出租车计费系统设计Word文档下载推荐.docx
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包政宏
教师:
肖敏
摘要:
本设计基于单片机STC89C52完成出租车自动计费设计。
通过对现有的出租车计费系统的研究,在原有功能基础上,增加日期和时间功能,车速显示功能,增强出租车的实用性。
数据显示使用一块1602液晶屏作为显示器,实现空车、载客、到站及对各状况的费用的计算、统计和显示等功能。
加入电机和霍尔传感器来模拟真实的出租车的行驶状态,进行测距实验。
通过实验,验证出租车计费系统设计成功,掌握了原理和构造。
关键字:
STC89S52;
1602液晶屏;
出租车计费系统;
霍尔传感器;
TaximeterDesign
Undergraduate:
Baozhenghong
Supervisor:
Xiaomin
Abstract:
ThedesignisbasedmicrocontrollerSTC89C52completedesignoftaxiautomaticbilling.studyoftheexistingtaximeter,onthebasisoftheoriginalfunction,addthedateandtimefunctions,speeddisplayfunction,andenhancethepracticalityofthetaxi.Thedatashowa1602LCDscreenasadisplay.Emptypassengerstationandthecalculationofthecostofeachsituation,statisticsanddisplayfunctions.JointherunningstateofthemotorandHallsensorstosimulaterealtaxi,rangingexperiments.Throughanexperimenttotestthesuccessoftaximeterdesign,tograspprincipleandstructure.
Keyword:
STC89C52;
1602LCD;
Taximeter;
Hallsensor
1前言
1.1概述
出租车计费系统是传感器与车辆结合的计价工具,它能显示出总金额,行车路程,等待时间等功能。
总金额是通过实际行驶里程数和等候时间折算的里程数之和,乘以单价所得。
实际行驶的里程则是通过传感器的脉冲电平信号传给单片机的中断计数器,在内部进行函数运算并折算成一定的计费行驶里程。
现在我们生活中出租车计费系统拥有的功能主要有单价显示功能、里程显示功能、等待时间显示功能、语音报价功能、打印发票功能等等。
1.2出租车计费系统设计任务与要求
1.2.1计费系统设计任务
1)掌握基于单片机技术的出租车计费系统的工作原理。
2)掌握单片机为核心的电路设计的基本方法,通过软件程序的编码、调试、下载,逐步熟练模块化的编程技巧。
3)学会自主完成研究论文的撰写方法和过程。
4)USB给系统供电研究。
5)电路样品设计及制作。
1.2.2计费系统设计要求
(一)基本要求
传感器对单片机输出脉冲电平(符合TTL电平)进行计数,并模拟行车;
1)能显示总金额;
2)能显示单价、里程;
(二)自我要求
1)不同时间段的收费标准;
行车费用、白天和夜晚收费、等待时间折合成里程收费
2)端口分配合适;
霍尔开关3144、键盘控制按钮、液晶显示
3)显示要正确并采用LCD1602;
单价输出显示、路程输出显示、总金额输出显示、总时间显示
4)按键控制;
日期时间调节、单价修改、复位、计费开始、设置面板、增大、减小。
5)显示当前的出租车系统日期和时间;
6)当前车速显示;
7)价目显示面板(可以对白天夜晚单价设置,等待时间设置,初始费用及初始公里数设置)
1.3计费系统系统设计整体思路
1.3.1系统设计整体思路
根据出租车计费系统要求及原理,设计以STC89C52单片机为核心的电路,外围则是由DS1302时钟模块,LCD液晶显示模块,电源模块,霍尔传感器模块,键盘控制,555调速电路电机模块构成。
单片机是核心芯片,传感器模块发送的信号和键盘控制信号给单片机,同时处理信号,从而控制显示模块显示出来。
外围则采用传感器模块,输出脉冲信号放大整形的电平,作为计数器的计数信号,来实现里程计数功能,同时实现车速的计算。
显示部分则采用动态扫描,实时扫描DS1302时钟模块并更新数据显示。
可以根据时间自动调节单价,也可以根据行车状态自动切换行车计价或等待计时。
从而构成整体的设计思路,以此进行设计。
1.3.2系统整体方案的论证
单片机方案的可扩展性强,活动空间大,合适的代码及少量的硬件,便能实现功能。
同时外围硬件设计的传感器和调速电路很好的模拟仿真真实的环境,验证了系统的实用性。
考虑到简单电路及软件程序设计简单,采用该方案,实施性强,做法简单,功能完善,性能较好,除疲劳性有待测试外,是一个较优的方案选择。
1.3.3系统整体方案结构图
图1-1系统整体方案结构图
本设计优先考虑单片机各个端口分配,分配好端口后,从简单的模块开始设计,如键盘模块设计,键盘模块使用了P1端口,紧接是液晶模块设计,液晶模块的设计使用P0端口。
传感器模块设计,使用了P3.2端口,时钟芯片模块,使用P2端口的部分端口,剩下许多端口可以作为扩展使用。
555调速电路模块,它并没有使用单片机上的端口,而是直接从电源供电中直接供电。
从相关阅读资料中,研究其硬件设计与设计方案后,设计出来的。
2计费系统硬件设计
2.1系统的硬件构成及功能
