出租车计价器毕业设计.docx
- 文档编号:6792090
- 上传时间:2023-01-10
- 格式:DOCX
- 页数:22
- 大小:2.32MB
出租车计价器毕业设计.docx
《出租车计价器毕业设计.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《出租车计价器毕业设计.docx(22页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
出租车计价器毕业设计
出租车计价器毕业设计
摘要
现在各大中城市出租车行业都已普及自动计价器,所以计价器技术的发展已成定局。
而部分小城市尚未普及,但随着城市建设日益加快,象征着城市面貌的出租车行业也将加速发展,计价器的普及也是毫无疑问的,所以未来汽车计价器的市场还是十分有潜力的。
出租车计价器是根据客户用车情况来自动显示车费的数字仪表,根据用车起步价、行车里程计费求得客户用车的总费用,并通过数码管显示相应的里程及金额。
本次设计中电路以AT89S51单片机为中心,附加A44E霍尔传感器测距(本电路中用模拟开关替代),实现对出租车计价,采用AT24C02实现在系统掉电的时候保存单价,输出采用8段数码显示管,显示行驶总里程和总金额。
模拟出租车计价器设计:
进行里程显示,预设起步价和起步公里数;行程按全程收费,有复位功能和启动功能,启动后,开始计价。
我们采用单片机进行设计,可以用较少的硬件和适当的软件相互配合来实现设计要求,且灵活性强,可以通过软件编程来完成更多的附加功能,应用前景广阔。
关键词出租车计价器AT89S51单片机A44E霍尔传感器断电保存8段数码显示管
第1章绪论
1.1课题背景
随着出租车行业的发展,出租车已经是城市交通的重要组成部分,从加强行业管理以及减少司机与乘客的纠纷出发,具有良好性能的计价器对出租车司机和乘客来说都是很必要的。
我们知道,只要乘坐的出租车启动,随着行驶里程的增加,就会看到司机旁边的计价器里程数字显示的读数从零逐渐增大,而当行驶到某一值时(如2KM)计费数字显示开始从起步价(如4元)增加。
当乘客到站时,按下停止按键,计费数字显示总里程和总金额,它可以很直观的反映用户使用情况。
1.2设计目的与要求
1.2.1设计目的
毕业设计是将理论与实践相结合的教学环节,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。
1.2.2主要设计内容及基本要求
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,我主要负责出租车计价器硬件设计。
其中主要的外围功能电路有:
驱动电路,按键控制电路,掉电保护电路,时钟部分,数码管显示电路等。
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:
上电时显示全为零,通过按下启动按键来开始计价,数码管开始显示起步价和起步金额;按下模拟开关按键来产生一个脉冲信号,模拟行驶的里程;数码管开始显示所走里程和所应付的金额,并逐渐增加;按下停止按键,停止计价,数码管显示所走总里程和用户所需付总金额,按下清零按键,数码管全显示零,以备下次计价。
1.3方案论证与比较
方案一:
采用模拟电路和数字电路设计的计价器整体电路的规模较大,用到的器件多,造成故障率高,难调试。
采用数字电路控制,采用传感器件,输出脉冲信号,经过放大整形作为移位寄存器的脉冲,实现计价。
考虑到这种电路设计过于复杂,对于模式的切换需要用到机械开关,机械开关时间久了会造成接触不良,功能不易实现;性能不够稳定,电路也不实用。
方案二:
采用单片机进行的设计,相对来说功能强大,用较少的硬件和适当的软件相互配合可以很容易地实现设计要求,且灵活性强,可以通过软件编程来完成更多
的附加功能。
设计采用AT89S51单片机为主控器,以A44E霍尔传感器测距(按键替代),实现对出租车的基本的计价设计,并采用AT24C02实现在系统掉电的时候保存单价等信息,输出采用8段数码显示管。
利用单片机丰富的I/O端口,及其控制的灵活性,实现基本的计价功能。
系统结构图如下:
1.1系统结构图
通过比较以上两种方案,我们采用方案二实现出租车计价器的功能。
本电路设计的计价器能实现基本的计价功能,单片机计算总价的公式为:
总价=起步价+单价*(总里程-起步里程)+1。
AT89S51作为一个单片微型计算系统,灵活性高,其强大的控制处理功能和可扩展功能设计电路提供了很好的选择。
第2章系统硬件设计
2.1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口和P2口,P0口为8位三态I/O口,此口为地址总线及数据总线分时复用;P2口为8位准双向口,与地址总线高八位复用;P0口和P2口都有一定的驱动能力,P0口的驱动能力较强。
设计中,为了能够让数码管更好的正常显示,我们采用了驱动电路来驱动。
在本次硬件设计中,我们考虑采用芯片74LS245来驱动数码管显示。
设计电路时,考虑到用里程(霍尔)传感器价格昂贵,且不便于试验检测,在设计中采用一个模拟开关来代替。
