出租车计价器系统的研究与设计.docx

修打"孝IlLAZH()M；AGKiaLTURALUNIVERSITY学士学位论文(设计)矿井低压电网过流保护中的相序检测姓名：张婷婷学号专业：电子信息工程指导教师：文凤春职称副教授中国武汉二。年二月目录1概述错误!未定义书签.1. 1出租车计价器概述IV1.2单片机的概述V2总体设计方案的论证及比较错误!未定义书签.2. 1总体设计方案的论证及比较VII3. 2里程计算设计方案论证及比较VIII4. 3设计总框图IX3硬件设计X5. 1硬件设计概述X6. 2AT89S51介绍XI7. 3里程计算设计XIU8. 4显示原理XVI9. 5AT24C02掉电存储单元的设计XXI10. 6按键单元的设计XXIlI4系统的软件设计XXVII11. 模块介绍XXVII12. 2主程序模块XXVII4. 3定时中断服务程序XXX5. 4里程计数中断服务程序XXXI6. 5中途等待中断服务程序XXXI4. 6显示子程序服务程序XXXII5. 7键盘服务程序XXXV5系统调试及测试结果分析错误!未定义书签6. 使用的仪器仪表XXXV7. 2系统调试XXXVI6结论XXXIX致谢XL参考文献XLI出租车计价器系统的研究及设计摘要本文介绍了一种以AT89C51单片机为核心的多功能出租车计价器。该计价器具有单程，往返，白天，夜间，等待等多种模式的计价方式。有显示功能，发票打印功能，防作弊措施。文中在整体方案选择上对两个方案进行了对比，并阐述了硬件配置及性能特点,分为计量模块、显示模块、打印模块、防作弊模块；软件设计采用汇编语言编写，系统程序固化在单片机内部的EEPROM存储器中,程序包括主程序和若干子程序。主程序的功能是开机后负责管理和调用子程序，子程序共有4个，分别是键盘扫描子程序、计量子程序、读日历时钟子程序及显示子程序。在对各芯片在出租车计价器中所起的作用进行分析基础上对总体设计方案进行了分析。关键词单片机，多功能，出租车计价器AbstractInthispaper,ataximeterbasedonaprocessorAT89C51isreported.Thistaximeterhavemanyfunctionssuchassingle,backandforth,wait,dayandnightcost.Andithasdisplayfunction,typeinvoicefunction,stepforavoidingpracticefraud.Inthispaper,afulldescriptionofhardwaredisposal,characterize,planofsoftwareisdescribedindetail.Inthispaper,twoprogramsareenumerated,hardwareincludemetricmodule,displaymodule,printmodule,avoidingpracticefraudmodule:planofsoftwareadoptassembler,everyproceduresolidifysinEEPROMinprocessorAT89C51.itincludesmainprocedureandseveralfilialprocedures,thefunctionofmainprocedureistakingchargeofmanagingandtransferringfilialproceduresthatincludeskeyboardscan,metricpeocedure,calendarclockprocedureanddisplayprocedure.Basedonanalyzingfunctionofeveryprocessorintaximetertotalplanisanalysed.KeywordsAT89C51,multifunctional,Taximeter1概述1.1 出租车计价器概述汽车计价器是乘客及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。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己十分突出，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，以及现在的能够打一发票和语音提示、按时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。本次设计的目的在于现在各大中城市出租车行业都己普及自动计价器，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。1. 2单片机的概述计算机系统已明显地朝巨型化、单片化、网络化三个方向发展。巨型化发展的目的在于不断提高计算机的运算速度和处理能力，以解决复杂系统计算和高速数据处理，比如系统仿真和模拟、实时运算和处理。单片化是把计算机系统尽可能集成在一块半导体芯片上，其目的在于计算机微型化和提高系统的可靠性，这种单片计算简称单片机。单片机的内部硬件结构和指令系统主要是针对自动控制应用而设计的所以单片机又称微控制器MCU(MicroControllerUnit)0用它可以很容易地将计算机嵌入到各种仪器和现场控制设备中，因此单片机又叫做嵌入式微控制器(EmbeddedMCU)。