基于單片機的出租車計費器的畢業(yè)設計匯總

1、基于單片機出租車計費器的設計題 目 基于單片機的出租車計價器 學 生 指導教師 王旭輝年 級 2012級專 業(yè) 電子信息工程二級學院 信息工程學院邯鄲學院信息工程學院2015年1月目 錄摘 要2ABSTRACT31 課程設計任務書41.1 課程設計任務41.2 課程設計方案42硬件電路設計62.1 振蕩電路62.2 復位電路設計62.3 鍵盤接口電路72.4 顯示電路72.4.1 1602LCD的基本參數(shù)及引腳功能72.4.2 顯示模塊采用1602液晶顯示接口電路92.5 單片機各引腳功能說明93 軟件設計113.1 單片機資源使用113.2 單片機軟件模塊設計123.2.1 中斷子函數(shù)123

2、.2.2 判鍵子函數(shù)123.2.3 顯示子程序133.3 總程序流程框圖14總結(jié)15參考文獻16致謝17附錄1 元件件清單18附錄2 原理圖19附錄3 程序清單20基于單片機的出租車計價器1 引言隨著現(xiàn)代經(jīng)濟飛速的發(fā)展，人民生活水平的提高，越來越多的居民為了方便的出行，大都會選擇乘坐出租車出行，而且隨著科學技術(shù)的前進，各種各樣的打車軟件相繼出現(xiàn)，例如滴滴打車軟件等，都更加方便了生活，人們?yōu)榱烁咝实幕顒右哺鼉A向于打車，于是了解出租車必備設備計價器成了人們的興趣，這可以使我們了解其原理，避免出現(xiàn)被多要費用等情況的出現(xiàn)。本課題采用STC89C52單片機進行設計，其中用按鍵來實現(xiàn)輪胎轉(zhuǎn)圈行駛的里程數(shù)

3、、顯示模式的切換、時鐘的調(diào)整、等待時間的增加等功能，使用DS1302進行計時，LCD1602液晶顯示屏顯示，使用芯片at24C02進行內(nèi)容存儲，使用Keil編程軟件編寫程序，實現(xiàn)了路程清零、里程數(shù)增加及路程和費用的顯示、時間的加減調(diào)整、顯示內(nèi)容的切換等功能。主要研究步驟如下：（1）熟悉STC89C52rc單片機及其最小系統(tǒng)與開發(fā)環(huán)境；（2）將所需器件按照原理圖進行焊接（3）在Keil中編寫程序（4）將程序下載到單片機中，進行測試和調(diào)試。2 背景2.1 選題背景我國在70年代開始出現(xiàn)出租車，但那時的計費系統(tǒng)大都是國外進口，不但不準確，而且價格還十分昂貴。隨著改革開放日益深入，出租車行業(yè)的發(fā)展勢頭

4、已經(jīng)十分突出，國內(nèi)各機械廠家紛紛推出國產(chǎn)計價器。出租車計價器的功能從剛開始的只顯示路程（需要司機自己定價，計算后四舍五入），到能夠自主計費。隨著城市旅游業(yè)的發(fā)展，出租車行業(yè)已成為城市的窗口，象征著一個城市的文明程度。現(xiàn)在各大中城市出租車行業(yè)都已經(jīng)普及自動計價器，所以計價器技術(shù)的發(fā)展已成定局。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，而計價器的普及也是毫無疑問，所以未來汽車計價器的市場十分有潛力。 2.2 選題目的及意義出租車時城市交通的重要組成部分，行業(yè)健康和發(fā)展也獲得越來越多的關(guān)注。出租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

5、具。它關(guān)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，出租車計價器的研究的研究也是十分有應用價值的。3 設計要求基于單片機出租車模擬計價器，采用at24c02存儲芯片+LCD1602液晶顯示等設計而成。用24c02來存儲單價，通過按鍵來模擬增加里程，模擬出租車向前開。通過液晶顯示器顯示當前的行駛狀態(tài)、行駛公里、行駛時間時間（時、分、秒）、費用、單價、等信息?？梢栽O置每公里單價，以及夜間單價和白天單價的不同模式，設置后掉電無需重新設置，設置有等待/繼續(xù)計時模式。計費分行走的里程*單價+等待的時間*價格。3.1 系統(tǒng)功能（1） k1:開啟顯示屏，

6、模式選擇。模式一：無人狀態(tài)下，顯示時間和單價；模式二：等待時間顯示，模式三：顯示時分秒和年月日。（2） k2:調(diào)整時鐘（3） k3:在模式二中表示等待時間開始和暫停；在模式三中表示調(diào)整位的自減。（4） k4：在模式三中表示調(diào)整位的自加。（5） k5：在模式一中表示里程自加，每按下一次表示里程加0.1K。（6） k6:乘客下車后里程清零。4 課程方案論證4.1 方案一：采用數(shù)字電子技術(shù)，利用555定時芯片構(gòu)成多諧振蕩器，或采用外圍的晶振電路作為時鐘脈沖信號，采用計數(shù)芯片對脈沖盡心脈沖的計數(shù)和分頻，最后通過譯碼電路對數(shù)據(jù)進行譯碼，將譯碼所得的數(shù)據(jù)送給數(shù)碼管顯示，一下是該方案的流程框圖，方案一如圖4

