單片機(jī)課程設(shè)計(jì)出租車計(jì)價(jià)器設(shè)計(jì)

1、遼遼 寧寧 工工 業(yè)業(yè) 大大 學(xué)學(xué) 單片機(jī)原理及接口技術(shù)單片機(jī)原理及接口技術(shù)課程設(shè)計(jì)（論文）課程設(shè)計(jì)（論文） 題目：題目： 出租車計(jì)價(jià)器設(shè)計(jì)出租車計(jì)價(jià)器設(shè)計(jì) 院（系）：院（系）： 電氣工程學(xué)院電氣工程學(xué)院 專業(yè)班級(jí)：專業(yè)班級(jí)： 學(xué)學(xué) 號(hào)：號(hào)： 學(xué)生姓名：學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師：指導(dǎo)教師： （簽字） 起止時(shí)間：起止時(shí)間： 遼 寧 工 業(yè) 大 學(xué) 課 程 設(shè) 計(jì) 說 明 書 （論文） 本科生課程設(shè)計(jì)（論文） iv 課程設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)及評(píng)語課程設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)及評(píng)語 院（系）：電氣工程學(xué)院 教研室： 學(xué) 號(hào)學(xué)生姓名專業(yè)班級(jí) 課程設(shè)計(jì) （論文）題 目 出租車計(jì)價(jià)器設(shè)計(jì) 課程設(shè)計(jì)（論文）任務(wù) 課題完成的

2、功能、設(shè)計(jì)任務(wù)及要求、技術(shù)參數(shù)課題完成的功能、設(shè)計(jì)任務(wù)及要求、技術(shù)參數(shù) 實(shí)現(xiàn)功能實(shí)現(xiàn)功能 設(shè)計(jì)一款出租車計(jì)價(jià)器，該計(jì)價(jià)器根據(jù)不同情況具有不同的收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)，具有單程和 往復(fù)轉(zhuǎn)換開關(guān)，能夠在掉電的情況下存儲(chǔ)單價(jià)等數(shù)據(jù)，具有等待計(jì)費(fèi)功能。硬件設(shè)計(jì)包 括 cpu 選型、最小系統(tǒng)電路、里程計(jì)量電路、按鍵顯示、時(shí)鐘電路等。軟件采用匯編 語言或 c 語言實(shí)現(xiàn)。 設(shè)計(jì)任務(wù)及要求設(shè)計(jì)任務(wù)及要求 1、確定設(shè)計(jì)方案，畫出方案框圖。 2、進(jìn)行硬件電路的設(shè)計(jì)，包括元器件選擇。 3、繪制原理圖。 4、繪出程序流程圖，并編寫里程采集程序、計(jì)費(fèi)程序及顯示程序。 5、要求認(rèn)真獨(dú)立完成所規(guī)定的全部?jī)?nèi)容；所設(shè)計(jì)的內(nèi)容要求正確、合理。

3、 6、按學(xué)校規(guī)定的格式，撰寫、打印設(shè)計(jì)說明書一份；設(shè)計(jì)說明書應(yīng)在4000字以上。 技術(shù)參數(shù)技術(shù)參數(shù) 1、白天：1.2 元/公里，晚上 2 元/公里； 2、里程計(jì)量精度：2%。 進(jìn)度計(jì)劃 1、布置任務(wù)，查閱資料，確定系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案（2 天） 2、系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)及模塊選擇（3 天） 3、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)及編寫功能程序及調(diào)試（3 天） 4、撰寫、打印設(shè)計(jì)說明書（1 天） 5、驗(yàn)收及答辯。 （1 天） 指導(dǎo)教師評(píng)語及成績(jī) 平時(shí)： 論文質(zhì)量： 答辯： 總成績(jī)： 指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日 本科生課程設(shè)計(jì)（論文） v 注：成績(jī)：平時(shí)20% 論文質(zhì)量60% 答辯20% 以百分制計(jì)算 本科生課程設(shè)計(jì)（論文） vi 摘

4、 要 現(xiàn)在各個(gè)城市出租車行業(yè)都已普及，因此出租車計(jì)價(jià)器的技術(shù)已經(jīng)成熟，但 是出租車計(jì)價(jià)器的市場(chǎng)還具有廣闊的前景。隨著城市建設(shè)的日益完善，關(guān)乎城市 面貌的出租車行業(yè)也將迅速發(fā)展，出租車計(jì)價(jià)器的的大批量需求也是毫無疑問的， 所以未來出租車計(jì)價(jià)器的市場(chǎng)還是有相當(dāng)大的潛力的。 本設(shè)計(jì)是以 at89s52 單片機(jī)為核心，以 a44e 霍爾傳感器為信號(hào)采集傳感器， 采用 at24c02 作為存儲(chǔ)芯片，加上各種外圍電路構(gòu)成的出租車計(jì)價(jià)器。本設(shè)計(jì) 采用霍爾傳感器對(duì)輪胎轉(zhuǎn)數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)，并將采集到的脈沖信號(hào)傳輸給單片機(jī)，單 片機(jī)通過內(nèi)部定時(shí)器對(duì)一定時(shí)間內(nèi)的轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)進(jìn)行一次統(tǒng)計(jì)，經(jīng)計(jì)算實(shí)現(xiàn)對(duì)出租 車速度、里程、應(yīng)付金

5、額等狀態(tài)信息的測(cè)量。本設(shè)計(jì)采用了寄存器芯片 at24c02，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)對(duì)單價(jià)、里程、等待時(shí)間等信息的存儲(chǔ)，采用時(shí)鐘芯片 ds1302 在正常及掉電的時(shí)候來顯示時(shí)間和在系統(tǒng)需要時(shí)進(jìn)行計(jì)時(shí)。本設(shè)計(jì)設(shè)置 5 個(gè)按鍵為輸入控制方式，分別控制查詢、功能、單雙成切換、暫停（結(jié)賬）以 及清零，輸出顯示采用了 8 段數(shù)碼管實(shí)現(xiàn)對(duì)時(shí)間、金額、里程的顯示，設(shè)置了四 個(gè) led 燈，分別為空車指示燈、等待查詢指示燈、單雙程指示燈。 汽車計(jì)價(jià)器是乘客與司機(jī)雙方的交易準(zhǔn)則，它是出租車行業(yè)發(fā)展的重要標(biāo)志， 是出租車中最重要的工具。它關(guān)系著交易雙方的利益。具有良好性能的計(jì)價(jià)器無 論是對(duì)廣大出租車司機(jī)朋友還是乘客來說都是很必要

