出租车计价器设计(共50页).doc

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1、精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业HUNAN UNIVERSITY毕 业 论 文论文题目论文题目具有刷卡支付功能的具有刷卡支付功能的出租车计价器设计出租车计价器设计学生姓名学生学号专业班级学院名称指导老师学院院长年 月 日精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业具有刷卡支付功能的出租车计价器设计摘 要出租车计价器，是一种能根据乘客乘坐出租车行驶距离，以及停车时间的多少，进行计价，并直接显示路程、等待时间、车费的电子计量设备。本设计即是基于AT89C51 单片机，以及外围电路设备，组合设计而成的出租车计价器。设计电路包括AMPIRE12864 的 LCD12864 显示屏，用以显示 4

2、 行详尽的计价内容；装在车轮处的霍尔传感器，发送脉冲进行计数以统计行程距离；用开关控制开启计价，按键控制打印功能；为融合一卡通支付功能，设计了 RF 射频刷卡支付系统模块；采用微型打印机，打印票据。该设计硬件部分主要用 Proteus 8 仿真平台模拟各输入输出效果；软件部分采用keil vision 进行 C 语言编程。整个系统结构简易，成本较低，符合市场要求，易于推广。关键词关键词：出租车计价器；AT89C51；LCD12864；RF 刷卡；微型打印机精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业Taxi meter with card payment function designAbstr

3、actTaxi meter - an electronic metering equipment which according to the distance and waiting time of passengers taking a taxi traveling, calculate the price and displayed directly. The design that is based on AT89C51 microcontroller and peripheral circuits equipment, designed by a combination of the

4、 taxi meter. Circuit design includes a AMPIRE12864 LCD12864 display. 4 lines to show detailed pricing content. Mounted on the wheel at the Hall sensor sends pulses are counted in statistics travel distance. Using a switch to control the opening valuation, and use a bottom to control printer; For One

5、-Card payment system. Design a RF card payment system modules. Using a micro-printer, print bills.The design of the hardware part of the main simulation platform with Proteus 8 analog inputs and outputs of each effect; the part of software used C programming language on keil vision. The entire syste

6、m simple structure, low cost, in line with market requirements, easy to spread.KeyKey wordswords：taxi meter; AT89C51; LCD12864; RF card; micro-printer精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业目录目录精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业1绪 论11 设计课题背景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。出租车计价器是一种能根据乘客乘坐汽车行驶距离和等候时间的多少进行计价，并直接显示车

7、费值的计量设备。从加强出租车的行业管理，以及减少乘客们与司机的纠纷出发，具有精准且性能稳定的计价器，对出租车司机和乘客来说都是很有必要的。1出租车计价器是出租车进行营运收费的专用智能化仪表设备，随着电子技术的发展，出租车计价器各项技术也在不断进步和提高，国内出租车计价器已经经历了多个阶段的逐步发展，总体趋势就是电子化越来越明显，集成度越来越高，精确性愈加提高。如果采用模拟和数字电路组合设计的计价器，整体电路的规模较大，且用到的器件多，易造成故障率高，且难调试。而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，就可以很容易地实现设计要求，灵活性强，而且可以通过软件编程来

8、完成更多的附加功能。2如今出租车计价器种类繁多，功能也大同小异，但设计都是出于实用性、易用性、易读性。综合考虑稳定性和性价比的各方案，如今单片机已经价格较低，可靠性稳定性已符合要求，非常适于搭配周边电子设备组成计价器设备。12 出租车计价器现状及发展趋势出租车刚兴起时代，国内普遍使用的出租车计价器仅仅具备单一的路程计量功能，最后费用都需要司机自己手工计算。而如今计价器技术发展迅速，路程、时间等计量仅仅是出租车计价器必备的基本功能。随着科技的进步和经济社会的发展，计价器的功能不断增加和扩展。随着单片机性能不断提高而价格却不断下降，单片机控制得到更广泛的应用，外围芯片的不断发展，使得计价器的功能更

9、加强大，性能更加稳定。随着电子技术的发展以及对计价器的不断改进和完善，便产生了诸多的附加功能。新型数据存储器的应用使得计价器的营运数据在掉电情况下还可以保存 10 年。目前，计价器除了具备基本功能外，还增加了发票打印、语音报价、计量和公司管理、税务控制、IC 卡、GPS 定位终端连接等诸多功能。如今计价器已经成为出租车不可或缺的必要工具。精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业随着城市一卡通支付功能的增加和逐步应用，对出租车计价器功能的进一步扩展有了更多要求。一卡通支付系统可简化支付，一张 IC 卡便可完成多功能支付，方便司机与乘客，同时避免了假币流通。这是一种新趋势，支付平台一旦建成，行业

