出租车计价器毕业设计论文.doc
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1、【精品文档】如有侵权,请联系网站删除,仅供学习与交流出租车计价器毕业设计论文.精品文档.东 莞 理 工 学 院本 科 毕 业 设 计 毕业设计题目:基于单片机的出租车计价器系统设计学生姓名:张 翔 学 号:200841302203系 别:电子工程学院专业班级:通信工程2班 指导教师姓名及职称:刘慧杰讲师起止时间:2011年10月 2012年5月全文的段落格式、字体格式、行间距、参考文献等格式都需与撰写规范相同。摘 要格式错出租车计价器是乘客与司机双方的交易准则,是出租车行业规范发展的重要标志,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。因此,
2、计价器的研究也是十分有应用价值的。本系统是以单片机为核心配合外围电路实现的,具有硬件简洁、软件灵活、便于扩展的特点。本设计采用灵敏的霍尔传感器实现测距,AT24c02实现掉电保存信息,DS1302实现时钟功能,数码管实现显示功能,8个按键实现控制功能。关键词 单片机 霍尔传感器 出租车计价器 AT24c02 DS1302 Abstract格式错按中文写英文根据你的论文存在以下问题:1. 全篇没有在正文中标注参考文献2. 页码从绪论开始标注3每章从新的一页开始4. 一段开始前面空2格5. 注意中英文标点、各种标点的使用要规范6. 全文图从1开始,每个图必须在语言陈述中有 “如图所示”之类的语句引
3、出。图题必须与图在同一页。先引出图,再放入图,最后解释图。任何图或表都需要有相应的文字陈述。7. 结构上需调整,仔细斟酌每节的内容是否与节的标题一致。语言要精练。8参考文献没有标注出版地所有格式、字体格式、行间距与规范完全一致目 录格式错1绪论. . . .51.1课题背景.二级标题位置需前移.51.2设计目的与要求1.2.1设计目的去掉,无需三级标题. . . .51.2.2主要设计内容及基本要求. . . .51.3方案论证与比较. 52系统硬件设计. .62.1硬件设计说明. .62.2AT89S51单片机简介.72.3硬件电路设计. . .82.4硬件组成. . .92.4.1晶振电路
4、.三级标题内容升级为二级标题内容92.4.2 复位电路. 92.4.3 显示电路. 102.4.4 掉电存储电路 .112.4.5 时钟电路. 122.4.6 按键电路.132.4.7 霍尔传感器电路.143.系统软件设计. . 163.1 系统程序设计. . . .163.2 模块程序介绍. 183.3.1 掉电存储AT24C02三级标题升级为二级标题183.3.2 时钟芯片DS1302. 183.3.3 按键部分 . 193.3.4 计价部分 . 203.3.5 霍尔传感器测距函数 . 214.系统调试 .214.1 软件调试. . . . 214.1.1 编程工具-C51语言. 214.
5、1.2 程序调试工具-KEIL软件.214.1.3 单片机仿真软件调试-Proteus .214.2 硬件电路. . 204.2.1 电路元件检测 204.2.2 PCB印刷电路板 224.3 硬件调试. . .235.总结.24参考文献.25致谢. . 26附录. . 271. 绪论1.1课题背景 20世纪80年代以前,广州出租汽车还没有安装计价器,每一趟接待任务结束后,司机会根据里程表来计算出车辆行走公里数,然后进行收费。1979年后,在改革开放大潮的推动下,广州出租汽车行业迎来了发展的春天,出租汽车企业如雨后春笋般涌现,车辆剧增近10倍。到1985年,广州出租汽车企业逾百家,车辆近700
6、0台,形成了百家争鸣的局面。然而,行业迅猛发展也产生了很多问题,经营管理有漏洞,司机服务不规范,向乘客漫天要价的现象屡禁不止。针对这种情况,出租车自动计价器应运而生,净化了行业风气,诚信服务市民,减少司机与乘客间纠纷。在此过程中,出租车计价器也不断改善性能,外形简洁美观,性能稳定可靠,智能化程度高的出租车计价器正是我们的追求。本系统设计以AT89S51单片机为核心,采用A44E霍尔传感器测距,实现对出租车的不同时段计价统计,采用2个四位一体8段数码管显示费用,不计价时显示为时钟,采用AT24C02实现在系统掉电时保存单价和系统时间等信息。1.2 设计目的与要求 段落格式错1.2.1设计目的段落
7、格式错毕业设计是将理论与实践相结合的教学环节,通过综合运用教材及其他资料,使所学知识得到进一步加深和扩展。同时还培养设计能力和解决实际问题能力,进行基本技能的训练, 进一步熟练proteus,keilC等软件的操作。本设计的目的是在学习51系列单片机的基础上,设计出符合要求的电路,从而实现设计产品的计价功能。1.2.2主要设计内容及基本要求段落格式错利用AT89S51单片机,设计简单的出租车计价器。在出租车计价器的总体设计中,除必有的晶振电路,复位电路,电源电路外,主要的外围功能电路有:按键控制电路,掉电保护电路,时钟电路,数码管显示电路等。通过对以上各功能的设计,制作出的出租车计价器应具有以
