单片机出租车计价器设计Word文档下载推荐.docx

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成绩:

签名：

年月日

课程设计名称：

出租车计价器设计

专业班级：

学生姓名：

指导教师：

王黎、臧海河、周刚

课程设计地点：

31-505

课程设计时间：

2012-12-17～2012-12-28

单片机原理与接口技术课程设计任务书

学生姓名

专业班级

学号

题目

出租车计价器设计

课题性质

工程设计

课题来源

自拟

指导教师

王黎、臧海河、周刚

主要内容

（参数）

基于AT89S51单片机的出租车计价器。

1.设置白天/晚上收费标准的转换开关，使白天和晚上这两种不同情况具有不同的收费标准。

2.设置数据的清零开关，并且能够由司机以手动的方式自由修改单价。

3.能够在意外掉电的情况下存储单价等数据，并且具有数据的复位功能。

4.设置显示液晶页面，使司机与顾客能够清楚的看到液晶所显示当前时间以及路程、总金额和单价。

任务要求

（进度）

第1-2天：

熟悉课程设计任务及要求，查阅技术资料，确定设计方案。

第3-4天：

按照确定的方案设计单元电路。

要求画出单元电路图，元件及元件参数选择要有依据，各单元电路的设计要有详细论述。

第5-6天：

软件设计，编写程序。

第7-8天：

实验室调试。

第9-10天：

撰写课程设计报告。

要求内容完整、图表清晰、文理流畅、格式规范、方案合理、设计正确，篇幅合理。

主要参考

资料

[1]张迎新．单片微型计算机原理、应用及接口技术（第2版）[M]．北京：

国防工业出版社，2004

[2]伟福LAB6000系列单片机仿真实验系统使用说明书

[3]阎石．数字电路技术基础（第五版）．北京：

高等教育出版社，2006

出租车计价器

1引言

1.1系统概述

出租车计价器是乘客与司机双方的交易准则，是出租车行业规范发展的重要标志，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，计价器的研究也是十分有应用价值的。

本系统是以单片机为核心配合外围电路实现的，具有硬件简洁、软件灵活、便于扩展的特点。

本设计采用灵敏的霍尔传感器实现测距，AT24c02实现掉电保存信息，液晶1602实现显示功能，3个按键实现控制功能

本系统设计以AT89S51单片机为核心，采用A44E霍尔传感器测距，实现对出租车的不同时段计价统计，采用2个四位一体8段数码管显示费用，不计价时显示为时钟，采用AT24C02实现在系统掉电时保存模式（白天或晚上）单价和与起步价等信息。

1.2设计目的与要求

通过综合运用教材及其他资料，使所学知识得到进一步加深和扩展。

同时还培养设计能力和解决实际问题能力，进行基本技能的训练,进一步熟练proteus，keilC等软件的操作。

本设计的目的是在学习51系列单片机的基础上，设计出符合要求的电路，从而实现设计产品的计价功能。

利用AT89S51单片机，设计简单的出租车计价器。

在出租车计价器的总体设计中，除必有的晶振电路，复位电路，电源电路外，主要的外围功能电路有：

按键控制电路，掉电保护电路，液晶显示电路等。

通过对以上各功能的设计，制作出的出租车计价器应具有以下功能：

上电时显示模式；

按下计价键开始进行计价，最终金额与行驶里程，按下设置键，并通过设置‘+’和设置‘-’实现价格，起步价白天和晚上价格进行调整。

2总体方案设计

2.1硬件组成

按照设计技术要求控制系统硬件如下：

（1）控制器。

作为控制系统的核心，微控制器，在车行进过程中按规定的计价方式计价，可根据不同的时间进行选择计价方式。

同时可调整其变量。

（2）利用车轮的转动，通过传感器产生脉冲，送入控制器进行计数。

（3）控制模式。

控制器可以调整单价起步价等信息，方便价格调整。

（4）人机交互界面。

通过液晶显示，使直观显示里程，单价，起步价，总价等信息。

（5）掉电存储器。

对于选定模式与价格后，能在掉电后保存单价等数据不变。

硬件方框图如图所示。

系统结构图

2.2方案论证

（1）控制器

由于计价器运算较简单，数据量较小，故采用8为单片机AT89S51,相对于其他16位，32位的MCU，AT89S51具有价格较低且操作方便的优势。

（2）传感器的选用

传感器的种类较多，可以使用编码器，霍尔传感器等。

编码器精度较高价格较贵，由于出租车计数产生脉冲的频率不是很快，所以使用价格相对较低的霍尔传感器。

（3）控制模式

控制模式采用键盘控制的方式，通过三个按键实现对模式，价格等的调整。

（4）人机交互界面

人机交互界面主要有以下几种形式：

①CRT显示器及标准键盘：

显示信息量大，操作方便，显示界面友好，但价格高，适用于采用工控机作控制器的场合。

②工业人机界面（触摸屏）：

和CRT显示器一样，具有显示信息量大，操作方便，显示界面友好，适合恶劣的工业环境使用等特点，但价格更高，一般与PLC配套使用。

③LED或LCD数码显示器及自行设计的小键盘：

价格低廉、体积小是其最大优点，应用于以MCU为控制器的系统中较合适。

考虑价格及系统构成等因素，人机交互界面采用LCD显示器及自行设计的小键盘。

配方存储器用于存储设置的配方，需要使用非易失存储器，常用的非易失存储器有以下几种：

①RAM加后备电源：

早期常采用的非易失存储器，电路设计复杂，设计不好可靠性不高，可存储的数据量较大。

②FLASH存储器：

存储数据量较大，存取速度快，但需要+12V的编程电源，增加了硬件开支。

③并行EEPROM：

采用+12V编程电源的，具有FLASH存储器的特点，但写入速度慢；

采用+5V编程电源的，可靠性不高。

④串行EEPROM：

与MCU接口方便，价格便宜，可靠性高，适用于存储数据量不大的场合。

本课题中，需要存储的配方数据量小，采用串行EEPROM。

2.3总体方案

按照上述方案论证的结果，计价器的总体方案基本定型，通过霍尔传感器对车速进行采集，送入单片机，再通过单片机的内部处理数据，将处理好的数据送入1602显示，另一方面通过对数据存储在EEROM中，防止掉电数据丢失。