10、规范与管控将更加到位，乘客能获得更多便利。13 设计目的与要求131 设计目的1.通过设计巩固和加深对本专业课程有关内容的理解与掌握；2.掌握单片机设计的主要内容、一般程序及基本原则、设计步骤和方法；3.培养和提高综合运用所学的基础理论、专业知识和基本技能去分析和解决本专业范围内工程实际问题的能力和进行科学研究的初步能力；4.完成基于单片机的出租车计价器设计，实现实时显示里程、停车等待时间、总价，刷卡支付、打印票据等功能。132 主要设计内容及基本要求本课题要求以单片机为核心，设计一套计费准确、成本低廉、简单易用的出租车计价系统。要求该系统具有计程、计时、计费、显示、刷卡支付以及票据打印等多种

11、功能，给出系统总体结构框图，并完成其软、硬件系统的设计。通过以上各功能设计，制作出的计价器应具有以下功能：上电时显示全零，根据内置时间自动切换白天/夜间两种不同的计费模式；显示屏显示信息；如遇中途塞车，计停车时间以及费用；超出一定远距离加收返程费用；开关控制计价，按键控制打印；到达目的地计价开关关闭可停止计价，并将总价传到 RF 射频卡支付系统，完成一卡通支付；通过微型打印机，打印票据。14 论文设计内容及构成详细分析课题任务，结合研究内容和思路，对出租车计价器的发展现状和趋势结合电子技术原理进行深入分析。根据其要求选用合适芯片以及外设，并将其综合设计，实现控制任务的硬件结构及其原理图、相关软

12、件程序，并进行仿真调试。第一章介绍了出租车计价器的背景及发展现状。精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业第二章介绍系统的硬件设计，包括单片机的选型，核心模块的连接，车轮处距离采集模块，开关控制模块，显示模块，RF 刷卡模块，微型打印模块。图文结合。第三章介绍系统的软件设计，先是整个系统的主要流程，然后进行各模块的软件设计说明，包括显示程序，中断程序，计价计费程序，RF 刷卡程序，打印程序。程序说明根据各模块程序流程图进行步骤以及原理的介绍。第四章介绍系统调试。软件编译的调试，硬件原理图的调试，最后两者进行编译后的系统联调，以验证系统各功能的工作是否正常。精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注

13、-专业2系统硬件设计21 系统总体设计(1)选择单片机型号和所需外围器件型号。(2)行程距离采集办法：通过在车轮上安装的霍尔传感器，当车轮每转 1 圈，霍尔传感器就检测并输出信号，引起单片机的中断，对中断脉冲计数。在已知轮径后，通过计数乘周长便可得知行程。(3)数据显示的设计：采用 1 块 LCD12864 显示屏，使得计价显示更全面。包括：路程、超出的返程距离、中途等待时间、最终总价，共 4 个部分，分 4 行显示。(4)输入设备：1 个开关作为计价开关，1 个按键作为打印功能启动按键。(5)中途等待时机计价：当在计数状态下，霍尔传感器没有输出信号，片内的 T1 定时器便被启动，每当计时到达

14、 1s，就对当前金额加上中途等待的单价。当中途等待结束时，就自动切换到正常的路程计价。(6)RF 刷卡支付：运营结束，采用 MFRC500 模块进行 RF 无线射频刷卡支付。(7)微型打印机：采用 RD-D 针式打印机，单片机通过并口控制微型打印机，打印票据。系统总体框图如下：图 2.1 系统总体框图司机按下计价开关即开始计价过程，由系统时间自动判断白天/夜间单价模式。车轮处霍尔传感器将脉冲发送到单片机，计价的数据均显示在 LCD 上。运营完成司机关闭计价开关，单片机会将数据发送到 RF 刷卡支付的模块，可进行一卡通支付；按下打印按钮，可打印票据。时钟复位单片机微型打印开关控制显示模块距离采集