8、下功能:上电时显示时钟;按下计价键开始进行分时计价,途中可以按等待键实现出租车行进途中的等待计价,最终金额与行驶里程,行驶时间和等待时间有关;按下速度键,显示当前速度值;按下价格键,显示不同时段的起步价和单价;按下设置键,并通过设置+和设置-实现价格,时钟的调整。1.3方案论证与比较段落格式错方案一:采用模拟电路和数字电路设计的计价器整体电路的规模较大,用到的器件多,造成故障率高,难调试。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。考虑到这种电路设计过于复杂,对于模式的切换需要用到机械开关,机械开关时间久了会造成接触不良,功能不易实现;性能不够稳定
9、,电路也不实用。 方案二: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AT89S51单片机为主控器,以A44E霍尔传感器测距,实现对出租车的基本的计价设计,采用DS1302实现时钟,并采用AT24C02实现在系统掉电的时候保存单价等信息,输出采用2个四位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。系统结构图如下:与图间隔太远键盘控制AT89S51单片机显示系统时钟电路掉电保护电路1.1系统结构图 全文图从1开始标注Fig.1 System str
10、ucture 无需英文通过比较以上两种方案,我们采用方案二实现出租车计价器的功能。本电路设计的计价器能实现基本的计价功能,单片机计算总价的制约因素为:行驶时段(白天/黑夜),起步价,单价,计程等待时间。AT89S51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。2.系统硬件设计段落格式错2.1硬件设计说明段落格式错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。在这次设计中,我们用到P0口、P1口、P2口和P3口。各口均由口锁存器、输出驱动器、和输入缓冲器组成。4组IO口除都可用作一般输入/输出口外,P0口
11、还可作为分时复用的低8位地址/数据总线,P2口作为高8位地址总线;P1口是唯一的单功能口,仅用作通用的数据输入/输出口;P3口还可用作第二功能口使用。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,我们考虑采用三极管来驱动数码管显示。设计电路时,我们采用直流电机贴上磁珠来模拟出租车轮胎,用霍尔传感器获得脉冲波形用于计费。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,选用了共阳极数码管。为了焊接方便,
12、我们选用了2个四位一体数码管。我们还设计了8个控制按键,能够很好的对出租车计价器控制,包括计价按键,等待按键,速度按键,模式按键,价格按键,设置按键,设置+按键,设置-按键。2.2 AT89S51单片机简介段落格式错 AT89S51具有如下特点:40个引脚,4k Bytes Flash片内程序存储器, 128 bytes的随机存取数据存储器(RAM),32个外部双向输入/输出(I/O)口,5个中断优先级2层中断嵌套,2个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口,看门狗(WDT)电路,片内时钟振荡器。空两格P0口有两个功能:1、外部扩展存储器时,当做数据/地址总线。标号1、2、前空两格2、不
13、扩展时,可做一般的I/O使用,但内部无上拉电阻,作为输入或输出时应在外部接上拉电阻。P1口只做I/O口使用:其内部有上拉电阻。 空两格P2口有两个功能: 1、扩展外部存储器时,当作地址总线使用。标号1、2、前空两格 2、做一般I/O口使用,其内部有上拉电阻。 P3口有两个功能:除了作为I/O使用外(其内部有上拉电阻),还有一些特殊功能,由特殊寄存器来设置。图太小,打印出来后不清楚。没有引出图2.1和2.2,例如:如图所示,见图,图给出。图2.1 AT89S51引脚图Fig.2.1 Pin diagram of AT89S51图2.2 AT89S51封装图Fig.2.2 Material obj
