基于單片機出租車的計價器畢業(yè)論文設計.doc

畢業(yè)論文設計課題名稱: 基于單片機出租車的計價器25畢業(yè)論文（設計）原創(chuàng)性聲明本人所呈交的畢業(yè)論文（設計）是我在導師的指導下進行的研究工作及取得的研究成果。據(jù)我所知，除文中已經(jīng)注明引用的內容外，本論文（設計）不包含其他個人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果。對本論文（設計）的研究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中作了明確說明并表示謝意。 作者簽名： 日期： 畢業(yè)論文（設計）授權使用說明本論文（設計）作者完全了解紅河學院有關保留、使用畢業(yè)論文（設計）的規(guī)定，學校有權保留論文（設計）并向相關部門送交論文（設計）的電子版和紙質版。有權將論文（設計）用于非贏利目的的少量復制并允許論文（設計）進入學校圖書館被查閱。學?？梢怨颊撐模ㄔO計）的全部或部分內容。保密的論文（設計）在解密后適用本規(guī)定。 作者簽名： 指導教師簽名： 日期： 日期： 目 錄1 緒論32 系統(tǒng)設計要求及功能42.1 設計要求42.2 系統(tǒng)主要功能43 系統(tǒng)方案選擇與論證53.1 總體方案設計53.1.1 總體方案選擇與論證53.1.2 總體設計框圖53.2 部分芯片選擇與論證53.2.1 單片機選擇與論證53.2.2 顯示部分方案選擇與論證64 硬件電路設計74.1 系統(tǒng)芯片概述74.1.1 單片機概述74.1.2 數(shù)碼管概述84.1.3 74ls373芯片概述104.1.4 74hc245概述104.2 系統(tǒng)電路設計124.2.1 主控電路設計124.2.2 驅動電路設計124.2.3 顯示部分電路設計135 軟件設計146 系統(tǒng)調試及結果分析156.1 系統(tǒng)調試156.2 性能分析15總結16參考文獻17致 謝18附件19出租車計價器的設計與制作摘要：該設計的是一個基于單片機stc89c52的出租車自動計費系統(tǒng)，附有復位電路，時鐘電路，鍵盤電路等。復位電路是單片機的初始化操作，除了正常的初始化外，為擺脫困境，通過復位電路可以重新開始。時鐘電路采用12mhz的晶振，作為系統(tǒng)的時鐘源，具有較高的準確性。在上電時四位數(shù)碼管顯示最初的起步價，通過按鍵可以調整起步價，總收費由起步價、里程收費和等待時間收費組成。通過按鍵模擬出租車的運行，停止。在數(shù)碼管上可以顯示運行的時間，運行時暫停的時間，通過計算可以得出總共的費用和總的路程。設計中是以stc89c52單片機為核心控制器，配以簡單的按鍵顯示電路，最終實現(xiàn)了模擬出租車計價器的設計。關鍵詞：單片機stc89c52，數(shù)碼管，出租車計價器abstract: this design is a based on microcontroller stc89c52 cab design, automatic billing with reset circuit, clock circuit, keyboard circuit, etc. is reset circuit of single chip microcomputer initialization operation, in addition to the normal initial non-greeks, for out of the woods, by reset circuit can start again. the clock circuit adopts 12 mhz crystal vibration, as the system clock source, has higher accuracy. when the electricity four digital tube display the original fare, mileage charge two, through the button can adjust the fare, mileage