15、刷卡支付精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业22 主控芯片的选型主控芯片的选择是确定整个硬件系统方案的关键，对于出租车计价器，一般使用的 MCU 有多种，可选的单片机一般有以下几种：8051 系列单片机。8051 单片机，是微机的一个重要而经典的分支。单片机是 70 年代中期发展起来的一种大规模集成电路芯片，是 CPU、ROM、RAM、I/O 接口和中断系统等集成同一硅片的器件。80 年代以来，单片机发展迅速，各类新品涌现，现已成为工业自动化和各个控制领域的支柱产业之一。AVR 单片机AVR 单片机是 1997 年由 ATMEL 公司的 A 先生和 V 先生研发出的增强型内置Flash

16、的 RISC(Reduced instruction set CPU)精简指令集高速 8bit 单片机。AVR 功能较完善，自带 A/D 转换，但开发编程相较于 8051 系列有些复杂，需要更多的学习使用。Cortex 系列单片机ARM 公司在经典处理器 AMR以后的产品改用 Cortex 命名，并分成 A、R、M三类，旨在为不同市场提供服务。Cortex 属于 ARMv7 架构，此为 ARM 公司最新的指令集架构。ARM 系列单片机开发复杂，需要深入学习，当然其功能也强大，不过价格也相对 8051 贵一些。出租车计价器作为一种简单的电子计价设备，本身价值不高，且功能不需太多，更注重的是市场的

17、性价比要求，主控内部要有强大的控制能力即可，而且要考虑安装和兼容性，计价器体积受限。基于以上几点考虑，确定采用 8051 系列的 AT89C51 作为主控。23 硬件电路设计硬件组成主要包括：供电模块，核心模块，距离采集模块，显示模块，开关控制模块，RF 刷卡支付模块以及打印模块等。231 供电模块出租车上使用的电源为蓄电池的 24V 电源，而单片机 AT89C51，以及其它的外围芯片均使用的是+5V 电源，因此需要电源模块提供转换的+5V 电压。电路图如下：精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业图 2.2 供电模块该 DC-DC 电路采用 LM7805 芯片，将车载铅蓄电池的 24V 转

18、为集成电路所需的5V 直流电路，用 2 个电容接地进行滤波，滤除交流杂波，稳定直流供电。232 核心模块AT89C51 具有 40 个引脚，4KB 闪存片内程序储存器，128 Bytes 随机数据存储器RAM，5 个中断优先级两层中断嵌套，2 个 16bit 可编程定时计数器，P0P3 每 8 个共32 个外部双向 I/O 接口，2 个全双工串行通信口，看门狗电路。单片机的最小系统是单片机系统的核心，最小系统都包括电源、晶振、复位电路这三部分组成。图 2.3 AT89C51 管脚功能分配图精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业本设计中使用的时钟振荡电路，由 12MHz 晶体振荡器以及 2

19、个约为 30pF 的电容组成。在 XTAL1 和 XTAL2 两端跨接晶振，晶振可在电路中产生振荡电流，发出时钟信号。所接电容大小不影响振荡频率的高低，电容主要用来削减谐波对电路的稳定性的影响。时钟电路在整个系统中为各部分提供基准频率，以避免因工作频率不稳定而造成的其它相关元件的工作频率不稳定。复位电路设计，当 Vcc 上电时，电容 C 充电，在 10K 电阻上出现电压，使得单片机复位；几个毫秒后，电容充满，电阻上的电流降为 0，电压也为 0，使得单片机进入工作状态。工作期间，按下按钮，C 放电，在 10K 电阻上出现电压，使得单片机复位。S 松手，电容充电，几个毫秒后，单片机进入工作状态。本

20、次设计中用到的单片机各主要 I/O 引脚功能如下表：表表 2.1 系统系统 I/O 信号分配总表信号分配总表引脚名称I/O设计功能P0(8 位)D0D7输入/输出MFRC500 以及 RD-D 微打的的 8 位 D 数据总线接口P1.0RS输出LCD12864 的 RS 口，进行 LCD 命令/数据写入的切换P1.1E输出接 LCD 的 E 使能端P1.2CS1输出接 LCD 的 CS1 端P1.3CS2输出接 LCD 的 CS2 端P1.4NCS输出控制 MFRC500 的 NCS 端P1.5ALE输出控制 MFRC500 的 ALE 端P1.6Print_ctrl输入开启打印按键P1.7s