6、的。因此，汽車計(jì)價(jià)器的研 究也是有一定的應(yīng)用價(jià)值的 關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)；霍爾傳感器；出租車計(jì)價(jià)器；時(shí)鐘 本科生課程設(shè)計(jì)（論文） vii 目 錄 第 1 章 緒論 .1 第 2 章 課程設(shè)計(jì)的方案 .2 2.1 概述 .2 2.2 系統(tǒng)組成總體結(jié)構(gòu) .2 2.2.1 設(shè)計(jì)要求 .2 2.2.2 設(shè)計(jì)的主要功能 .3 2.2.3 方案的選取 .3 第 3 章 硬件設(shè)計(jì) .5 3.1 at89s52 單片機(jī)及最小系統(tǒng)設(shè)計(jì) .5 3.2 測(cè)距單元 .7 3.3 按鍵單元 .9 3.4 時(shí)鐘單元 .9 3.5 顯示單元 .10 3.6 儲(chǔ)存單元 .11 3.7 總體電路圖 .12 第 4 章 軟件設(shè)計(jì) .1

7、3 4.1 系統(tǒng)主程序 .13 4.2 數(shù)據(jù)處理子程序 .14 4.3 等待時(shí)間計(jì)時(shí)子程序 .15 4.4 鍵盤掃描子程序 .16 第 5 章 課程設(shè)計(jì)總結(jié) .17 參考文獻(xiàn) .18 附錄 .19 附錄 .20 本科生課程設(shè)計(jì)（論文） 27 第 1 章 緒論 隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，人們的收入得到很大提高。人們便越來越追求生活的 舒適與方便，而出行方式便是關(guān)切到人們生活質(zhì)量的一個(gè)重要方面。在物價(jià)上漲 的今天，相對(duì)于自己購(gòu)買私家車，更多的人傾向于乘坐出租車出行。雖然現(xiàn)在有 部分小城市尚未普及出租車，但隨著城市建設(shè)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。汽車計(jì)價(jià)器作為乘客與司機(jī)雙方的交易準(zhǔn)

8、則，它是出租車 行業(yè)發(fā)展的重要標(biāo)志，是出租車中最重要的工具。它關(guān)系著交易雙方的利益。具 有良好性能的計(jì)價(jià)器無論是對(duì)廣大出租車司機(jī)朋友還是乘客來說都是很必要的。 因此，汽車計(jì)價(jià)器的研究也是十分有一個(gè)應(yīng)用價(jià)值的。 我國(guó)在 70 年代開始出現(xiàn)出租車，但那時(shí)的計(jì)費(fèi)系統(tǒng)大都是國(guó)外進(jìn)口不但不 夠準(zhǔn)確，價(jià)格還十分昂貴。隨著改革開放日益深入，出租車行業(yè)的發(fā)展勢(shì)頭已十 分突出，國(guó)內(nèi)各機(jī)械廠家紛紛推出國(guó)產(chǎn)計(jì)價(jià)器。出租車計(jì)價(jià)器的功能從剛開始的 只顯示路程（需要司機(jī)自己定價(jià)，計(jì)算后四舍五入） ，到能夠自主計(jì)費(fèi)，以及現(xiàn) 在的能夠打一發(fā)票和語音提示、按時(shí)間自主變動(dòng)單價(jià)等功能。隨著城市旅游業(yè)的 發(fā)展，出租車行業(yè)已成為城市的

9、窗口，象征著一個(gè)城市的文明程度。 本次設(shè)計(jì)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(dòng)計(jì)價(jià)器，所以 計(jì)價(jià)器技術(shù)的發(fā)展已成定局。采用模擬電路和數(shù)字電路設(shè)計(jì)的計(jì)價(jià)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(jī)進(jìn)行的設(shè)計(jì)， 相對(duì)來說功能強(qiáng)大，是深化單片機(jī)應(yīng)用的良好途徑，用較少的硬件和適當(dāng)?shù)能浖?相互配合可以很容易地實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)要求，且靈活性強(qiáng)，可以通過軟件編程來完成更 多的附加功能。 本科生課程設(shè)計(jì)（論文） 27 第 2 章 課程設(shè)計(jì)的方案 本次設(shè)計(jì)是使用單片機(jī)技術(shù)來實(shí)現(xiàn)一個(gè)出租車的數(shù)字計(jì)價(jià)器，利用單片機(jī)豐 富的io端口，及其控制的靈活性，實(shí)現(xiàn)基本的里程計(jì)價(jià)功能和單雙程價(jià)格調(diào)

10、整、 時(shí)鐘顯示功能等等。具有性能可靠，電路簡(jiǎn)單、成本低、擴(kuò)展空間大等特點(diǎn)。 2.1 概述 本次設(shè)計(jì)主要是綜合應(yīng)用所學(xué)知識(shí)，設(shè)計(jì)出租車計(jì)價(jià)器，并在實(shí)踐的基本技 能方面進(jìn)行一次系統(tǒng)的訓(xùn)練。能夠較全面地鞏固和應(yīng)用“單片機(jī)”課程中所學(xué)的 基本理論和基本方法，并初步掌握小型單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本方法。 應(yīng)用場(chǎng)合: 應(yīng)用于出租車計(jì)價(jià)器 ，出租車計(jì)價(jià)器有一個(gè)脈沖測(cè)速傳感器，通 過脈沖計(jì)數(shù)可以顯示出租車行駛里程和計(jì)費(fèi)?？刂破饔?12v 蓄電池供電。 系統(tǒng)功能介紹: 計(jì)價(jià)器顯示的營(yíng)運(yùn)金額是營(yíng)運(yùn)里程與價(jià)格的函數(shù)。出租車計(jì) 價(jià)器通過傳感器與行駛車輛連接，實(shí)現(xiàn)基本的里程計(jì)價(jià)功能和價(jià)格調(diào)節(jié)、時(shí)鐘顯 示功能。 2.2 系統(tǒng)

