单片机课程设计出租车计价器-(16页).doc
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1、-第-0-页单片机课程设计单片机课程设计出租车计价器出租车计价器-第-0-页河南理工大学河南理工大学单片机应用与仿真训练设计报告单片机应用与仿真训练设计报告基于单片机的出租车计价器的设计基于单片机的出租车计价器的设计姓名:学号:专业班级:指导老师:所在学院:电气工程与自动化2011 年 7 月 1 日基于基于 51 单片机原理出租车计价器的设计单片机原理出租车计价器的设计摘要摘要本设计的是一个基于单片机 AT89S52 的出租车自动计费设计,附有复位电路,时钟电路,键盘电路等。复位电路是单片机的初始化操作,除了正常的初始化外,为摆脱困境,通过复位电路可以重新开始。时钟电路采用 12MHz 的晶
2、振,作为系统的时钟源,具有较高的准确性。在上电时四位共阴极 5461AS 数码管显示最初的起步价,里程收费,等待时间收费三种收费,通过按键可以调整起步价,里程收费,等待时间收费。通过按键模拟出租车的运行,暂停,停止。在 5461AS 液晶上可以显示运行的时间,运行时暂停的时间,通过计算可以得出总共的费用和总的路程。在这里主要是以AT89S52 单片机为核心控制器,P0 口接 5461AS 液晶显示模块,P1 口接按键的,通过按键输入。关键词关键词:单片机 AT89C51;AT89S52;5461AS 液晶;出租车计费器;-第-0-页目目录录前前 言言.-0-第一章第一章出租车计价系统的设计要求
3、与设计方案出租车计价系统的设计要求与设计方案.-1-1.1出租车计价器设计要求.-1-1.2系统主要功能.-1-1.3方案论证与比较.-2-第二章第二章出租车计价系统的硬件设计出租车计价系统的硬件设计.错误!未定义书签。错误!未定义书签。2.1振荡电路.-2-2.2复位电路设计.-2-2.3键盘接口电路.-3-2.4显示电路.-3-2.5路程测量部分.-3-2.6单片机各引脚功能说明.-4-2.75461AS 液晶的简介.-5-第三章第三章出租车计价系统出租车计价系统的软件设计的软件设计.-7-3.1单片机资源使用.-7-3.2中断子函数.-7-3.3判键子函数.-7-3.4显示子程序.-7-
4、3.5总程序流程框图.-7-第四章第四章 PROTEUS 的简介的简介.-7-4.1PROTEUS介绍.-7-第五章第五章设计体会与小结设计体会与小结.-8-参考文献参考文献.-9-附附录录.-9-一源程序.-9-二设计总图.-13-前前 言言出租车计价器是出租车营运收费的专用智能化仪表,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;再从集成电路式到目前的单片机系统设计的出-第-1-页租车计价器。出租车计价器计费是否准确、出租车司机是否作弊才是乘客
5、最关心的问题,而计价器营运数据的管理是否方便才是出租车司机最关注的。因此怎样设计出一种既能有效防止司机作弊又能方便司机的计价器尤为重要。因此,本文以单片机A T89S52 为核心设计一款多功能出租车计价器,该计价器能实现按时间和里程综合计算车价,能显示时间、里程、单价、总车价等相关信息显示。它比市场上的一些计价器使用更方便,功能更全,还具有有效防止司机作弊和系统稳定性好的优点。第一章第一章出租车计价系统的设计要求与设计方案出租车计价系统的设计要求与设计方案1.1 出租车计价器出租车计价器设计要求设计要求设计一个出租车自动计费器,计费包括起步价、行车里程计费、二部分,用5461AS 液晶 显示总
6、金额,运行时间,暂停时间,最大值为 99.9 元,起步价为5.0 元,3Km 之内起步价计费,超过 3Km,增加 2.0 元(即 1KM 增加 2.0 元),用液晶显示总里程,同时用液晶显示等待时间和运行花费时间。、计费功能费用的计算是按行驶里程收费。设起步价为 5.00 元。1、当里程3km 时,每公里按 2.0 元计费、显示功能1、显示行驶里程:用四位数字显示,显示方式为“XXXX”,单位为 km。计程范围 0-99km,精确到 1km。2、显示等候时间:用两位数字显示,显示方式为“XX”,单位为 min。计时范围 0-59min,精确到 1min。3、显示总费用:用四位数字显示,显示方式