21、witch输入开启/停止计价开关P2(8 位)DB0DB7输出LCD12864 的 8 位 D 数据总线接口P3.0STB输出控制 RD-D 微型打印机的 STBP3.1EN输出控制 RD-D 微型打印机的 ENP3.2HALL输入接收车轮处霍尔传感器的输入P3.6WR输出控制 MFRC500 的 NWR 端P3.7RD输出控制 MFRC500 的 NRD 端精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业233 距离采集模块距离采集采用常见的脉冲计数法，此为智能测距/测速中常用的方法，精确且稳定。只要车轮转轴每转 1 圈，产生一个电脉冲，让单片机接收到此脉冲即可计数。生产中可有多种方法获得脉冲信号

22、。如果采用光电式电气元件，由于车轮处极易沾染泥水等污垢，阻碍光信号的传导，且光电式传感器普遍造价较高，不适宜设计的要求。故采用电磁式传感器霍尔传感器，其造价便宜，且具有体积小、抗污染、抗震性能良好、灵敏度高、稳定性高等特点，非常适宜装载车轮处进行距离脉冲信号的采集,能很好地满足车轮测距系统设计的需要。霍尔传感器 A44E 是一种利用霍尔效应的磁感应式电子开关属于有源磁电转换器件。其输入为磁感应强度，输出为数字电压信号，霍尔传感器可将距离信息用磁通物理量，转化为电学物理量，方便与单片机进行信息通信。将霍尔传感器 A44E 装在车轮附近，磁铁装在车轮辐条上。车轮每转一周，磁铁经过 A44E 一次，

23、A44E 的第 3 脚就输出一个脉冲信号作为单片机 AT89C51 的外中断信号，从 P3.2 口 INT0 输入。单片机测量脉冲信号的个数，通过测量车轮的直径，根据脉冲信号的个数，即可很容易地计算出里程并显示在计价器上。图 2.4 A44E 霍尔传感器导通距离测量精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业图 2.5 A44E 霍尔传感器与单片机硬件连接234 显示模块显示设备可有多种，LED 数码管，LCD 液晶显示屏等。考虑到传统 LED 数码管显示信息较少，为突出设计特点，采用 1 块 LCD12864 液晶显示屏 AMPIRE128X64 作为显示设备，可显示中文字符和各个部分的计量数

24、值。图 2.6 AMPIRE128X64 引脚图精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业表表 2.2 LCD12864 引脚功能说明表引脚功能说明表符号名称功能CS1, CS2屏幕片选CS1 和 CS2 控制左右半屏点亮RS数据、指令选择RS=1 高电平为数据操作，RS=0 为写指令RW读写选择RW=1 为读取，RW=0 为写入E使能端在 E 下降沿，数据被锁存；E 高电平时，数据读出DB0DB7数据总线写入指令和数据RST复位信号RST=1 时，关闭液晶显示，起始行为 0。此次设计使用的 LCD12864 与单片机连接方式如下：CS1：接 P1.2，低电平有效。CS2：接 P1.3，低电平

25、有效。RS：接单片机 P1.0 口，作为命令/数据切换。RW：接地，保持写入 Write 状态，因为无需从 LCD 自带存储器中读取数据。E：接 P1.1 口，作为使能切换用。D0D7：由于 P2 口驱动能力有限， LCD 通过一个上拉电阻后，接到单片机 P2 口。RST：低电平有效，故接 VCC，保持一直不重置状态。连接方式如图 2.7：图 2.7 LCD 与单片机连接精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业235 开关控制模块单片机可接入多种输入设备，比如点阵键盘，按钮，开关等，对于出租车计价器来说，输入设备无需复杂。如果输入设备能直接进行单价调整，则有些不良司机很可能在乘客不知情的情况

26、下，违反物价局定价私自调高价格。故不能将单价调整等权利设计在计价器硬件中，而应只允许在软件中按物价局定价，统一修改。因此本设计没有使用复杂开关按键，用一个开关控制开启/停止计价功能，用一个按键控制打印功能。计费开始/停止开关接单片机 P1.7 口，在出租车开始运营时，司机将开关闭合，单片机会先自动清零，然后开始计程、计费。运营结束后，司机断开开关，停止计费，LCD 上的计程计费数值固定显示，此时即使出租车继续行进也不会计程计费。打印按键接到单片机 P1.6 口，该按键只有在计价开关断开时候才会生效，即运营结束后才能打印票据。按一下，即可启动微型打印机，进行票据打印。如图 2.8 所示：图 2.

