070404350169朱如秋论文.docx

基于单片机的出租车计价器的设计学生姓名：朱如秋学号：070404350169班级：07机电一体化指导老师：程曦职称：助教学校：江苏城市职业学院张家港办学点摘要1第1章方案选择与论证21.1 出租车计价器的发展概况21.2 出租车计价器的发展阶段21.3 功能简介31.4 方案论证3第2章硬件电路设计5第3章软件设计103.1 程序模块103.2 程序流程图113.3 测试方法与仪器133.4测试数据及测试结果分析13第4章新型产品的将来15第5章总结16第6章参考文件和附录176. 1参考文献176.2电路原理图18致谢20基于单片机的出租车计价器的设计朱如秋内容摘要：本电路以P89C58单片机为中心、采纳A44E霍尔传感器测距，实现对出租车里程统计，并进行计价。采纳看门狗电路MAX8131.实现上电复位、手动复位和监视电压功能，时钟芯片DS1302在系统掉电的时保存单价、里程、车轮长度等信息和显示时间，人机界面采纳液晶显示，为减小功耗可将液晶屏背光灯设为手动可调。并采纳炜煌A6热敏打印机打印基本信息。本电路设计的计价器不但能实现计价功能，而且还能依据白天、黑夜自动调整计价模式，中途等待处理以及为避开一些作弊行为设计的防作弊功能。经检测本设计基本实现了设计要求的基本和发挥部分，同时还有肯定的创新。关键字：计价器：霍尔传感器；掉电爱护；防作弊技术指标：1、主限制器：系列单片机P89C582、以P89C58单片机为中心、采纳A44E霍尔传感器测距，实现对出租车里程统计，并进行计价。采纳看门狗电路MAX8131.实现上电复位、手动复位和监视电压功能，时钟芯片DS1302在系统掉电的时保存单价、里程、车轮长度等信息和显示时间，人机界面采纳液晶显示，为减小功耗可将液晶屏背光灯设为手动可调。第一章方案选择与论证1.1 出租车计价器的发展概况出租车行业在我国是八十年头初兴起的一项新兴行业，随着我国国民经济的高速发展，出租汽车已成为城市公共交通的重要组成部分。多年来国内普遍运用的计价器只具备单一的计量功能。目前全世界的计价器中有90%为台湾所生产。现今我国生产计价器的企业有上百家，主要是集中在北京，上海，沈阳和广州等。我国第一家生产计价器的是重庆市起重机厂，最早的计价器全部采纳机械齿轮构，只能完成简洁的计程功能，可以说，早期的计价器就是个里程表。随着科学技术的发展，产生了其次代计价器。它采纳了手摇计算机与机械结构相结合的方式，实现了半机械半电子化。此时它在计程的同时还可完成计价的工作。大规模集成电路的发展又产生了第三代计价器，也就是全电子化的计价器。它的功能也在不断完善。出租汽车计价器是一种专用的计量仪器，它安装在出租汽车上，能连续累加，并指示出行程中任一时刻乘客应付费用的总数，其金额值是计程和计时时间的函数。出租车计价器在最初运用时具备的主要功能是依据行驶里程计价，要求精度高，牢靠性好。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。例如：（I）1.ED显示功能，数码管的运用让计价器实现多屏显示的功能，可同时显示各项营运数据，使乘客一目了然；（2）永久时钟功能，在非营运状态下，日历时钟芯片的运用使计价器可以显示永久时钟；存储功能，可存储多项营运数据，便于查询。新型数据存储器的应用使得计价器的营运数据在掉电状况下还可以保存10年。1.2 出租车计价器的发展阶段出租车行业在我国是八十年头初兴起的一项产业，随着出租车的产生，计价器也应运而生。但当时在我国还没有一家企业能够生产，因此早期的计价器是由台湾引进的。我国的第一家生产计价器企业是重庆市起重机厂，最早的计价器全部采纳机械齿轮结构，只能完成简洁的计程功能，可以说早期的计价器就是一个里程表。随着科学技术的发展，产生了其次代计价器。它采纳了手摇计算机与机械结构相结合的方式，实现了半机械半电子化。