出租车计价器 单片机 汇编 硬件课设.docx

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出租车计价器单片机汇编硬件课设

电子信息工程专业

课程设计题单

班级088205242学生朱振华

课程名称专业课程设计

课题出租车计价器

设计要求里程显示为：

***.**,公里能预置起步价及单价：

如起步3公里6.00元；1.60/公里

课题发给日期2011.6.14

课程设计完成日期2011.7.1

指导教师

评语：

评分：

摘要

近年来随着科技的飞速发展，单片机的应用正在不断深入，同时带动传统控制检测技术日益更新。

在实时检测和自动控制的单片机应用系统中，单片机往往作为一个核心部件来使用，仅单片机方面知识是不够的，还应根据具体硬件结构软硬件结合，加以完善。

目前，单片机应用的非常广泛，几乎在所有的领域都能看到单片机的身影，导弹的导航装置，飞机上的各种仪表控制，计算机的网络通讯与数据传输，工业自动化过程的实时控制和数据处理，广泛使用的各种智能IC卡，民用豪华轿车的安全保障系统，录像机、摄像机、全自动洗衣机的控制，以及程控玩具、电子宠物等等，这些都离不开单片机。

更不用说自动控制领域的机器人、智能仪表、医疗器械了。

现实生活中越来越离不开Taxi，由于它的存在，生活变得便捷。

它的智能计价，使得出租车费用得以规范，人们的打的生活变得更加美好。

现实生活中打的有打表计时和打表计码两种方式，但是打表计码对大众来说应该合理一些。

按里程计价有一个起步价，超过里程按照相应价格计价，这样可谓几乎实现双赢。

关键字：

单片机出租车打表计码起步价8255

目录

前言........................................................4

第一章绪论.................................................5

1.1引言...................................................5

1.2课题背景...............................................5

1.3研究的意义及内容.......................................5

第二章系统总体设计方案......................................7

2.1总体设计方案...........................................7

2.2出租车计价器设计思想...................................8

2.2.1具体设计思想.......................................8

2.2.2出租车计价状态.....................................8

第三章系统的硬件设计........................................10

3.18051单片机简介........................................10

3.2内部资源................................................11

3.2.1串行口...........................................12

3.2.2定时器/计时器.....................................12

3.2.3中断系统.........................................12

3.3出租车计价器各部分功能分析及各逻辑器件描述...........12

3.3.1单片机输入输出引脚.................................12

3.3.2时钟定时控制部件..................................12

3.3.3LED数字显示电路...................................14

3.3.4复位电路..........................................15

3.3.5出租车计价器显示电路..............................16

3.3.6扩展并行I/O口8255...............................17

3.3.774LS373芯片简介...................................18

第四章软件设计..............................................20

4.1设计要求...............................................20

4.2主程序流程图...........................................20

4.3中断程序流程图.........................................21

4.4源程序及代码注释.......................................25

第五章课程调试...............................................36

第六章总结..................................................37

参考文献...................................................38

附录.........................................................39

附图1:

80C51与8255电路连接部分.............................39

附图2:

8255通过74LS245控制数码管显示部分...................40

附图3:

出租车计价器整体电路..................................41

前言

随着计算机科学技术的不断发展，单片微型机得到了广泛的应用，是人们利用计算机设计和开发各种应用系统的基础。

同时单片机接口技术也是一门实践性较强的课程，理论与实践相结合可以更好的掌握知识，这也是这次交通灯系统控制的设计目的。

道路交通事业的发展以及人们生活水平的提高都促使交通工具的不断变化，无论是在大城市或是中小城市越来越多的出租车公司不断的出现。

出租车的出现方便了人们的生活，对于现在快节奏生活方式的人们来说出租车无疑是最好的交通工具。

但是，传统的出租车收费方式完全是司机说了算，乘客不能很直观的看到比如收费标准以及行驶里程等各种数据，给本来想寻求方便的人们带了不便，也加重了司机的负担。

我们设计的这种出租车计价器，它可以提供不同的收费标、准计时收费，允许司机根据情况修改单价，直观的显示当前单价、行驶里程、总金额等，有必要的话还可以打印输出各种数据。