模拟开关一端接在P3.4口,另一端接地,通过来回高低电平的变化,每按两次,对应的里程数加一。
通过在程序中设置的里程和金额的信息,在加上驱动电路的设计,就可以在数码管上分别显示总金额和总里程。
在显示方面,可以用液晶显示,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,我们采用数码管进行显示。
这样既节约了成本,又可以达到显示的目的。
同时为了减少硬件的复杂度,我们采用了动态显示方式,选用了共阴极数码管。
我们还设计了控制按键,能够很好的对出租车计价器控制,如启动/停止按键,清零按键等。
2.2AT89S51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。
P0口有二个功能:
1、外部扩展存储器时,当做数据/地址总线。
2、不扩展时,可做一般的I/O使用,但内部无上拉电阻,作为输入或输出时应在外部接上拉电阻。
P1口只做I/O口使用:
其内部有上拉电阻。
P2口有两个功能:
1、扩展外部存储器时,当作地址总线使用。
2、做一般I/O口使用,其内部有上拉电阻。
P3口有两个功能:
除了作为I/O使用外(其内部有上拉电阻),还有一些特殊功能,由特殊寄存器来设置。
图2.1AT89S51引脚图
设计中用到的单片机各管脚(图2.1)功能介绍如下:
VCC:
接+5V电源。
VSS:
接地。
时钟引脚:
XTAL1和XTAL2两端接晶振和30PF的电容,构成时钟电路。
它可以使单片机稳定可靠的运行。
RST:
复位信号输入端,高电平有效。
当在此引脚加两个机器周期的高电平时,就可以完成复位操作。
P1.0:
接启动/停止按键,控制计价。
P1.1:
接功能键。
P1.3:
接清零键。
P0口接数码管段选端,P2口接驱动芯片。
P3.4(T0):
接模拟开关按键,替代了出租车计价器中的霍尔传感器。
P3.1、P3.0口接掉电保护电路。
2.3硬件电路设计
按下计价按键时,显示起步价和起步里程范围,这些在程序中设置;当等于或超过两公里后,按计算总价的公式为:
总价=起步价+单价*(总里程-起步里程)+1进行计价。
本设计中,起步价为4元,起步里程为2公里,当然这些数据可以在程序中改写,以满足不同时期价格调整的需要。
下图是通过在KeilC中编译通过,并生成Hex文件,在PROTEUS中仿真通过的整体硬件原理图:
图2.2硬件原理图
2.4硬件组成
硬件组成主要包括:
驱动电路、显示电路、复位电路、掉电保护电路、时钟电路、按键电路。
2.4.1驱动电路
74LS245是我们常用的芯片,用来驱动led或者其他的设备。
总线驱动器74LS244和74LS245经常用作三态数据缓冲器,74LS244为单向三态数据缓冲器,而74LS245为双向三态数据缓冲器。
本设计用74LS245作为驱动芯片,双向总线发送器/接收器(3S)。
图2.3驱动芯片管脚图
74LS245主要电器特性的典型值如下:
引出端符号:
AA总线端
BB总线端
/G三态允许端(低电平有效)
DIR方向控制端
功能表:
表2.4功能表
利用74LS245来驱动数码管显示,单片机的P2.0到P2.5分别接A0到A5管脚,进行数据的传送,其中AB/BA接高电平,控制数据从A到B进行传送,B0到B5分别接数码管的位选端,驱动数码管依次显示。
P2.0到P2.5的数据通过A传送到B中的数据送到数码管,以达到显示数据信息的目的。
2.4.2显示电路
多数的应用系统,都要配输入和输出外设,LED显示器和LCD显示器,虽然LCD显示效果比较好,已经成为了一种发展趋势,但为了节约成本,我们选用了LED显示器(图2.5)。
在显示方面,我们选用了动态显示。
静态显示虽然亮度较高,接口编程容易,但是每位的段码线分别与一个8位的锁存器输出相连。
占用的I/O口线比较多,在显示位数较多的情况下,一般都采用动态显示方式。
利用动态显示的方法,由于LED显示器的余辉和人眼的视觉暂留现象,只要每位显示的时间间隔足够短,就仍能感觉到所有的数码管都在显示。
为了简化硬件,通常将所有位的段码线相应段并联在一起,由一个8位I/O口控制,在同一时刻,只让一位选通,如此循环,就可以使各位显示出将要显示的字符。
图2.5 LED数码管 集成数码管
LED数码有共阳和共阴两种,把这些LED发光二极管的正极接到一块(一般是拼成一个8字加一个小数点)而作为一个引脚,就叫共阳的,相反的,就叫共阴的,那么应用时这个脚就分别的接VCC和GND。
再把多个这样的8字装在一起就成了多位的数码管了。
在本设计仿真中使用的是6个一组的共阴8段数码管。
找公共共阴和公共共阳的方法:
首先我们找个电源|稳压器(3到5伏)和1个1K(几百欧的也行)的电阻,VCC串接个电阻后和GND接在任意2个脚上,组合有很多,但总有一个LED会发光的,找到一个就够了,然后用GND不动,VCC(串电阻)逐个碰剩下的脚,如果有多个LED(一般是8个),那它就是共阴的了。
共阴极数码管,阴极接地,当某个发光二极管的阳极为高电平时,发光二极管点亮,对应的段就显示。
2.4.3复位电路
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(图2.6)。
