基于单片机的出租车计价器设计附源程序Word格式文档下载.docx
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1课程设计任务书
1.1课程设计任务
设计一个出租车自动计费器,计费包括起步价、行车里程计费、等待时间计费三部分,用1602液晶显示总金额,运行时间,暂停时间,最大值为99.9元,起步价为5.0元,3Km之内起步价计费,超过3Km,设速度为100m/s,10s增加1.3元(即1KM增加1.3元),等待时间单价为每分钟1.5元,用液晶显示总里程,同时用液晶显示等待时间和运行花费时间。
设计要求:
一、计费功能
费用的计算是按行驶里程收费。
设起步价为5.00元。
1、当里程<
3km时,按起价计算费用
2、当里程>
3km时,每公里按1.3元计费
3、等待累计时间>
2min时,按1.5元/min计费
二、显示功能
1、显示行驶里程:
用四位数字显示,显示方式为“XXXX”,单位为km。
计程范围0-99km,精确到1km。
2、显示等候时间:
用两位数字显示,显示方式为“XX”,单位为min。
计时范围0-59min,精确到1min。
3、显示总费用:
用四位数字显示,显示方式为“XXX.X”,单位为元。
计价范围0-999.9元,精确到0.1元。
1.2功能要求
本出租车自动计费,上电后显示最初的起步价,里程计费单价,等待时间计费单价,通过按键可以调节起步价,里程计费单价,等待时间计费单价。
同时具有运行,暂停,停止等状态,可以显示运行的时间,同时可以显示暂停的时间,具有累加功能,暂停和运行时间在暂停和运行前一次的状态上计时。
出租车停止后能够显示行驶的总费用。
1.3课程设计方案
方案一:
采用数字电子技术,利用555定时芯片构成多谐振荡器,或采用外围的晶振电路作为时钟脉冲信号,采用计数芯片对脉冲尽心脉冲的计数和分频,最后通过译码电路对数据进行译码,将译码所得的数据送给数码管显示,一下是该方案的流程框图,方案一如图1.1所示:
图1.1方案一
案二:
采用EDA技术,根据层次化设计理论,该设计问题自顶向下可分为分频模块,控制模块计量模块、译码和动态扫描显示模块,其系统框图如图1.2所示:
图1.2方案二
方案三:
采用MCU技术,通过单片机作为主控器,利用1602字符液晶作为显示电路,采用外部晶振作为时钟脉冲,通过按键可以方便调节,一下是方案三的系统流程图,本方案主要是必须对于数字电路比较熟悉,成本又高。
方案图如图1.3所示:
图1.3方案三
方案总结:
通过各个方案的比较本次采用方案三,不但控制简单,而且成本低廉,设计电路简单。
2硬件电路设计
2.1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2.1所示:
图2.1振荡电路
2.2复位电路设计
复位操作有两种基本形式:
一种是上电复位,另一种是按键复位。
按键复位具有上电复位功能外,若要复位,只要按图中的RESET键,电源VCC经电阻R1、R2分压,在RESET端产生一个复位高电平。
上电复位电路要求接通电源后,通过外部电容充电来实现单片机自动复位操作。
上电瞬间RESET引脚获得高电平,随着电容的充电,RERST引脚的高电平将逐渐下降。
RERST引脚的高电平只要能保持足够的时间(2个机器周期),单片机就可以进行复位操作。
按键复位电路图如图2.2所示。
图2.2复位电路
2.3键盘接口电路
(1)独立式键盘:
独立式键盘中,每个按键占用一根I/O口线,每个按键电路相对独立。
I/O口通过按键与地相连,I/O口有上拉电阻,无键按下时,引脚端为高电平,有键按下时,引脚电平被拉低。
I/O口内部有上拉电阻时,外部可不接上拉电阻。
键盘接口电路如图2.3所示:
图2.3键盘接口电路
2.4显示电路
对于现实电路我们可以采用数码管,也可以采用液晶显示,液晶又分字符型和点阵型,我们使用的液晶是字符型液晶,并且带字符库的,不需要查找代码。
英文字符就可。
液晶电路使用时,如果发现液晶不亮可以调节连接液晶的点位器,改变液晶的亮度。
显示电路如图2.4所示:
图2.4显示电路
2.5直流电机电路
该直流电机主要是通过驱动芯片L298来驱动,这款芯片可以同时驱动2个直流电机,可以用直流电或PWM脉冲波驱动第5,7脚为控制电机的正反转,一个接负电压,一个接正电压,第6脚ENA控制电机的转速,通过PWM可以控制转速,这里我们给它一个高电平就可以了。
直流电机电路如图2.5所示:
图2.5直流电机电路
2.6单片机各引脚功能说明
AT89S52电路图如图2.6所示:
VCC:
供电电压。
GND:
接地。
P0口:
P0口为一个8位漏级开路双向I/O口,每脚可吸收8TTL门流。
当P1口的管脚第一次写1时,被定义为高阻输入。