11、組成總體結(jié)構(gòu) 2.2.1 設(shè)計(jì)要求 （1）能顯示里程，單位為公里，最后一位為小數(shù)位。 （2）能顯示金額數(shù)，單位為元，最后一位為小數(shù)位。 （3）可設(shè)定單程價(jià)格和往返價(jià)格，單程價(jià)格為2元/公里，往返價(jià)格為1.5元/ 公里。 （4）車速5公里/小時(shí)的時(shí)間累積為總等待時(shí)間，每5分鐘等待時(shí)間相當(dāng)于里 程數(shù)增加1公里。 （5）起步公里數(shù)為3公里，價(jià)格為5元，若實(shí)際距離大于3公里，按規(guī)則3計(jì) 算價(jià)格。 （6）按暫停鍵，計(jì)價(jià)器可暫停計(jì)價(jià)，按查詢鍵，可顯示總等待時(shí)間。 （7）增加了空車指示功能，當(dāng)無客人時(shí)，按下功能切換按鍵，空車指示燈 亮。 （8）增加實(shí)時(shí)時(shí)間顯示，無論計(jì)價(jià)器工作或者空車，都能顯示實(shí)時(shí)時(shí)間， 便

12、于時(shí)間提醒。 本科生課程設(shè)計(jì)（論文） 27 （9）增加信息儲(chǔ)存功能?？梢詢?chǔ)存等待時(shí)間，里程和金額。 2.2.2 設(shè)計(jì)的主要功能 本設(shè)計(jì)所設(shè)計(jì)的出租車數(shù)字計(jì)價(jià)器的主要功能有：金額輸出、路程輸出、數(shù) 據(jù)復(fù)位、計(jì)時(shí)計(jì)價(jià)、空車顯示等。輸出采用2個(gè)4位8段共陽數(shù)碼管，車輛行走時(shí) 前4位顯示路程，后4位顯示金額。車輛候車時(shí)，前4位顯示等待時(shí)間，后4位顯示 等待金額?？哲嚂r(shí)顯示實(shí)時(shí)時(shí)間。儲(chǔ)存等待時(shí)間，里程和金額。 2.2.3 方案的選取 本設(shè)計(jì)是由軟件設(shè)計(jì)和硬件設(shè)計(jì)兩部分組成的。軟件設(shè)計(jì)要進(jìn)行程序的編寫 和軟件仿真；硬件設(shè)計(jì)要設(shè)計(jì)電路、硬件仿真和制作電路板。 本系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)主要包括單片機(jī)at89s52、數(shù)

13、據(jù)顯示部件、u18霍爾傳感 器電路、里程計(jì)算及計(jì)價(jià)單元的設(shè)計(jì)。在硬件設(shè)計(jì)過程中，充分利用各部件的功 能，實(shí)現(xiàn)多功能的出租車計(jì)價(jià)器設(shè)計(jì)。 計(jì)價(jià)器的單片機(jī)系統(tǒng)框圖如圖1所示。它由以下幾個(gè)部件組成：霍爾傳感器 單元、at89s52單片機(jī)、金額顯示、里程顯示、電源。利用單片機(jī)豐富的io端口， 及其控制的靈活性，實(shí)現(xiàn)基本的里程和價(jià)格的計(jì)算及顯示功能。 at89s52 電源電路按鍵電路傳感電路 led數(shù)碼管顯示燈 圖 2.1 結(jié)構(gòu)框圖 本設(shè)計(jì)程序的采取c語言進(jìn)行編寫，使用visio編譯和protel軟件進(jìn)行繪制。其 中的里程計(jì)算和費(fèi)用計(jì)算方案如下。 (1)里程計(jì)算 1)霍爾傳感器對(duì)車輪進(jìn)行信號(hào)檢測(cè)，產(chǎn)生并

14、輸出脈沖信號(hào)到單片機(jī)； 本科生課程設(shè)計(jì)（論文） 27 2)單片機(jī)對(duì)傳感器輸出的脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，并進(jìn)行km計(jì)算：每一個(gè)信號(hào)代 表輪胎旋轉(zhuǎn)一周，設(shè)輪胎的周長(zhǎng)為1.57m ；每km產(chǎn)生的信號(hào)數(shù)為n ，里程顯示 為n 1.57m = 1.57n（km） (2)費(fèi)用計(jì)算 1)出租車的起步費(fèi)為5元，并且3km內(nèi)不需額外計(jì)價(jià)； 2)出租車行駛3km后，單程2元/km，雙程1.5元/km。 3)等待收費(fèi)的標(biāo)準(zhǔn)為5分鐘算一公里； 4)暫停時(shí)計(jì)價(jià)器暫停計(jì)價(jià)，不收費(fèi)用。 本科生課程設(shè)計(jì)（論文） 27 第 3 章 硬件設(shè)計(jì) 3.1 at89s52 單片機(jī)及最小系統(tǒng)設(shè)計(jì) at89s52具有如下特點(diǎn)：40個(gè)引腳，4k