charge, waiting time charge. through button simulation run of the taxi, stop. on the digital tube can display the running time, suspended at runtime, through calculation can be concluded that the total cost and the total distance. here mainly stc89c52 single-chip microcomputer as the core controller, p0 mouth by digital tube display, p1 mouth pick up keys, through the pressed key input, the p2 mouth by digital tube display how much charge.keywords: stc89c52 led the taximeter system 1 緒論汽車計價器是乘客與司機雙方的交易準則，它是出租車行業(yè)發(fā)展的重要標志，是出租車中最重要的工具。它關系著交易雙方的利益。具有良好性能的計價器無論是對廣大出租車司機朋友還是乘客來說都是很必要的。因此，汽車計價器的研究也是十分有一個應用價值的。出租車計價器是出租車營運收費的專用智能化儀表，隨著電子技術的發(fā)展，出租車計價器技術也在不斷進步和提高。國內出租車計價器已經(jīng)經(jīng)歷了4 個階段的發(fā)展。從傳統(tǒng)的全部由機械元器件組成的機械式，到半電子式即用電子線路代替部分機械元器件的出租車計價器；再從集成電路式到目前的單片機系統(tǒng)設計的出租車計價器。出租車計價器計費是否準確、出租車司機是否作弊才是乘客最關心的問題，而計價器營運數(shù)據(jù)的管理是否方便才是出租車司機最關注的。因此怎樣設計出一種既能有效防止司機作弊又能方便司機的計價器尤為重要。因此, 本文以單片機stc89c52為核心設計一款多功能出租車計價器，該計價器能實現(xiàn)按時間和里程綜合計算車價，能顯示時間、里程、單價、總車價等相關信息顯示。它比市場上的一些計價器使用更方便，功能更全,還具有有效防止司機作弊和系統(tǒng)穩(wěn)定性好的優(yōu)點。本次設計的目的在于現(xiàn)在各大中城市出租車行業(yè)都已普及自動計價器，所以計價器技術的發(fā)展已成定局。而部分小城市尚未普及，但隨著城市建設日益加快，象征著城市面貌的出租車行業(yè)也將加速發(fā)展，計價器的普及也是毫無疑問的，所以未來汽車計價器的市場還是十分有潛力的。2 系統(tǒng)設計要求及功能2.1 設計要求設計一個出租車自動計費器，計費包括起步價、行車里程計費和等待時間計費三部分部分，用一個四位數(shù)碼管顯示總金額，運行時間，暫停時間，最大值為999.9元，起步價為8.00元，3km之內起步價計費，超過3km，設速度為100m/s，1km增加1.3元，等待時間單價為每分鐘1.5元，用四位數(shù)碼管顯示總里程，同時用另一個四位數(shù)碼管顯示計費總額。計費功能費用的計算是按行駛里程收費。設起步價為8.00元。1、當里程3km時，每公里按1.3元計費3、等待累計時間2min時，按1.5元/min計費顯示功能1、顯示行駛里程：用四位數(shù)字顯示，顯示方式為“xxxx”，單位為km。計程范圍0-999km，精確到1km。2、顯示等候時間：用兩位數(shù)字顯示，顯示方式為“xx”,單位為min。計時范圍0-59min，精確到1min。3、顯示總費用：用四位數(shù)字顯示，顯示方式為“xxx.x”，單位為元。計價范圍0-999.9元，精確到0.1元。2.2 系統(tǒng)主要功能本出租車自動計費，上電后顯示最初的起步價，里程計費單價，等待時間計費單價，通過按鍵可以調節(jié)起步價，里程計費單價，等待時間計費單價。同時具有運行，停止等狀態(tài)，可以顯示運行的時間，同時可以顯示暫停的時間，具有累加功能，暫停和運行時間在暫停和運行前一次的狀態(tài)上計時。