本科毕业论文---基于单片机的出租车拼车计价器设计论文.doc
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1、滨州学院本科毕业设计(论文)毕业设计(论文)题 目基于单片机的出租车拼车计价器设计 系 (院)电气工程系专 业电气工程与自动化班 级学生姓名学 号指导教师职 称 二 年 月 日 独 创 声 明本人郑重声明:所呈交的毕业设计(论文),是本人在指导老师的指导下,独立进行研究工作所取得的成果,成果不存在知识产权争议。据我所知,除文中已经注明引用的内容外,本设计(论文)不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明。本声明的法律后果由本人承担。作者签名: 年 月 日毕业设计(论文)使用授权声明本人完全了解该学校关于收集、保存、使用毕业设计
2、(论文)的规定。本人愿意按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版,同意学校保存学位论文的印刷本和电子版,或采用影印、数字化或其它复制手段保存设计(论文);同意学校在不以营利为目的的前提下,建立目录检索与阅览服务系统,公布设计(论文)的部分或全部内容,允许他人依法合理使用。(保密论文在解密后遵守此规定)作者签名: 年 月 日本科毕业设计(论文)基于单片机的出租车拼车计价器设计摘 要随着环境污染日益严重的趋势,以及城市交通越来越拥堵的趋势,出租车拼车越来越流行,拼车在城市交通中扮演着举足轻重的作用。然而,拼车带来一系列的问题,例如乘客与司机间的纠纷,乱收费的现象,究其原因,没有一套完善的拼车计价器
3、得到推广使用。基于这个问题,本设计致力于完善传统的拼车计价器,以满足市场,乘客,司机的需求。系统的功能是基于单片机控制下的各个模块功能的实现。系统以AT89S52单片机为控制核心,实现车内液晶显示,语音播报,票据打印等功能。系统硬件主要包括:12V转5V的电源模块,输入模块,单片机最小系统,车内液晶模块,车外LED模块,霍尔传感器测距模块,语音播报模块,票据打印模块等。软件则包括:系统的流程图,主程序以及各模块子程序。本设计可完成车外显示拼车状态,车内显示时间,里程数,票价,语音播报,票据打印等功能。本设计最多可完成三人拼车,而且拼车达一定里程数可有优惠,最终使得乘客,司机都受益。关键词:拼车
4、计价器,单片机,霍尔元件 Carpool Meter Design Based On SCMAbstractWith the trend of increasingly serious environmental pollution, as well as the trend of increasingly congested urban traffic, carpool becomes more and more popular,so it plays an important role in urban transport. However, carpool causes a series
5、 of problems, such as disputes between passengers and drivers,the phenomenal of bad charge.The main reason is that the market doesnt have a widespread carpool charge device. In view of this problem, this design is committed to improving the traditional car meter for satisfying the market s, passenge
6、rs and drivers needs.Function of the system is the realization of each module based on single-chip microcomputer control. The System is based on AT89S52 single-chip microcomputer, coupled with inside LCD, voice broadcast, ticket printing and other functions. System hardware includes:12V turn 5V powe
7、r supply module, data-input module, smallest single-chip microcomputer system, LCD module, LED module outside the car, Hall sensors module, broadcast module, ticket-printing module. Software includes: system flow chart, the main program, as well as module subprograms. This design allows for the disp
8、lay of carpool conditon, time, mileage, fare, and it also has the function of broadcasting voice, printing bill. This design can complete up to three people for carpool, whats more,carpool at a certain mileage will eventually benefit the passengers and drivers.Keywords: car meter, microcontroller,ho
9、lzer components30目 录第一章 绪论11.1拼车计价器研究的背景意义11.2 设计的主要研究工作11.3 设计目标2第二章 系统总设计方案3第三章 系统硬件设计53.1电源转换电路53.2 单片机最小系统53.3 掉电保护电路63.3.1 TL7705的工作特性73.3.2 掉电保护电路工作原理73.4 路程测量模块73.4.1 A44E的工作特性83.5 输入模块83.5.1 74HC164移位寄存器93.5.2 外部中断扩展设计93.5.3 输入模块的电路原理图103.6 显示模块103.6.1 12864液晶显示103.6.2 车外LED显示屏113.7 语音模块123.
