1、 多功能出租车计价器目 录第 1 节 引 言 11. 1 出租车计价器概述 11. 2 本设计任务 11.2.1 设计任务 11.2.2 设计要求 11. 3 系统主要功能 2第 2 节 出租车计价器硬件设计 32.1 系统的硬件构成及功能 32. 2 AT89S51单片机及其引脚说明 32.3 AT24C02引脚图及其引脚功能 62. 4 AT24C02 掉电存储单元的设计 62.5 里程计算、计价单元的设计 72.6 数据显示单元设计 8第 3 节 系统软件设计103. 1 系统主程序设计 103. 2 定时中断程序设计 103. 3 里程计数中断服务程序设计 103.4 中途等待中断服务
2、程序设计 103. 5 键盘服务程序设计103. 6 显示子程序服务程序设计 10第 4 节 系统调试与测试结果分析 134. 1 使用的仪器仪表 134.2 系统调试 134.3 测试结果 134.4 测试结果分析 13第 5 节 结束语 14附录 15参考文献 40多功能出租车计价器第 1 节 引 言本次课程设计利用单片机技术来实现一台多功能出租车计价器，具有性能可靠、电路简单、成本低等特点。1.1 出租车计价器概述计价器显示的营运金额是营运里程与价格的函数（等候时间一般折算成一定比例的里程来计算） 。出租车计价器通过传感器与行驶车辆连接。出租汽车的实际里程通过传感器的脉冲信号在计价器里折
3、算成一定的计价营运里程。目前市场上出租车计价器功能主要有具有数据的复位功能、白天/晚上转换功能、数据输出功能、计时计价功能等等，但能够进行语音播报数据信息的出租车计价器还是比较少见的，针对这一点我们来设计一款多功能出租车计价器，在原有功能的基础上增加单价输出、单价调整、路程输出、显示当前的系统时间、语音播报数据信息等功能。1.2 本设计任务1.2.1 设计任务设计一款基于 AT89S51单片机的出租车计价器。1.2.2 设计要求1.基本要求(1) 不同情况具有不同的收费标准。白天晚上途中等待（10min 开始收费）(2) 能进行手动修改单价。(3) 具有数据的复位功能。(4) IO 口分配的简
4、易要求。距离检测使用霍尔开关A44E白天/晚上收费标准的转换开关数据的清零开关单价的调整（最好使用和按键）(5) 数据输出（采用 LCM103）。单价输出 2 位路程输出 2 位总金额输出 3 位(6) 按键。启动计时开关数据复位（清零）白天/晚上转换2.发挥部分(1) 能够在掉电的情况下存储单价等数据。(2) 能够显示当前的系统时间。(3) 语音播报数据信息。1.3 系统主要功能本课程设计所设计的出租车计价器的主要功能有：数据的复位、白天/晚上转换、数据输出、计时计价、单价输出及调整、路程输出、语音播报数据信息、实现在系统掉电的时候保存单价和系统时间等信息等功能。输出采用8 段数码显示管。本
5、电路设计的计价器不但能实现基本的计价，而且还能根据白天、黑夜、中途等待来调节单价，同时在不计价的时候还能作为时钟为司机同志提供方便。第 2 节 计价器硬件设计本系统的硬件设计主要包括单片机AT89S51、数据显示部件、A44E 霍尔传感器电路、AT24C02 掉电存储单元的设计、里程计算及计价单元的设计。在硬件设计过程中，充分利用各部件的功能，实现多功能的出租车计价器设计。2.1 系统的硬件构成及功能计价器的单片机控制方案图如图 1所示。它由以下几个部件组成：单片机AT89S51、总金额及单价显示部件、键盘控制部件，AT24C02 掉电存储控制、里程计算单元、串中显示驱动电路等。利用单片机丰富
6、的IO端口，及其控制的灵活性，实现基本的里程计价功能和价格调节、时钟显示功能。不但能实现所要求的功能而且能在很大的程度上扩展功能，而且还可以方便的对系统进行升级。具体电路参见“多功能出租车计价器总体电路图” 。 图 1 单片机控制方案图2.2 AT89S51单片机及其引脚说明AT89S51是美国ATMEL公司生产的低功耗，高性能CMOS 8位单片机，片内含4KB的可系统编程的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准8051指令系统及引脚。它集Flash程序存储器既可在线编程（ISP）也可用传统方法进行编程及通用 8位微处理器于单片芯片中，具有高性
7、价比。AT89S51是一个有 40个引脚的芯片，引脚配置如图 2所示。图 2 AT89S51引脚配置AT89S51芯片的 40个引脚功能为：VCC 电源电压。GND 接地。RST 复位输入。当 RST变为高电平并保持 2个机器周期时，将使单片机复位。WDT溢出将使该引脚输出高电平，设置 SFR AUXR的 DISRTO位（地址 8EH）可打开或关闭该功能。DISKRTO 位缺省为 RESET输出高电平打开状态。XTAL1 反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。XTAL2 来自反向振荡放大器的输出。P0口 一组 8位漏极开路型双向 I/O口。也即地址/数据总线复用口。作为输出口用时，每位
8、能驱动 8个 TTL逻辑门电路，对端口写“1”可作为高阻抗输入端用。在访问外部数据存储器或程序存储器时，这组口线分时转换地址（低 8位）和数据总线复用，在访问期间激活内部上拉电阻。在 Flash编程时，P0 口接收指令字节，而在程序校验时，输出指令字节，校验时，要求外接上拉电阻。P1口 一个带内部上拉电阻的 8位双向 I/O口，P1 的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4 个 TTL逻辑门电路。对端口写“1” ，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口。作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流（I IL） 。Flash 编程和程序校验期间，P1 接