14、ect picture of AT89S51设计中用到的单片机各管脚(图2.1)功能介绍如下:不合适,应写明什么单片机VCC:接+5V电源。中文冒号VSS:接地。中文冒号时钟引脚:XTAL1和XTAL2两端接晶振和30PF的电容,构成晶振电路,它可以使单片机稳定可靠的运行。RST:复位信号输入端,高电平有效。当在此引脚加两个机器周期的高电平时,就可以完成复位操作。中文冒号P1口接8个按键,P0口接数码管段选端,P2口接三极管驱动数码管,P3口接24C02、DS1302、霍尔传感器。(这是具体连接方式应置于设计部分)2.3硬件电路设计段落格式错图2.3硬件原理图 没有引出图Fig.2.3 Har
15、dware schematics图题必须与图在同一页,图应出现在文字陈述下方2.4硬件组成段落格式错硬件组成主要包括:晶振电路、复位电路、显示电路、掉电存储电路、时钟电路、按键电路。上图应放置在这节,且需要相应的文字说明。2.4.1晶振电路段落格式错MCS-51单片机的各功能部件都是以时钟控制信号为基准,内部电路在时钟信号的控制下,严格地按时序执行指令进行工作,单片机本身如同一个复杂的同步时序电路,为了保证其各个部分同步工作,电路要在唯一的时钟信号控制下,严格地按照时序进行工作。其实只需在时钟引脚连接上外围的定时控制元件,就可以构成一个稳定的自激振荡器。为更好地保证振荡器稳定可靠地工作,谐振器
16、和电容应尽可能安装得与单片机芯片靠近。本设计中使用的振荡电路,由12MHZ晶体振荡器和两个约30PF的电容组成,在XTAL1和XTAL2两端跨接晶体,电容的大小不会影响振荡频率的高低。在整个系统中为系统各个部分提供基准频率,以防因其工作频率不稳定而造成相关设备的工作频率不稳定,晶振可以在电路中产生振荡电流,发出时钟信号。图2.4 晶振电路Fig.2.4 Crystal oscillator circuit2.4.2 复位电路段落格式错单片机的复位是由外部的复位电路实现的, 复位电路通常采用上电自动复位和按钮复位两种方式。上电自动复位是通过外部复位电路的电容充电来实现的。除了上电复位外还需要按键
17、手动复位(图2.8)。按键手动复位有电平方式和脉冲方式两种。其中电平复位是通过RST端经电阻与电源VCC接通而实现的单片机的复位速度比外围I/O接口电路快为能够保证系统可靠的复位,在初始化程序中应安排一定的复位延迟时间。 语言引出图。 图2.5 复位电路Fig.2.5 Reset circuit2.4.3显示电路多数的应用系统,都要配输出外设,LED显示器和LCD显示器,为了节约成本,我们选用了LED显示器(图2.6)。语言引出图。在显示方面,我们选用了动态显示。静态显示虽然亮度较高,接口编程容易,但是每位的段码线分别与一个8位的锁存器输出相连。占用的I/O口线比较多,在显示位数较多的情况下,
18、一般都采用动态显示方式。利用动态显示的方法,由于LED显示器的余辉和人眼的视觉暂留现象,只要每位显示的时间间隔足够短,就仍能感觉到所有的数码管都在显示。为了简化硬件,通常将所有位的段码线相应段并联在一起,由一个8位I/O口控制,在同一时刻,只让一位选通,如此循环,就可以使各位显示出将要显示的字符。图2.6 LED数码管Fig.2.6 Chart of LED digital tube图2.7四位一体数码管Fig.2.7 Four-in-one digital tubeLED数码有共阳和共阴两种,把这些LED发光二极管的正极接到一块(一般是拼成一个8字加一个小数点)而作为一个引脚,就叫共阳的,相
19、反的,就叫共阴的,那么应用时这个脚就分别的接VCC和GND。再把多个这样的8字装在一起就成了多位的数码管了。在本设计仿真中使用的是6个一组的共阴8段数码管(图2.7)。 找公共共阴和公共共阳的方法:首先我们找个电源|稳压器(3到5伏)和1个1K(几百欧的也行)的电阻,VCC串接个电阻后和GND接在任意2个脚上,组合有很多,但总有一个LED会发光的,找到一个就够了,然后用GND不动,VCC(串电阻)逐个碰剩下的脚,如果有多个LED(一般是8个),那它就是共阴的了。共阴极数码管,阴极接地,当某个发光二极管的阳极为高电平时,发光二极管点亮,对应的段就显示。同时我们采用三极管来驱动数码管。图2.8 三
20、极管驱动电路Fig.2.8 Driving circuit with transistor2.4.4 掉电存储电路掉电保护电路中采用了存储芯片AT24C02。AT24C02是一个CMOS标准的EEPROM存储器,是AT24CXX系列(AT24C01/02/04/08/16)成员之一,这些EEPROM存储器的特点是功耗小、成本低、电源范围宽,静态电源电流约30uA110uA,具有标准的I2C总线接口,是应用广泛的小容量存储器之一。图29 AT24C02引脚图Fig.2.9 Pin diagram of AT24C02上图是AT24C02的引脚图,这个芯片是一个8脚芯片,内部存储器有256字节。具
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