10、8 票据打印模块13第四章 系统软件设计144.1 主程序流程图设计144.2 各个子模块流程图设计154.2.1 掉电保护电路154.2.2 路程测量模块中断流程154.2.3 独立键盘模块164.2.4 车内液晶显示模块174.2.5 车顶LED显示模块174.2.6 语音模块184.2.7 票据打印模块184.3 主要模块子程序194.3.1路程测量程序:194.3.2 计价程序204.3.3 独立键盘程序(外部中断方式查询)214.3.4 12864液晶显示程序23第五章 总结27参考文献28谢 辞29附 录30第一章 绪论1.1拼车计价器研究的背景意义在大力倡导节能环保减排的当下,拼
11、车能够起到缓解交通压力的作用,而且节省道路资源,还能提高汽车使用效能,因此无论是从环保,还是缓解交通压力方面看,拼车,可以减轻污染,节省资源1,对于社会的可持续发展起着重要作用。拼车以一种合理的计价方式向乘客收取乘车费用,降低乘车成本,而且对于司机来说可以获取更多的回报。因而当打车困难时,很多乘客乘客是愿意进行拼车出行的。只要拼车适当,既能降低乘客的乘车费用,而且能够提高交通运输的效率,理应得到社会的推广与完善,尤其是在提倡可持续发展的当下。但是,部分出租车司机强行拼车、绕路拼车、拼车不打折等行为,也一度成为网友吐槽的热点。因此,研制出合理的拼车计价器不仅能保障消费者的权益,也使得出租车市场更
12、加公开公正,使得广大市民放心乘车,从而有效缓解环境污染,交通拥堵问题,对于社会的长远发展起着举足轻重的作用。1.2 设计的主要研究工作目前单片机的应用越来越广泛,在众多控制领域都有涉及到单片机。单片机作为方便高效的微控制处理器,给科技社会的发展带来了日新月异的变化。单片机因其体积小,功耗小,控制功能强大等许多优点,被广泛地用于智能仪器,家用电器,工业控制,网络通信,汽车电子等众多领域。而且单片经过几十年的发展完善,功能越来越强大,在科技社会中占有重要地位。本次设计就是一款基于单片机AT89S52的拼车计价器设计。本系统的硬件部分需要完成电源模块,液晶显示模块,语音模块,路程测量模块,票据打印等
13、模块的设计。其中电源模块需要根据车载电瓶的输出电压设计出一款电压转换电路,提供单片机以及其他用电模块的额定使用电压。液晶显示模块则要选定合适的液晶显示屏,然后弄清楚使用手册,然后实现相应的功能。路程测量模块需要比较一些常用测距的传感器,确定一款性价比较高的传感器作为本系统的路程测距模块。语音模块则使得本次设计更加人性化,合理化,提供更高质量的服务。票据打印本着公平公正的原则,避免一些因为不公平问题引起的纠纷。软件部分采用C语言进行编程。首先,可以根据硬件部分的系统框图设计出结构流程图,然后用C语言写出主程序,各个模块重要的子程序,程序的各个模块子程序应该做到见名达意。1.3 设计目标系统能够实
14、现12V电压转5V电压,进过滤波电路处理后,能够保持稳定的5V电压输出。当乘客上车后可以通过触摸屏输入相关信息,然后系统立即能够更新乘客的乘车信息,车内液晶显示屏上能够及时更新乘客行驶的里程数,乘车费用,时间等信息。车外LED显示器能够显示行驶路向,拼车状态(拼车人数是否已满)。语音播放器则能播报一些人性化的内容,放松乘客的心态。当乘客到站下车后,系统能通过票据打印器打印出乘车信息。第二章 系统总设计方案本系统以AT89S52单片机为控制核心,以电源转换模块,输入模块,距离测量模块,车内液晶显示模块(采用12864液晶),车外LED模块,语音播报模块,票据打印模块为主要的模块单元。系统框图如图
15、2-1所示。图2-1 系统框图车载电瓶12V电压经过电源转换电路得到5V电压,5V电压供电给MCU,以及各个模块。当有第一位乘客A乘车时,司机通过触摸屏输入该乘客的目的地,然后通过车外LED显示器显示出来。同时通过键盘按下按键start1,当车开动后,通过测距传感器传送的路程进行计费,同时把路程距离和费用实时在12864液晶屏上进行显示。在行车过程中,语音模块播送相关信息。乘客A到站下车后,司机按下按键stop1,则停止对乘客A的信息记录,然后通过票据打印机打印出相关的费用票据,司机再次按下按键clear1,则会清空乘客A的乘车记录。如果途中有乘客协商拼车,司机按下按键start2则对第二名乘
