出租車計價器設計說明.doc

. . . . .出租車計價器設計任務書1設計目的與要求：設計出一個用于出租車的計價器。準確地理解有關要求，獨立完成系統(tǒng)設計，要求所設計的電路具有以下功能：（一）基本功能：（1）顯示： 可以顯示 單價、里程、總金額（2）停車計費功能：中途因故停車超過5分鐘后每分鐘按當時單價的50%收費（3）自動分時計費功能：白天和夜間應能自動更換單價 （二）性能：里程誤差小于2%（三）擴展功能：（1）可增加時鐘功能（2）可增加數(shù)據(jù)掉電保護功能2設計內(nèi)容:（1）畫出電路原理圖，正確使用邏輯關系；（2）確定元器件及元件參數(shù)；（3）進行電路模擬仿真；（4）SCH文件生成與打印輸出；（5）PCB文件生成與打印輸出；3編寫設計報告:寫出設計的全過程，附上有關資料和圖紙，有心得體會。目 錄1引言12 出租車計價器設計要求及設計方案12.1 設計思路12.2 系統(tǒng)主要功能22.3 總體設計方案22.4 總體設計框圖23 出租車計價系統(tǒng)的硬件設計33.1 振蕩電路33.2 復位電路33.3 鍵盤接口電路33.4 顯示電路43.5 單片機引腳說明43.6 LCD1602液晶顯示簡介64 出租車計價系統(tǒng)軟件設計74.1 系統(tǒng)主程序74.2 里程計數(shù)子程序74.3 單價設置子程序 85 總結與體會8參考文獻9附錄19附錄210附錄3 學習好幫手基于51單片機原理出租車計價器的設計摘要：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是十分有潛力的。本設計以AT89S51 單片機為中心，利用信號發(fā)生器模擬代替霍爾傳感器測距，實現(xiàn)對出租車計價統(tǒng)計，輸出采用1602液晶顯示屏。本電路設計的計價器不但能實現(xiàn)基本的計價，而且還能根據(jù)里程或手動來調(diào)節(jié)單價。通過單片機上的鍵盤上的按鍵來執(zhí)行開始、暫停、復位等功能。步驟如下：首先，程序開始做一些必要的初始化工作，等待鍵盤輸入。然后，啟動鍵S1按下后單片機開始計數(shù)傳感器傳來的計數(shù)脈沖，1602液晶顯示器顯示路程和總費用。最后，當需要停止是可按相應的鍵S4對路程計數(shù)器進行停止。而且還可以按下S2進行等待計時收費和按下S3鍵進行起步價的調(diào)整。關鍵詞：89S51單片機 1602液晶顯示屏 計價器1引言：單片機課程設計是單片機技術學習中非常重要的一個環(huán)節(jié)，是將理論知識和實踐能力相統(tǒng)一的一個環(huán)節(jié)，是真正鍛煉學生能力的一個環(huán)節(jié)。出租車能保證乘客快速，輕松的到達目的地。 這些優(yōu)點受到人們的歡迎。隨著出租車行業(yè)的發(fā)展，出租車已經(jīng)是城市交通的重要組成部分，從加強行業(yè)管理以及減少司機與乘客的糾紛出發(fā)，具有良好性能的計價器對出租車司機和乘客來說都是很必要的。而采用模擬電路和數(shù)字電路設計的計價器整體電路的規(guī)模較大，用到的器件多，造成故障率高，難調(diào)試。而采用單片機進行的設計，相對來說功能強大，用較少的硬件和適當?shù)能浖嗷ヅ浜峡梢院苋菀椎貙崿F(xiàn)設計要求，且靈活性強，可以通過軟件編程來完成更多的附加功能。本設計采用AT89C52單片機，輔以按鍵，實現(xiàn)對出租車的多功能的計價設計，輸出采用1062液晶顯示屏。本電路設計的計價器不但能實現(xiàn)基本的計價，而且還能根據(jù)里程或手動來調(diào)節(jié)單價。要將出租車計價系統(tǒng)產(chǎn)品化，應該根據(jù)客戶不同的需求進行不同的設計，應該在程序中增加一些可以人為改變的參數(shù)，以便客戶根據(jù)不同的需要隨時調(diào)節(jié)單價以及計價方式。因此，研究出租車計價器及擴大其應用，有著非?，F(xiàn)實的意義。2 出租車計價系統(tǒng)的設計要求與設計方案2.1 設計思路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、等待時間計費三部分，用1602液晶 顯示總金額，運行時間，暫停時間，最大值為999元，起步價為6元，3Km之內(nèi)起步價計費，超過3Km，每一公里增加1元（即1KM增加1元），等待時間單價為每分鐘1元，用液晶顯示總里程，同時用液晶顯示等待時間。計費功能費用的計算是按行駛里程收費。設起步價為6元。1、當里程3km時，每公里按1元計費3、S1為啟動按鈕、S2等待按鈕、S3調(diào)整計費按鈕、S4停止按鈕顯示功能1、顯示行駛里程：用三位數(shù)字顯示，顯示方式為“XX.X”,單位為km。計程范圍0-99.9km，精確到0.1km。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：用三位數(shù)字顯示，顯示方式為“XXX”,單位為元。