2.1.1系统主要功能
出租车计费系统的主要功能有:
日期和费用数据的转换、白天/夜晚自动转换、器件复位、等待计时计价显示、单价输出显示、路程输出数据信息,自动车速,采用1602液晶显示屏作为输出显示,为了实现这些功能,需要加入外围的模块电路,即硬件构成。
2.1.2系统的硬件构成
出租车计费系统的硬件由单片机STC89C52、显示元件液晶屏、3144霍尔传感器、DS1302时钟模块、555电机调速模块构成。
单片机是总控制核心,它接收信号并处理,输出数据,而3144霍尔传感器是测试里程不可缺少的元件,和NE555调速电路的电机一起使用,得到较好仿真的效果,并对里程和车速进行测量。
DS1302时钟芯片则提供准确的计时和日期时间功能。
所有的数据在单片机里处理完毕后,送到显示元件输出。
2.2STC89C52单片机及其外围电路设计
STC89C52是低功耗、高性能微控制器,使用了MCS51内核作为核心,具有CMOS结构,同时还具有可编程的闪存存储,存储空间有8K。
STC89C52拥有灵活的8位CPU与系统可编程的逻辑闪存。
系统提供灵活的、有效的解决方案,解决控制应用问题。
8K的闪存,512位随机存储器,32位输入/输出端口,看门狗,4KB电可擦可编程只读存储器,3个16位定时器/计数器,4个外部中,全双工串口。
在不工作模式下,CPU消耗很低基本为0,同时允许随机存储器、定时器/计数器、串口、中断继续工作。
掉电保护方式,当单片机所有工作停止,直到下一个硬件复位操作或中断操作为止,随机存储器能很好的保存数据,并能冻结振荡器[1]。
STC89C52本设计具体使用针脚介绍如下:
(1)主电源引脚:
标示符VCC(Pin40),接正5V直流电源;
标示符GND(Pin20),接地线。
(2)外接晶振引脚:
标示符XTAL1(Pin19),片内振荡电路的输入端;
标示符XTAL2(Pin20),片内振荡电路的输出端。
振荡器的反向放大器的输入是XTAL1,输出分别是XTAL2,片内振荡器采用陶瓷振荡与石晶振荡。
(3)控制引脚:
标示符RST(Pin9)、标示符ALE/PROG(Pin30)、标示符PSEN(Pin29)、标示符EA/VPP(Pin31)。
标示符RST(Pin9)功能是复位,当使用复位操作时,只要出现2个机器周期的高电平在引脚上将使单片机复位。
标示符ALE/PROG(Pin30):
地址锁存允许信号。
标示符PSEN(Pin29):
外部存储器读选通信号。
标示符EA/VPP(Pin31):
程序存储器的内外部选通,高电平从内部程序存储器读指令,而低电平则从外部程序存储器读指令。
(4)可编程输入/输出引脚32根:
STC89C52单片机有4组8位的可编程输入输出端口,分别位P0、P1、P2、P3端口,每组端口有8位,8根引脚,共32根。
具体PIN号如端口电路图2-1。
图2-1电路图中的STC89C52
2.2.1STC系列单片机设计
STC系列的单片机完全兼容AT89系列的单片机,且成本低于AT89系列,使用更方便。
内存更大,烧写简单。
STC89C52中,本设计使用P1.0到P1.5作为键盘控制端口,每个端口对应一个按键,对应一种功能,共计6个功能键,k7为上电复位键,使单片机在不重启的电源情况下,进行芯片复位。
P0.0到P0.7作为输出端口,输出数据给液晶屏。
因为P0口较为特殊,使用的时候需要外接上拉电阻。
P2.5到P2.7作为液晶显示的数据控制端口,分为R/W,EN,RS,实现指令操作等功能。
P2.0到P2.3作为时钟芯片控制端口使用。
震荡电路使用了XTAL1与XTAL2引脚。
2.2.2震荡电路设计
单片机内部拥有高增益反相放大器一个,XTAL1片内振荡电路的输入端,XTAL2片内振荡电路的输出端[6]。
外接震荡电路是利用石英晶振和两个电容组成的自激振荡器并分别接在两个引脚上构成的。
机器周期信号由震荡电路脉冲二分频过后得到系统时钟信号,再在二分频的基础上三分频产生的允许地址锁存允许信号。
图2-2震荡电路
2.2.3复位电路设计
单片机初始化复位操作,主要功能是把PC指向0000H单元,从0000H开始执行程序。
复位操作有2种方式,一种按键复位;
另一种上电复位。
本论文采用这2种复位方式。
本设计接通电源后,上电复位电路通过电源箱外部电容充电,用以实现芯片自动复位操作。
上电的瞬间,高电平在RESET引脚,逐渐对电容的充电,电容逐渐饱和,从而使RESET引脚的高电平迅速下降,置成低电平。
高电平只要在RESET引脚上维持的2个机器周期,单片机复位成功。
按键复位,按下K7键,RESET获得高电平,单片机就复位了。
图2-3上电复位电路设计
2.33144霍尔传感器检测单元
2.3.1传感器电路设计介绍
3144属于一种开关型的霍尔元器件,工作电压范围较宽4.5到18V之间,最高能检测到的频率高达1MHZ,信号输出符合TTL电平标准,直接作用到单片机的输入/输出端口上使用。
3144集成霍耳开关的逻辑结构是由稳压器(A)、霍耳电势发生器(B)、差分放大器(C)、施密特触发器(D)和OC门输出(OC门称集电极开路(漏极开路)与非门门电路,OC为OpenCollector的缩写(OpenDrain)E)[8]五个主要基本部分组成,图2-6(a)所示。
它不仅功耗小,频率高,耐振动,不怕腐蚀和污染等良好特性,使其应用在出租车测量距离方面有很高的表现。
3144霍尔传感器外形图:
图
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- 关 键 词:
- 出租车 计费 系统 设计