7、为“XXX.X”,单位为元。计价范围 0-999.9 元,精确到 0.1 元。1.2 系统主要功能系统主要功能本出租车自动计费,上电后显示最初的起步价,里程计费单价,等待时间计费单价,通过按键可以调节起步价,里程计费单价,等待时间计费单价。同时具有运行,暂停,停止等状态,可以显示运行的时间,同时可以显示暂停的时间,-第-2-页具有累加功能,暂停和运行时间在暂停和运行前一次的状态上计时。出租车停止后能够显示行驶的总费用。1.3 方案论证与比较方案论证与比较方案一:采用数字电子技术,利用 555 定时芯片构成多谐振荡器,或采用外围的晶振电路作为时钟脉冲信号,采用计数芯片对脉冲尽心脉冲的计数和分频,
8、最后通过译码电路对数据进行译码,将译码所得的数据送给数码管显示,一下是该方案的流程框图,方案一如图 1-1 所示:图 1-1 方案一案二:采用 EDA 技术,根据层次化设计理论,该设计问题自顶向下可分为分频模块,控制模块 计量模块、译码和动态扫描显示模块,其系统框图如图 1-2所示:图 1-2 方案二方案三:采用 MCU 技术,通过单片机作为主控器,利用 1602 字符液晶作为显示电路,采用外部晶振作为时钟脉冲,通过按键可以方便调节,以下是方案三的系统流程图,本方案主要是必须对于数字电路比较熟悉,成本又不高。方案图如图 1-3 所示:图 1-3 方案三方案总结:通过各个方案的比较,本次采用方案
9、三,不但控制简单,而且成本低廉,设计电路简单。第二章第二章出租车计价系统的硬件设计出租车计价系统的硬件设计4.14.1 振荡电路振荡电路单片机内部有一个高增益、反相放大器,其输入端为芯片引脚 XTAL1,其输出端为引脚 XTAL2。通过这两个引脚在芯片外并接石英晶体振荡器和两只电容(电容和一般取 33pF)。这样就构成一个稳定的自激振荡器。振荡电路脉冲经过二分频后作为系统的时钟信号,再在二分频的基础上三分频产生 ALE 信号,此时得到的信号时机器周期信号。振荡电路如图 2-1 所示:图 2-1 振荡电路4.24.2 复位电路设计复位电路设计复位操作有两种基本形式:一种是上电复位,另一种是按键复
10、位。按键复位-第-3-页具有上电复位功能外,若要复位,只要按图中的 RESET 键,电源 VCC 经电阻 R1、R2 分压,在 RESET 端产生一个复位高电平。上电复位电路要求接通电源后,通过外部电容充电来实现单片机自动复位操作。上电瞬间 RESET 引脚获得高电平,随着电容的充电,RERST 引脚的高电平将逐渐下降。RERST 引脚的高电平只要能保持足够的时间(2 个机器周期),单片机就可以进行复位操作。按键复位电路图如图 2-2 所示。图2-2 AT89C52引脚配置4.34.3 键盘接口电路键盘接口电路独立式键盘:独立式键盘中,每个按键占用一根 I/O 口线,每个按键电路相对独立。I/
11、O 口通过按键与地相连,I/O 口有上拉电阻,无键按下时,引脚端为高电平,有键按下时,引脚电平被拉低。I/O 口内部有上拉电阻时,外部可不接上拉电阻。键盘接口电路如图 2-3 所示:图2-3键盘接口电路4.44.4 显示显示电路电路对于现实电路我们可以采用数码管,也可以采用液晶显示,液晶又分字符型和点阵型,我们使用的液晶是字符型液晶,并且带字符库的,不需要查找代码。英文字符就可。液晶电路使用时,如果发现液晶不亮可以调节连接液晶的点位器,改变液晶的亮度。显示电路如图 2-4 所示:图 2-4 数码管封装图及数据线与数码管管脚关系4.54.5 路程测量部分路程测量部分出租车中需要一个能准确获得车轮
12、转动即路量信号的装置,以得到标准的脉冲信号送入单片机的定时/计数器 T1 即 P3.5 引脚,利用单片机的 T1 的计数功能完成 100 次的计数后产生一中断来完成路程的测量。(设车轮周长为 1 m,则霍尔传感器每产生 100 个脉冲便表示车已行程 0.1 km,根据际情况在程序中进行设置)。汽车联轴器按圆周间隔嵌入磁钢,用霍传感器集成芯片 A44E 测并输出脉冲,其工作原理如图 4 所示,霍尔传感器集成芯片 A44E 有信号转换、电压放大、等功能,为增加其抗干扰的能力,经过 74L S14 对信号整形后再通过光偶送入 P3.5 引脚。图 2-5 路程测量电路-第-4-页4.64.6 单片机各
13、引脚功能说明单片机各引脚功能说明AT89S52电路图如图 2-6 所示:VCC:供电电压。GND:接地。P0 口:P0 口为一个 8 位漏级开路双向 I/O 口,每脚可吸收 8TTL 门流。当 P1 口的管脚第一次写 1 时,被定义为高阻输入。P0 能够用于外部程序数据存储器,它可以被定义为数据/地址的第八位。在 FIASH 编程时,P0口作为原码输入口,当FIASH进行图 2-6校 验 时,P0输 出 原 码,此 时P0外 部 必 须 被 拉 高。图 2-6 AT89S52P1 口:P1 口是一个内部提供上拉电阻的 8 位双向 I/O 口,P1 口缓冲器能接收输出 4TTL 门电流。P1 口