計價范圍0-999元，精確到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(diào)節(jié)起步價，里程計費單價。同時具有運行，暫停，停止等狀態(tài)，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。2.3 總體設計方案采用MCU技術，通過單片機作為主控器，利用1602字符液晶作為顯示電路，采用外部晶振作為時鐘脈沖，通過按鍵可以方便調(diào)節(jié)，以下是方案三的系統(tǒng)流程圖，本方案主要是必須對于數(shù)字電路比較熟悉，成本又不高。方案圖如圖1所示。2.4 總體設計框圖電源電路按鍵電路傳感電路AT89S51LCD1602液晶顯示圖1 總體設計框圖3 出租車計價系統(tǒng)的硬件設計3.1 振蕩電路單片機內(nèi)部有一個高增益、反相放大器，其輸入端為芯片引腳XTAL1，其輸出端為引腳XTAL2。通過這兩個引腳在芯片外并接石英晶體振蕩器和兩只電容（電容和一般取33pF）。這樣就構成一個穩(wěn)定的自激振蕩器。振蕩電路脈沖經(jīng)過二分頻后作為系統(tǒng)的時鐘信號，再在二分頻的基礎上三分頻產(chǎn)生ALE信號，此時得到的信號時機器周期信號。振蕩電路如圖2所示。圖2 振蕩電路3.2 復位電路設計復位操作有兩種基本形式：一種是上電復位，另一種是按鍵復位。按鍵復位具有上電復位功能外，若要復位，只要按圖中的RESET鍵，電源VCC經(jīng)電阻R1、R2分壓，在RESET端產(chǎn)生一個復位高電平。上電復位電路要求接通電源后，通過外部電容充電來實現(xiàn)單片機自動復位操作。上電瞬間RESET引腳獲得高電平，隨著電容的充電，RERST引腳的高電平將逐漸下降。RERST引腳的高電平只要能保持足夠的時間（2個機器周期），單片機就可以進行復位操作。按鍵復位電路圖如圖3所示。 圖3 復位電路3.3 鍵盤接口電路獨立式鍵盤：獨立式鍵盤中，每個按鍵占用一根I/O口線，每個按鍵電路相對獨立。I/O口通過按鍵與地相連，I/O口有上拉電阻，無鍵按下時，引腳端為高電平，有鍵按下時，引腳電平被拉低。I/O口內(nèi)部有上拉電阻時，外部可不接上拉電阻。鍵盤接口電路如圖4所示。 圖4 鍵盤接口電路3.4 顯示電路對于現(xiàn)實電路我們可以采用數(shù)碼管，也可以采用液晶顯示，液晶又分字符型和點陣型，我們使用的液晶是字符型液晶，并且?guī)ё址麕斓模恍枰檎掖a。英文字符就可。液晶電路使用時，如果發(fā)現(xiàn)液晶不亮可以調(diào)節(jié)連接液晶的點位器，改變液晶的亮度。顯示電路如圖5所示。 圖5 數(shù)碼管封裝圖及數(shù)據(jù)線與數(shù)碼管管腳關系3.5 單片機各引腳功能說明：AT89S52電路圖如圖6所示。 圖6 AT89S51引腳圖 VCC：供電電壓。GND：接地。P0口：P0口為一個8位漏級開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門流。當P1口的管腳第一次寫1時，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時，P0 口作為原碼輸入口，當FIASH進行。校驗時，P0輸出原碼，此時P0外部必須被拉高。P1口：P1口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。 P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗時，P1口作為第八位地址接收。 P2口：P2口為一個內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個TTL門電流，當P2口被寫“1”時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進行存取時，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進行讀寫時，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。P3口：P3口管腳是8個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個TTL門電流。當P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。P3口也可作為AT89S52的一些特殊功能口，P3口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。RST：復位輸入。當振蕩器復位器件時，要保持RST腳兩個機器周期的高電平時間。ALE/PROG：當訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。