基于单片机的出租车计价器设计附源程序.docx

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基于单片机的出租车计价器设计附源程序

基于单片机的出租车计价器设计（附源程序）

摘要

本设计的是一个基于单片机AT89S52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AT89S52单片机为核心控制器，P0口接1602液晶显示模块，P1口接按键的，通过按键输入。

关键字AT89S52；1602液晶；出租车计费器

ABSTRACT

ThedesignisbasedonamonolithicintegratedcircuitAT89S52taxibillingdesign,withresetcircuit,clockingcircuit,keyboardcircuit.Resetcircuitisinitialized,besidesthenormaloperationoftheinitialdilemma,asaforeigner,throughtheresetcircuitcanstartagain.12MHzadoptstheclockcircuit,asasystemofcrystaloscillator,higherclocksource.

Thecharactersinthecrystalthattheinitial1602,charges,feesmileagewaitingtime,threebuttonscanbeadjustedbychargingfees,justwaitingtime,mileage.Throughthesimulationofthetaxi,buttons,stop.SuspensionIntheliquidcrystaldisplaycanrun1602,operationtime,whensuspensioncanbeobtainedbythecomputationofthetotalcost.hereismainlyforthecorecontroller,AT89S52SCMP0mouthafter1602LCDmodule,P1mouthafterthekeys,throughthekeystroke.

Keyword：

AT89S52；1602LCD；Taxidevices

1课程设计书·······················································································3

1.1课程设计任务············································································3

1.2功能要求···················································································3

1.3课程设计方案············································································3

2硬件电路设计····················································································5

2.1振荡电路设计············································································4

2.2复位电路设计·············································································4

2.3键盘接口电路·············································································6

2.4显示电路···················································································6

2.5直流电机电路·············································································7

2.6单片机各引脚功能说明································································7

2.7L298和1602液晶的简介·····························································9

3软件设计·························································································13

3.1单片机资源··············································································13

3.2单片机模块··············································································13

3.3系统程序流程框图····································································16

4proteus调试····················································································17

4.1proteus介绍··············································································17

4.2proteus界面介绍·······································································17

4.3proteus的简单使用····································································18

4.4仿真结果···················································································20

心得体会······························································································21

参考文献······························································································22

致····································································································23

附录1元件清单···················································································24

附录2程序清单···················································································25

附录3原理图······················································································33

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），不管是否有部程序存储器。

注意加密方式1时，/EA将部锁定为RESET；当/EA端保持高电平时，此间部程序存储器。

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：

5.0V

字符尺寸：

2.95*4.35（W*H）mm

接口信号说明如表2.3所示：

表2.31602接口信号说明

编号

符号

引脚说明

编号

符号

引脚说明

1

Vss

电源地

9

D2

DataI/O

2

VDD

电源正极

10

D3

DataI/O

3

VL

液晶显示偏压信号

11

D4

DataI/O

4

Rs

数据/命令选择端（H/L）

12

D5

DataI/O

5

R/W

读/写选择端（H/L）

13

D6

DataI/O

6

E

使能信号

14

D7

DataI/O

7

D0

DataI/O

15

BLA

背光源正极

8

D1

DataI/O

16

BLK

背光源负极

控制器接口说明（HD44780及兼容芯片）

1、基本操作时序

a读状态：

输入：

Rs=L,Rw=H,E=H输出：

D0—D7=状态字

b写指令：

输入：

Rs=L,Rw=L,D0—D7=指令码输出：

无

E=高脉冲

C读数据：

输入：

Rs=H,Rw=L,E=H输出：

D0—D7=数据

d写数据：

输入：

Rs=H,Rw=L,D0—D7=数据输出：

无

E=高脉冲

状态字说明如表2.4所示：

表2.4状态字说明（a）

STA7

D7

STA6

D6

STA5

D5

STA4

D4

STA3

D3

STA2

D2

STA1

D1

STA0

D0

表2.5状态字说明（b）

STA0--6

当前数据地址指针的数值

STA7

读写操作使能

1：

禁止0：

允许

注：

对控制器进行读写操作之前，都必须进行读写检测，确保STA7为0

RAM地址映射图

控制器部带有80*8位（80字节）的RAM缓冲区，对应关系如下图2.6所示：

表2.6RAM地址映射图LCD16字*2行

00

01

02

03

04

05

06

07

08

09

0A

0B

0C

0D

0E

0F

10

…

27

40

41

42

43

44

45

46

47

48

49

4A

4B

4C

4D

4E

4F

50

…

67

指令说明

初始化设置

显示模式设置如表2.7所示：

表2.7显示模式设置

指令码

功能

0

0

1

1

1

0

0

0

设置16*2显示，5*7点阵，8位数据接口

显示开关及光标设置如表2.8所示：

表2.8显示开关及光标设置

指令码

功能

0

0

0

0

1

D

C

B

D=1开显示；D=0关显示

C=1显示光标；C=0不显示光标

B=1光标闪烁；B=0光标不显示

0

0

0

0

0

1

N

S

N=1当读或写一个字符后地址指针加一，且光标加一

N=0当读或写一个字后地址指针减一，且光标减一

S=1当写一个字符后，整屏显示左移（N=1）或右移（N=0）,以得到光标不移动而屏幕移动的效果

S=0当写一个字符，整屏显示不移动

数据控制

控制器部没有一个数据地址指针，用户可通过它们来访问部的全部80字节RAM。

数据指针设置如表2.9所示

表2.9数据指针设置（a）

指令码

功能

80H+地址码（0—27H,40—67H）

设置数据地址指针

读数据：

见c

写数据：

见d

其它设置如表2.10所示

表2.10数据指针设置（b）

指令码

功能

01H

显示清屏：

1.数据指针清零

2.所有显示清零

02H

显示回车：

1.数据指针清零

供电电路如图2.7所示：

单电源（字符型模块）

双电源（字符和图形型模块）

图2.7供电电路

2.7.2L298驱动芯片简介

以下是L298驱动芯片的管脚图，如图2.8所示：

3软件设计

图2.8L298芯片图

1脚：

电流监测端A2脚：

输出端

3脚：

输出端4脚：

功率电源电压（+12V）

5脚：

输入端6脚：

时能端（通过电阻接地）

7脚：

输入端8脚：

GND接地

9脚：

逻辑电源电压端（+5V）10脚：

输入端

11脚：

使能端12脚：

输入脚

13脚：

输出端14脚：

输出端

15脚：

电流监测端B

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P1口，其中P1.0到P1.4口作为键盘的输

入，直流电机电路的控制线用了P2口线，P3.0、P3.1、P3.2分别为led信号控制脚。

显示电路用到了P0和P2口，P0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，它的部自带