出租車停止后能夠顯示行駛的總費用。3 系統(tǒng)方案選擇與論證3.1 總體方案設計3.1.1 總體方案選擇與論證方案一：采用單片機控制，利用單片機豐富的io端口，及其控制的靈活性，實現(xiàn)基本的里程計價功能和價格調節(jié)、時鐘顯示功能。方案二：采用數(shù)字電路控制。采用傳感器件，輸出脈沖信號過放大整形作為移位寄存器的脈沖，實現(xiàn)計價，但是考慮到這種電路過于簡單，性能不穩(wěn)定，而且不能調節(jié)單價，電路不夠實用。通過比較以上兩種方案，單片機方案有較大的活動空間，不但能實現(xiàn)所要求的功能而且能在很大的程度上擴展功能，而且還可以方便的對系統(tǒng)進行升級，所以我們采用第一種方案。3.1.2 總體設計框圖圖1 總體框圖3.2 部分芯片選擇與論證3.2.1 單片機選擇與論證方案一：采用stc89c52單片機作為控制芯片，此芯片使用最普遍，其最大的優(yōu)點是相對其它單片機價格便宜，很容易買到，此系列的資料非常豐富，并且我們對此單片機的掌握比較好，平常訓練經(jīng)常使用，了解較多。此系列單片機具有以下特點：mcs-52具有一個8位cpu，一個片內振蕩器及時鐘電路，4kb的rom程序存儲器，128字節(jié)ram數(shù)據(jù)存儲器，可尋址64kb外部數(shù)據(jù)存儲器和64kb外部程序存儲空間的控制電路，32條可編程的io線，兩個16位的定時/計數(shù)器。方案二：采用新華公司的c8051f020，c8051f020不僅處理速度快，容量大而且自帶功能齊全。但是其價格比較貴，而且操作復雜。為了節(jié)約成本，操作簡便，我們采用方案一。3.2.2 顯示部分方案選擇與論證方案一：采用數(shù)碼管作為顯示部分，數(shù)碼管顯示操作起來簡便，價格便宜，適合用來顯示數(shù)字。方案二：采用液晶顯示屏lcd1602顯示，液晶顯示清晰方便。在本次設計中，我選用數(shù)碼管作為顯示器件。4 硬件電路設計4.1 系統(tǒng)芯片概述4.1.1 單片機概述stc89c52單片機是宏晶科技推出的新一代高速/低功耗/超強抗干擾的單片機，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051單片機，12時鐘/機器周期和6時鐘/機器周期可以任意選擇。主要特性如下：1.增強型8051單片機，6時鐘/機器周期和12時鐘/機器周期可以任意選擇，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)80512.工作電壓：5.5v3.3v（5v單片機）/3.8v2.0v（3v單片機）3.工作頻率范圍：040mhz，相當于普通8051的080mhz，實際工作頻率可達48mhz4.用戶應用程序空間為8k字節(jié)5.片上集成512字節(jié)ram6.通用i/o口（32個），復位后為：p1/p2/p3/p4是準雙向口/弱上拉，p0口是漏極開路輸出，作為總線擴展用時，不用加上拉電阻，作為i/o口用時，需加上拉電阻。7.isp（在系統(tǒng)可編程）/iap（在應用可編程），無需專用編程器，無需專用仿真器，可通過串口（rxd/p3.0,txd/p3.1）直接下載用戶程序，數(shù)秒即可完成一片8.具有eeprom功能9.具有看門狗功能10.共3個16位定時器/計數(shù)器。即定時器t0、t1、t211.外部中斷4路，下降沿中斷或低電平觸發(fā)電路，power down模式可由外部中斷低電平觸發(fā)中斷方式喚醒12.通用異步串行口（uart），還可用定時器軟件實現(xiàn)多個uart13.工作溫度范圍：-40+85（工業(yè)級）/075（商業(yè)級）14.pdip封裝stc89c52主要功能如下所示：表1 stc89c52主要功能主要功能特性兼容mcs51指令系統(tǒng)8k可反復擦寫flash rom32個雙向i/o口256x8bit內部ram3個16位可編程定時/計數(shù)器中斷時鐘頻率0-24mhz2個串行中斷可編程uart串行通道2個外部中斷源共6個中斷源2個讀寫中斷口線3級加密位低功耗空閑和掉電模式軟件設置睡眠和喚醒功能圖2 單片機引腳圖4.1.2 數(shù)碼管概述本設計采用兩個四位8段數(shù)碼管，一個led數(shù)碼管是利用7個led（發(fā)光二極管）外加一個小數(shù)點的led組合而成的顯示設備，可以顯示09等10個數(shù)字和小數(shù)點，使用非常廣泛。