3硬件方案设计

3.1硬件设计说明

单片机是单片微型计算机的简称，单片机以其卓越的性能，得到广泛的应用，已经深入到各个领域。

在这次设计中，我们用到P0口、P1口、P2口和P3口。

各口均由口锁存器、输出驱动器、和输入缓冲器组成。

4组IO口除都可用作一般输入/输出口外，P0口还可作为分时复用的低8位地址/数据总线，P2口作为高8位地址总线；

P1口是唯一的单功能口，仅用作通用的数据输入/输出口；

P3口还可用作第二功能口使用。

设计中，由于显示的内容较多，为了直观故采用液晶1602显示，在本次硬件设计中，也可以用数码管进行显示。

由于在这次设计中只需要显示里程和金额信息，这样硬件简单显示内容较多，又可以达到显示的目的。

同时为了减少硬件的复杂度。

我们还设计了4个控制按键，能够很好的对出租车计价器控制,包括计价按键，模式选择，加按键，减按键。

3.2AT89S51单片机简介

AT89S51具有如下特点：

40个引脚，4kBytesFlash片内程序存储器，128bytes的随机存取数据存储器（RAM），32个外部双向输入/输出（I/O）口，5个中断优先级2层中断嵌套，2个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，看门狗（WDT）电路，片内时钟振荡器。

单片机I/O口分配如下：

P2口接1602的数据口，P1.0和1.1接AT24C02SCL和SDA，P2口接三极管驱动数码管，P3口接按键、霍尔传感器。

3.3硬件组成

硬件组成主要包括：

晶振电路、复位电路、显示电路、掉电存储电路、按键电路。

MCS-51单片机的各功能部件都是以时钟控制信号为基准，内部电路在时钟信号的控制下，严格地按时序执行指令进行工作，单片机本身如同一个复杂的同步时序电路，为了保证其各个部分同步工作，电路要在唯一的时钟信号控制下，严格地按照时序进行工作。

其实只需在时钟引脚连接上外围的定时控制元件，就可以构成一个稳定的自激振荡器。

为更好地保证振荡器稳定可靠地工作，谐振器和电容应尽可能安装得与单片机芯片靠近。

本设计中使用的振荡电路，由12MHZ晶体振荡器和两个约30PF的电容组成，在XTAL1和XTAL2两端跨接晶体，电容的大小不会影响振荡频率的高低。

在整个系统中为系统各个部分提供基准频率，以防因其工作频率不稳定而造成相关设备的工作频率不稳定，晶振可以在电路中产生振荡电流，发出时钟信号。

晶振电路

单片机的复位是由外部的复位电路实现的,复位电路通常采用上电自动复位和按钮复位两种方式。

上电自动复位是通过外部复位电路的电容充电来实现的。

除了上电复位外还需要按键手动复位按键手动复位有电平方式和脉冲方式两种。

其中电平复位是通过RST端经电阻与电源VCC接通而实现的

单片机的复位速度比外围I/O接口电路快为能够保证系统可靠的复位，在初始化程序中应安排一定的复位延迟时间。

复位电路

掉电保护电路中采用了存储芯片AT24C02。

AT24C02是一个CMOS标准的EEPROM存储器，是AT24CXX系列（AT24C01/02/04/08/16）成员之一，这些EEPROM存储器的特点是功耗小、成本低、电源范围宽，静态电源电流约30uA～110uA，具有标准的I2C总线接口，是

应用广泛的小容量存储器之一。

图2．9AT24C02引脚图

上图是AT24C02的引脚图，这个芯片是一个8脚芯片，内部存储器有256字节。

引脚功能介绍如下：

A0（引脚1）：

器件地址的A0位，是器件地址的最低位，器件地址排列是A6A5A4A3A2A1A0R/W。

A1（引脚2）：

器件地址的A1位。

A2（引脚3）：

器件地址的A2位。

GND（引脚4）：

地线。

SDA（引脚5）：

数据总线引脚。

SCL（引脚6）：

时钟总线引脚。

TEST（引脚7）：

测试引脚。

Vcc（引脚8）：

电源线引脚。

本设计采用掉电存储电路图如下：

掉电存储电路

按键控制电路中，单片机的P1口分别连接8个按键式开关，P3.0模式/调值选择按键；

P3.1接加按键；

P3.2接减按键；

P3.6接开始计价-按键；

按键电路

脉冲计数法是智能测速系统中常用的方法。

只要转轴每旋转一周，产生一个或固定的多个脉冲，并将脉冲送入微处理器中进行计数。

A44E霍尔传感器属于开关型的霍尔器件，其工作电压范围比较宽（4.5V-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。

A44E霍尔开关集成电路应用霍尔效应原理，采用半导体集成技术制造的磁敏电路，它是由电压调整器，霍尔电压发生器，差分放大器，施密特触发器，温度补偿电路和集电极开路的输出级组成的磁敏传感电路，输入为磁感应强度，输出是一个数组电压信号。

下图为霍尔传感器测距示意图。

单片机

霍尔传感器测距

霍尔传感器A44E的输出特性

霍尔开关电路的输出特性见图所示。

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