P0能够用于外部程序数据存储器,它可以被定义为数据/地址的第八位。
在FIASH编程时,P0口作为原码输入口,当FIASH进行
校验时,P0输出原码,此时P0外部必须被拉高。
P1口:
P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口,P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。
图2.6AT89S52
P1口管脚写入1后,被内部上拉为高,可用作输入,P1口被外部下拉为低电平时,将输出电流,这是由于内部上拉的缘故。
在FLASH编程和校验时,P1口作为第八位地址接收。
P2口:
P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口,P2口缓冲器可接收,输出4个TTL门电流,当P2口被写“1”时,其管脚被内部上拉电阻拉高,且作为输入。
并因此作为输入时,P2口的管脚被外部拉低,将输出电流。
这是由于内部上拉的缘故。
P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时,P2口输出地址的高八位。
在给出地址“1”时,它利用内部上拉优势,当对外部八位地址数据存储器进行读写时,P2口输出其特殊功能寄存器的内容。
P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。
P3口:
P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口,可接收输出4个TTL门电流。
当P3口写入“1”后,它们被内部上拉为高电平,并用作输入。
作为输入,由于外部下拉为低电平,P3口将输出电流(ILL)这是由于上拉的缘故。
P3口也可作为AT89S52的一些特殊功能口,如表2.1所示。
表2.1AT89S52的一些特殊功能口
管脚
备选功能
P3.0RXD
(串行输入口)
P3.1TXD
(串行输出口)
P3.2/INT0
(外部中断0)
P3.3/INT1
(外部中断1)
P3.4T0
(记时器0外部输入)
P3.5T1
(记时器1外部输入)
P3.6/WR
(外部数据存储器写选通)
P3.7/RD
(外部数据存储器读选通)
P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。
RST:
复位输入。
当振荡器复位器件时,要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。
ALE/PROG:
当访问外部存储器时,地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。
在FLASH编程期间,此引脚用于输入编程脉冲。
在平时,ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号,此频率为振荡器频率的1/6。
因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。
然而要注意的是:
每当用作外部数据存储器时,将跳过一个ALE脉冲。
如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。
此时,ALE只有在执行MOVX,MOVC指令是ALE才起作用。
另外,该引脚被略微拉高。
如果微处理器在外部执行状态ALE禁止,置位无效。
/PSEN:
外部程序存储器的选通信号。
在由外部程序存储器取指期间,每个机器周期两次/PSEN有效。
但在访问外部数据存储器时,这两次有效的/PSEN信号将不出现。
/EA/VPP:
当/EA保持低电平时,则在此期间外部程序存储器(0000H-FFFFH),不管是否有内部程序存储器。
注意加密方式1时,/EA将内部锁定为RESET;
当/EA端保持高电平时,此间内部程序存储器。
在FLASH编程期间,此引脚也用于施加12V编程电源(VPP)。
XTAL1:
反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。
XTAL2:
来自反向振荡器的输出。
2.7L298和1602液晶的简介
2.7.1字符液晶1602的介绍
字符型液晶1602主要技术参数如表2.2所示:
表2.2字符型液晶1602主要技术参数
显示容量:
16*2个字符
芯片工作电压:
4.5—5.5V
工作电流:
2.0mA(5.0V)
模块最佳工作电压:
5.0
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