7、.1所示：時鐘脈沖等待信號公里脈沖計費脈沖計時計費譯碼數(shù)碼管顯示圖4.1方案一4.2 方案二 采用EDA技術(shù)，根據(jù)層次化設計理論，該設計問題自頂向下可分為分頻模塊，控制模塊 計量模塊、譯碼和動態(tài)掃描顯示模塊，其系統(tǒng)框圖如圖4.2所示：時鐘信號等待信號公里脈沖計費/復位分頻器控制器計費計時計程譯碼顯示圖4.2方案二4.3 方案三采用MCU技術(shù)，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)，一下是方案三的系統(tǒng)流程圖，本方案主要是必須對于數(shù)字電路比較熟悉，成本又高。方案圖如圖4.3所示：STC89C521602液晶LED燈電源電路按鍵電路復位

8、電路圖4.3方案三 圖4.3方案三4.4 方案選擇通過各個方案的比較本次采用方案三，不但控制簡單，而且成本低廉，設計電路簡單。5 硬件電路設計5.1 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30pF）。這樣就構(gòu)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5.1所示：圖5.1振蕩電路5.2 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

9、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2.2所示。 圖5.2復位電路5.3 鍵盤接口電路 （1）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

10、，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2.3所示： 圖5.3鍵盤接口電路5.4 顯示電路5.4.1 1602LCD的基本參數(shù)及引腳功能1602LCD分為帶背光和不帶背光兩種，基控制器大部分為HD44780，帶背光的比不帶背光的厚，是否帶背光在應用中并無差別，兩者尺寸差別如圖10所示。 圖10 LM016L結(jié)構(gòu)圖LCD1602主要技術(shù)參數(shù)：容量:162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:2.954.35(WH)mm引腳功能說明：1602LCD采用標準的14腳（無背光）或16腳（帶背光）接口

11、，各引腳接口說明如表1所示： 表1引腳接口說明表編號符號引腳說明編號符號引腳說明1VSS電源地9D2數(shù)據(jù)2VDD電源正極10D3數(shù)據(jù)3VL液晶顯示偏壓11D4數(shù)據(jù)4RS數(shù)據(jù)/命令選擇12D5數(shù)據(jù)5R/W讀/寫選擇13D6數(shù)據(jù)6E使能信號14D7數(shù)據(jù)7D0數(shù)據(jù)15BLA背光源正極8D1數(shù)據(jù)16BLK背光源負極第1腳：VSS為地電源。第2腳：VDD接5V正電源。第3腳：VL為液晶顯示器對比度調(diào)整端，接正電源時對比度最弱，接地時對比度最高，對比度過高時會產(chǎn)生“鬼影”，使用時可以通過一個10K的電位器調(diào)整對比度。第4腳：RS為寄存器選擇，高電平時選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時選擇指令寄存器。第5腳：R/W為

12、讀寫信號線，高電平時進行讀操作，低電平時進行寫操作。當RS和R/W共同為低電平時可以寫入指令或者顯示地址，當RS為低電平R/W為高電平時可以讀忙信號，當RS為高電平R/W為低電平時可以寫入數(shù)據(jù)。第6腳：E端為使能端，當E端由高電平跳變成低電平時，液晶模塊執(zhí)行命令。第714腳：D0D7為8位雙向數(shù)據(jù)線。第15腳：背光源正極。第16腳：背光源負極。 5.4.2 顯示模塊采用1602液晶顯示接口電路 圖5.4顯示電路 5.5 單片機各引腳功能說明 下面對STC89C52各引腳的功能進行較為詳細的介紹：1)電源引腳Vcc和Vss Vcc(40腳)：電源端為+5V Vss(20腳)：接地端。 2)時鐘電

13、路引腳XTAL1和XTAL2XTAL2(18腳)：接外部晶體和微調(diào)電容的一端。在單片機內(nèi)部它是振蕩電路反向放大器的輸出端，振蕩電路的頻率就是晶體固有頻率。若需采用外部時針電路時，該引腳輸入外時鐘脈沖。要檢查89C52的振蕩電路是否正常工作，可用示波器查看XTAL2端是否有脈沖信號輸出。XTAL1(19腳)：接外部晶體和微調(diào)電容的另一端。在片內(nèi)，它是振蕩電路反向放大器的輸入端。在采用外部時鐘時，該引腳必須接地。 3)控制信號腳 RST ALE PSEN 和EA。RST(9腳)：RST是復位信號輸入端，高電平有效。在此輸入端保持兩個機器周期(24個時鐘振蕩周期)的高電平時，就可以完成復位操作。AL

