基于单片机的出租车计费器资料.docx
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基于单片机的出租车计费器资料
微型计算机接口实验(单片机)
课程设计报告
基于单片机出租车计费器的设计
学号:
1315211032
姓名:
万林沂
班级:
13级电子一班
摘要
本设计的是一个基于单片机STC89C52的出租车自动计费设计,附有复位电路,时钟电路,键盘电路等。
复位电路是单片机的初始化操作,除了正常的初始化外,为摆脱困境,通过复位电路可以重新开始。
时钟电路采用12MHz的晶振,作为系统的时钟源,具有较高的准确性。
在上电时字符型液晶1602显示最初的起步价,里程收费,等待时间收费三种收费,通过按键可以调整起步价,里程收费,等待时间收费。
通过按键模拟出租车的运行,暂停,停止。
在1602液晶上可以显示运行的时间,运行时暂停的时间,通过计算可以得出总共的费用和总的路程。
在这里主要是以STC89C52单片机为核心控制器,P1口接1602液晶显示模块。
关键字STC89C52;1602液晶;出租车计费器
1课程设计任务书
1.1课程设计任务
基于单片机出租车模拟计价器,采用at24c02存储芯片+LCD1602液晶显示等设计而成。
用24c02来存储单价,通过按键来模拟增加里程,模拟出租车向前开。
通过液晶显示器显示当前的行驶状态、行驶公里、行驶时间时间(时、分、秒)、费用、单价、等信息。
可以设置每公里单价,以及夜间单价和白天单价的不同模式,设置后掉电无需重新设置,设置有等待/继续计时模式。
计费分行走的里程*单价+等待的时间*价格。
1.2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
方案二:
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20pF)。
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
2.4.11602LCD的基本参数及引脚功能
1602LCD分为带背光和不带背光两种,基控制器大部分为HD44780,带背光的比不带背光的厚,是否带背光在应用中并无差别,两者尺寸差别如图10所示。
图10LM016L结构图
LCD1602主要技术参数:
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:
5.0V
字符尺寸:
2.95×4.35(W×H)mm
引脚功能说明:
1602LCD采用标准的14脚(无背光)或16脚(带背光)接口,各引脚接口说明如表1所示:
表1引脚接口说明表
编号
符号
引脚说明
编号
符号
引脚说明
1
VSS
电源地
9
D2
数据
2
VDD
电源正极
10
D3
数据
3
VL
液晶显示偏压
11
D4
数据
4
RS
数据/命令选择
12
D5
数据
5
R/W
读/写选择
13
D6
数据
6
E
使能信号
14
D7
数据
7
D0
数据
15
BLA
背光源正极
8
D1
数据
16
BLK
背光源负极
第1脚:
VSS为地电源。
第2脚:
VDD接5V正电源。
第3脚:
VL为液晶显示器对比度调整端,接正电源时对比度最弱,接地时对比度最高,对比度过高时会产生“鬼影”,使用时可以通过一个10K的电位器调整对比度。
第4脚:
RS为寄存器选择,高电平时选择数据寄存器、低电平时选择指令寄存器。
第5脚:
R/W为读写信号线,高电平时进行读操作,低电平时进行写操作。
当RS和R/W共同为低电平时可以写入指令或者显示地址,当RS为低电平R/W为高电平时可以读忙信号,当RS为高电平R/W为低电平时可以写入数据。
第6脚:
E端为使能端,当E端由高电平跳变成低电平时,液晶模块执行命令。
第7~14脚:
D0~D7为8位双向数据线。
第15脚:
背光源正极。
第16脚:
背光源负极。
2.4.2显示模块采用1602液晶显示接口电路
图2.4显示电路
2.5单片机各引脚功能说明
下面对STC89C52各引脚的功能进行较为详细的介绍:
1)电源引脚Vcc和Vss
Vcc(40脚):
电源端为+5VVss(20脚):
接地端。
2)时钟电路引脚XTAL1和XTAL2
XTAL2(18脚):
接外部晶体和微调电容的一端。
在单片机内部它是振荡电路反向放大器的输出端,振荡电路的频率就是晶体固有频率。
若需采用外部时针电路时,该引脚输入外时钟脉冲。
要检查89C52的振荡电路是否正常工作,可用示波器查看XTAL2端是否有脉冲信号输出。
XTAL1(19脚):
接外部晶体和微调电容的另一端。
在片内,它是振荡电路反向放大器的输入端。
在采用外部时钟时,该引脚必须接地。