/PSEN：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的/PSEN信號將不出現(xiàn)。/EA/VPP：當/EA保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（0000H-FFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲器。注意加密方式1時，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當/EA端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源。XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。3.6 LCD1602液晶顯示的簡介字符型液晶1602主要技術參數(shù)如表7所示：表7字符型液晶1602主要技術參數(shù)顯示容量：16*2個字符芯片工作電壓：4.55.5V工作電流：2.0mA(5.0V)模塊最佳工作電壓：5.0V字符尺寸：2.95*4.35（W*H）mm接口信號說明如表8所示：表8 LCD1602接口信號說明編號符號引腳說明編號符號引腳說明1VSS電源地9D2DATAI/O2VDD電源正極10D3DATAI/O3VL液晶顯示偏壓信號11D4DATAI/O4RA數(shù)據(jù)/命令選擇端（H/L）12D5DATAI/O5R/W讀/寫選擇端（H/L）13D6DATAI/O6E使能信號14D7DATAI/O7D0DATAI/O15BLA背光源正極8D1DARAI/O16BLK背光源負極控制器接口說明（HD44780及兼容芯片）1、 基本操作時序a 讀狀態(tài)：輸入：RS=L, RW=H, E=H 輸出：D0D7=狀態(tài)字b 寫指令：輸入：RS=L, RW=L, D0D7=指令碼 輸出：無 E=高脈沖C 讀數(shù)據(jù)：輸入：RS=H, RW=L, E=H 輸出：D0D7=數(shù)據(jù)d 寫數(shù)據(jù)：輸入：RS=H, RW=L, D0D7=數(shù)據(jù) 輸出：無 E=高脈沖4 出租車計價系統(tǒng)的軟件設計4.1 系統(tǒng)主程序在主程序模塊中，需要完成對各參量和接口的初始化、出租車起價和單價的初始化等工作。另外，在主程序模塊中還需要設置修改單價的程序。然后將總金額、里程和單價送數(shù)碼管顯示出來。程序流程如圖9所示。NNYY開始程序初始化顯示S1按下？S3按下？里程計數(shù)子程序單價設置子程序圖9 系統(tǒng)主程序流程圖4.2里程計數(shù)子程序當汽車運行起來時，就啟動計價，根據(jù)里程寄存器中的內(nèi)容計算和判斷行駛里程是否已超過起步價公里數(shù)。若已超過，則根據(jù)里程值、每公里的單價數(shù)和起步價數(shù)來計算出當前的總金額，并將結果輸出在顯示屏上。程序流程圖如圖10所示。開始等待計時子程序停止計數(shù)加0.1總計費加一元S2按下？S4按下？滿0.1km？路程=3km？重置路程為1kmNNYYNYYN圖10里程計數(shù)子程序流程圖4.3單價設置子程序設置單價時，按下S3鍵，此時按下S2起步價加一元，按下S4起步價減一元。按下S1鍵程序跳回等待運行階段。程序流程圖如圖11所示YYYNNN設置S2按下？S2按下？S2按下？起步價加一元起步價減一元運行圖11 單價設置子程序流程圖5 設計體會與小結經(jīng)過這些天有關于出租車計價器的課程設計，使我對單片機的應用有了更深的了解。在課程設計的過程中，還是碰到了許多的問題。比如，對于數(shù)碼管動態(tài)掃描顯示、數(shù)碼管的閃爍和鍵盤的延時防抖的綜合編程不能較好地解決；對于一些相關的應用軟件沒能熟練掌握。通過這幾天晚上的苦想和反復調(diào)試，最終還是把問題解決了。通過這次課程設計，我最大的收獲就是自己的動手能力和獨立解決問題的能力得到了很大的提高，也充分體會到了自己設計東西的樂趣、學會查閱資料和對別人的東西融會變通的重要性，也明白了很多知識光靠趴在書本上學是學不到其中的精髓的，必須親自去試著實踐，親自去經(jīng)歷才能對它們真正的掌握。最大的收獲是更清晰了如何有條理的編程。第一個就是流程圖，原來不以為然的事現(xiàn)在覺得非常的有必要。第二就是編程順序，要寫一個功能很復雜的程序首先寫那些自己可以很快完成的較簡單的內(nèi)容，比如調(diào)單價時的閃爍，那么就可以開始只寫調(diào)一位單價，然后再加入程序可以調(diào)兩位單價，再然后加入閃爍功能，這樣既可以使編程變得更有條理，而且對心態(tài)也是很有幫助的。一步一步的完成相應的要求會使自己的心情倍感舒爽而不是一直未能達到要求時的迷茫。凡事都要自己去動下手，去實踐一下，遇到困難，永遠不要沮喪氣餒。在動手的過程中，不僅能增強實踐能力，而且在理論上可以有更深的認識；這次設計給了我極大的鼓舞和信心，相信在以后的學習中可以通過不斷的摸索和實踐來提高其他方面的知識。