15、bytes flash片內(nèi)程序存儲(chǔ)器， 128 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（ram） ，32個(gè)外部雙向輸入/輸出（i/o）口，5個(gè)中 斷優(yōu)先級(jí)2層中斷嵌套，2個(gè)16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器,2個(gè)全雙工串行通信口，看門 狗（wdt）電路，片內(nèi)時(shí)鐘振蕩器。 p0口有二個(gè)功能： (1)外部擴(kuò)展存儲(chǔ)器時(shí)，當(dāng)做數(shù)據(jù)/地址總線。 (2)不擴(kuò)展時(shí)，可做一般的i/o使用，但內(nèi)部無上拉電阻，作為輸入或輸出時(shí) 應(yīng)在外部接上拉電阻。 p1口只做i/o口使用：其內(nèi)部有上拉電阻。 p2口有兩個(gè)功能： (1)擴(kuò)展外部存儲(chǔ)器時(shí)，當(dāng)作地址總線使用。 (2)做一般i/o口使用，其內(nèi)部有上拉電阻。 p3口有兩個(gè)功能：除了作為i/o

16、使用外（其內(nèi)部有上拉電阻） ，還有一些特殊 功能，由特殊寄存器來設(shè)置。 設(shè)計(jì)中用到的單片機(jī)各管腳功能以及與其它模塊連接介紹如下： vcc：接+5v電源。 vss：接地。 時(shí)鐘引腳：xtal1和xtal2兩端接晶振和30pf的電容，構(gòu)成時(shí)鐘電路。 它可以使單片機(jī)穩(wěn)定可靠的運(yùn)行。 rst：復(fù)位信號(hào)輸入端，高電平有效。當(dāng)在此引腳加兩個(gè)機(jī)器周期的高電平 時(shí)，就可以完成復(fù)位操作。 p1.0：接功能按鍵。 p1.1：接切換鍵，表示單雙程切換。 p1.2：接查詢（上次金額）鍵。 p1.3：接清零鍵。 p1.4：接空車指示燈。 p1.5：接查詢指示燈。 本科生課程設(shè)計(jì)（論文） 27 p1.6：接開始計(jì)時(shí)指示燈

17、。 p1.7：接雙程指示燈。 p3.0：接查詢/確認(rèn)鍵。 p0口接數(shù)碼管段選端， p2口接數(shù)碼管位選端。 p3.2：接霍爾傳感器的輸出口。 p3.3：接存儲(chǔ)器的scl口。 p3.4：接儲(chǔ)存器的sda口。 p3.5：接時(shí)鐘電路ds1302的rst口。 p3.6：接ds1302的sclk口。 p3.7：接ds1302的i/o口。 復(fù)位電路和晶振電路是單片機(jī) at89s52 工作時(shí)所需的最簡(jiǎn)外圍電路。 單片機(jī)最小系統(tǒng)電路圖如圖 3.1 所示。 xtal1 19 xtal2 18 rst 9 psen 29 ale 30 ea 31 p1.0 1 p1.2 3 p1.3 4 p1.5 6 p1.4 5

18、 p1.6 7 p1.7 8 p1.1 2 p0.0/ad0 39 p0.1/ad1 38 p0.2/ad2 37 p0.3/ad3 36 p0.4/ad4 35 p0.5/ad5 34 p0.6/ad6 33 p0.7/ad7 32 p2.0/a8 21 p2.1/a9 22 p2.2/a10 23 p2.3/a11 24 p2.4/a12 25 p2.5/a13 26 p2.6/a14 27 p2.7/a15 28 p3.0/rxd 10 p3.1/txd 11 p3.2/int0 12 p3.3/int1 13 p3.4/t0 14 p3.5/t1 15 p3.6/wr 16 p3.7/

19、rd 17 at89s52 c1 30pf c2 30pf x1 12mhz c3 10f gnd r1 10k s0 gnd rst sclk io 圖3.1 單片機(jī)最小系統(tǒng) at89s52的復(fù)位端是一個(gè)史密特觸發(fā)輸入，高電平有效。rst端若由低電平 上升到高電平并持續(xù)2個(gè)周期，系統(tǒng)將實(shí)現(xiàn)一次復(fù)位操作。 在復(fù)位電路中，按一下復(fù)位開關(guān)就使在rst端出現(xiàn)一段時(shí)間的高電平，外接 11.0592m 晶振和兩個(gè)30pf 電容組成系統(tǒng)的內(nèi)部時(shí)鐘電路。 本科生課程設(shè)計(jì)（論文） 27 3.2 測(cè)距單元 本次設(shè)計(jì)我們選取了霍爾傳感器來進(jìn)行里程測(cè)量。 霍爾器件是一種磁傳感器。用它們可以檢測(cè)磁場(chǎng)及其變化，可在各種

20、與磁場(chǎng) 有關(guān)的場(chǎng)合中使用?；魻柶骷曰魻栃?yīng)為其工作基礎(chǔ)。 霍爾器件具有許多優(yōu)點(diǎn)，它們的結(jié)構(gòu)牢固，體積小，重量輕，壽命長(zhǎng)，安裝 方便，功耗小，頻率高，耐震動(dòng)，不怕灰塵、油污、水汽及鹽霧等的污染或腐蝕。 霍爾器件分為：霍爾組件和霍爾集成電路兩大類，前者是一個(gè)簡(jiǎn)單的霍爾片， 使用時(shí)常常需要將獲得的霍爾電壓進(jìn)行放大。后者將霍爾片和它的信號(hào)處理電路 集成在同一個(gè)芯片上。本次設(shè)計(jì)選取了霍爾集成電路來測(cè)量里程。 里程測(cè)量是通過將霍爾傳感器的集成電路安裝在車輪上方的鐵板上，將磁鐵 安裝在車輪上，旋轉(zhuǎn)的車輪將磁鐵對(duì)準(zhǔn)集成電路時(shí)，霍爾傳感器會(huì)輸出一個(gè)脈沖 信號(hào)，送到單片機(jī)，經(jīng)過單片機(jī)的計(jì)算處理，將行駛的里程送到

