数电课设报告出租车计价器.docx
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数电课设报告出租车计价器
课程设计任务书
学生姓名:
专业班级:
指导教师:
许建霞工作单位:
信息工程学院
题目:
出租车计价器的设计与实现
初始条件:
本设计既可以使用集成译码器、计数器、定时器、脉冲发生器和必要的门电路等,也可以使用单片机系统构建多功能数字钟。
用数码管显示行驶里程、停车时间和计费值。
要求完成的主要任务:
(包括课程设计工作量及技术要求,以及说明书撰写等具体要求)
1、课程设计工作量:
1周。
2、技术要求:
1)设计一个出租车计价器。
要求用4位数码管显示行驶里程、停车时间和计费值,采用按键切换显示物理量。
2)出租车的起步价为3元,当里程行驶到1km后,费用为4元;当里程行驶到1.5km后,费用为5元;,当里程行驶到2km后,费用为6元;当里程行驶到2.5km后,费用为7元;当里程行驶到3km后,费用为8元;此后每公里计费为0.7元/0.5km。
停车每达3分钟,增加0.7元。
3)具有秒、分为60进制计数功能,能显示分、秒停车状态的计时结果,格式为:
00:
00min。
按照轮胎转动1圈为1m计算,计算并显示行驶的里程结果,格式为:
000.0km。
能显示乘车费用,格式为:
000.0元。
4)确定设计方案,按功能模块的划分选择元、器件和中小规模集成电路,设计分电路,画出总体电路原理图,阐述基本原理。
3、查阅至少5篇参考文献。
按《武汉理工大学课程设计工作规范》要求撰写设计报告书。
全文用A4纸打印,图纸应符合绘图规范。
时间安排:
1、2013年5月17日,布置课设具体实施计划与课程设计报告格式的要求说明。
2、年月日至年月日,方案选择和电路设计。
3、年月日至年月日,电路调试和设计说明书撰写。
4、2013年7月5日,上交课程设计成果及报告,同时进行答辩。
指导教师签名:
年月日
系主任(或责任教师)签名:
年月日
1.1原理图的设计…………………………………………………………………………4
1.1方案的选择、比较……………………………………………………………………4
1.1.1方案一……………………………………………………………………………4
1.1.2方案二……………………………………………………………………………5
1.1.3方案比较选择……………………………………………………………………6
1.2方案二的说明及电路…………………………………………………………………6
1.2.1AT89S52单片机及最小系统………………………………………………………6
1.2.2振荡电路……………………………………………………………………………7
1.2.3按键单元……………………………………………………………………………7
1.2.4显示单元……………………………………………………………………………8
1.2.5存储单元……………………………………………………………………………9
1.3系统总程序………………………………………………………………………………101.3.1系统总程序……………………………………………………………………………10
1.3.2行驶路程子程序……………………………………………………………………11
1.3.3等待时间子程序……………………………………………………………………12
1.4主要电路图及工作原理……………………………………………………………………14
2仿真结果分析………………………………………………………………………………15
3分析测试数据………………………………………………………………………………16
4收获、体会、建议…………………………………………………………………………17
5元器件清单……………………………………………………………………………………18
5.1单片机主板BOM清单……………………………………………………………………18
5.2显示部分器件……………………………………………………………………………19
6主要参考文献资料…………………………………………………………………………20
附录一…………………………………………………………………………………………22
附录二…………………………………………………………………………………………23
摘要
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。
单片机具有体积小、功能强可靠性高、价格低廉等一系列优点,不仅已成为工业测控领域普遍采用的智能化控制工具,而且已渗入到人们工作和和生活的各个角落,有力地推动了各行业的技术改造和产品的更新换代,应用前景广阔。
本课设主要了解应用单片机的定时器/计数器,以及中断。
这是一个比较小的系统,故采用汇编语言来编辑。
汇编语言是一种编译型程序设计语言,它具有编译速度快,占用系统空间小,具有一定的助记可读性等特点。
关键字:
出租车计价器电子线路单片机
Abstract
Withtheimprovementoflivingstandards,peoplearenolongersatisfiedwithfoodandclothinglivetoenjoy,comfortabletravelhasbeenmoreandmorepeople'sattention.Hence,thetaxiindustrywithhighqualityserviceatalowpricebringspeopletheenjoymentoftravel.Buttherearetradedisputesalwaysbotheringthedevelopmentoftheindustry.Andintaxiindustry,thebestwaytosolvethiscontradictionistheimprovementofthemeter.Useamoresophisticatedmetertoprovidemoreconvenientserviceforpassengers.