27、8 开关控制模块精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业236 RF 刷卡支付模块随着 RF 射频技术的推广，Mifare1 卡已经被广泛地应用在手持设备、公交终端、非接触式 PC 设备终端、板载单元等各个非接触式的通信场合。非接触式的智能卡读写系统可完成对指令的分析、对数据的采集等诸多功能，是射频技术中的一个重要组成部分。这种 RF 射频读写系统的实现基本原理如下：由读卡器对 Mifare1 射频卡发射频率特定的无线电波，当 Mifare1 卡靠近读卡器时，接收到读卡器所发射的无线电波激励，其频率与读写器发射的频率相同，卡片内的 LC 谐振电路产生电磁共振并接收电磁波能量，从而使卡内电容内

28、有了电荷。当 Mifare1 卡接收到足够的电荷能量时，就将卡内存储的识别资料以及其他数据以无线电波的方式传输到读写器并且接受读写器对卡内数据的进一步操作。3MFRC500 是 PHILIPS 公司应用于 13.56 MHz 非接触式通信中高集成读卡 IC 系列中的一员。其与 AT89C51 连接采用模拟总线接口方式，即用单片机的 P0 口和MFRC500 的 D0D7 相连，用 WR、RD、EA、ALE 等作为控制线分别和 MFRC500的 NWR、NRD 、NCS、ALE 等相连。图 2.9 MFRC500 读卡模块图低通滤波电路低通滤波电路：L1、C5 和 L2、C6 各自组成一个低通滤

29、波器，以滤除 TX 高次谐波。精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业接收电路接收电路：VMID 作为接收信号引脚 RX 的输入偏置。为减少干扰，稳定参考电压，在 VMID 和地 AVSS 间接了一个 0.1F 电容 C9，同时在 RX 和 VMID 引脚键接了个820 的电阻 R1 作分压。R2 为 2.7K，C10 为 15pF。输出电路输出电路：TX1 和 TX2 提供 13.56MHz 能量载波，根据寄存器设定对发送数据进行调制，驱动天线输出信号。天线电路：天线电路：天线的组成有电容 C7、C8，外部电阻 Rext，线圈电阻 Rcoil，线圈电感L=La+Lb，各值的最终确定需满足以

30、下条件：匹配电路负载阻抗 700；谐振频率13.56MHz；品质因数 Q 约为 35（Mifare 系统） 。3237 微型打印模块微型打印机选用 RD-D 系列的带字库针式打印机，其体积小，操作简单，可直接由微机并口或单片机控制。AT89C51 单片机的 P0 口直接与微型打印机的 8 位 D 数据总线相连接（与MFRC500 共用 P0 口） ，P3.0 与微型打印机的 STB 端相连，P3.1 与打印机的 EN 使能端相连。STB 为数据选通信号，上升沿时写入数据。单片机通过控制 P0 可以此进行控制打印机工作状态，通过控制 STB 引脚发送打印允许电平，控制其 EN 使能端，可让他在与

31、 MFRC500 共用端口时候，通过编程不同时候 EN 端状态，让它们各自分时工作。RD-D 微型打印机与单片机连接方法如图：精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业图 2.10 微型打印机与单片机连接精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业3系统软件设计31 软件设计说明51 单片机常用程序语言主要有 2 种：一是汇编程序语言，二是 C 语言。两种语言各有优缺点，要根据实际情况进行选择。用汇编语言编写，比较节省 ROM 空间，程序可直接执行汇编指令，无需翻译，可让 51 单片机更有效率更高速地运行。C 语言程序，虽然不及汇编那样代码效率高，但程序简单易读，符合人类思维习惯，容易查错，需要

32、的存储空间也不大。目前的编译工具已经能让 C 语言编译后达到汇编语言效率的70%80%，对于一些对速度不敏感的小型程序设计有优势。此外，C 语言程序还可以进行模块化编程，将各模块子程序进行区分整合，利于开发者。因此，使用 C 语言进行单片机程序设计已经成为业界主流。本次设计即是基于 C 语言编写，采用模块化结构设计，使得程序在编写，纠错，执行的时候，方便易行。32 系统程序设计本设计中，软件采用模块化结构，利用各模块直接子程序相互调用，使得各模块在主程序中相互联系。系统上电后，单片机先进行中断和计时器的初始化，清零，然后自动查询计价开停开关状态，是否开始计价。之后根据编程的内置时间自动切换白天