主要包括以下五个方面：

1.课程设计题目名称；2.课程设计要求完成的任务；3.系统设计文档（包括了总体设计、详细设计以及程序设计等文档）；4、课程设计总结；5.参考文献。

第一章绪论

1.1引言

随着社会经济的发展，城市交通问题越来越引起人们的关注。

虽然公交很便利，但是拥挤的公交还是让人们烦恼，出租车则不一样，它能够给你提供舒适的环境以及能高效的将你传送到目的的。

的士之所以这么受大众欢迎，当然也少不了它公平的价格了。

谁成就了它呢，计价器也算是一大功臣。

近年来随着科技的飞速发展，单片机的应用正在不断地走向深入，同时带动传统控制检测日新月异更新。

在实时检测和自动控制的单片机应用系统中，单片机往往是作为一个核心部件来使用，仅单片机方面知识是不够的，还应根据具体硬件结构，以及针对具体应用对象特点的软件结合，加以完善。

1.2课题背景

在今天，公交车穿梭在各个道口上，已经成为传送交通工具中最常见和最有效的工具之一。

计价器的出现，使人们乘坐出租车时对自己的消费更加透明，使得收费更加合理化。

因此，计价器的优化以及设计也是影响人们生活的一大因素。

1.3研究的意义及内容

随着我国社会经济的发展，城市化、城镇化进程的加快，的士的普及，一个良好的出租车计价器成为了必不可少的交易工具之一。

该课题研究的内容主要是单片机，单片机是微型计算机的一个重要分支，也是颇具生命力的机种。

单片机微型计算机简称单片机，特别适用于控制领域，故又称为微控制器。

随着单片机在各个领域的广泛应用，单片机以其自身的特点，已广泛的应用于智能仪器、工业控制、家用电器、电子玩具等各个领域。

这种将单片机嵌入到对象体系中的嵌入式系统已渗透到每个单位、每个家庭和个人。

随着社会需求的不断增长，单片机的应用有着广泛的和稳定增长的市场

通常，单片机由单块集成电路芯片构成，内部包含有计算机的基本功能部件：

中央处理器、存储器和I/O接口电路等。

因此，单片机只需要和适当的软件及外部设备相结合，便可成为一个单片机控制系统。

由单片机构成计价器，在单片机内运行适当的程序即构成了出租车计价器。

第二章系统总体设计方案

2.1总体设计方案

由于实验条件的限制，即实验箱只有六个数码管，故起步价、大的费用以及单价均由P4、P5（即最左边两个数码管）显示，里程由P2、P3（即中间两个数码管）显示，脉冲计数由P0、P1（即最右边两个数码管显示）。

由于缺少霍尔传感器，因此只能通过输入脉冲模拟。

因此电路由时钟脉冲电路（8MHZ接P1.0）、复位电路、数码管显示电路构成。

2-1出租车计价器总体设计图

2-1单片机单元框图

2.2计价器设计思想

2.2.1具体设计思想

利用80C51单片机控制出租车计价系统工作。

单片机P1.0口作为脉冲输入。

8255的PB口连接一个74LS245芯片（双向总线驱动器），再与外部六个数码管连接，PB口连接一个74LS245芯片与6个数码管的公共COM端连接，用于选择数据输出的地址，这样就可以实现起始价、单价、里程、脉冲计数的动态显示，并且节省了端口数。