SCMhassmallvolumeandpowerfulfunction,highreliability,lowpriceandaseriesofadvantages,notonlyhasbecomewidelyusedinthefieldofindustrialmeasurementandcontrolintelligentcontrolinstruments,andhaspenetratedintoeverycornerofthepeopleworkandlife,effectivelypromotetheindustry'stechnologicaltransformationandupgradingofproducts,thewideprospectofapplication.Thiscoursesetupmainlytounderstandapplicationofsingle-chiptimer/counter,andinterrupts.Thisisasmallersystem,usingassemblylanguagetoedit.Assemblylanguageisacompiledprogramdesignlanguage,ithasacompilationspeed,occupancysystemspaceissmall,hassomecharacteristicssuchasmnemonicreadability.
Keywords:
thetaximetercircuitmicrocontroller
1原理图的设计
1.1方案的选择、比较
1.1.1方案一
1、设计类容具体如下:
汽车在行驶时,里程传感器将里程数转换成与之成正比的脉冲个数,然后由计数译码电路变成收费金额。
里程传感器由磁铁和干簧管组成,磁铁置于变速器涡轮上,每行驶100米,磁铁与干簧重合一次,即输出一个脉冲信号。
则10个脉冲/公里(设为P3)。
里程单价可由(B2=2.B1=1)BCD拔码开关设置,经比例乘法器后将里程计费变换成脉冲数P1=P3(1B1+0.11B2).由于P3=10,则P1为21个脉冲,即脉冲当量为0.1元/脉冲。
同理等车计费也可以转换成脉冲当量,这需要脉冲发生器产生10个脉冲/10分钟(设为P4),如果等车单价为0.6元/10分钟(置B4=0,B3=60,经比例乘法器后将等车计费变换成脉冲数P2=P4(0B4+0.1B3).同理起步价也可以转换成脉冲数(P0=单价/当量)或者将P0作为计数器的预置信号。
最后行车费用转换成脉冲总数P=P0+P1+P2,结果用译码显示器显示。
2、设计原理:
自动计费器包括里程计费电路、等候时间计费电路、起步价三部分,用三位数码管显示,最大金额99.9元。
里程计费电路工作原理:
干簧继电器产生的脉冲信号经由74LS00组成的施密特发生器整形得到CP0,CP0送入74LS160计数器,当计数记满10个脉冲时,一方由于与非门产生清零脉冲,加到Rd端使计数器清零,另一方面将基本R-S触发器的Q置为1,此时ET=EP=1,使两片74LS160组成的21进制计数器(即出租车自动计费器课程设计里程单价计数器)开始对标准脉冲计数,(标准脉冲CP1由时钟电路提供)计满21个脉冲后,Rd端得到的清零脉冲而使计数器清零,R-S触发器的Q1输出为零,计数器停止计数,由于Q1=1,则P2=CP1使P2端输出21个脉冲信号,代表每公里行车的里程计费,即每个脉冲计费是0.1元,称为脉冲当量,P2输出的脉冲当量送到总费计数器进行计数累加。
等候时间计费电路工作原理:
等候时间计费电路由等候时间计费器和十分钟单价计数器组成,由三片74LS160构成600进制等候时间计数器,对秒脉冲CP2(来至时钟电路)做计数,当计满一个循环时,也就是等候时间满十分钟,一方面对600进制计数清零,另一方面将基本R-S触发器Q2置1,启动由74LS160构成的十分钟单价计数器工作,它是一个6进制计数器,计数期间同时将脉冲从P1输出,在计数器计满十分钟等候单价时R-S触发器复位为0,止计数。
等候时间起始信号由手动开关给定。
3、设计模块:
(1)计费模块:
根据出租车计费原理,将出租车计费部分由3个计数器来完成分别为①计数器A完成车费十位。
②计数器B完成车费个位.③计数器C完成车费角。
(2)车费的显示模块由动态扫描电路来完成.用专用模块来实现,完成数据的输入即动态数据的显示.