33、/夜间模式，执行不同计价费用标准（白天 1.5 元/KM，夜间 2 元/KM） 。单片机通过接收来自霍尔传感器的脉冲在 INT0 产生中断，进行累积加计数，进而累计行程，通过内部编写的计费程序，进行路程费用计算（2KM 内只收起步价 7 元，超过 2KM 开始加收每公里价格） 。如果遇到红灯塞车停车，一定时间内中断数量前后差值低于阈值，则开始计时，并计算费用。如超过 20KM，则还需加收返程费用。最终所有行程、停车时间、费用，通过显示子程序，全部显示在 LCD 液晶屏上。并将总价输入刷卡支付模块，进行 RF 刷卡支付。按下打印键进行票据打印。主程序流程图如下图 3.1：精选优质文档-倾情为你奉

34、上专心-专注-专业图 3.1 系统流程图是否停止计费LCD 显示最终费用金额送入 RF 刷卡模块LCD 开显示是否开始计价是否白天计费模式计费子程序是否停车计时NN夜间价格YNY计停车时间YN日间价格初始化打印票据精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业321 显示程序通过控制 LCD 的 RS 和 RW 引脚，可切换 LCD 的写入状态，控制其为写入命令cmd 还是数据 data 状态，在显示子程序中通过单片机的模拟端口进行控制。使用前，要先将 LCD 初始化，设置工作模式：先将其设置为写指令 cmd 模式，用wrt_cmd()子程序完成，初始化写入的指令分别有：wrt_cmd(0 x30

35、); /基本操作指令wrt_cmd(0 x0c); /打开显示，光标关闭wrt_cmd(0 x01); /清除 LCD 显示容由于 proteus 仿真软件中，没有带字库的 LCD12864 型号，所以要先进行字模字库的编写，将要显示的中文、数字和英文字母点阵，均先写在 ZK.H 头文件中点阵点阵 LCD 的显示原理的显示原理在数字电路中，所有的数据都是 0 和 1 保存的，对 LCD 控制器进行不同的数据操作，可以得到不同的结果。对于显示英文操作，由于英文字母种类很少，只需要 8 位（一字节）即可。而对于中文，将 ASCII 表的高 128 个很少用到的数值以两个为一组来表示汉字，即汉字的内

36、码。而剩下的低 128 位则留给英文字符使用，即英文的内码。文字的字模，虽然也是一组数字，但它的意义却与数字的意义有了根本的变化，它是用数字的各位信息来记载英文或汉字的形状，例如中文的“你”字在字模的记载方式如下图所示：图 3.2 字模图示精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业所以将这些 16 进制数用数组的形式，写在字库文件 zk.h 中，即可在显示中通过点阵显示的字程序进行逐点显示。数字和英文为 816 点阵，中文为 1616 点阵，故把数字 09 写在一组 1016 的二维数组中即可，用到的英文和中文单独各自用一位数组表示。 （详见附录 B 的 Error! Reference so

37、urce not found.）点阵点阵 LCD12864 显示位置显示位置图 3.3 LCD12864 位置地址图示如图 3.3 所示，一页 PAGE 有 8 行点阵，整个 LCD 屏显示设计为 4 行文字显示，则每文字行占用 2 页，故在写入 16 行高的字符点阵时，需要分上/下半页 2 次写入。静态中文显示，均写在左半屏，故 CS1=0;CS2=1。动态数值显示，均写在右半屏，故 CS1=1;CS2=2。由于显示子程序一次只能显示一位，故动态数值需要按位输出，具体方法为 数值除以该位的 10 次幂，然后取 10 的余数。例如千位数取位的程序代码为：stopnum /1000%10; 百位

38、为 stopnum /100%10;。之后将该数字通过字库里的数组 xs16指针调用出来 xsstopnum/1000%10即为该位数值，显示在指定位置。通过编程控制单片机切换 LCD 的 E 使能端高/低电平，控制电平形成上下沿，将数据通过 P2 口写入 LCD。LCD 写入数据指令流程图如下：精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业LCD 初始化延时开左半屏显示左半屏中文开右半屏显示右半屏字符图 3.4 LCD 写入流程图最终 LCD12864 显示效果如下图：图 3.5 LCD 显示效果精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业322 中断程序外部中断子程序 ex() interrup