四位數(shù)碼管可以顯示0到9999之間的數(shù)字。它的外觀如下：圖3 四位數(shù)碼管這類數(shù)碼管可以分為共陽極與共陰極兩種，共陽極就是把所有l(wèi)ed的陽極連接到共同接點com，而每個led的陰極分別為a、b、c、d、e、f、g及dp（小數(shù)點）；共陰極則是把所有l(wèi)ed的陰極連接到共同接點com，而每個led的陽極分別為a、b、c、d、e、f、g及dp（小數(shù)點）。本次設計中采用的是共陽極數(shù)碼管，如下圖所示。圖中的8個led分別與上面那個圖中的adp各段相對應，通過控制各個led的亮滅來顯示數(shù)字。圖4 共陽極二極管4.1.3 74ls373芯片概述74ls373是常用的地址鎖存器芯片，它實質是一個是帶三態(tài)緩沖輸出的8d觸發(fā)器，在單片機系統(tǒng)中為了擴展外部存儲器，通常需要一塊74ls373芯片。引腳圖如下圖5所示：圖5 74ls373引腳圖1d8d為8個輸入端。1q8q為8個輸出端。g是數(shù)據(jù)鎖存控制端；當g=1時，鎖存器輸出端同輸入端；當g由“1”變?yōu)椤?”時，數(shù)據(jù)輸入鎖存器中。oe為輸出允許端；當oe=“0”時，三態(tài)門打開；當oe=“1”時，三態(tài)門關閉，輸出呈高阻狀態(tài)。當74ls373用作地址鎖存器時，應使oe為低電平，此時鎖存使能端c為高電平時，輸出q0q7 狀態(tài)與輸入端d1d7狀態(tài)相同；當c發(fā)生負的跳變時，輸入端d0d7 數(shù)據(jù)鎖入q0q7。51單片機的ale信號可以直接與74ls373的c連接。在mcs-51單片機系統(tǒng)中，常采用74ls373作為地址鎖存器使用，其連接方法如上圖所示。其中輸入端1d8d接至單片機的p0口，輸出端提供的是低8位地址，g端接至單片機的地址鎖存允許信號ale。輸出允許端oe接地，表示輸出三態(tài)門一直打開。4.1.4 74hc245概述74hc245是一款高速cmos器件，74hc245引腳兼容低功耗肖特基ttl（lsttl）系列。74hc245引腳圖如圖6所示。74hc245譯碼器可接受3位二進制加權地址輸入（a0, a1和a2），并當使能時，提供8個互斥的低有效輸出（y0至y7）。74hc245特有3個使能輸入端：兩個低有效（e1和e2）和一個高有效（e3）。除非e1和e2置低且e3置高，否則74hc138將保持所有輸出為高。利用這種復合使能特性，僅需4片74hc245芯片和1個反相器，即可輕松實現(xiàn)并行擴展，組合成為一個1-32（5線到32線）譯碼器。任選一個低有效使能輸入端作為數(shù)據(jù)輸入，而把其余的使能輸入端作為選通端，則74hc245亦可充當一個8輸出多路分配器，未使用的使能輸入端必須保持綁定在各自合適的高有效或低有效狀態(tài)。圖6 74hc245引腳圖第1腳dir，為輸入輸出端口轉換用，dir=“1”高電平時信號由“a”端輸入“b”端輸出，dir=“0”低電平時信號由“b”端輸入“a”端輸出。 第29腳“a”信號輸入輸出端，a1=b1、a8=b8，a1與b1是一組，如果dir=“1”oe=“0”則a1輸入b1輸出，其它類同。如果dir=“0”oe=“0”則b1輸入a1輸出，其它類同。 第1118腳“b”信號輸入輸出端，功能與“a”端一樣，不再描述。 第19腳oe，使能端，若該腳為“1”a/b端的信號將不導通，只有為“0”時a/b端才被啟用，該腳也就是起到開關的作用。 第10腳gnd，電源地。 第20腳vcc，電源正極。74hc245作用原理于高性能的存貯譯碼或要求傳輸延遲時間短的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng),在高性能存貯器系統(tǒng)中,用這種譯碼器可以提高譯碼系統(tǒng)的效率。