21、顯示單元并顯示 出來。 其原理示意圖 3.2 如下。 霍爾傳感器 車輪 小磁鐵 單 片 機(jī) 圖3.2 傳感器測(cè)距示意圖 a44e是一種利用霍爾效應(yīng)做成的半導(dǎo)體集成電路器件，它被設(shè)計(jì)在交變磁 場(chǎng)中運(yùn)行，特別是能在低電源電壓和長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行溫度范圍可達(dá)到125。這種霍 爾ic可用作各種類型的傳感器（速度傳感器、位移傳感器、轉(zhuǎn)速傳感器等等） ， 接觸開關(guān)以及相類似的應(yīng)用場(chǎng)合。其工作電壓比較寬（2.520v） ，可運(yùn)行在較 大的溫度范圍內(nèi)（-20125）, 其輸出的信號(hào)符合ttl電平標(biāo)準(zhǔn)，可以直接接 本科生課程設(shè)計(jì)（論文） 27 到單片機(jī)的io 端口上，而且其最高檢測(cè)頻率可達(dá)到1mhz。 圖3.3 a44

22、e霍爾傳感器輸出特性 霍爾傳感器的特性如圖3.3所示，其中bop為工作點(diǎn)“開”的磁感應(yīng)強(qiáng)度， brp為釋放點(diǎn)“關(guān)”的磁感應(yīng)強(qiáng)度。當(dāng)外加的磁感應(yīng)強(qiáng)度超過動(dòng)作點(diǎn)bop時(shí)，傳 感器輸出低電平，當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度降到動(dòng)作點(diǎn)bop以下時(shí)，傳感器輸出電平不變， 一直要降到釋放點(diǎn)brp時(shí)，傳感器才由低電平躍變?yōu)楦唠娖?。bop與brp之間的 滯后使開關(guān)動(dòng)作更為可靠。 u18集成霍耳開關(guān)由穩(wěn)壓器a、霍耳電勢(shì)發(fā)生器(即硅霍耳片)b、差分放大器 c、施密特觸發(fā)器d和oc門輸出e五個(gè)基本部分組成。 在輸入端輸入電壓vcc，經(jīng)穩(wěn)壓器穩(wěn)壓后加在霍爾電勢(shì)發(fā)生器的兩端，根據(jù) 霍爾效應(yīng)原理，當(dāng)霍爾片處在磁場(chǎng)中時(shí)，在垂直于磁場(chǎng)的方向通

23、以電流，則與這 二者相垂直的方向上將會(huì)產(chǎn)生霍爾電勢(shì)差vh輸出，該vh信號(hào)經(jīng)放大器放大后送 至施密特觸發(fā)器整形，使其成為方波輸送到oc門輸出。當(dāng)施加的磁場(chǎng)達(dá)到工作點(diǎn) （即bop）時(shí)，觸發(fā)器輸出高電壓（相對(duì)于地電位） ，使三極管導(dǎo)通，此時(shí)oc門 輸出端輸出低電壓，三極管截止，使oc門輸出高電壓，這種狀態(tài)為關(guān)。這樣兩次 電壓變換，使霍爾開關(guān)完成了一次開關(guān)動(dòng)作。 a44e霍爾傳感器有3個(gè)外接口，2個(gè)是電源的正負(fù)極接口，最后一個(gè)是脈沖信 號(hào)輸出口，只要將霍爾傳感器的信號(hào)輸出端接到單片機(jī)的端口上便可以實(shí)現(xiàn)距離 檢測(cè)。其中，單片機(jī)的p3.2（int0）引腳作為信號(hào)的輸入端，采用外部中斷0進(jìn) 行計(jì)數(shù)。車輪每轉(zhuǎn)

24、一圈，霍爾傳感器就產(chǎn)生一個(gè)脈沖信號(hào)，根據(jù)霍爾效應(yīng)原理， 當(dāng)霍爾片處在磁場(chǎng)中時(shí)，霍爾傳感器的輸出端輸出低電平。當(dāng)車輪轉(zhuǎn)動(dòng)一圈時(shí)小 磁鐵提供一個(gè)磁場(chǎng)，則霍爾傳感器輸出一次低電平完成一次數(shù)據(jù)采集，從而產(chǎn)生 本科生課程設(shè)計(jì)（論文） 27 信號(hào)?；魻杺鞲衅鳈z測(cè)并輸出信號(hào)到單片機(jī)的int0或int1計(jì)算脈沖輸入端，引起 單片機(jī)的中斷，對(duì)脈沖計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)達(dá)到特定的次數(shù)時(shí)，里程就會(huì)增加，單片機(jī) 對(duì)里程進(jìn)行計(jì)算后，通過接口電路將計(jì)算好的結(jié)果傳送到數(shù)碼管并顯示出來。 3.3 按鍵單元 本設(shè)計(jì)的按鍵單元電路（如圖 3.4）有 5 個(gè)按鍵，功能分別是：s1 是空車時(shí) 查詢上次金額和里程以及等待時(shí)間，結(jié)賬時(shí)查詢本次金額

25、和里程以及等待時(shí)間;s2 功能鍵，不按時(shí)空車指示燈亮而且數(shù)碼管顯示實(shí)時(shí)時(shí)間，按下時(shí)可設(shè)置單雙程， 此時(shí)再按 s3 可進(jìn)行單程和雙程之間切換，再按 s1 可確認(rèn)單雙程，雙程時(shí)雙程指 示燈亮并開始計(jì)價(jià)；按下 s4 可對(duì)本次金額、里程以及等待時(shí)間進(jìn)行查詢；s5 為 清零鍵，按下時(shí)清零之前數(shù)據(jù)消除以及存儲(chǔ)本次信息。 s1 s2 s3 s4 s5 p3.0 gnd p1.0 p1.1 p1.2 p1.3 圖 3.4 按鍵單元電路 3.4 時(shí)鐘單元 本設(shè)計(jì)采用基于ds1302的時(shí)鐘電路（如圖3.5）對(duì)時(shí)間進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示，單片 機(jī)掉電對(duì)其沒有影響。用數(shù)碼管表現(xiàn)出來，當(dāng)出租車空車時(shí)就顯示時(shí)間，給人時(shí) 間提示。