数码管的段控制信号是由8255的PB口经74LS245缓冲器后输出得到，6位位控制信号由8255的PA口经74LS245缓冲器后输出得到。

键盘电路由8255构成，其中8255的PC0-PC3作为矩阵式键盘行扫描线，8255的PA口为矩阵键盘列入线。

2.2.2计价器相应控制

通过软件编程实现计价器起始价、单价、脉冲技术的显示以及按下相应键实现开始暂停、设置单价、复位功能，各个键按下的功能如表2-2所示。

0键

开始计数（价）

E键

暂停计数（价）

F键

复位（恢复起始价6元）

2键

设置单价2元/公里

3键

确定单价，恢复起始价

表2-2各个按键的功能

在白天，不用调节价格，当里程超过3公里即按照每公里1元计算，3公里以内则均按起始价6元计费。

操作如下：

白天只要顾客上车，就按下0键，到达目的地按下E键，然后读数码管上的L6、L5（最左边两位数码管）即为费用，中间两位即为里程。

顾客付费完后按下F键复位，恢复起始价格，等待下一个顾客的到来。

在晚上，由于夜间行车风显以及司机加班状态，价格翻倍，3公里内还是按照起始价6元计费；超过3公里则按照每公里2元计价。

操作如下：

按下2键显示单价2元/公里，按下3键确定单价是2元/公里并恢复起始价6元，待顾客上车按0键开始计价，到达目的地按下E键，然后读数码管上的L6、L5（最左边两位数码管）即为费用，中间两位即为里程。

顾客付费完后按下F键复位，恢复起始价格，等待下一个顾客的到来。

第三章系统的硬件设计

3.180C51单片机简介

80C51单片机属于MCS-51系列单片机，由Intel公司开发，其结构是8048的延伸，改进了8048的缺点，增加了如乘（MUL）、除（DIV）、减（SUBB）、比较（PUSH）、16位数据指针、布尔代数运算等指令，以及串行通信能力和5个中断源。

采用40引脚双列直插式DIP（DualInLinePackage），内有128个RAM单元及4K的ROM。

80C51有两个16位定时计数器，两个外中断，两个定时计数中断，及一个串行中断，并有4个8位并行输入口。

80C51内部有时钟电路，但需要石英晶体和微调电容外接，本系统中采用12MHz的晶振频率。

由于80C51的系统性能满足系统数据采集及时间精度的要求，而且产品产量丰富来源广，应用也很成熟，故采用来作为控制核心。

其管脚封装如图3-1所示。

图3-180C51管脚封装

80C51包含以下部分，其结构图如图3-2所示

（1）一个8位微处理器CPU

（2）片内数据存储器RAM和特殊功能寄存器SFR

（3）片内程序存储器ROM

（4）两个定时/计数器T0、T1，可用作定时器，也可用以对外部脉冲进行计数

（5）四个8位可编程的并行I/O端口，每个端口既可作输入，也可作输出

（6）一个串行端口，用于数据的串行通信

（7）中断控制系统

（8）内部时钟电路

图3-280C51内部结构图

功能特性概述：

80C51提供以下标准功能：

8K字节Flash闪速存储器，256字节内部RAM，32个I/O口线，3个16位定时/计数器，一个6向量两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内振荡器及时钟电路。