14、E/PROG（30引腳）：地址鎖存允許信號端。當STC89C52上電正常工作后，ALE引腳不斷向外輸出正脈沖信號。此頻率為振蕩器頻率fosc的1/6，當CPU訪問片外存儲器時，ALE輸出信號作為鎖存低8位地址的控制信號。在CPU訪問片外數(shù)據(jù)存儲時，每取值一次（一個機器周期）會丟失一個脈沖。平時不訪問片外存儲時，ALE端也以1/6的振蕩頻率固定輸出正脈沖，因而ALE信號可以用作對外輸出時鐘或定時信號。如果你想看一下STC89C52芯片的好壞，可用示波器查看ALE端是否有脈沖信號輸出，如有脈沖信號輸出，則STC89C52基本上是好的。ALE的負載驅(qū)動能力為8個LS型TTL（低功耗高速TTL）。 P

15、SEN（29腳）；程序存儲允許輸出信號引腳，在訪問片外程序存儲器時，此端定時輸出負脈沖作為讀片外存儲器的選通信號。此引腳接ERROM的OE端。PSEN端有效，即允許讀出ERROM/ROM中的指令碼。CPU在從外部ERROM/ROM取指令期間，每個周期PSEN兩次有效。不過，在訪問片外RAM時，要少產(chǎn)生兩次PSEN負脈沖信號。要檢查一個STC89C52小系統(tǒng)上電后CPU能否正常到ERROM/ROM中讀取指令碼，也可用于示波器看PSEN端有無脈沖輸出。如有，說明基本上工作正常。EA/VPP（31腳）：外部程序存儲器地址允許輸入端/固化編程電壓輸入端。當EA引腳接高電平時，CPU只訪問片內(nèi)ERROM

16、/ROM并執(zhí)行內(nèi)部程序存儲器中的指令。但在PC（程序計數(shù)器）的值超過OFFFH（對8751/8051為4k）時，將自動轉(zhuǎn)向執(zhí)行片外存儲器的程序。當出入信號EA引腳接低電平（接地）時，CPU只訪問外部ERROM/ROM并執(zhí)行外部程序存儲器中的指令，而不管是否有片內(nèi)程序存儲器。對于無芯片內(nèi)的ROM的8031或8032，須外擴ERROM，此時必須將EA引腳接地。如果使用有片內(nèi)ROM的STC89C52，外擴ERROM也是可以的，但也要使EA接地。4)I/O（輸入/輸出端口，P0，P1，P2，P3）P0口：P0口是一個漏極開路的8位準雙向I/O端口。P1口：8位準雙向I/O端口。P2口：即可以做地址總線

17、輸出地址高8位，也可以做普通I/O用，（此時為準雙向口）。P3口：雙功能口，即可以做普通I/O口用（此時為準向口，也可以按每位定義實現(xiàn)第二功能操作）。見表1。引腳第二功能P3.0RXD （串行輸入口）P3.1TXD （串行輸出口）P3.2INT0（外部中斷0）P3.3INT1（外部中斷1）P3.4T0（定時器0外部中斷）P3.5T1（定時器1外部中斷）P3.6WR（外部存儲器寫選通）P3.7RD（外部存儲器讀寫通）表1 P3口的第二功能表6 軟件設計6.1 單片機資源使用在本次設計中像電路鍵盤用到了P2口，其中P2.0到P2.5口作為鍵盤的輸入，顯示電路用到了P1和P3口，P1口為液晶的數(shù)據(jù)口

18、。6.2 單片機軟件模塊設計6.2.1 中斷子函數(shù) 對于中斷程序，只要定時器計數(shù)滿就會產(chǎn)生中斷50ms中斷一次，共計20次，秒鐘加1，秒鐘計滿再分鐘加，當分鐘加到99時全部清零。以下是中斷子函數(shù)的流程圖如圖6.1所示：圖3.1中斷子程序流程圖 圖6.16.2.2 判鍵子函數(shù) 對于獨立式鍵盤判鍵，首先看有鍵按下不，如果有鍵按下則延時一會兒，在判斷是否真的有鍵按下，如果確實有鍵按下，在判鍵釋放，最后執(zhí)行鍵功能程序。判鍵子函數(shù)的流程框圖如圖6.2所示： 圖6.2判鍵子程序流程圖6.2.3 顯示子程序 1602液晶是字符型液晶，它的內(nèi)部自帶字符庫，它可以寫兩行的字符，同時每行可以寫40個字符，在寫顯示