14、管脚写入 1 后,被内部上拉为高,可用作输入,P1 口被外部下拉为低电平时,将输出电流,这是由于内部上拉的缘故。在 FLASH 编程和校验时,P1 口作为第八位地址接收。P2 口:P2 口为一个内部上拉电阻的 8 位双向I/O 口,P2 口缓冲器可接收,输出 4 个 TTL 门电流,当 P2 口被写“1”时,其管脚被内部上拉电阻拉高,且作为输入。并因此作为输入时,P2口的管脚被外部拉低,将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2 口当用于外部程序存储器或16 位地址外部数据存储器进行存取时,P2 口输出地址的高八位。在给出地址“1”时,它利用内部上拉优势,当对外部八位地址数据存储器进行读写时,P
15、2 口输出其特殊功能寄存器的内容。P2 口在 FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。P3 口:P3 口管脚是 8 个带内部上拉电阻的双向 I/O 口,可接收输出 4 个 TTL门电流。当 P3 口写入“1”后,它们被内部上拉为高电平,并用作输入。作为输入,由于外部下拉为低电平,P3 口将输出电流(ILL)这是由于上拉的缘故。P3口也可作为 AT89S52 的一些特殊功能口,P3 口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。RST:复位输入。当振荡器复位器件时,要保持 RST 脚两个机器周期的高电-第-5-页平时间。ALE/PROG:当访问外部存储器时,地址锁存允许的输出电平用于锁
16、存地址的地位字节。在 FLASH 编程期间,此引脚用于输入编程脉冲。在平时,ALE 端以不变的频率周期输出正脉冲信号,此频率为振荡器频率的 1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是:每当用作外部数据存储器时,将跳过一个 ALE 脉冲。如想禁止 ALE 的输出可在 SFR8EH 地址上置 0。此时,ALE只有在执行 MOVX,MOVC 指令是 ALE 才起作用。另外,该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态 ALE 禁止,置位无效。/PSEN:外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间,每个机器周期两次/PSEN 有效。但在访问外部数据存储器时,这两次有效
17、的/PSEN 信号将不出现。/EA/VPP:当/EA 保持低电平时,则在此期间外部程序存储器(0000H-FFFFH),不管是否有内部程序存储器。注意加密方式 1 时,/EA 将内部锁定为 RESET;当/EA 端保持高电平时,此间内部程序存储器。在 FLASH 编程期间,此引脚也用于施加 12V 编程电源(VPP)。XTAL1:反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。XTAL2:来自反向振荡器的输出。4.74.7 5461AS 液晶的简介液晶的简介5461AS 共阴四位数码管主要技术参数如表 2-1 所示:显示容量:16*2 个字符芯片工作电压:4.55.5V工作电流:2.0mA(5.
18、0V)模块最佳工作电压:5.0V字符尺寸:2.95*4.35(W*H)mm表 2-1 5461AS 共阴四位数码管主要技术参数接口信号说明如图 2-6 所示:图 2-5 5461AS 共阴四位数码管接口信号说明控制器接口说明(HD44780 及兼容芯片)1、基本操作时序a读状态:输入:Rs=L,Rw=H,E=H输出:D0D7=状态字b写指令:输入:Rs=L,Rw=L,D0D7=指令码输出:无E=高脉冲C读数据:输入:Rs=H,Rw=L,E=H输出:D0D7=数据-第-6-页d写数据:输入:Rs=H,Rw=L,D0D7=数据输出:无E=高脉冲状态字说明如表 2-2 所示:STA7D7STA6D6
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