9、收低8位地址。P1 口部分端口引脚及功能如表 1所示。表 1 P1口特殊功能P1口引脚 特殊功能P1.5 MOSI（用于 ISP编程）P1.6 MOSI（用于 ISP编程）P1.7 SCK（用于 ISP编程）P2口 一个带内部上拉电阻的 8位双向 I/O口。P1 的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4 个 TTL逻辑门电路。对端口写“1” ，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口。作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流（I IL） 。在访问外部程序存储器或 16位地址的外部数据存储器时，P2 口送出高 8位地址数据。在访问 8位地址的外部数据存
10、储器时，P2口线上的内容在整个访问期间不改变。Flash 编程和程序校验期间，P2 亦接收低8位地址。P3口 一个带内部上拉电阻的 8位双向 I/O口。P3 的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4 个 TTL逻辑门电路。对 P3口写“1”时，它们被内部的上拉电阻把拉到高电并可作输入端口。作输入端口使用时，被外部拉低的 P3口将用上拉电阻输出电流（I IL） 。P3 口除了作为一般的 I/O口线外，更重要的用途是它的第二功能，如表 2所示。P3 口还接收一些用于 Flash闪速存储器编程和程序校验期间的控制信号。表 2 P3口特殊功能P3口引脚 特殊功能P3.0 RXD（串行输入口）P3.1 T
11、XD（串行输出口）P3.2 （外部中断 0）P3.3 （外部中断 1）P3.4 T0（定时器 0外部输入）P3.5 T1（定时器 1外部输入）P3.6 （外部数据存储器写选通）P3.7 （外部数据存储器读选通）PSEN/ 程序储存允许输出是外部程序存储器的读先通信号，当 AT89S51由外部程序存储器取指令（或数据）时，每个机器周期两次 PSEN/有效，即输出两个脉冲。当访问外部数据存储器，没有两次有效的 PSEN/信号。EA/VPP 外部访问允许。欲使 CPU仅访问外部程序存储器，EA 端必须保持低电平，需注意的是：如果加密位 LB1被编程，复位时内部会锁存 EA端状态。Flash 存储器编
12、程时，该引脚加上+12V 的编程电压 VPP。2.3 AT24C02引脚图及其引脚功能AT24C02芯片引脚配置如图 3所示。图 3 AT24C02引脚配置图AT24C02芯片 DIP封装，共有 8个引脚，其中：A2A0 地址引脚；SDA、SCL I2C 总线接口；WP 写保护引脚，WP 接 VSS时，禁止写入高位地址，WP 接 VDD时，允许写入任何地址；VCC 电源端GND 接地端2.4 AT24C02 掉电存储单元的设计掉电存储单元的作用是在电源断开的时候，存储当前设定的单价信息。AT24C02 是ATMEL公司的2KB 字节的电可擦除存储芯片，采用两线串行的总线和单片机通讯，电压最低可
13、以到2.5V，额定电流为1mA，静态电流10Ua(5.5V)，芯片内的资料可以在断电的情况下保存40 年以上，而且采用8 脚的DIP 封装，使用方便。其电路如图4所示。图 4 掉电存储电路原理图图中R8、R10 是上拉电阻，其作用是减少AT24C02 的静态功耗，由于AT24C02 的数据线和地址线是复用的，采用串口的方式传送数据，所以只用两根线SCL（移位脉冲）和SDA（数据/地址）与单片机传送数据。每当设定一次单价，系统就自动调用存储程序，将单价信息保存在芯片内；当系统重新上电的时候，自动调用读存储器程序，将存储器内的单价等信息，读到缓存单元中，供主程序使用。2.5 里程计算、计价单元的设
14、计里程计算是通过安装在车轮上的霍尔传感器A44E检测到的信号，送到单片机，经处理计算,送给显示单元的。其原理如图5所示。图 5 传感器测距示意图由于A44E 属于开关型的霍尔器件，其工作电压范围比较宽（4.518V），其输出的信号符合TTL 电平标准，可以直接接到单片机的IO 端口上，而且其最高检测频率可达到1MHZ。A44E 集成霍耳开关由稳压器A、霍耳电势发生器(即硅霍耳片)B、差分放大器C、施密特触发器D 和OC 门输出E 五个基本部分组成。在输入端输入电压 CC V ，经稳压器稳压后加在霍耳电势发生器的两端，根据霍耳效应原理，当霍耳片处在磁场中时，在垂直于磁场的方向通以电流，则与这二者
15、相垂直的方向上将会产生霍耳电势差 H V 输出，该 H V 信号经放大器放大后送至施密特触发器整形，使其成为方波输送到OC 门输出。当施加的磁场达到 工作点( 即 OP B )时，触发器输出高电压(相对于地电位)，使三极管导通，此时OC 门输出端输出低电压，通常称这种状态为 开 。当施加的磁场达到 释放点( 即 rP B )时，触发器输出低电压，三极管截止，使OC 门输出高电压，这种状态为 关 。这样两次电压变换，使霍耳开关完成了一次开关动作。我们选择了P3.2 口作为信号的输入端，内部采用外部中断0（这样可以减少程序设计的麻烦），车轮每转一圈（我们设车轮的周长是1 米），霍尔开关就检测并输出信号，引起单片机的中断，对脉计数，当计数达到1000 次时，也就是1 公里，单片机就控制将金额自动的加增加，其计算公式：当前单价公里数=金额。2.6 数据显示单元设计由于设计要求有单价（2 位）、路程（2 位）、总金额（3 位）显示输出，加上我们另外扩展了时钟显示（包含时分秒的显示），采用LCD 液晶段码显示，在距离屏幕1 米之外就无法看清数据，不能满足要求，而且在白天其对比度也不能够满足要求，因此我们采用6 位LED数码管的分屏显示，如图6 所示：