4、总体框图:
图(1-1)系统框图
1.1.2方案二
1、出租车计价器是利用单片机计算总价并送显示端显示的智能仪器。
89S51作为一个单片微型计算系统,灵活性高,其强大的控制处理功能和可扩展功能为设计电路提供了很好的选择。
此设计可分为五部分考虑,显示用驱动后的数码管,主控制用单片机芯片,掉电保护用E2PROM——24C02,外加复位电路,霍尔感应电路即可完成功能的分配。
在对显示的控制上,我采取的是按钮扫描控制,不同的按钮对应不同的显示模式,分别显示等候时间、里程以及总金额。
2、系统框图如下:
图(1-2)系统框图
1.1.3方案比较选择
两个方案相比较,很明显可以看出方案一的原理主要是用各种计数器、译码器芯片来完成任务要求,而方案二主要用单片机来实现。
相比之下,能明显看出方案二比较简单易实现,而且价格便宜,故本次课设采用方案二。
1.2方案二的说明及电路
1.2.1AT89S52单片机及最小系统
1、AT89S52单片机:
AT89S52具有如下特点:
40个引脚,8kBytesFlash片内程序存储器,256bytes的随机存取数据存储器(RAM),32个外部双向输入/输出(I/O)口,3个16位可编程定时计数器,全双工串行口,看门狗(WDT)电路,片内时钟振荡器。
2、单片机最小系统:
复位电路和晶振电路是AT89S52工作所需的最简外围电路。
单片机最小系统电路图如图所示。
AT89S52的复位端是一个史密特触发输入,高电平有效。
RST端若由低电平上升到高电平并持续2个周期,系统将实现一次复位操作。
在复位电路中,按一下复位开关就使在RST端出现一段时间的高电平,外接11.0592M晶振和两个30pF电容组成系统的内部时钟电路。
图(1-3)单片机最小系统
1.2.2振荡电路
单片机内部有一个高增益、反相放大器,其输入端为芯片引脚XTAL1,其输出端为引脚XTAL2。
通过这两个引脚在芯片外并接石英晶体振荡器和两只电容(电容和一般取33pF)。
这样就构成一个稳定的自激振荡器。
振荡电路脉冲经过二分频后作为系统的时钟信号,再在二分频的基础上三分频产生ALE信号,此时得到的信号时机器周期信号。
振荡电路如图所示:
图(1-3)振荡电路
1.2.3按键单元
本次课设采用三个按键来控制显示单元,S1为启动按钮,S2为等待按钮,S3为调整计费按钮。
每个按键占用一个I\O口线,每个按键电路相对独立,I\O端口通过按键与地相连,I\O口有上拉电阻,无按键按下时,引脚端为高电平,有按键按下时,引脚电平被拉低。
电路图如下所示:
图(1-4)按键单元电路
1.2.4显示单元
显示单元为数码管,四个数码管,其中每位数码管是由8个发光二极管演变而来,其中7个发光二极管构成7笔字形,另一个构成小数点,称为8段数码管。
8段数码管是利用7个LED(发光二极管)外加一个小数点的LED组合而成的显示设备,可以显示0~9等10个数字和小数点,使用非常广泛,它的外观如图所示:
图(1-5)数码管
这类数码管可以分为共阳极(8个发光二极管的阳极接在—起)与共阴极(8个发光二极管阴极连在一起)两种,共阳极就是把所有LED的阳极连接到共同接点,而每个LED的阴极分别为a、b、c、d、e、f、g及dp(小数点);共阴极则是把所有LED的阴极连接到共同接点,而每个LED的阳极分别为a、b、c、d、e、f、g及dp(小数点),如图所示
图(1-6)共阳和共阴数码管结构
通过控制这个公共端,可使该位亮或暗。
如共阴极端接地或共阳极接高电平,则该位显示器有效,反之无效。
本设计采用共阴数码管。
