基于单片机的出租车计费系统的设计与实现Word格式.docx
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霍尔传感器;
AT89C51;
AT24C02
Abstract
Ataxiinmodernurbantransportationsystemplaysanimportantroleforthelifeoftheurbanpeople,broughtgreatconveniencetotravel.Thestableandaccurateandreliableofthetaximeterrelatesdirectlytothevitalinterestsofthepeople.Thereforedesigningasetofaccurateandreliablebillingsystembecomesveryimportant.
Meanwhile,thesysteminvolveswideknowledge,studentscanexerciseeveryaspectofprofessionalknowledgeandenablestudentstoputtheoryknowledgecombiningwithpractice.Itisasummaryandauditofknowledgeforthestudents.DesigningataxibillingsystembasedonSCMcanuseAT89C51asthecentralprocessingunit,combiningwithsensorofpressureA44Etomeasureandcalculatedistances,andtousethedataoffelectricityAT24C02tostoredataprotectionchip.Thetaxibillingsystemcanrealizethedatareduction,day/nighttranslation,dataoutput,timingvaluation,unitpriceoutputandadjustment,journeyoutput,speedingalarmfunctions.Thisdesignnotonlywanttocompletethebasicfunctionofthemeter,canalsoaccordingtothedayandthenight,midwaywaitingtoadjusttheprice.
KeywordsSCMsensorofpressureAT89C51AT24C02
1绪论
1.1系统研究背景
步入21世纪,出租车已经广泛地出现在我们周围。
随着人们生活水平的不断提高,出租车的使用频率也越来越高,出租车行业也以高质量的服务给人们带来了出行的享受。
但是由于行业的特殊性,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。
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。
随着改革开放的深入,出租车行业的发展势头已十分突出。
如今出租车在我国的交通运输中承担着重要的角色,出租车计价器是出租车上必不可少的重要仪器,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。
我们都知道,只要出租车开动,随着行驶里程的增加,就会看到汽车前面的计价器里程数字显示的读数从零逐渐增大,而当行驶到某一值时(如5KM)计费数字显示开始从起步价(如10元)增加。
当出租车到达某地需要在那里等候时,司机只要按一下“计时”键,每等候一定时间,计费显示就增加一个该收的等候费用。
汽车继续行驶时,停止计算等候费,继续增加里程计费。
到达目的地,便可按显示的数字收费。
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。
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,且灵活性强,可以通过软件编程来完成更多的附加功能。
1.2系统研究意义
出租车是人们出行的重要交通工具,随着人们生活水平的提高,乘坐出租车的人越来越多,可以说,出租车已经遍及了我国城乡,为了方便司乘人员计算车费,在出租车上都装有计费器,其功能是能自动计算里程和车费,还要能更改起步价,单价等。
因此,出租车计费器必定是智能化仪表,由于受到计费器价格和体积的限制,不可能将普通的计算机装入计费器中,而单片机作为智能工具,具有价格低廉,功能强大,体积小的优点,能很容易嵌入计费器中,实现计费器的各种功能要求。
可以断言,单片机计费器在出租车上的应用必将越来越广泛。
1.3本系统设计要求及指标
设计要求:
1.分析设计要求,明确性能指标。
必须仔细分析课题要求、性能、指标及应用环境等,广开思路,构思出各种总体方案,绘制结构框图。
2.设计各单元电路。
总体方案化整为零,分解成若干子系统或单元电路,逐个设计。
3.组成系统。
在一定幅面的图纸上合理布局,通常是按信号的流向,采用左进右出的规律摆放各电路,并标出必要的说明。
设计指标:
1.不同情况具有不同的收费标准。
白天、晚上、途中等待(>
10min开始收费)
2.能进行手动修改单价
3.具有数据的复位功能
4.掉电保护措施
5.按键:
数据复位(清零),屏幕显示切换,电机调速等
6.超速报警模块
1.4论文主要内容
本论文主要内容:
第一章绪论,简单介绍了出租车计价器研究背景和意义,并明确了本次毕业设计的主要任务。
第二章霍尔传感器相关简介,重点阐述了A44E传感器的原理以及功能。
第三章系统硬件设计,先给出了整个硬件的电路框图,然后详细描述了各个硬件的工作原理,并对每个子电路模块进行了分解。
第四章系统软件设计,给出了各个子模块的流程图及片段代码。
第五章系统的调试和运行结果分析。
2霍尔传感器
霍尔器件是一种磁性传感器。
用它们可以检测磁场及其变化,可在各种与磁场有关的场合中使用。
霍尔器件以霍尔效应位其工作基础。
霍尔器件具有许多优点,它们的结构牢固,体积小,重量轻,寿命长,安装方便,功耗小,频率高(可达1MHZ),耐震动,不怕灰尘,油污,水汽及盐雾等的污染或腐蚀。
霍尔线性器件的精度高,线性度好;
霍尔开关器件无接触点,无磨损,输出波形清晰,无抖动,无回调,位置重复精度高。
取用了各种补偿和保护措施的霍尔器件的工作温度范围宽,可达-55℃-150℃。
按照霍尔器件的功能可将它们分为:
霍尔线性器件和霍尔开关器件。
前者输出模拟量,后者输出输出数字量。
按被检测的对象的性质可将它们的应用分为:
直接应用和间接应用。
前者是直接检测出受检测对象本身的磁场或磁特性,后者是检测受检测对象上人为设置的磁场,用这个磁场来作被检测的信息的载体,通过它,将许多非电,非磁的物理量,例如力,力矩,压力,应力,位置,位移,速度,加速度,角度,角速度,转数,转速以及工作状态发生变化的时间等,转变成电量来进行检测和控制。
本论文设计的数据采集系统通过传感器采集数据,对数据传输的可靠性要求较高。
综合考虑以上因素,采用A44E作为测速传感器。
2.1霍尔传感器A44E结构及工作原理
由于A44E属于开关型的霍尔器件,其工作电压范围比较宽(4.5~18V),其输出的信号符合TTL电平标准,可以直接接到单片机的I/O端口上,而且其最高检测频率可达到1MHZ。
集成开关型霍尔传感器原理如图2-1所示。
图2-1集成开关型霍耳传感器原理图
A44E集成霍耳开关由稳压器A、霍耳电势发生器(即硅霍耳片)B、差分放大器C、施密特触发器D和OC门输出E五个基本部分组成。
在输入端输入电压Vcc,经稳压器稳压后加在霍耳电势发生器的两端,根据霍耳效应原理,当霍耳片处在磁场中时,在垂直于磁场的方向通以电流,则与这二者相垂直的方向上将会产生霍耳电势差Vh输出,该Vh信号经放大器放大后送至施密特触发器整形,使其成为方波输送到OC门输出。
当施加的磁场达到工作点(即Bop)时,触发器输出高电压(相对于地电位)使三极管导通,此时OC门输出端输出低电压,通常称这种状态为“开”。
当施加的磁场达到释放点(即Brp)时,触发器输出低电压,三极管截止,使OC门输出高电压,这种状态为“关”。
这样两次电压变换,使霍耳开关完成了一次开关动作[3]。
2.2霍尔传感器A44E芯片的引脚及功能
霍尔传感器A44E的引脚接线图见2-2所示。
典型应用于无触点开关,汽车点火器,刹车电路,位置转速检测与控制,安全报警装置和纺织控制系统。
霍尔传感器是一个3端器件,外形与三极管相似,是要接上电源,地,即可工作,输出通常是集电极开路(OC)门输出,工作电压范围宽,使用非常方便。
图2-2A44E芯片引脚接线图
引脚1是电源Vcc,引脚2是地GND,引脚3是输出OUT。
霍尔器件的工作电压不得超过规定的Vcc,大部分霍尔开关均为OC输出。
因此,输出应接负载电阻,其数值取决于负载电流的大小,不得超负载使用。
2.3脉冲计数法测速
脉冲计数法是智能测速系统中常用的方法。
只要转轮每旋转一周,产生一个或固定的多个脉冲,并将脉冲送人微处理器中进行计数,即可获得转速的信息。
可以有多种方式获得脉冲信号。
将光电传感器安装在转轴上,当扇叶经过时,可产生脉冲信号。
但是光电对灰尘,油污等比较敏感,因此不适宜安装在车轮上。
光电编码器和霍尔传感器都不怕油污和灰尘,且都广泛应用于工业现场。
但是光电编码器价格昂贵,霍尔传感器价格便宜且具有体积小,灵敏度高,相应速度快等,温度性能好,精确度高,可靠性高等特点,能很好满足车轮测速系统设计的需求。
如图所示为使用霍尔传感器测量车轮行驶路程及旋转速度。
图2-3传感器测距示意图
如图,我们选择了P3.2口作为信号的输入端,内部采用外部中断0(这样可以减少程序设计的麻烦),车轮每转一圈(我们设车轮的周长是1米),霍尔开关就检测并输出信号,引起单片机的中断,对脉冲计数,当计数达到1000次时,也就是1公里,从而实现距离的计算。
3系统硬件设计
本课题主要是设计一套基于单片机的出租车计费系统,通过单片机能够计算处理脉冲信号,并能够在液晶面板上分别显示金额,路程和单价信息等,同时利用PROTEUS这个强大的仿真工具,完成对计价系统的仿真。
具体实现是运用霍尔传感器来检测电机带动车轮上的小磁铁,每
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- 基于 单片机 出租车 计费 系统 设计 实现