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。
图2.6 复位电路
2.4.4掉电保护电路
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2.7 AT24C02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:
图2.8掉电存储电路
2.4.5时钟电路
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。
如图2.9所示。
图2.9时钟电路
2.4.6按键电路
按键控制电路中,单片机的P1.0管脚接启动/停止按键,通过软件编程,当按下按键计数器开始工作,开始计价;当弹起按键时,计数器停止工作,停止计价,启动/停止按键带自锁功能。
按下启动按键,开关处于导通状态,这时给P1.0送低电平信号,这时TR0=1,计数器开始工作,调用计价子程序开始计价。
清零按键接单片机的P1.3管脚,按下清零按键,P1.3为低电平,调用清零子程序,用于将显示数据清零,在程序中给各位赋0代码(0x3f),以达到清零的目的,方便下次计价。
另外为功能键,控制价格调整,这个按键是在没有按下启动/停止按键时有作用,计价过程中无效。
图2.10按键电路
第3章系统软件设计
3.1软件总体设计
51单片机的程序设计语言主要有两种:
一是汇编程序设计;二是C语言编程设计。
两种程序设计语言都有各自的优点。
用汇编语言编写和高级语言(C语言)比较起来节省空间,这样对于存储空间仅4KB的芯片来说是极之有利的,51单片机能更高速的运行。
C语言编写的程序,虽然不象汇编那样速度快、但程序简单易行、并且需要较小的存储空间。
C语言作为一种编译型程序设计语言,它兼顾了多种高级语言的特点,并具备汇编语言的功能。
此外,C语言程序还具有完善的模块程序结构,从而为软件开发中采用模块化程序设计方法提供了有力的保障。
因此,使用C语言进行程序设计已成为软件开发的主流。
本设计就是采用C语言编写的,由于采用模块化操作,使得程序在修改,执行的时候显得方便易行。
3.2系统软件设计
本设计中,软件设计采用模块化操作,利用各个模块之间的相互联系,在设计中采用主程序调用各个子程序的方法,使程序通俗易懂,我们设计了整体程序流程图。
在main函数编写开始,要进行初始化,包括对系统初始化和对存储器初始化,要对硬件设备进行初始化,并使硬件处于就绪状态。
通过判断是否计费,调价,清零等状态,来分别调用不同的子程序,使程序在设计之前,就有了很强的逻辑关系。
这些对应于硬件就是通过按下各个控制开关,来分别进行不同的动作,最后数码管根据输入的信息,来显示不同的数据信息,这就达到了软件控制硬件,同时输入信息控制输出信息的目的。
整个程序的流程图如下:
图3.1系统程序流程图
第4章系统调试
4.1软件调试
4.1.1编程工具—C51语言
8051单片机的应用程序设计,使用C51语言进行程序设计虽然相对于汇编语言代码效率有所下降,但可以方便地实现程序设计模块化,代码结构清晰、可读性强,易于维护、更新和移植,适合较大规模的单片机程序设计。
近年来,随着C51语言的编译器性能的不断提高,在绝大多数应用环境下,C51程序的执行效率已经非常接近汇编语言,因此,使用C51进行单片机程序设计已经成为单片机程序设计的主流选择之一。
4.1.2程序调试工具—KEIL
本设计的软件都是在KeilμVision4上进行编写,编译,调试以及运行操作。
4.1.3单片机仿真软件在线调试—PROTEUS
1.打开Proteus软件。
2.选择file菜单下的opendesign选项,找到所需的元器件,元器件上单击右键选中,再单击左键对其进行命名和赋值,接着在编辑器左边的一栏中,找出并绘制设计所要的各种元器件,按照电路图连接后并保存。
3.将用keil编译产生的hex文件下载到单片机中:
双击51单片机,在对话框中把保存过的hex文件打开,再单击确定。
4.单击左下角运行按钮,进行软件仿真调试,直到出现正确的结果。
下图为软件的仿真窗口图:
图4.1软件仿真窗口图
参考文献
1谭浩强.C程序设计(第二版).清华大学出版社,2003
2胡泉、谢芳.C语言程序设计.华中科技大学出版社,2009
3戴佳.51单片机C语言应用程序设计实例精讲.电子工业出版社,2007
4张毅刚.单片机原理及应用.高等教育出版社,2004
5马忠梅.单片机的C语言应用程序设计(第三版).北京航空航天大学出版社,2004
6胡汉才.单片机原理及其接口技术.北京:
清华大学出版社,1995
7潘永雄.新编单片机原理与应用.西安电子科技大学出版社,2003
8肖玲妮、袁增贵.Protel99SE印刷电路板设计教程.清华大学出版社,2003
9戴梅萼史嘉权.微型计算机技术与应用.清华大学出版社,2003
10何立民.单片机应用系统设计.北京:
北京航空航天大学出版社,1990
11陈明荧.8051单片机课程设计实训教材.北京:
清华大学出版社,2004
12王卫平.电子工艺技术基础.电子工业出版社,2004
13单片机学习网.