將快速賦能電路用于高速存貯器時,譯碼器的延遲時間和存貯器的賦能時間通常小于存貯器的典型存取時間,這就是說由肖特基鉗位的系統(tǒng)譯碼器所引起的有效系統(tǒng)延遲可以忽略不計。74hc245 按照三位二進制輸入碼和賦能輸入條件,從8 個輸出端中譯出一個 低電平輸出。兩個低電平有效的賦能輸入端和一個高電平有效的賦能輸入端減少了擴展所需要的外接門或倒相器,擴展成24 線譯碼器不需外接門;擴展成32 線譯碼器,只需要接一個外接倒相器。在解調器應用中,賦能輸入端可用作數(shù)據(jù)輸入端。4.2 系統(tǒng)電路設計4.2.1 主控電路設計主控電路主要采用stc89c52單片機作為主控芯片。主控電路包括復位電路，時鐘電路和電源電路。最小應用系統(tǒng)是能維持單片機運行的最簡單的配置系統(tǒng)。這種單片機可以提供4個端口，分別是p1、p2、p3、p4，共有40個引腳。由于外部沒有存儲器擴展，所以ea應接高電平。單片機內部存儲器容量有限，應用系統(tǒng)開發(fā)具有特殊性。單片機在啟動運行時需要復位電路，使cpu以及其他功能部件處于一個確定的初始狀態(tài)，并從這個狀態(tài)開始工作，另外，在單片機工作過程中，如果出現(xiàn)死機時，也必須對單片機進行按鍵復位，使其重新開始工作。單片機內部雖然有振蕩電路，但要形成時鐘電路，外部還需附加電路。單片機內部時鐘電路是利用其內部的振蕩電路在x1和x2引線上外接定時元件，內部振蕩電路產(chǎn)生自激振蕩。最常用的是在x1和x2之間接晶體振蕩器與電路構成穩(wěn)定的自激振蕩器。單片機最常用的晶振可選用振蕩頻率為12mz的石英晶體，電容器一般選30pf左右。4.2.2 驅動電路設計由于單片機cpu的數(shù)據(jù)地址控制總線端口都有一定的負載能力，如果負載超過其負載能力，一般應加驅動器。所以單片機p0口接四位數(shù)碼管接了一個74ls373作為驅動器，單片機的p2口也接了一個74hc245作為驅動器。此部分電路如下圖7所示： 圖7 驅動電路設計4.2.3 顯示部分電路設計顯示部分采用數(shù)碼管作為顯示器件，整個設計中采用到兩個四位數(shù)碼管，一個顯示行車里程，一個顯示計費總額。設計此部分電路圖如下圖8所示：圖8 數(shù)碼管顯示部分5 軟件設計在主程序模塊中，需要完成對各接口芯片的初始化、出租車起價和單價的初始化、中斷向量的設計以及開中斷、循環(huán)等待等工作。另外，在主程序模塊中還需要設置啟動/清除標志寄存器、里程寄存器和價格寄存器，并對它們進行初始化。然后，主程序將根據(jù)各標志寄存器的內容，分別完成啟動、清除、計程和計價等不同的操作。當按下s1時，就啟動計價，將根據(jù)里程寄存器中的內容計算和判斷出行駛里程是否已超過起價公里數(shù)。若已超過，則根據(jù)里程值、每公里的單價數(shù)和起價數(shù)來計算出當前的累計價格，并將結果存于價格寄存器中，然后將時間和當前累計價格送顯示電路顯示出來。當?shù)竭_目的地的時候，由于霍爾開關沒有送來脈沖信號，就停止計價，顯示當前所應該付的金額和對應的單價，到下次啟動計價時，系統(tǒng)自動對顯示清零，并重新進行初始化過程。6 系統(tǒng)調試及結果分析6.1 系統(tǒng)調試在進行調試之前，首先要檢測電路中各元件是否完整，單片機是否有電。檢查完畢后，就可以燒入程序進行調試。在調試中我們可以改變外界的環(huán)境，來觀察本設計是否符合要求，不斷觀察結果，再進行改正。在調試中，我也遇到一些問題，通過老師同學的幫助，調試成功。在這次實踐中，我自覺自己實力還是不夠扎實，今后還要不斷努力。6.2 性能分析本作品性能良好，符合本設計要求。出租車計價器是出租車營運收費的專用智能化儀表,隨著電子技術的發(fā)展,出租車計價器技術也在不斷進步和提高。它比市場上的一些計價器使用更方便,功能更全,還具有有效防止司機作弊和系統(tǒng)穩(wěn)定性好的優(yōu)點?？偨Y出租車計費器系統(tǒng)的設計已經(jīng)全部完成，能按預期的效果進行模擬汽車啟動，停止，暫停等功能并能夠通過數(shù)碼管顯示車費數(shù)目。多功能出租車計價器還具有性能可靠、電路簡單、成本低、實用性強等特點，加上經(jīng)過優(yōu)化的程序，使其有很高的智能化水平。