基于51系列单片机的出租车计价器控制系统设计(共35页).doc
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1、精选优质文档-倾情为你奉上 编号: 本科毕业设计基于51系列单片机的出租车计价器控制系统设计系 (院):信息工程学院姓 名: 学 号:专 业:通信工程年 级: 指导教师: 职 称: 完成日期: 专心-专注-专业 摘 要随着社会的进步,电子类产品也得到了广泛的发展,尤其是单片机的发展异常迅速。由于单片机的特殊结构形式,在某些应用领域中,它承担了一些通用的微型计算机无法完成的工作,它是一种高性能,低价格的处理器,集成度高,体积小,可靠性又高,控制功能强,电压低。由于单片机具有这些特点,人类的生活应用中十分广泛。本电路以AT89C51单片机为中心,附加A44E霍尔传感器测距(本电路中用模拟开关替代)
2、,实现对出租车计价,采用FM24C02实现在系统掉电的时候保存单价,输出采用8段数码显示管,显示行驶总里程和总金额。模拟出租车计价器设计:进行里程显示,预设起步价和起步公里数;行程按全程收费,有复位功能和启动功能,启动后,开始计价。我们采用单片机进行设计,可以用较少的硬件和适当的软件相互配合来实现设计要求,且灵活性强,可以通过软件编程来完成更多的附加功能,应用前景广阔。关键词:计价器;;霍尔传感器;断电保存 AbstractAs society advances, electronic products have been widely developed. Exceptionally rap
3、id development of the microcontroller. Due to the special structure of the microcontroller, in some applications, it bears some of the common micro-computer could not be done, it is a high performance, low price processor. High integration, small size, high reliability, and control functions, low vo
4、ltage. Microcontroller with these characteristics, a wide range of application of human life.The AT89C51 microcontroller circuit as the center, add A44E Hall sensor distance (instead of the circuit using analog switches), to achieve the taxi meter, using FM24C02 achieve when stored in the system pow
5、er-down unit, 8-segment LED output display tube shows the total mileage and total amount of driving. Taximeter analog design: the mileage display, the default starting price and the starting mileage; travel by full fare, a reset and start, start, start pricing. We use single chip design, you can use
6、 less hardware and appropriate software to meet the design requirements of mutual cooperation, and flexibility, through software programming to accomplish more additional features, a bright future.Keywords: taxi meter;Hall sensors;save power目 录1 绪 论1.1 课题背景与意义 随着出租车行业的发展,出租车已经是城市交通的重要组成部分,从加强行业管理以及减
7、少司机与乘客的纠纷出发,具有良好性能的计价器对出租车司机和乘客来说都是很必要的。我们知道,只要乘坐的出租车启动,随着行驶里程的增加,就会看到司机旁边的计价器里程数字显示的读数从零逐渐增大,而当行驶到某一值时(如2KM)计费数字显示开始从起步价(如4元)增加。当乘客到站时,按下停止按键,计费数字显示总里程和总金额,它可以很直观的反映用户使用情况。出租车是城市交通的重要组成部分,行业健康和发展也获得越来越多的关注。汽车计价器是乘客与司机双方的交易准则,它是出租车行业发展的重要标志,是出租车中最重要的工具。它关系着交易双方的利益。具有良好性能的计价器无论是对广大出租车司机朋友还是乘客来说都是很必要的
8、,因此,汽车计价器的研究也是十分有一个应用价值的。通过本次设计,可以增进对单片机的感性认识,加深对其理论方面的理解,掌握单片机的内部功能模块的应用,了解掌握单片机的软硬件设计过程、方法及实现。1.2 计价器的现状出租车计价器是出租车营运收费的专用智能仪表,目前市面所使用的计价器大都功能较少。随着人们生活水平的不断提高,出租车的使用频率也越来越高,出租车行业也以高质量的服务给人们带来了出行的享受。但是由于行业的特殊性,出租车行业总存在着买纠纷,困扰着行业的发展。给服务质量及管理带来一定影响。随着电子技术的发展,出租车计价器技术也在不断进步和提高。国内出租车计价器已经经历了4个阶段的发展。从传统的
9、全部由机械元器件组成的机械式到半电子式,即用电子线路代替部分机械元器件的出租车计价器。而功能齐全的计价器大都采用双CPU结构,这就提高了计价器的生产成本。在考虑成本和使用的基础上,本设计介绍了一种以AT89C51单片机为核心的,具有计时、计价、性能可靠、电路简单、成本低等特点的多功能出租车计价器,能够很好的满足市场对出租车计价器的要求。本设计的目的就是通过对现有计价器的分析,解决计价器的问题,同时完成具有单价输出、单价调整、路程输出等功能的新型计价器的硬件和软件设计。2 出租车计价系统的设计要求与设计方案2.1 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。出租车计价器通过传感器与行驶
10、车辆连接,但在此次课程设计中,因没有传感器,所以用键盘取代,用按键的次数来代表里程数。该课程设计的出租车计价器功能主要有具有数据的复位功能、单价修改功能、数据输出功能、计价功能等。2.2 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、单价修改、数据输出、计价、单价输出及调整、路程输出等功能。输出采用8段数码显示管。本电路设计的计价器不但能实现基本的计价,而且还能手动来调节单价。2.3 方案论证与比较方案一:采用数字电路控制采用传感器件,输出脉冲信号,经过放大整形作为移位寄存器的脉冲,实现计价,但是考虑到这种电路过于简单,性能不够稳定,而且不能调节单价,也不能根据天气调节计