39、t 0 在系统中的作用是：接收来自车轮处的霍尔传感器发送来的脉冲，通过单片机接收外部中断 INT0，每来一个脉冲就产生一个外部中断，在中断寄存器 0 计数加 1，即可累计统计脉冲次数，进而通过编程算式计算出租车行程距离。定时器 T0 定义为方式 1 外部计数方式 time0() interrupt 1，采用中断寄存器 1，用以产生 1ms 的时钟周期，在主程序中累加 1000 次，即产生 1s 的周期时间，在 main 函数中每隔 1s 执行程序计算出租车行驶距离，判断是否为低速或者停车等红灯。中断流程图如图 3.6 所示：恢复现场现场保护计数+1中断入口中断返回图 3.6 中断流程图323

40、计程与计费程序所有计算类程序指令全放在 main 函数中完成，以方便运算出结果后直接调用显示子程序和打印程序进行输出。路程计算方法路程计算方法路程=霍尔传感器脉冲数轮胎直径车轮每转一圈即为行驶了一个周长，即 轮胎直径，实际中只要已知车轮外胎直径（或半径） ，将直径数值编入程序的算式中，即可统计出行驶距离。本设计程序中假设车轮周长为 1m，乘上由霍尔传感器发来的脉冲数 temp 即为行驶距离。同时程序设定了超出 20km 后要加收返程费，在显示程序中还需显示超出 20km 的返程距离，故在原行驶距离上减去 20km 即得返程距离。精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业费用计算方法费用计算方法

41、行程费用=行程距离白天/夜间单价返程费用=(行程距离-20km)白天/夜间单价停车等待费用=停车时长停车单价总费用 ALL_COST=行程费用+返程费用+停车等待费用白天/夜间单价由其对应的拨码开关状态决定，司机根据当前时间自行切换白天/夜间模式。各费用已预先定义变量名，方便显示子程序进行调用，同时也方便了最终总费用的计算。各单价在程序开头位置已经定义变量并加注释，可在各平台方便地进行修改。停车判断方法停车判断方法预先定义一个变量 n=temp，用下一个 1s 周期的脉冲累计值 temp 减去前一周期的n，当差值小于一定值时，即判定为等红灯低速行驶或停车状态。执行停车等待计时程序的指令，每 1

42、s 累计时间，并计算费用。白天白天/夜间单价自动切换夜间单价自动切换单片机内部的时间中断子程序一直在工作，每 1s，k 值就会累计+1，由于 12 小时共有 43200 秒，故只需每 43200 秒后将日夜状态反转一次 dn=dn，即可实现日夜单价自动切换。324 RF 刷卡程序当运营结束，司机将计价开关拨到 off 后，单片机通过 WriteRawIO(uchar address,uchar value)子程序将存储地址，以及 all_cost 最终总价，发送到 MFRC500 模块，等待乘客的刷卡支付。然后将刷卡信息反馈到单片机，通过 LCD 显示。当 Mifare 的块属性设定为值块时，

43、可进行值操作，包括减少、取值、传输。3减少操作：读取 Mifare 卡指定块的值，检查值的合法性，减少指定的值，即总价金额，将结果存放到 Mifare 卡的内部中间寄存器中。取值操作：读取 Mifare 卡指定块的值，检查值的合法性，将值存放到 Mifare 卡的内部中间寄存器中。传输操作：将 Mifare 卡的内部中间寄存器的内容传送到 Mifare 卡的 EEPROM 中。刷卡总体流程如图 3.7 所示。精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业图 3.7 刷卡流程325 打印程序当计价开关断开，且按下打印按键后，才开始执行打印程序。通过单片机指令，切换 STB 高低电平状态，让距离以及总

44、价数据通过 P0 口传给打印机。由于打印模块和 RF 支付模块共用 P0 的 8 位作为数据端口，故当 RF 射频模块工作时，打印模块的 EN 使能端要关闭 EN=0，使之暂时不工作；当打印键按下后，使EN=1，此时打印机才会接收打印数据，进行打印。RD-D 型打印机自带常用字库，故只需将中文直接放到一个数组中，其驱动程序会自动将字符转换为对应点阵，直接在对应位置打印出来。打印效果设计如下：-路程000.0KM总价000.0-精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业打印流程图如下：图 3.8 打印流程图打印初始化数据总线是否被MFRC500 占用打印 EN 使能关打印 EN 使能开打印按键是