26、v cc1 8 v cc2 1 rst 5 sclk 7 i/o 6 x 1 2 x 2 3 u 2 d s1302 c5 33pf c4 33pf x 2 32769 g nd rst sclk io 本科生課程設(shè)計(jì)（論文） 27 圖 3.5 時(shí)鐘單元電路 3.5 顯示單元 本設(shè)計(jì)顯示單元包括兩部分：數(shù)碼管顯示（圖3-7）和二極管指示顯示（圖 3-8） 。數(shù)碼管顯示部分使用兩個(gè)四位一體的led數(shù)碼管，led顯示器是由led發(fā)光 二極管發(fā)展過來的一種顯示器件，是發(fā)光二極管的改型。led是發(fā)光二極管的簡(jiǎn) 稱，是一種將電能轉(zhuǎn)換成光能的設(shè)備。本身也是一種光源。led顯示器是由發(fā)光 二極管排列組成的顯

27、示器件。它采用低電壓掃描驅(qū)動(dòng)，具有：耗電少、使用壽命 長(zhǎng)、成本低、故障少、視角大、可視距離遠(yuǎn)等特點(diǎn)。此外，它的響應(yīng)時(shí)間短（一 般不超過0.1us） ，亮度也比較高。它的缺點(diǎn)是工作電流比較大，每一段的工作電 流在10ma左右。 其中每位數(shù)碼管是由8個(gè)發(fā)光二極管演變而來，其中7個(gè)發(fā)光二極管構(gòu)成7筆 字形，另一個(gè)構(gòu)成小數(shù)點(diǎn)，稱為8段led。8段led數(shù)碼管是利用7個(gè)led（發(fā)光二極 管）外加一個(gè)小數(shù)點(diǎn)的led組合而成的顯示設(shè)備，可以顯示09等10個(gè)數(shù)字和小 數(shù)點(diǎn)，使用非常廣泛。 這類數(shù)碼管可以分為共陽極(8個(gè)發(fā)光二極管的陽極接在起)與共陰極(8個(gè) 發(fā)光二極管陰極連在一起)兩種，共陽極就是把所有l(wèi)ed

28、的陽極連接到共同接點(diǎn)， 而每個(gè)led的陰極分別為a、b、c、d、e、f、g及dp（小數(shù)點(diǎn)） ；共陰極則是把所 有l(wèi)ed的陰極連接到共同接點(diǎn)，而每個(gè)led的陽極分別為a、b、c、d、e、f、g及 dp（小數(shù)點(diǎn)） ，如圖3.6所示。 本科生課程設(shè)計(jì)（論文） 27 圖 3.6 共陽和共陰數(shù)碼管結(jié)構(gòu) 通過控制這個(gè)公共端，可使該位亮或暗。如共陰極端接地或共陽極接高電平， 則該位顯示器有效，反之無效。本設(shè)計(jì)采用共陰led數(shù)碼管。 數(shù)碼管有靜態(tài)顯示和動(dòng)態(tài)顯示兩種，這里采用動(dòng)態(tài)顯示。它具有低功耗、接 口少等特點(diǎn)。如圖3.7兩個(gè)四位一體數(shù)碼管接p0口作為段選，接p2口作為位選?？?車時(shí)顯示時(shí)間，開始計(jì)價(jià)時(shí)前四位

29、顯示路程，后四位顯示價(jià)錢。當(dāng)查詢等待時(shí)間 時(shí)顯示為等待時(shí)間。 a b c d e f g dp 1 2 3 4 a b c d e f g dp 1 2 3 4 9 8 7 6 5 4 3 2 1 rp1 respa ck-8 圖 3.7 顯示單元（數(shù)碼管顯示部分） 二極管指示部分包括空車指示燈、等待時(shí)間查詢指示、開始計(jì)時(shí)指示和雙程 指示如圖3.8。 r2 100 r6 100 r5 100 r7 100 d1 d2 d3 d4 p1.4 p1.5 p1.6 p1.7 圖 3.8 顯示單元（二極管指示部分） 這些指示燈能對(duì)出租車的每一種狀態(tài)進(jìn)行指示，空車時(shí)空車指示燈亮，查詢 本科生課程設(shè)計(jì)（論

30、文） 27 等待時(shí)間時(shí)等待時(shí)間查詢指示燈亮，當(dāng)汽車速度小于5km/h時(shí)開始計(jì)時(shí)，計(jì)時(shí)指 示燈亮。計(jì)價(jià)前如果按下雙程鍵雙程指示燈亮，表示為雙程。 3.6 儲(chǔ)存單元 存儲(chǔ)單元的作用是儲(chǔ)存上一次的里程、金額和等待時(shí)間。at24c02 是atmel 公司的1kb的電可擦除存儲(chǔ)芯片，采用兩線串行的總線和單片機(jī)通訊，電壓最低 可以到2.5v，額定電流為1ma，靜態(tài)電流10ua(5.5v)，芯片內(nèi)的資料可以在斷電 的情況下保存40年以上，而且采用8腳的dip封裝，使用方便。 scl 6 sda 5 wp 7 a1 2 u3 at24c1024 r4 10k r3 10k +5v p3.3 p3.4 圖3.9

31、 儲(chǔ)存單元電路 圖3.9中r3、r4是上拉電阻，其作用是減少at24c02的靜態(tài)功耗。由于 at24c02的數(shù)據(jù)線和地址線是復(fù)用的，采用串口的方式傳送數(shù)據(jù)，所以只用兩根 線scl（時(shí)鐘脈沖）和sda（數(shù)據(jù)/地址）與單片機(jī)p3.3和p3.4口連接，進(jìn)行傳送 數(shù)據(jù)。 3.7 總體電路圖 總體電路圖設(shè)計(jì)見附錄。 本科生課程設(shè)計(jì)（論文） 27 第 4 章 軟件設(shè)計(jì) 4.1 系統(tǒng)主程序 本設(shè)計(jì)中，軟件設(shè)計(jì)采用模塊化操作，利用各個(gè)模塊之間的相互聯(lián)系，在設(shè) 計(jì)中采用主程序調(diào)用各個(gè)子程序的方法，使程序通俗易懂，我們?cè)O(shè)計(jì)了整體程序 流程圖。 在main函數(shù)編寫開始，要進(jìn)行初始化，包括對(duì)系統(tǒng)初始化和對(duì)硬件設(shè)備進(jìn)行