11、费标准,电路不够实用。方案二:采用单片机控制利用单片机丰富的I/O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。通过比较以上两种方案,单片机方案有较大的活动空间,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,所以采用后一种方案更好些。3 系统硬件设计3.1 设计方案与硬件说明采用单片机进行的设计,相对来说功能强大,用较少的硬件和适当的软件相互配合可以很容易地实现设计要求,且灵活性强,可以通过软件编程来完成更多的附加功能。设计采用AT89C51单片机为主控器,以A44E霍尔传感器测距(按键替代),实现对出租车的基本的计价设计,并采
12、用FM24C02实现在系统掉电的时候保存单价等信息,输出采用8段数码显示管。利用单片机丰富的I/O端口,及其控制的灵活性,实现基本的计价功能。其系统结构图如图3.1所示:按键控制 89C51单片机复位电路掉电保护时钟电路显示模块显示总里程和总金额图3.1 系统结构图本电路设计的计价器能实现基本的计价功能,单片机计算总价的公式为:总价=起步价+单价*(总里程-起步里程)+1。AT89C51作为一个单片微型计算系统,灵活性高,其强大的控制处理功能和可扩展功能设计电路提供了很好的选择。3.2 硬件设计说明单片机是单片微型计算机的简称,单片机以其卓越的性能,得到广泛的应用,已经深入到各个领域。在这次设
13、计中,我们用到P0口和P2口,P0口为8位三态I/O口,此口为地址总线及数据总线分时复用;P2口为8位准双向口,与地址总线高八位复用;P0口和P2口都有一定的驱动能力,P0口的驱动能力较强。 设计中,为了能够让数码管更好的正常显示,我们采用了驱动电路来驱动。在本次硬件设计中,我们考虑采用芯片74LS245来驱动数码管显示。设计电路时,考虑到用里程(霍尔)传感器价格昂贵,且不便于试验检测,在设计中采用一个模拟开关来代替。模拟开关一端接在P3.4口,另一端接地,通过来回高低电平的变化,每按两次,对应的里程数加一。通过在程序中设置的里程和金额的信息,在加上驱动电路的设计,就可以在数码管上分别显示总金
14、额和总里程。在显示方面,可以用液晶显示,也可以用数码管进行显示。由于在这次设计中只需要显示里程和金额信息,我们采用数码管进行显示。这样既节约了成本,又可以达到显示的目的。同时为了减少硬件的复杂度,我们采用了动态显示方式,选用了共阴极数码管。为了焊接方便,我们选用了集成在一起的数码管。我们还设计了控制按键,能够很好的对出租车计价器控制,如启动/停止按键,清零按键等。AT89C51单片机简介:AT89C51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
15、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,具有高性价比,其引脚配置如图3.2所示。图3.2 AT89C51引脚配置AT89C51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
16、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(IIL)。Fla
17、sh编程和程序校验期间,P1接收低8位地址。P1口部分端口引脚及功能如表3.1所示。表3.1 P1口特殊功能P1口引脚特殊功能P1.5MOSI(用于ISP编程)P1.6MOSI(用于ISP编程)P1.7SCK(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(IIL)。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储器时
18、,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(IIL)。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3.2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3.2 P3口特殊功能P3口引脚特殊功能P3.0RXD(串行输入口)P3.1TXD(串行输出口)P3.2(外部中断0
19、)P3.3(外部中断1)P3.4T0(定时器0外部输入)P3.5T1(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)硬件系统设计说明: 按下计价按键时,显示起步价和起步里程范围,这些在程序中设置;当等于或超过两公里后,按计算总价的公式为:总价=起步价+单价*(总里程-起步里程)+1进行计价。本设计中,起步价为4元,起步里程为2公里,当然这些数据可以在程序中改写,以满足不同时期价格调整的需要。 3.3 硬件电路组成硬件组成主要包括:驱动电路、显示电路、复位电路、掉电保护电路、时钟电路、按键电路。其整体电路图3.3所示:图3.3 计价器整体电路图3.3.1 驱动
20、电路74LS245是我们常用的芯片,用来驱动led或者其他的设备。总线驱动器74LS244和74LS245经常用作三态数据缓冲器,74LS244为单向三态数据缓冲器,而74LS245为双向三态数据缓冲器。本设计用74LS245作为驱动芯片,双向总线发送器/接收器(3S),管脚图如图3.4所示。图3.4 驱动芯片管脚图74LS245主要电器特性的典型值如下: 引出端符号: A A总线端 B B总线端 三态允许端(低电平有效) DIR 方向控制端 功能表如表3.3所示: 表 3.3 功能表Enable Direction Control DIR OperationL LL HH XB data t
21、o A busA data to B busIsolation利用74LS245来驱动数码管显示,单片机的P2.0到P2.5分别接A0到A5管脚,进行数据的传送,其中AB/BA接高电平,控制数据从A到B进行传送,B0到B5分别接数码管的位选端,驱动数码管依次显示。P2.0到P2.5的数据通过A传送到B中的数据送到数码管,以达到显示数据信息的目的。3.3.2 显示电路 多数的应用系统都要配输入和输出,外设LED显示器和LCD显示器,虽然LCD显示效果比较好,已经成为了一种发展趋势,但为了节约成本,我们选用了LED显示器(图3.5)。图3.5 集成数码管在显示方面,我们选用了动态显示。静态显示虽然
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