16、客B进行乘车记录,乘客B下车时只需按下stop2,清空记录只需按下按键clear2,操作及功能与乘客A相同。本系统最多允许3人拼车,第三人拼车时操作规程与乘客A,B类似。以上即为系统的设计方案。本系统计费方式根据行车阶段划分车费。具体计费方案举例来说明:甲从A地上车,行驶了a段路程,此时乙拼车,在甲行驶的a段路程中单独乘车费用为x, 然后甲乙两人又共同行驶了b段路程,此时甲下车,在共同行驶的b段路程中乘车费用为y,则两人平摊费用y,即平均每人花费y/2,那么甲在此次乘车过程中总共花费x+y/2。当三人拼车时,道理亦然。在这个方法中,我们根据三个人的下车顺序对车程进行了划分,然后将每一阶段的花费
17、均摊到此阶段车上的人身上,每个人需要支付所有摊到的价钱。当然本次设计在充分考虑到公平公正的同时,也给与了乘客一些优惠政策:当某乘客行车达一定里程数时,可以减少拼车费用,而且行驶的里程数与费用成正相关,即路程走的越多优惠额度越大,但最终的优惠额度会有一个上限值。第三章 系统硬件设计系统的硬件部分主要包括:电源转换电路,单片机最小系统,掉电保护电路,路程测量模块,输入模块,车内液晶显示模块,车顶LED显示模块,语音模块,票据打印模块。3.1电源转换电路电源转换电路是将车载电瓶12V电压转化为5V电压,给单片机和其他额定电压在5V左右的模块供电。出租车会有电压12V的电瓶,选用78L05稳压芯片,此
18、芯片可以将12V电压转换为5V电压,输入端和输出端都需要设计滤波电容,其中C1和C2这两个电解电容主要起滤波作用2,提高电压稳定性,尽量缓解电压纹波的影响,而C3和C4两个普通电容则是抑制电路的自激振荡。图3-1电源转换电路电解电容容值大小的选择与负载大小有关,当负载较大时,应选择容值较大的电解电容。本次设计中,负载包括单片机,液晶显示模块,LED模块,语音模块等,如果负载过大,可选用容值更大的电解电容。当电流过大时,78L05稳压芯片可能发热较严重,因此在芯片外围可以安装散热装置,延长芯片的使用时间,同时也是提高系统的稳定性。3.2 单片机最小系统单片机最小系统应包括AT89S52单片机3,
19、5V电源电路,晶振电路,复位电路这几部分。其中AT89S52单片机起核心控制作用,复位电路就好像电脑重启部分,当单片机因为程序运行出现跑飞的情况时,按下复位键便可以使单片机重新启动运行。晶振电路提供单片机运行的时钟频率,频率越高单片机运行速度越快,因此晶振电路起的作用非常重要。如下便是单片机最小系统的电路原图图3-2 单片机最小系统3.3 掉电保护电路掉电保护电路是当电源断开或者外围电路的电压下降到限定值时,完成数据保护。本系统采用的是一种专门检测电源变化的芯片TL7705,当TL7705通过所连电路检测到外围电压(这里指5V输入电压)下降至某个值时,一般电压降至4.5V以下时,就会向AT89
20、S52单片机发出中断请求4。CPU立即进入掉电工作模式,通过软件部分的掉电保护程序对重要的数据,比如乘客乘车记录等信息进行保护。下图为掉电保护电路的原理图。图3-3 掉电保护电路3.3.1 TL7705的工作特性TL77O5是电源监视用的集成电路,其内部基准电压发生器具有较高的温度稳定性,从1管脚可以输出稳定2.5V的基准电压。为吸收电源的纹波及脉冲干扰,通常在1管脚接上0.1uf的滤波电容。被要求监视的电压接至芯片的SENSE引脚,当电源电压小于基准电压时,RESET引脚输出高电平。当电源电压高于基准电压时,RESET关断。3.3.2 掉电保护电路工作原理P1作为备用电池使用,当系统掉电时,
21、P1可与D1,R2作为备用电路。当系统工作在正常状态时,即外围电源电压正常输入时,二极管D1不会导通,VCC直接给单片供电,并且可以给备用电池充电。当然备用电池电量有限,因此出于减小能量损耗考虑,备用电池只给单片供电,保护数据。当外围电源掉电后,单片的供电由备用电池负责,而外围电路部分的供电则由电源电容来完成,不过供应电量的时间比较短暂。3.4 路程测量模块本系统在路段测量模块中使用A44E霍尔传感器作为路程测量芯片5。A44E有三个管脚,1管脚接VCC,2管脚接GND,3管脚作为输出信号端。当管脚都连接好后,此时的霍尔片处在磁场中时,霍尔传感器的输出端输出低电平。当车轮转动一圈时小磁铁就能提
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