45、否按下开始打印打印结束YYNN精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业4系统调试系统调试包括程序软件调试和硬件仿真调试。软件程序调试是利用开发工具进行编译纠错，硬件在线仿真调试就是在软件编译成功情况下，再通过仿真检查各模块功能是否运行正常。调试一般流程如图 4.1 所示：图 4.1系统调试流程图41 软件调试8051 单片机的程序设计，使用基于 51 单片机的 C 语言指令，虽然相对于汇编语言其代码效率略低，但目前的编译器已经能达到同功能汇编语言效率的 70%80%，且其具有模块化设计能力，以及其易读性，易于维护和移植。本设计软件程序代码即在keil vision 4 软件上进行编写，编译，

46、调试以及生成工程文件。其界面简单，人性化，debug 提示准确，方便纠错，非常适合单片机 C51 编程。本次设计中通过使用 keil vision 4 不断进行编译，根据 debug 的提示进行纠错，完成了整个系统各个模块程序的设计，并生成 hex 文件，用以给 proteus 软件仿真调用。下图 4.2 即为 keil vision 4 软件主界面：软件调试硬件调试系统联调系统调试调试结束精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业图 4-2 keil vision 4 软件主界面42 硬件调试硬件部分采用软件 proteus 8 进行模拟仿真。首先确定要使用的各个元件，从元件库中搜索出并选取

47、。之后规划好 AT89C51 的各端口的分配，优化端口使用。比如MFRC500 和微型打印机的数据/地址 8 线端口 D 就能通过 P0 进行共用，而无需各占用一个 P0 和 P1 口的 8 位总线。为减少实线的电路连线，对于多线端口总线处的连接，使用了 wire label 的标记连线法，使得整个电路图更简洁，且更容易查错。精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业在仿真中，由于霍尔传感器实际输出的是连续的脉冲信号，故仿真软件中采用一个连续脉冲信号发生器进行模拟仿真输入，接到单片机 P3.2 口 INT0。并且为了能更快看到调试效果，将其频率设为较高值 1K Hz，实际中车速不会达到这么快，

48、数值仅作为仿真调试。此处加一个开关作为中途塞车停车的模拟开关，断开后即为停车，脉冲不进行统计。图 4.3 用脉冲发生器仿真霍尔传感器下图 4.4 即为 proteus 8 软件仿真主界面：图 4.4proteus 8 软件主界面43 系统联调将 keil vision 4 编译产生的 hex 文件，通过 proteus 8 的软件调入单片机，进行联调仿真，观察仿真效果。对于发现的问题，从硬件和软件两方面进行排查，检查硬件连线是否和软件所定的端口一致，软件的各变量是否符合定义等。最终完成系统的仿真，各功能可运行正常。精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业总 结本次设计中，采用了经典的 AT8

49、9C51 单片机，结合外部电路模块，设计出租车计价器，经过多次权衡与修改，才最终确定了此次设计的总体方案。多功能出租车计价器通过计程与计时，实现了收费的综合化。计价器能够实现显示里程、金额费用、开关控制、刷卡支付、打印票据等各项功能。用脉冲发生器模拟 A44E 霍尔传感器检测运行里程；用 LCD12864 液晶显示屏显示了里程、返程、停车时间、价格；用开关控制计费开始/停止，按键控制打印；以及白天/夜间模式，昼夜不同模式程序内置不同单价，可自动按程序内置时间切换；中途遇到等待时，计程不增，开始计时收费，每 10s 收费 0.1 元；超出 20KM 会加收返程费用。当出租车运营结束后显示计程和计

50、时的最终总价；为融合一卡通趋势，设计有 RF射频刷卡支付模块，可进行支付功能扩展，在计价结束时单片机将价格数据导入支付模块，进行刷卡支付；通过 RD-D 微型打印机，打印发票，含路程和总价金额。整个设计数据全自动运行，安全可靠，管理简单，使用方便，成本较低。整个系统结构紧凑，所用芯片不多，控制精度高。由于自己的理论知识水平有限，设计经验不足，在设计中难免存在一些问题。比如整体功能略显简单，显示动态效果一般，个别预期功能还未能很好实现。主要原因在于问题考虑不周全，获取的资料未能很好地学习理解，解决办法少。恳请各位老师批评指正，能让我在今后的相关设计中得以改进和提高。精选优质文档-倾情为你奉上专心