32、 初始化，并使硬件處于就緒狀態(tài)。 在主程序模塊中，需要完成對(duì)各接口芯片的初始化、出租車起價(jià)和單價(jià)的初 始化、中斷向量的設(shè)計(jì)以及開中斷、循環(huán)等待等工作。系統(tǒng)流程圖如下圖4.1。 開始 結(jié)束 初始化 數(shù)據(jù)處理 鍵盤掃描 圖 4.1 系統(tǒng)主程序流程圖 本科生課程設(shè)計(jì)（論文） 27 4.2 數(shù)據(jù)處理子程序 每當(dāng)霍爾傳感器輸出一個(gè)低電平信號(hào)就使單片機(jī)中斷一次，在計(jì)數(shù)中斷服務(wù) 程序，里程和金額都相應(yīng)變化，當(dāng)然等待時(shí)間也換算成里程（當(dāng)速度小于5km/h 時(shí)5分鐘想當(dāng)于1公里） 。計(jì)算程序根據(jù)里程數(shù)分別進(jìn)入不同的計(jì)算公式。如果里 程大于3公里，則執(zhí)行公式：金額=（里程-3）*單價(jià)+5；否則，執(zhí)行公式：總金 額

33、=起步價(jià)。程序流程圖如圖4.2所示。 開始 計(jì)算里程 金額=5元 顯示金額 金額=單價(jià)*（里程-3） +5 里程3公里 結(jié)束 y n 圖 4.2 數(shù)據(jù)處理子程序流程圖 本科生課程設(shè)計(jì)（論文） 27 4.3 等待時(shí)間計(jì)時(shí)子程序 當(dāng)出租車的速度5km/h時(shí)等待時(shí)間開始計(jì)時(shí)，并被換算里程，進(jìn)行計(jì)算顯示 等待時(shí)間和金額。當(dāng)結(jié)算時(shí)停止計(jì)時(shí)和計(jì)費(fèi)并顯示金額，當(dāng)有查詢鍵按下時(shí)顯示 等待時(shí)間，當(dāng)有清零鍵按下時(shí)存儲(chǔ)本次金額。如圖4.3： 開始 速度5公里/小時(shí) 查詢鍵按下 y n y n 圖 4.3 等待時(shí)間計(jì)時(shí)子程序 本科生課程設(shè)計(jì)（論文） 27 4.4 鍵盤掃描子程序 鍵盤采用查詢的方式，放在主程序中，當(dāng)沒

34、有按鍵按下的時(shí)候，單片機(jī)循環(huán) 主程序，一旦右按鍵按下，便轉(zhuǎn)向相應(yīng)的子程序處理，處理結(jié)束再返回。流程圖 如圖4.4。 開始 功能鍵按下？ 切換鍵按下？ 確認(rèn)鍵按下？ 單雙程設(shè)置 切換單雙程 顯示時(shí)間 顯示上次金額 空城指示燈滅， 開始計(jì)價(jià)，計(jì) 時(shí)，顯示里程， 價(jià)格 結(jié)算鍵按下？ 結(jié)算金額顯示 查詢鍵按下？ 顯示等待時(shí)間與 里程 結(jié)算鍵按下？ 存儲(chǔ)金額 結(jié)束 y n n y y n查詢鍵按下 y n 按下兩次 y n y n 圖 4.4 鍵盤掃描子程序 本科生課程設(shè)計(jì)（論文） 27 第 5 章 課程設(shè)計(jì)總結(jié) 總結(jié)在本次設(shè)計(jì)中，我采用at89s52芯片為核心器件，設(shè)計(jì)出了簡(jiǎn)單的出租 車計(jì)價(jià)器，能夠?qū)?/p>

35、現(xiàn)顯示時(shí)間、等待時(shí)間、金額和里程，按鍵控制，空車指示。 選題后，我們便開始復(fù)習(xí)單片機(jī)方面的知識(shí)，也查閱、搜索了很多相關(guān)資料， 進(jìn)行總體設(shè)計(jì)與具體設(shè)計(jì)，同時(shí)也學(xué)習(xí)軟件protel和編程軟件visio。由于以前都 采用匯編語言實(shí)現(xiàn)編程，對(duì)用c語言來實(shí)現(xiàn)單片機(jī)的編程不太習(xí)慣，花費(fèi)了一些 時(shí)間來熟悉c語言的編程。在設(shè)計(jì)開始，要形成流程圖，它可以使設(shè)計(jì)有一定的 邏輯性與嚴(yán)密性，使得設(shè)計(jì)思路明確。采用模塊化的設(shè)計(jì)思想很重要，它方便編 寫、修改與調(diào)試，另外加上必要的注釋，便于交流與理解。 這次課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)完成后，體會(huì)頗多，在學(xué)與做的過程中，取長(zhǎng)補(bǔ)短，不斷 學(xué)習(xí)新的知識(shí)，吸取經(jīng)驗(yàn)，達(dá)到進(jìn)步的目的。通過自身的努

