出租车计价器系统设计毕业设计说明书.doc
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1、目 录第一章 引言1第二章 出租车计价器的设计内容22.1基本设计要求 22.2拓展功能 2第三章 方案论证33.1方案比较 33.2确定方案 4第四章 计价器系统设计54.1计价器工作原理 54.2 单片机系统总体设计 6第五章 硬件设计75.1单片机总体电路图设计75.2 AT89S51单片机介绍85.3电源控制线路设计 85.4里程计算、计价单元的设计 125.5数据显示单元的设计155.6 AT24C02 掉电存储单元的设计185.7启动及清除电路195.8按键单元的设计19第六章 软件设计 206.1软件设计 206.2流程图25第七章 程序设计 287.1主程序清单287.2计价器
2、子程序清单38第八章 测试分析 678.1里程计价测试678.2掉电存储测试测试68第九章 设计总结及展望629.1设计总结699.2展望新型多功能出租车计价器709.3 新型产品的未来 71致谢 72参考文献 73附件(系统设计总电路图)74基于89S51单片机的出租车计价器系统设计摘要:现在各大中城市出租车行业都已普及自动计价器,所以计价器技术的发展已成定局。而部分小城市尚未普及,但随着城市建设日益加快,象征着城市面貌的出租车行业也将加速发展,计价器的普及也是毫无疑问的,所以未来汽车计价器的市场还是十分有潜力的。本电路以89S51 单片机为中心、附加A44E 霍尔传感器测距,实现对出租车计
3、价统计,采用AT24C02 实现在系统掉电的时候保存单价和系统时间等信息,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,而且还能根据白天、黑夜、中途等待来调节单价,同时在不计价的时候还能作为时钟为司机同志提供方便。关键词:89S51单片机 A44E霍尔传感器 断电保存 8段数码显示管Abstract: It is now the major cities in the taxi industry have universal automatic meter, meter technology development is a foregone conclusion. And
4、 some small cities not yet universal, but with increasing speed up urban construction, a symbol of urban landscape taxi industry will also accelerate development, and the popularity meter is no doubt, therefore, the future of the automobile market valuation is still potential . The circuit of 89 S51
5、 MCU as the center, additional A44E Hall sensor location and realize the Taximeter statistics, a brownout AT24C02 achieve in the system and when the system priced preservation time information, output by paragraph 8 of the digital display. The circuit design of the meter can not only realize the bas
6、ic valuation, but also in accordance with the day, night, halfway to wait for price regulation, while also not denominated as a time clock to provide convenience for the drivers comrades. Keywords: 89 S51 MCU A44E Hall sensor power preservation of digital display paragraph 8第一章 引 言全套图纸及更多设计请联系QQ:360
7、702501随着生活水平的提高,人们已不再满足于衣食住的享受,出行的舒适已受到越来越多人的关注。于是,出租车行业以低价高质的服务给人们带来了出行的享受。但是总存在着买卖纠纷困扰着行业的发展。而在出租车行业中解决这一矛盾的最好方法就是改良计价器。用更加精良的计价器来为乘客提供更加方便快捷的服务。我国在70年代开始出现出租车,但那时的计费系统大都是国外进口不但不够准确,价格还十分昂贵。随着改革开放日益深入,出租车行业的发展势头已十分突出,国内各机械厂家纷纷推出国产计价器。出租车计价器的功能从刚开始的只显示路程(需要司机自己定价,计算后四舍五入),到能够自主计费,以及现在的能够打发票和语音提示、按时