同时，80C51可降至0Hz的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式。

空闲方式停止CPU的工作，但允许RAM，定时/计数器，串行通信口及中断系统继续工作。

掉电方式保存RAM中的内容，但振荡器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一个硬件复位。

3.2内部资源

3.2.1串行口

8051单片机内部有一个可编程的、全双工的串行接口。

串行收发贮存在特殊功能寄存器SFR中的串行数据缓冲器SBUF中的数据，SBUF占用内部RAM地址99H。

但在机器内部，实际上有两个数据缓冲器：

发送缓冲器和接收缓冲器，因此，可以同时保留收/发数据，进行收/发操作，但收/发操作都是对同一地址99H进行的。

3.2.2定时器/计时器

8051内部有两个16位可编程计时器/计数器，记为T0和T1。

16为是指他们都是由16个触发器构成，故最大计数模值为216-1，可编程是指他们的工作方式由指令来设定，或者当计数器用，或者当定时器用。

并且计数（定时）的范围可以由指令来设置。

这种控制功能是通过定时器方式控制寄存器TMOD来完成的。

如果需要，定时器在记到规定的定时值时可以向CPU发出中断申请，从而完成某种定时的控制功能。

在计数状态下同样可以申请中断。

定时控制寄存器TCON用来负责定时器的启动、停止以及中断管理。

在定时工作时，时钟由单片机内部提供，即系统时钟经过12分频作为定时器的时钟。

计数工作时，时钟脉冲（计数脉冲）由T0和T1（即P3.4，P3.5）输入。

3.2.3中断系统

8051的中断系统允许接受五个独立的中断源，即两个外部中断申请，两个定时器/计数器中断以及一个串行口中断。

外部中断申请通过INT0和INT1（即P3.2，P3.3）输入，输入方式可以是电平触发（低电平有效），也可以是边沿触发（下降沿有效）。

两个定时器中断请求是当定时器溢出时向CPU提出的，即当定时器由状态全1转为全0时发出的。

第五个中断请求是由串行口发出的，串行口每发送完一个数据或接收完一个数据，就可以提出一次中断请求。

8051单片机可以设置两个中断优先级，即高优先级和低优先级，由中断优先控制器IP来控制。

3.3计价器各部分功能分析及各逻辑器件描述

3.3.1单片机输入输出引脚

（1）P1端口[P0.0-P0.7]P0是一个8位漏极开路型双向I/O端口，端口置1（对端口写1）时作高阻抗输入端。

作为输出口时能驱动8个TTL。

对内部Flash程序存储器编程时，接收指令字节;校验程序时输出指令字节，要求外接上拉电阻。

在访问外部程序和外部数据存储器时，P0口是分时转换的地址（低8位）/数据总线，访问期间内部的上拉电阻起作用。

（2）P1端口[P1.0－P1.7]P1是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/0端口。

输出时可驱动4个TTL。

端口置1时，内部上拉电阻将端口拉到高电平，作输入用。

对内部Flash程序存储器编程时，接收低8位地址信息。

（3）P2端口[P2.0－P2.7]P2是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/0端口。

输出时可驱动4个TTL。

端口置1时，内部上拉电阻将端口拉到高电平，作输入用。

对内部Flash程序存储器编程时，接收高8位地址和控制信息。

在访问外部程序和16位外部数据存储器时，P2口送出高8位地址。

而在访问8位地址的外部数据存储器时其引脚上的内容在此期间不会改变。

（4）P3端口[P3.0－P3.7]P2是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/0端口。

输出时可驱动4个TTL。

端口置1时，内部上拉电阻将端口拉到高电平，作输入用。

对内部Flash程序存储器编程时，接控制信息。

除此之外P3端口还用于一些专门功能，具体请参看下表。

P3引脚

兼用功能

P3.0

串行通讯输入（RXD）

P3.1

串行通讯输出（TXD）

P3.2

外部中断0（INT0）

P3.3

外部中断1（INT1）

P3.4

定时器0输入（T0）

P3.5

定时器1输入（T1）

P3.6

外部数据存储器写选通WR

P3.7

外部数据存储器写选通RD

3.3.2时钟定时控制部件

由于AT89C52单片机内部有一个用于构成振荡器的高增益反向放大器，此放大器的输入和输出端分别是引脚XTAL1和XTAL2，在XTAL1和XTAL2上外接时钟源即可构成时钟电路，该电路采用的是内部方式，如图3-3所示。