36、力以及相關(guān)圖書資料 的幫助，逐漸熟悉了visio、protel和c語言等軟件的使用以及硬件焊接與檢測(cè)過程 中的一些小技巧。本次設(shè)計(jì)我學(xué)習(xí)到不少單片機(jī)的知識(shí)，但由于自己的理論知識(shí) 水平有限，實(shí)踐知識(shí)和設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)不足，在設(shè)計(jì)過程中難免存在一些問題。所焊實(shí) 物尚有許多不足，個(gè)別功能還不能很好的實(shí)現(xiàn)，主要原因是考慮問題不周全，電 路設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)少，實(shí)際動(dòng)手能力不足。懇請(qǐng)各位老師批評(píng)指正，以使我在以后的學(xué) 習(xí)和實(shí)踐中加以改進(jìn)和提高。 本科生課程設(shè)計(jì)（論文） 27 參考文獻(xiàn) 1戴佳,陳斌,苗龍.51 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)典型實(shí)例m.中國(guó)電力出版社,2005 2余發(fā)山,王福忠.單片機(jī)原理及應(yīng)用技術(shù)m.中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出

37、版社,2008.6 3李玉梅.基于 mcs-51 系列單片機(jī)原理的應(yīng)用設(shè)計(jì)m.國(guó)防工業(yè)出版社,2006 4邊春元,李文濤,江杰.c51 單片機(jī)典型模塊設(shè)計(jì)與應(yīng)用m.機(jī)械工業(yè)出版社,2008 5樓然苗,胡佳文,李光飛等.單片機(jī)實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì)m.浙江大學(xué)出版社,2010.10 6喬雅,周思浩.出租車計(jì)價(jià)器的設(shè)計(jì)j.信息通信,2014,(2):61-62 7馬江華.出租車計(jì)價(jià)器檢定中常見問題的解析j.計(jì)量與測(cè)量技術(shù),2011,38(8):42- 43 8程民利.基于霍爾傳感器的高精度測(cè)速電路設(shè)計(jì)j.電子設(shè)計(jì)工程,2013,21(8):109 -111 9楊建潮.出租汽車計(jì)價(jià)器的計(jì)價(jià)原理j.檢定與規(guī)程

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39、計(jì)價(jià)器示值誤差測(cè)量結(jié)果的不確定度評(píng)定j.科技信息,2009,(26):1 0-13 本科生課程設(shè)計(jì)（論文） 27 附錄 總電路圖 本科生課程設(shè)計(jì)（論文） 27 xtal1 19 xtal2 18 rst 9 psen 29 ale 30 ea 31 p1.0 1 p1.2 3 p1.3 4 p1.5 6 p1.4 5 p1.6 7 p1.7 8 p1.1 2 p0.0/ad0 39 p0.1/ad1 38 p0.2/ad2 37 p0.3/ad3 36 p0.4/ad4 35 p0.5/ad5 34 p0.6/ad6 33 p0.7/ad7 32 p2.0/a8 21 p2.1/a9 22 p

40、2.2/a10 23 p2.3/a11 24 p2.4/a12 25 p2.5/a13 26 p2.6/a14 27 p2.7/a15 28 p3.0/rxd 10 p3.1/txd 11 p3.2/int0 12 p3.3/int1 13 p3.4/t0 14 p3.5/t1 15 p3.6/wr 16 p3.7/rd 17 at89s52 c1 30pf c2 30pf x1 12mhz c3 10f gnd r1 10k s0 gnd s1 s2 s3 s4 s5 p3.0 gnd r2 100 r6 100 r5 100 r7 100 d1 d2 d3 d4 scl 6 sda 5 w

41、p 7 a1 2 u3 at24c1024 r4 10k r3 10k +5v rst sclk io vcc1 8 vcc2 1 rst 5 sclk 7 i/o 6 x1 2 x2 3 u2 ds1302 c5 33pf c4 33pf x2 32769 gnd rst sclk io a b c d e f g dp 1 2 3 4 a b c d e f g dp 1 2 3 4 9 8 7 6 5 4 3 2 1 rp1 respack-8 p3.0 本科生課程設(shè)計(jì)（論文） 27 附錄 主程序： #include #include #include #define uchar uns

42、igned char #define uint unsigned int uchar code table_du=0 x3f,0 x06,0 x5b,0 x4f,0 x66,0 x6d,0 x7d,0 x07,0 x7f,0 x6f; uchar code table_we=0 xfe,0 xfd,0 xfb,0 xf7,0 xef,0 x df,0 xbf,0 x7f; uchar tt,aa; uchar quanshu; uchar second,minute; uint round; uchar round_24c022; uint distance; uint price,cost;

43、 uint wait; uchar qian,bai,shi,ge; sbit key0=p31; sbit key1=p30; sbit key2=p17; sbit key3=p16; sbit key4=p15; sbit led0=p10; sbit led1=p11; sbit led2=p12; sbit led3=p13; sbit led4=p14; bit key0_flag; bit key1_flag; bit key2_flag; bit key3_flag; bit flag; void delayms(unsigned int c) unsigned char b;

44、 for(;c0;c-) for(b=110;b0;b-); void delay_dis(void) unsigned char b,c; for(c=7;c0;c-) for(b=110;b0;b-); void init_data(void) distance=0; cost=0; round=0; second=0; minute=0; key0_flag=0; key1_flag=0; key2_flag=1; key3_flag=0; flag=1; 本科生課程設(shè)計(jì)（論文） 27 void jisuan(void) wait=minute*60+second; distance=r

45、ound+wait/30; if(key1_flag) price=15; else price=20; if(distance9999) temp=9999; qian=temp/1000; bai=temp/100%10; shi=temp%100/10; ge=temp%10; void write(void) round_24c020=round round_24c021=(round 8) write_24c02(0 x00,key0_flag); write_24c02(0 x01,key1_flag); write_24c02(0 x02,key2_flag); write_24

46、c02(0 x03,key3_flag); write_24c02(0 x04,second); write_24c02(0 x05,minute); write_24c02(0 x06,round_24c02 0); write_24c02(0 x07,round_24c02 1); void read(void) key0_flag=read_24c02(0 x00); key1_flag=read_24c02(0 x01); key2_flag=read_24c02(0 x02); key3_flag=read_24c02(0 x03); second=read_24c02(0 x04); minute=read_24c02(0 x05); round_24c020=read_24c02(0 x 06); round_24c021=read_24c02(0 x 07); round= round_24c0