8、间自主变动单价等功能。随着城市旅游业的发展,出租车行业已成为城市的窗口,象征着一个城市的文明程度。现在各大中城市出租车行业都已普及自动计价器,所以计价器技术的发展已成定局。而部分小城市尚未普及,但随着城市建设日益加快,象征着城市面貌的出租车行业也将加速发展,计价器的普及也是毫无疑问的,所以未来汽车计价器的市场还是十分有潜力的。凡乘过出租车的人都知道,只要汽车开动,随着行驶里程的增加,就会看到汽车前面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5KM)计费数字显示开始从起步价(如10元)增加。当出租车到达某地需要在那里等候时,司机只要按一下“计时”键,每等候一定时间,计费显示就
9、增加一个该收的等候费用。汽车继续行驶时,停止计算等候费,继续增加里程计费。到达目的地,便可按显示的数字收费。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。因此,汽车计价器的研究也是十分有一个应用价值的。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,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。为此我们采用了单片机进行设计,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
10、易的实现设计要求,且灵活性强,可以通过软件编程来完成更多的附加功能。第二章 出租车计价器系统设计内容2.1基本设计内容(1) 不同情况具有不同的收费标准。l 白天l 晚上l 途中等待(10min 开始收费)(2) 能进行手动修改单价(3) 具有数据的复位功能(4) IO 口分配的简易要求l 距离检测使用霍尔开关A44El 白天/晚上收费标准的转换开关l 数据的清零开关l 单价的调整(最好使用 和 按键)(5) 数据输出(采用LCM103)l 单价输出2 位l 路程输出2 位l 总金额输出3 位(6) 按键l 启动计时开关l 数据复位(清零)l 白天/晚上转换2.2拓展功能l 能够在掉电的情况下
11、存储单价等数据l 能够显示当前的系统时间l 语音播报数据信息全套图纸及更多设计请联系QQ:360702501第三章 方案论证3.1方案比较方案一:采用数字电路控制。其原理方框图如图31 所示。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费标准,电路不够实用。移位寄存器电路金额显示单价显示里程传感器电源电路及保护电路图31数字电路方案方案二:采用单片机控制。利用单片机丰富的IO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。其原理如图32所示。89S51单片机键盘控
12、制总金额显示单价显示AT24C02掉电存储串口显示驱动电路里程计算单元图32单片机控制方案3.2确定方案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,所以我们采用后一种方案。第四章 单片机计价器系统总体设计4.1计价器的工作原理通常计价器采用MCS - 51 芯片,在EEPROM中预先已写入了有关程序和数据的信息,如基本距离、续程距离、候时时间的规定值,与收费标准规定相应的收费价格值,不同出租条件下收费的变化比率,附加车费值计费方式等数据和与收费办法相应的车费计算与控制程序等,并且在计价器安装前已根据不同车
13、型选定好K 值。计价器的原理结构如图4-1 所示。在工作过程中其主要的功能都是由MCS - 51 芯片中的定时器/ 计数器来实现。图4-1 计价器的原理结构图4.2 单片机系统总体设计单片机系统总体设计框图如图4-2所示启动/清除开关89S51单片机AT24C02掉电存储里程传感器键盘控制串口显示驱动电路总金额显示单价显示锁存器图42 单片机系统总体设计框图全套图纸及更多设计请联系QQ:360702501第五章 硬件设计5.1单片机总体电路图设计电路图见附图一所示5.2 AT89S51单片机介绍AT89S51兼容MCS51微控制器,4K字节FLASH存贮器支持在系统编程ISP 1000次擦写周