图3-3时钟定时电路

在XTAL1和XTAL2的两端接石英晶体振荡器，与内部反向器构成稳定的自激振荡器，发出的时钟脉冲直接进入片内定时定时控制部件。

用以提供交通灯时钟信号。

在该电路的设计过程中，C1、C2的选取对频率有微调作用，选取值是22pF。

为了减少寄生电容，保证振荡器稳定和可靠的工作，在接线时将晶振和电容的管脚接在单片机最近的地方。

3.3.3LED数字显示电路

显示器普遍地用于直观地显示数字系统的运行状态和工作数据，按照材料及产品工艺，单片机应用系统中常用的显示器有：

发光二极管LED显示器、液晶LCD显示器、CRT显示器等。

LED显示器是现在最常用的显示器之一，如图3-4所示。

图3-4LED显示器的符号图

发光二极管（LED）由特殊的半导体材料砷化镓、磷砷化镓等制成，可以单独使用，也可以组装成分段式或点阵式LED显示器件（半导体显示器）。

分段式显示器（LED数码管）由7条线段围成8字型，每一段包含一个发光二极管。

外加正向电压时二极管导通，发出清晰的光。

只要按规律控制各发光段亮、灭，就可以显示各种字形或符号。

LED数码管有共阳、共阴之分。

图3-5是共阳式、共阴式LED数码管的原理图和符号。

表3-1是两种数码管段码与显示字形的关系。

图3-5数码管原理图和数码管符号图

显示字型

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

段码

共阳

C0H

F9H

A4H

B0H

99H

92H

82H

F8H

80H

90H

共阴

3FH

06H

5BH

4FH

66H

6DH

7DH

07H

7FH

6FH

表3-1段码与显示字形的关系

3.3.4复位电路

在振荡器运行时，有两个机器周期（24个振荡周期）以上的高电平出现在80C51的9（RST）引脚上时，将使单片机复位，只要这个脚保持高电平，51芯片便循环复位。

复位后P0－P3口均置1，引脚表现为高电平，程序计数器和特殊功能寄存器SFR全部清零。

当复位脚由高电平变为低电平时，芯片为ROM的00H处开始运行程序。

复位是由外部的复位电路来实现的。

片内复位电路是复位引脚RST通过一个斯密特触发器与复位电路相连，斯密特触发器用来抑制噪声，它的输出在每个机器周期的S5P2，由复位电路采样一次。

复位电路通常采用上电自动复位和按钮复位两种方式，此电路系统采用的是上电与按钮复位电路。

当时钟频率选用12MHz时，C取10μF，R约为10KΩ。

复位操作不会对内部RAM有所影响。

常用的复位电路如图3-6所示：

图3-6单片机复位电路

3.3.5出租车计价显示电路

出租车计价器显示电路主要由代码实现。

显示电路如下图所示。

图3-7出租车计价器显示电路

3.3.6扩展并行I/O口8255

8255A芯片是一个采用NMOS工艺制造的、40引脚双列直插式封装组建的大规模集成电路，采用单一+5V电源供电。

40个引脚中有24个为与外围设备的接口。

8255管脚封装如图3-8所示。

图3-88255管脚封装图

（1）数据总线缓冲器

这是一个三态双向缓冲器，其宽度是8位，用做8255的内部数据总线与系统中的数据总线相连时的缓冲部件。

缓冲器向数据总线送出数据，或从数据总线接收数据都是CPU指令控制下进行的。

（2）读写逻辑控制

这一部件用来管理所有的数据、控制字或状态资的传送。

他接收来自CPU的各种控制信号，并以此为依据，控制数据总线缓冲器数据的传送方向。

与CPU相连的个引脚说明如下：

1）CS：

芯片选择信号。

来自地址译码器，低电平有效。

2）RD：

芯片读出信号。

来自系统总线，低电平有效。

3）WR：

芯片写入信号。

来自系统总线，低电平有效。

4）RESET复位信号。

当它为高电平时，清除所有内部寄存器的内容，并将3

个数据端口PA,PB,PC置为输入方式。

5）A1，A0：

端口地址选择信号。

用于选择8255A的3个数据端口和1个控

制口。

当A1A0为00、01、10时，分别选择数据端口PA、PB、PC；当A1A0

为11时，选择控制口。

6）Vcc、GND：

电源和地线。

（3）端口PA、PB与PC

8255A有三个与外围设备相连的端口PA，PB，PC。

各端口可以独立工作，由程序控制位将它设成各种不同的工作方式。

端口A，B一般用做独立的输入或输出端口，每个端口包括一个四位琐存器，分别与A口，B口配合使用，作为与外设之间的联络信号

3.3.774LS373芯片简介

74LS373是一种带三态门的8D锁存器，其管脚示意图3-9所示。

其中：

D0--D7为8个输入端。

Q0--Q7为8个输出端。

LE为数据打入端：

当LE为“1”时，锁存器输出状态同输入状态；

当LE由“1”变“0”时，数据打入锁存器

为输出允许端：

当

=0时，三态门打开；

当

=1时，三态门关闭，输出为高阻状态。

图3-974LS373管脚封装图

第4章软件设计

软件在硬件平台上构筑，完成各部分硬件的控制和协调。

系统功能是由硬件和软件共同实现的，由于软件的可伸缩性，最终实现的系统功能可强可弱，差别可能很大。

因