19、程序的時候，我們先寫命令，再設定字符顯示，最后寫數(shù)據(jù)，在每寫一次命令或數(shù)據(jù)都需要判斷液晶是否忙。液晶顯示程序流程圖如圖6.3所示： 3.3顯示子程序流程圖 圖6.36.3 總程序流程框圖整體程序的流程框圖如圖6.4所示：圖3.4整體程序的流程框圖總結(jié) 圖6.47 測試8 結(jié)論出租車計費器系統(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LCD顯示車費數(shù)目。本款出租車計價器包括單價輸出、單價調(diào)整、顯示當前的系統(tǒng)時間等功能。另外，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。幾個月來，經(jīng)過自己努力，

20、基本上完成了設計要求的內(nèi)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)過這幾個月的學習和工作，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(guān)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)

21、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。在短短的三個月時間內(nèi)完成設計內(nèi)容，在很大程度上得益于老師的幫助。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 李廣弟,朱月秀,冷祖祁.單片機基礎M.第3版.北京航空航天大

22、學出版社，2007年1月2李華.MCS-51系列單片機實用接口技術(shù)M.北京航空航天大學出版社,19963 馬忠梅，張凱，馬巖，單片機的C語言應用程序設計，M，北京：北京航空航天大學出版社，2003.11；4 胡輝，單片機原理及應用設計21世紀高等院校規(guī)劃教材M,水利水電出版社，2005.7；5 劉守義，單片機應用技術(shù)M，西安：西安電子科技大學出版社，1996.8；附錄：致謝 本論文是在何淑珍老師的悉心指導下完成的，何老師的淵博學識和豐富經(jīng)驗給我留下了深刻的印象。從何老師那里我學到的不僅是專業(yè)知識與實際問題科學解決的方法，更為重要的是勤奮和嚴謹治學的精神以及對學生的認真負責，老師的諄諄教誨使我受

23、益匪淺，在此向何老師表示衷心的感謝并致以崇高的敬意！感謝家人給予我學業(yè)上和生活上的支持與照顧。同時感謝給予我?guī)椭母魑焕蠋?、同學以及朋友們！附錄1 元件件清單 表5.1元器件清單 名稱規(guī)格數(shù)量備注 電阻 2001個1K1個10K5個1002個 電容20pF2個10F2個極性電容 發(fā)光二極管3個 按鍵7個直流電機1個 晶振12MHz1個 芯片STC89C521塊1602液晶1塊內(nèi)帶字符庫附錄2 原理圖附錄3 程序清單#include /調(diào)用單片機頭文件#define uchar unsigned char /無符號字符型 宏定義變量范圍0255#define uint unsigned int

24、/無符號整型 宏定義變量范圍065535uchar miao,fen = 0,shi;uchar flag_bai_hei; /白天的晚上的標志位uchar value;uint bai_3l_price = 60; /白天3千米內(nèi)的單價 6元uint bai_3w_price = 18; /白天3千米外的單價/千米 1.8元uint bai_wait_price = 5; /白天等待時的單價/分鐘 0.5元uint wan_3l_price = 70; /晚上3千米內(nèi)的單價/千米 7元uint wan_3w_price = 22; /晚上3千米外的單價/千米 2.2元uint wan_wai

25、t_price = 10; /晚上等待時的單價/分鐘 1元uint distance = 0; /行使的距離uint zong_jia; /總的價bit flag_300ms = 0;bit flag_1s ;bit flag_time_en = 0;#include lcd1602.h/*1ms延時函數(shù)*/void delay_1ms(uint q)uint i,j;for(i=0;iq;i+)for(j=0;j= 5) /按鍵松開松手檢測key_value = 0;key_new = 1;/按鍵松開后進入等待按鍵狀態(tài)else if(key_io & 0x3f) != 0x3f) /按鍵按下

26、key_value +;else key_value =0;if(key_value = 5)/按鍵按下消抖key_value = 0;key_new = 0; /按鍵松開后進入等待松開按鍵狀態(tài)key_can = 20;if(key_new = 0) & (key_old = 1)switch(key_io & 0x3f)case 0x3e: key_can = 1; break; /得到按鍵值 case 0x3d: key_can = 2; break; /得到按鍵值 case 0x3b: key_can = 3; break; /得到按鍵值 case 0x37: key_can = 4;

27、break; /得到按鍵值 case 0x1f: key_can = 5; break; /得到按鍵值 case 0x2f: key_can = 6; break; /得到按鍵值 /write_sfm2(2,0,key_can); /按鍵按下顯示按鍵值 key_old = key_new; #include menu.h/*對應菜單內(nèi)的處理函數(shù)*/void menu_dis()if(menu_1 = 0)if(key_can = 6)distance +;write_sfm4(1,0,distance); if(key_can = 5) /清零 從新計價flag_time_en = 0;shi = 0;fen = 0;miao = 0;zong_jia =