3)控制信号脚RSTALEPSEN和EA。
RST(9脚):
RST是复位信号输入端,高电平有效。
在此输入端保持两个机器周期(24个时钟振荡周期)的高电平时,就可以完成复位操作。
ALE/PROG(30引脚):
地址锁存允许信号端。
当STC89C52上电正常工作后,ALE引脚不断向外输出正脉冲信号。
此频率为振荡器频率fosc的1/6,当CPU访问片外存储器时,ALE输出信号作为锁存低8位地址的控制信号。
在CPU访问片外数据存储时,每取值一次(一个机器周期)会丢失一个脉冲。
平时不访问片外存储时,ALE端也以1/6的振荡频率固定输出正脉冲,因而ALE信号可以用作对外输出时钟或定时信号。
如果你想看一下STC89C52芯片的好坏,可用示波器查看ALE端是否有脉冲信号输出,如有脉冲信号输出,则STC89C52基本上是好的。
ALE的负载驱动能力为8个LS型TTL(低功耗高速TTL)。
PSEN(29脚);程序存储允许输出信号引脚,在访问片外程序存储器时,此端定时输出负脉冲作为读片外存储器的选通信号。
此引脚接ERROM的OE端。
PSEN端有效,即允许读出ERROM/ROM中的指令码。
CPU在从外部ERROM/ROM取指令期间,每个周期PSEN两次有效。
不过,在访问片外RAM时,要少产生两次PSEN负脉冲信号。
要检查一个STC89C52小系统上电后CPU能否正常到ERROM/ROM中读取指令码,也可用于示波器看PSEN端有无脉冲输出。
如有,说明基本上工作正常。
EA/VPP(31脚):
外部程序存储器地址允许输入端/固化编程电压输入端。
当EA引脚接高电平时,CPU只访问片内ERROM/ROM并执行内部程序存储器中的指令。
但在PC(程序计数器)的值超过OFFFH(对8751/8051为4k)时,将自动转向执行片外存储器的程序。
当出入信号EA引脚接低电平(接地)时,CPU只访问外部ERROM/ROM并执行外部程序存储器中的指令,而不管是否有片内程序存储器。
对于无芯片内的ROM的8031或8032,须外扩ERROM,此时必须将EA引脚接地。
如果使用有片内ROM的STC89C52,外扩ERROM也是可以的,但也要使EA接地。
4)I/O(输入/输出端口,P0,P1,P2,P3)
P0口:
P0口是一个漏极开路的8位准双向I/O端口。
P1口:
8位准双向I/O端口。
P2口:
即可以做地址总线输出地址高8位,也可以做普通I/O用,(此时为准双向口)。
P3口:
双功能口,即可以做普通I/O口用(此时为准向口,也可以按每位定义实现第二功能操作)。
见表1。
表1P3口的第二功能表
引脚
第二功能
P3.0
RXD(串行输入口)
P3.1
TXD(串行输出口)
P3.2
INT0(外部中断0)
P3.3
INT1(外部中断1)
P3.4
T0(定时器0外部中断)
P3.5
T1(定时器1外部中断)
P3.6
WR(外部存储器写选通)
P3.7
RD(外部存储器读写通)
3软件设计
3.1单片机资源使用
在本次设计中像电路键盘用到了P2口,其中P2.0到P2.5口作为键盘的输
入,显示电路用到了P1和P3口,P1口为液晶的数据口。
3.2单片机软件模块设计
3.2.1中断子函数
对于中断程序,只要定时器计数满就会产生中断50ms中断一次,共计20次,秒钟加1,秒钟计满再分钟加,当分钟加到99时全部清零。
以下是中断子函数的流程图如图3.1所示:
图3.1中断子程序流程图
3.2.2判键子函数
对于独立式键盘判键,首先看有键按下不,如果有键按下则延时一会儿,在判断是否真的有键按下,如果确实有键按下,在判键释放,最后执行键功能程序。
判键子函数的流程框图如图3.2所示:
图3.2判键子程序流程图
3.2.3显示子程序
1602液晶是字符型液晶,它的内部自带字符库,它可以写两行的字符,同时每行可以写40个字符,在写显示程序的时候,我们先写命令,再设定字符显示,最后写数据,在每写一次命令或数据都需要判断液晶是否忙。
液晶显示程序流程图如图3.3所示:
3.3显示子程序流程图
3.3总程序流程框图
整体程序的流程框图如图3.4所示:
图3.4整体程序的流程框图
4测试结果
S0:
复位,S1:
设置,S2:
路程清零,S3:
增加,S4:
模拟行车,S5减少/等待切换,S6:
确定。
4.1开机界面
行车:
按一下S4,路程增加0.1km.3km内价格6元.超过3km后1.8元/km.
4.2切换界面
按下S6进行界面切换;
等待时间显示界面
1)日历界面
等待
在等待时间显示界面下操作.
客人临时下车按S5,启动等待计时;
待客人上车再按S5
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