此时它在计程的同时还可以完成计价的工作。大规模集成电路的发展又产生了第三代计价器，也就是全电子化的计价器。它的功能也在不断完善.当单片机出现并应用于计价器后，现代出租车计价器的模型也就基本具备了，它可以完成计程，计价，显示等基本工作。单片机以及外围芯片的不断发展促进了计价器的发展。出租车计价器在最初运用时具备的主要功能是依据行驶里程计价，要求精度高，牢靠性好。1.3功能简介步入21世纪，出租车已经广泛地出现在我们四周。随着人们生活水平的不断提高，出租车的运用频率也越来越高，出租车行业也以高质量的服务给人们带来了出行的享受。但是由于行业的特别性，出租车行业总存在着买纠纷，困扰着行业的发展。而在出租车行业中解决这一冲突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供应更加便利快捷的服务。30年前，我国出现了出租车，但是由于当时的经济水平，出租车并没有普遍在我们生活中出现。随着改革开放的深化，出租车行业的发展势头已特别突出。如今出租车在我国的交通运输中担当着重要的角色，出租车计价器是出租车上必不行少的重要仪器，它是负责出租车营运收费的专用智能化仪表。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。1.4方案论证依据设计要求系统可分4个模块构成：主机电路、掉电爱护模块、信号采集模块和显示模块。（一）主机电路的选择方案一：采纳数字电路限制。将传感器输出的脉冲信号，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洁，性能不够稳定,而且不能调整单价，也不能依据天气调整计费标准，电路不够好用。方案二：采纳单片机限制。利用单片机丰富的I/O端口，及其限制的敏捷性，实现基本的里程计价功能和价格调整、时钟显示功能。综合考虑采纳方案二比较好。（二）掉电爱护方案一：采纳AT24C02oAT24C02是ATME1.公司的2KB字节的电可擦除存储芯片，采纳两线串行的总线和单片机通讯，电压最低可以到2.5V,额定电流为ImA,静态电流IOUA（5.5V）,芯片内的资料可以在断电的状况下保存40年以上，而且采纳8脚的DIP封装，运用便利。方案二：DS1302是美国DA1.1.AS公司推出的一种高性能、低功耗、带RAM的实时时钟，它可以在很小电流的后备电源（2.5V5.5V电源，在2.5V时耗电小于30OnA）下工作，利用DS1302的RAM就可以实现掉电爱护，而且很直观简洁的显示时间，可带来许多便利。所以选用方案二可以有更大的作用。（三）显示设计方案一：采纳液晶显示器（1.CD）显示。液晶屏功能强大，可显示各种字体的数字、汉字、图象，还可以自定义显示内容，显示内容也较丰富；便利操作者读取信息及一些扩展功能的实现。占用系统IO口较少，有效地节约系统资源，使整个系统更加人性化。方案二：采纳1.ED数码管显示。数码管具有编程简洁，夜间显示效果好，但只能显示有限的符号和数码字，而且显示内容有限。能完成题目中的基本要求，假如还要增加详细功能的提示，则比较难实现。依据上述分析选用方案二。其次章硬件电路设计由设计要求设计出一款出租车计价器，该计价器由主控器P89C58限制，能自动调整白天、晚上计价模式及中途等待处理，可由按键手动限制单价、车轮周长调整、时间调整、背光灯设置以及收费信息打印等功能。由霍尔转速传感器A44E来来检测发动机主轴的转数，以此推算行走里程。当后备电源低于肯定值时通过看门狗电路MAX8131.向单片机输出一个信号提示单片机进行掉电爱护。单价，里程等信息保存在时钟芯片DS1302中。作弊电路由光电耦合器设计，通过限制霍尔传感器的电源检测本次计价是否为车轮转动产生，以此判别作弊信号。