单片机自20世纪70年代问世以来，以其鲜明的特点得到迅猛发展，已广泛应用于家用电器、智能玩具、智能仪器仪表、工业控制、航空航天等领域，经过30多年的发展，性能不断提高，品种不断丰富,已经形成自动控制的一支中坚力量。据统计，我国的单片机年容量已达13亿片，且每年以大约16%的速度增长，但相对于国际市场我国的占有率还不到1%。这说明单片机应用在我国有着广阔的前景。对于从事自动控制的技术人员来讲，掌握单片机原理及其应用已经成为必不可少的学习任务。单片机的应用十分广泛，在工业控制领域、家电产品、智能化仪器仪表、计算机外部设备，特别是机电一体化产品中，都有重要的用途。其主要的用途可以分为以下方面。 显示：通过单片机控制发光二极管或是液晶，显示特定的图形和字符。 机电控制：用单片机控制机电产品做定时或定向的动作。 检测：通过单片机和传感器的联合使用，用来检测产品或者工况的意外发生。 通信：通过RS-232串行通信或者是USB通信，传输数据和信号。 科学计算：用来实现简单的算法。那么单片机是不是解决上述应用的唯一选择呢？淡然不是！目前，在自动控制中，一般有三种选择，分别是嵌入式微机、DSP和单片机。单片机最明显的优点是价格便宜,从几元人民币到几十元人民币。这是因为这类芯片的生产量很大，技术也很成熟。其次，单片机的体积也远小于其他两种方案。单片机本身一般用40引脚封装，当然功能多一些的单片机也有引脚比较多的，如68引脚，功能少的只有10多个或20多个引脚，有的甚至只有8只引脚。当然，单片机无论在速度还是容量方面都小于其他两种方案,但是在实际工作中并不是任何需要计算机的场合都要求计算机有很高的性能。例如,控制电冰箱的控制器就不需要使用嵌入式系统,用一片51就可以轻松实现。所以应用的关键是看能否够用，是否有很好的性能价格比。51系列的单片机已经面世十多年，依然没有被淘汰，还在不断发展中，这就说明是他有广阔的应用前景。2总体设计方案的论证及比较2.1 总体设计方案的论证及比较方案一：采用数字电路控制。其原理方框图如图2.1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。其原理方框图如图2.1所示。图2.1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。其原理方框图如图2.2所示。图2.2总体设计思路框图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。通过比较以上两种方案，单片机有较大的活动空间，利用单片机丰富的IO端口，及其控制的灵活性，不但能实现基本的里程计价功能和价格调节、时钟显示功能，而且能在很大的程度上扩展功能，还可以方便的对系统进行升级。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易的实现设计要求。2. 2里程计算设计方案论证及比较方案一：采用霍尔线性器件，将转速转变为电压信号提供给单片机，从而达到计算里程的目的。方案二：采用霍尔开关器件中的霍尔传感器A44E,按汽车车轮转速的高低，每转发出相应数目的脉冲信号。通过比较以上两种设计方案,方案一虽然运行可靠,但体积大,精度低,且由于测量值是模拟量,必须经过A/D转换后读入计算机,针对于出租车计价器而言较为烦琐,不适用。因此我们采用方案二。2. 3设计总框图本次设计我们利用单片机AT89S51芯片作为设计的核心,利用霍尔传感器测距，实现对出租车计价统计，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，显示采用6位LED数码管，分屏显示单价、路程、总金额以及时间。总体设计框图如图2.3所示。图2.3总体设计框图3硬件设计3.1硬件设计概述AT89S51是一款非常适合单片机初学者学习的机型，它完全兼容传统的8051,8031的指令系统和引脚，而且是当今较为流行的,综合考虑，本次设计的核心采用AT89S51型单片机。在里程测速方面，霍尔元件体积小，重量轻，寿命长，安装方便，功耗小，因此我们采用霍尔传感器A44E,在显示方面，因为采用LCD液晶段码显示，在距离屏幕1米之外就无法看清数据，所以本次设计采用6位LED发光二级管；在其他方面，我们运用到了AT24C02掉电存储单元以及四个控制按键。其总体设计电路图如3.1所示PlOPIJPI2P3PNP15MD3PIfeMiSDPl7SCKREnP3CRXDPXJTXDP33MlPMTOP35XLP3GWRP37RDXTL2XTALl管PlM第Kl.%三-rc.p2.p2.rc.p2.rci0IGND图3.1设计总体电路图3.2AT89S51介绍AT89S51是美国ATMEL公司生产的低功耗，高性能CMOS8位单片机，片内含4kByteSISP(In-systemProgrammable)的可反复擦写IOoO次的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISPFlash存储单元,功能强大的T89S51可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。3. 2.1AT89S51的引脚功能说明AT89S51有40个引脚，及MCS-51系列单片机引脚完全兼容。