图(1-7)显示单元
1.2.5存储单元
存储单元的作用是储存上一次的里程、金额和等待时间。
采用NE555芯片,作为速度检测,并且能够输出方波。
开关的断开,显示器能够锁存行驶里程、暂停时间和所需金额。
开关闭合,显示器继续显示里程、暂停时间和所需金额。
图(1-8)存储单元
1.3系统总程序
本系统的软件设计主要分为系统主程序、里程计算子程序和等待时间子程序三个模块,下面对每一块进行介绍。
1.3.1系统主程序
本设计中,软件设计采用模块化操作,利用各个模块之间的相互联系,在设计中采用主程序调用各个子程序的方法,使程序通俗易懂,我们设计了整体程序流程图。
在main函数编写开始,要进行初始化,包括对系统初始化和对硬件设备进行初始化,并使硬件处于就绪状态。
在主程序模块中,需要完成对各接口芯片的初始化、出租车起价和单价的初始化、中断向量的设计以及开中断、循环等待等工作。
系统流程图如下图。
图(1-9)系统主程序流程图
1.3.2行驶里程计费子程序
每当NE555芯片构成输出一个低电平信号就使单片机中断一次,在计数中断服务程序,里程和金额都相应变化,计算程序根据里程数分别进入不同的计算公式。
程序流程图如图所示:
图(1-10)行驶里程计费子程序
1.3.3等待时间计时子程序
当结算时停止计时和计费并显示金额,当有查询键按下时显示等待时间,当有清零键按下时存储本次金额。
如图:
图(1-11)等待时间计时子程序
1.4主要电路图
图(1-12)电路总图
在protues中导入源程序,运行电路,即可得出结果。
2仿真结果分析
以上图就是在车启动后没有暂停时间的费用变化情况,与实际要求完全相符合。
图(2-1)仿真结果
以上图为在车行驶里程为7.3km时、停留时间为5.01min时的费用为14.3元。
与实际结果完全相符和。
由以上仿真结果可以得出仿真正确。
3安装调试分析测试数据
按照电路图,焊接好实物,焊接的过程中出现了各种走线的情况,很容易短路和虚焊,焊接好后,用万用表测试排查故障,最终检查好好电路,完成调试。
用所焊接电路测的如下数据:
实测次数
时间(分)
里程(公里)
总价(元)
理论总价(元)
1
10
5
12.2
12.2
2
15
7
16.4
16.4
3
20
10
21.3
21.3
4
25
13
26.9
26.9
5
30
16
32.5
32.5
表(3-1)测试表
实物测得的结果与理论的完全相同,由此可以得出实物的正确性。
本次设计方案可以完成设计要求。
4收获、体会、建议
总结在本次设计中,我们采用AT89S52芯片为核心器件,设计出了简单的出租车计价器,能够实现显示时间、等待时间、金额和里程,按键控制,空车指示。
选题后,我们便开始复习单片机方面的知识,也查阅、搜索了很多相关资料,进行总体设计与具体设计,同时也学习仿真软件Proteus和编程软件KeiluVision3。
由于以前都采用汇编语言实现编程,对用C语言来实现单片机的编程不太习惯,花费了一些时间来熟悉C语言的编程。
在设计开始,要形成流程图,它可以使设计有一定的逻辑性与严密性,使得设计思路明确。
采用模块化的设计思想很重要,它方便编写、修改与调试,另外加上必要的注释,便于交流与理解。
通过这次设计不仅学会了如何去查找相关资料,更重要的是通过查找资料和翻阅书籍学到了不少知识,扩大了知识面,提高了知识水平。
经过单元设计和系统设计巩固了以前所学的专业知识,自己真正认识到理论联系实际的重要性,为以后的学习和工作提供了很多有价值的经验。