总体电路框图为：图1总体电路框图本系统的功能实现详细可分一下几个单元实现，总体电路图参见附录Io（一）里程计算、计价单元及作弊单元的设计里程计算是通过安装在车轮上的霍尔传感器A44E检测到的信号，送到单片机，经处理计算,送给显示单元，其原理如图1所示。图2传感器测距示意图在霍尔电势发生器的两端加上电压VCC后，依据霍耳效应原理，当霍耳片处在磁场中时，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供应一个磁场，则霍尔传感器输出一次低电平完成一次数据采集。我们选择了P3.3口作为信号的输入端，内部采纳外部中断0,车轮每转一圈，霍尔开关就检测并输出信号，引起单片机的中断，对脉计数。通过计算将脉冲增加体现在金额和里程上。作弊及防作弊电路如图3所示，假如没有前置的电路很简洁人为的给单片机一个低电平，使计数增加，达到作弊的效果。当添加光电耦合器后，由光电耦合器限制传感器的电源，每检测到一个脉冲，在中断服务子程序里马上关闭传感器电源，正常状况因为传感器的输出关闭，输出应当变为高电平，这时立刻再检测输入端的信号，假如此时输入变为高电平，说明当前检测到的脉冲的确是车轮滚动产生的，是真实的计数输入，累计加一。但假如检测到输入接着为低电平，只能说明有额外的低电平脉冲加载在传感器的输出端，是作弊，系统不进行累加，防止作弊。本电路中用来模拟作弊的信号由555芯片制作产生。该部分电路的电压由22OV电压经变压整流后通过一个7805产生5V电源供电，产生的频率F=I=四一，详细电路如图4所示。T(/?1+2¾)C1图4方波产生电路（二）按键及数据显示单元的设计依据要求我们设计了一个包括时间调整、车轮长度调整的功能键，还有单价上调和下调，复位，计价，作弊演示，液晶背光灯限制及打印八个按键。各键盘设置的功能如图所示：计价多功能键上升下调复位打印背光设置作弊演示图5键盘功能示意图按下对应按键时调用对应的程序执行功能，其中复位按键还包含一个空车指示灯进行协助显示。显示部分要求显示单价、里程、总金额和另外扩展的时钟显示等各种信息，采纳1.CD显示很简洁满意要求。(三)掉电存储单元的设计当主电源低于IOV时单片机就要实行掉电爱护措施，我们采纳看门狗电路MAX8131.对电源电压进行监视，该芯片PFl的门限电压是1.25V,当电源电压为IOV时分压结果使PFI引脚的电压V等于1.25V,电源电压下降IOV以下时V小于1.25V,则PFO就从高电平跳变到低电平，将PFO连接单片机的外部中断P3.2口,当PFo从高电平跳变到低电平常触发中断进行数据爱护，数据爱护采纳的是时钟芯片DS1302,该芯片内部有32个寄存器可以对数据进行读和写以刚好钟的设置，所以当掉电时将数据写入DS1302,重新上电后在从该芯片中读取数据，这样就完成了掉电爱护功能。因为MAX8131.的RESET引脚可以对复位门限电压4.65V进行监测，当电源电压超过复位门限电压4.65V,RESET端输出200MS的复位信号，所以将该引脚与单片机的复位端相接就能实现系统上电复位功能，另外在MR端接上一个开关，当按下开关时RESET输出复位脉冲，实现手动复位。详细电路如图6所示。(四)打印模块设计打印采纳炜煌A6热敏微型打印机。该系列打印机外形小巧，同时兼有RS232和H1.电平输出，我们干脆选择TT1.电平和串口打印机，这样与单片机连接电路简洁，程序也不困难详细电路如图所示图7打印机电路（五）电源模块设计由于出租车供应的电源是12V的直流电源，所以我们要设计一个DC-DC转换模块给系统电路供应一个5V电源,开关电源限制芯片采纳MC34063,MC34063是一单片双极型线性集成电路，专用于直流-直流变换器限制部分。本电路中外接打印机驱动电流为3A所以要对MC34063进行扩流，除外接典型原件外再加上BU5O8A-NPN型大功率三极管构成降压式变换器输出5V-3A,为防止电源反接在输入端添加一个爱护二极管。电路如图