14电子电路网.
15张靖武.单片机原理应用与PROTEUS仿真.电子工业出版社,2009
致谢
本论文是在陈雷老师的悉心指导下完成的,陈老师的渊博学识和丰富的经验给我留下了深刻的印象。
作为一个专科生的毕业设计,由于没有足够的经验,难免有诸多考虑不周的地方,好在有陈老师的指导和同学们的帮助,我才能按时完成任务。
感谢我的指导老师陈雷老师,从课题的选择到设计的最终完成,陈老师都给予了我细心的指导和不懈的支持。
他严谨细致、一丝不苟的作风一直是我们学习中的榜样,并将继续影响我今后的学习和工作。
在此向陈老师致以诚挚的感谢。
毕业设计培养了我独立思考问题,分析问题与解决问题的能力,在设计中我明白了理论与实践有很大的区别,理论上可以实现的,但要做具体的实物,却要多方面考虑。
在陈老师的指导下,加上同组同学的讨论与分析,使所遇到的问题逐步得到解决。
我们的大学即将结束,今天的成绩与一直以来关心、教导我的父母、老师密不可分,在此祝愿他们身体健康、工作顺利、万事如意!
我再次感谢学校和老师给了我这次实践锻炼的机会,以及很多同学对我的帮助,为此我将尽最大的努力,并以最好的心态来回报社会,服务祖国。
附录Ⅰ程序源代码
#include
//#include
#include
#defineucharunsignedchar
#defineuintunsignedint
intxscode[6]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d};//显示存储区
intzxscode[6]={0x1f,0x2f,0x37,0x3b,0x3d,0x3e};//共阴显示片选码
intcodetab[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f};//共阴极数码
inti,j,flag;
ucharsec;
intkk=0;//路程标志位
intjkk=0;//费用
intjflag=0;//费用标志位
intkflag=0;//路程标志位
intzdflag=0;//中断标志位
intkilo=0;//路程
intdj=1;//路程单价
intdjflag=0;//路程单价
biaozhiwei;
sbitkey1=P1^0;
sbitkey2=P1^1;
sbitkey3=P1^2;
sbitkey4=P1^3;
sbitkey5=P3^4;
sbitSDA=P3^0;//IIC引脚
sbitSCL=P3^1;
voiddelay()
{;;}
voiddelay1(xms)//延时程序子程序
{
uinti,j;
for(i=xms;i>0;i--)
for(j=110;j>0;j--);
}
voidstart()//IIC开始位
{SDA=1;
SCL=1;
delay();
SDA=0;
delay();
}
voidstop()//IIC停止位
{
SDA=0;
delay();
SCL=1;
delay();
SDA=1;
}
voidrespons()//IIC应答位
{
uchari;
SCL=1;
delay();
while((SDA==1)&&(i<250))
i++;
SCL=0;
delay();
}
voidinit()
{
SDA=1;
delay();
SCL=1;
delay();
}
ucharread_byte()//从EEPROM读到MCU
{
uchari,j;
for(i=0;i<8;i++)
{
SCL=1;
j<<=1;
j|=SDA;
SCL=0;
}
return(j);
}
voidwrite_byte(uchardate)//从MCU写到EEPROM
{
uchari,temp;
temp=date;
for(i=0;i<8;i++)
{
temp=temp<<1;
SCL=0;
delay();
SDA=CY;
delay();
SCL=1;
delay();
}
SCL=0;
delay();
SDA=1;
delay();
}
voidwrite_data(ucharaddr,uchardate)//在指定地址addr处写入数据date
{
start();
write_byte(0xa0);
respons();
write_byte(addr);
respons();
write_byte(date);
respons();
stop();
}
ucharread_data(ucharaddr)//在指定地址addr读取数据
{
uchardate;
start();
write_byte(0xa0);
respons();
write_byte(addr);
respons();
start();
write_byte(0xa1);
respons();
date=read_byte();
sto
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 出租车 计价器 毕业设计