一個月來，經(jīng)過自己努力，基本上完成了設計要求的內容，在系統(tǒng)可行性分析、原理圖設計等方面都作了許多實際工作，取得了一些成績，同時也遇到了一些問題，存在一些不足。經(jīng)過這一個月的學習，我覺得自己不論是在理論知識方面還是在動手能力方面都有了不小的進步，自己從中受益匪淺。這次設計很好的把以前學到的理論知識應用于實踐，使我認識到理論知識與實踐之間有一定的差距，只有通過不斷的努力學習和實踐才能很好的把理論知識應用到實踐當中，也只有通過不斷的實踐才能對理論知識的理解。通過這次設計不僅學會了如何去查找相關資料，更重要的是通過查找資料和翻閱書籍學到了不少知識，擴大了知識面，提高了知識水平。經(jīng)過單元設計和系統(tǒng)設計鞏固了以前所學的專業(yè)知識，自己真正認識到理論聯(lián)系實際的重要性，為以后的學習和工作提供了很多有價值的經(jīng)驗。通過這次設計不僅增強了自己的動腦能力和動手能力，也提高了我思考問題、分析問題、解決問題的能力，更重要的是學會用工程化的思想來解決問題。這在以前的學習過程中是不曾學到的。這次設計是我認真認識到完整、嚴謹、科學分析問題、解決問題的思想是多么的重要，只有擁有了科學的態(tài)度才能設計出有用的產(chǎn)品。另外通過本次設計，是我認識到自己理論知識的應用能力有很大的欠缺，需要在以后的學習中進一步提高。參考文獻1 李群芳,黃建.單片機微型計算機與接口技術.北京:電子工業(yè)出版社,20012 譚浩強.c程序設計.北京:清華大學出版社,19913 馬淑華,王鳳文,張美金.單片機原理與接口技術.北京:北京郵電大學出版社,20054 張迎新.單片微型計算機原理、應用及接口技術.北京:國防工業(yè)出版社,19965 張鑫,華臻,陳書謙.單片機原理及應用.電子工業(yè)出版社,2005:110-1366 丁元杰.單片微機實題集與實驗指導書.機械工業(yè)出版社,2004:124-1257 魏永昌.單片機外圍電路設計.北京:電子工業(yè)出版社,2006致 謝首先，向本設計的指導老師表示最誠摯的謝意。在自己緊張的工作中，仍然盡量抽出時間對我們進行指導，時刻關心我們的進展狀況，督促我們抓緊學習。李老師給予的幫助貫串于設計的完全過程，從借閱參考資料到現(xiàn)場的實際操作，他都給予了指導，不僅使我學會運用書本中的知識，更學會了學習操作方法。也懂得了如何把握設計重點，如何合理安排時間和論文的編寫，同時在畢業(yè)設計過程中，他和我們在一起共同解決了設備出現(xiàn)的各種問題。其次，要向給予此次畢業(yè)設計幫助的老師們，以及同學們以誠摯的謝意，在整個設計過程中，他們也給我很多幫助和無私的關懷，更重要的是為我們提供不少技術方面的資料，在此感謝他們，沒有這些資料就不是一個完整的論文。另外，也向給予我?guī)椭乃型瑢W表示感謝?？傊?，我的設計是老師和同學共同完成的結果，在設計的一個月里，我們合作的非常愉快，教會了我許多道理，是我人生的一筆財富，我再次向給予我?guī)椭睦蠋熀屯瑢W表示感謝。附件附錄1：完整原理圖附錄三：程序#include at89x51.h#include intrins.h#define uchar unsigned charuchar a,b=0,temp=0x01;unsigned char table= 0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90, / 顯示09的代碼 0x40,0x79,0x24,0x30,0x19,0x12,0x02,0x78,0x00,0x10 /顯示0.9.的代碼 ; unsigned char table1= 0x40,0xc0,0xc0,0xc0,0xc0,0x40,0xc0,0xc0; /數(shù)碼管顯示初始化代碼int m=0,n=10,ge=0,shi=0,h=0;uchar n1=0,n2=0,n3=0,n4=0,n5=0,n6=0,n7=0,n8=0; / n1、n2n3 表示路程的千米 米 分米 ；當路程超過10km時，n1 n2 的單位為千米； / n3單位為米；以此類推，當路程超過100