參考文獻：1.李群芳、張士軍、黃建.單片微型計算機與接口技術（第三版）.電子工業(yè)出版社，2008.2.張鑫、華臻、陳書謙單片機原理及應用M電子工業(yè)出版社，2005 3.丁元杰、吳大偉單片微機實題集與實驗指導書M機械工業(yè)出版社， 20044.李群芳，肖看.單片機原理接口與應用.北京：清華大學出版社，2005.5.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，1999.6.高峰.單片微型應用系統(tǒng)設計及實用技術.北京：機械工業(yè)出版社，2004.附錄一：圖12 出租車計價器PCB圖附錄二：圖13 出租車計價器仿真圖附錄三：源程序：CMD EQU 20HDAT EQU 21HBIT_RSEQU P2.0BIT_RW EQU P2.1BIT_E EQU P2.2 ORG 0000H AJMP MAIN ORG 000BH AJMP IP0 ORG 0030HMAIN: MOV R0,#30H ;初始化 MOV R1,#06H MOV R2,#1EH MOV R3,#00H MOV R4,#00H LCALL SHOWMAIN1: JNB P1.0,RUN ;掃描按鍵 JNB P1.2,SEZHI AJMP MAIN1RUN: LCALL SHOW ;行駛里程計數(shù) MOV TMOD,#60H MOV TH1,#64H MOV TL1,#64H SETB TR1AGAI: JNB P1.1,WAIT JNB P1.3,STOP JBC TF1,LU1 SJMP AGAILU1: LCALL LU2 DJNZ R2,RUN LCALL LU3 AJMP RUNLU2: INC R3 RETLU3: INC R1 MOV R2,#0AH RETWAIT: MOV TMOD,#01H ;等待時間計數(shù) MOV TH0,#3CH MOV TL0,#0B0H SETB ET0 SETB EA MOV R5,#28H MOV R6,#1EH SETB TR0 SJMP $IP0: DJNZ R5,RET0 MOV R5,#28H DJNZ R6,IP0 MOV R6,#1EH INC R4 INC R1 LCALL SHOWRET0: MOV TH0,#3CH MOV TL0,#0B0H JNB P1.0,RUN SETB TR0 RETISEZHI: JNB P1.1,SEZHI1 ;單價設置 JNB P1.3,SEZHI2 JNB P1.0,RUN AJMP SEZHISEZHI1: LCALL DELAY1 JB P1.1,SEZHI INC R1 LCALL SHOW AJMP SEZHISEZHI2: LCALL DELAY1 JB P1.3,SEZHI DEC R1 LCALL SHOW AJMP SEZHISTOP: LJMP MAINSHOW: MOV A,R3 ;顯示 MOV B,#64H DIV AB MOV R0,A ;里程顯示 INC R0 MOV A,#0AH XCH A,B DIV AB MOV R0,A INC R0 MOV R0,#0AH INC R0 MOV A,B MOV R0,A INC R0 MOV R0,#0BH INC R0 MOV R0,#01H ;里程單價顯示 INC R0 MOV R0,#0BH INC R0 MOV A,R4 ;等待時長顯示 MOV B,#0AH DIV AB MOV R0,A INC R0 MOV A,B MOV R0,A INC R0 MOV R0,#0BH INC R0 MOV R0,#01H ;等待1min單價顯示 INC R0 MOV R0,#0BH INC R0 MOV A,R1 ;總價顯示 MOV B,#64H DIV AB MOV R0,A INC R0 MOV A,#0AH XCH A,B DIV AB MOV R0,A INC R0 MOV A,B MOV R0,AMOV R0,#30H LCALL MAIN2 RETMAIN2: LCALL INI ;液晶顯示 MOV CMD,#80HLCALL WR_CMDMOV DPTR,#TABMOV R5,#15 WRIN:MOV A,R0 MOVC A,A+DPTRMOV DAT,ALCALL WR_DATALCALL DELAYINC R0DJNZ R5,WRINMOV CMD,#80HLCALL WR_CMDLCALL RD_DATAMOV CMD,#0C0HLCALL WR_CMDLCALL WR_DATAMOV R0,#30HRETINI: MOV CMD,#38H ;液晶屏初始化 LCALL WR_CMDMOV CMD,#38HLCALL WR_CMDMOV CMD,#38HLCALL WR_CMDMOV CMD,#38HLCALL WR_CMDMOV CMD,#01HLCALL WR_CMDMOV CMD,#06HLCALL WR_CMDMOV CMD,#0FHLCALL WR_CMDRETWR_CMD: PUSH ACC ;液晶