14、期,128字节片内RAM,工作电压4.0V到5.5V,全静态时钟0 Hz 到33 MHz,三级程序加密,32个可编程IO口,2/3个16位定时/计数器,6/8个中断源,全双工UART,低功耗支持Idle和Power-down模式, Power_down模式支持中断唤醒, 看门狗定时器,双数据指针,上电复位标志。内部逻辑结构,如图5-1所示。图5-1 AT89S51内部逻辑结构图1.定时器/ 计数器的基本原理作为基本组成内容,AT89S51单片机共有两个可编程的定时器/ 计数器,分别称定时器/ 计数器0和定时器/ 计数器1 。它们都是十六位加法计数结构,分别由TH0 和TL0 及TH1 和TL1
15、 两个8 位计数器组成。2.计数功能所谓计数是指对外部事件进行计数。外部事件的发生以输入脉冲表示,因此计数功能的实质就是对外来脉冲进行计数。MCS - 51 芯片有T0 ( P3. 4)和T1 (P3. 5) 两个信号引脚,分别是这两个计数器的计数输入端。外部输入的脉冲在负跳变时有效,进行计数器加1 (加法计数) 。3.定时功能定时功能也是通过计数器的计数来实现的,不过这时的计数脉冲来自单片机的内部,既每个机器周期产生一个计数脉冲。也就是每个机器周期计数器加1 。由于一个机器周期等于12 个振荡脉冲周期,因此计数频率为振荡频率的1/ 12 。如果单片机采用12MHz 晶体,则计数频率为1MHz
16、。即每微秒计数器加1 。这样不但可以根据计数值计算出定时时间,也可以反过来按定时时间的要求计算出计数器的预置值。5.3电源控制线路设计出租车计价器316V/ 60mAh 镍镉电池恒流充放电控制线路额定电压316V , 容量为60mAh 的Nicd 电池在出租车计价器中有着广泛的应用,它也是其它智能化仪表中最为常用的备用电池。在出租车计价器的日常维护中,一旦由于电池爬碱(轻微漏液),线路漏电、短路以及长期使用造成电池性能下降时,对电池的处理办法一般采用弃用。然而对这类电池进行适当的维护,如对爬碱的电池进行清理并用绝缘胶密封,对记忆效应明显的电池可进行多次循环充放电加以消除,有不少电池仍可利用,但
17、这需要一种可用于判定电池性能的容量检测线路,而普通的NiCd 电池充电器并不具有这一功能。为此笔者设计了一种适用于316V/ 60mAh NiCd 电池恒流充放电控制线路,不仅可用于容量检测,在作一般的充电器使用时,可在充电前对电池的剩余容量给予准确有效的放电以消除其记忆效应,比普通的充电线路更具优越性。1基本原理(1)恒流放电线路图5-2 是恒流放电线路原理图,其基本工作原理是当电池放电时,由于电压下降引起电流下降时,通过电阻R 的反馈及运放的调整,使三极管T 的基极电流发生变化,调节三极管ce 极压降从而确保R 上的电压不变,使之流过的电流保持恒定。设电池放电电流为I ,运放同反相端电压分
18、别为V + , V - ,基准稳压管D 的电压为E0 ,由于三极管的基极电流较小,可忽略不计,因此流过R 的电流可视为电池的放电电流。则:图5-2 恒流放电线路原理图V = RI , V + = E0由于运放的同反相端电压相等,即V + = V - ,因此:E0 = RI则: I = E0/ R显然,放电电流只决定于基准电压E0 及限流电阻R 的阻值,与电池电压无关,一旦E0 及R 保持定值,电流I 即恒定不变。由于R 上的压降必须大于电池的终止放电电压,并确保三极管c e 之间的压降有足够的调整空间,因此R 的取值不易过大。(2)放电终止控制线路图5-3 为放电终止控制线路原理图,图中运放构
19、成电压比较器,当电池电压E 大于基准电压E0 时,V + V - ,比较器输出高电平,三极管导通,继电器吸合。同样当电池电压低于基准电压时, V + V - 。运放输出低电平,三极管截止,继电器断开。这样,便可通过继电器触点控制放电电流的通断。根据“GB/ T1103 - 1996 圆柱密封镉镍可充单体电池”标准规定, 单体电池的终止放电电压为110V ,对于316V NiCd 电池是由三只单体电池串联而成,因此,终止放电电压为310V ,而图中的基准电压应取E0 = 3. 0V。图5-3 放电终止控制线路原理图(3)恒流充电线路图5-4为由78L05 构成的恒流充电线路原理图,图中: I0
20、= U0/ R ,则充电电流I 为:I = I0 + I d = U0/ R + Id式中U0 为78L05 的输出电压(定值+ 5V) ,而Id 为78L05 的静态工作电流,一般在几至十几毫安也为定值,因此,一旦R 调整确定,充电电流即为恒定电流不变。图中输入电压Ui 要求大于U0 + E ,其中E 为电池电压。D 是反向隔离二极管,为防止电池电流反串而设。由于785L05 输出电流仅为100mA ,因此,该线路的充电电流也不超过100mA。图5-4 恒流充电线路原理图(4)充电定时控制线路如图5-5 所示由555 及两级4020 计数器构成了充电定时控制线路,图中555 构成了多谐振荡器
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