通过这次设计不仅增强了自己的动脑能力和动手能力,也提高了我思考问题、分析问题、解决问题的能力,更重要的是学会用工程化的思想来解决问题。
这在以前的学习过程中是不曾学到的。
这次设计是我认真认识到完整、严谨、科学分析问题、解决问题的思想是多么的重要,只有拥有了科学的态度才能设计出有用的产品。
另外通过本次设计,是我认识到自己理论知识的应用能力有很大的欠缺,需要在以后的学习中进一步提高。
这次课程设计设计完成后,体会颇多,在学与做的过程中,取长补短,不断学习新的知识,吸取经验,达到进步的目的。
通过自身的努力以及相关图书资料的帮助,逐渐熟悉了KeiluVision3、PROTEUS和C语言等软件的使用以及硬件焊接与检测过程中的一些小技巧。
本次设计我学习到不少单片机的知识,但由于自己的理论知识水平有限,实践知识和设计经验不足,在设计过程中难免存在一些问题。
所焊实物尚有许多不足,个别功能还不能很好的实现,主要原因是考虑问题不周全,电路设计经验少,实际动手能力不足。
恳请各位老师批评指正,以使我在以后的学习和实践中加以改进和提高。
5元器件清单
5.1单片机主板BOM清单
序号
名称
数量
备注
1
DC3.5电源插座
1
电源供电接口,输入7-9V
2
φ3LED(绿)
1
3
φ3LED(黄)
1
4
φ3LED(红)
1
5
78M05
1
6
1N4007
1
7
瓷片电容(104)
9
8
100uF/16V电解电容
1
9
10uF/16V电解电容
1
10
直插电阻(1K)
3
11
直插电阻(10欧)
1
12
直插电阻(10K)
1
13
MAX232(DIP16)
1
14
6X6X5按键
5
15
3X2排针
1
16
瓷片电容(30pF)
2
17
蓝白可调电阻(10K)
2
18
20X2排针
2
19
9P排阻(10K)
1
20
3X1排针
1
21
跳线帽
1
22
16P排插
1
23
20P排插
1
24
HX1838红外接收头
1
25
DS18B20温度传感器
1
26
DIP40锁紧座
1
27
STC89C52单片机
1
28
晶振12MHz
1
29
晶振11.0592MHz
1
30
晶振24MHz
1
31
6X6自锁开关
1
32
DIP16IC插座
1
33
红外遥控器
1
34
铜柱+螺帽
4
35
串口弯孔插座
1
36
USB-A插座
1
37
Mini51KitPCB
1
5.2显示部分器件
38
七段八位数码管
4
39
74LS48
4
40
开关
3
6主要参考文献资料
1.刘可文,刘泉。
数字电子技术基础。
科学出版社,2013
2.李玉梅.基于MCS-51系列单片机原理的应用设计.国防工业出版社,2006
3.楼然苗,胡佳文,李光飞等.单片机实验与课程设计.浙江大学出版社,2010.10
4.戴佳,陈斌,苗龙.51单片机应用系统开发典型实例.中国电力出版社,2005
5.李群芳,肖看.单片机原理接口与应用.清华大学出版社,2005
附录一:
电路图
附录二:
程序
*名称:
出租车计价器
*功能:
统计出租车行驶的里程数以及出租车停行时间,并进行计算输出价格。
里程,时间,
价格可以用按键的形式进行切换。
******************************************************************************/
#include
sbitdrive=P1^7;//发动机运行信号
sbi
- 配套讲稿:
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