1、太原工业学院毕业设计(论文)01 绪论1.1 课题背景出租车行业在我国是八十年代初兴起的一项新兴行业，随着我国国民经济的高速发展，出租汽车已成为城市公共交通的重要组成部分。多年来国内普遍使用的计价器只具备单一的计量功能。目前全世界的计价器中有90为台湾所生产。现今我国生产计价器的企业有上百家，主要是集中在北京，上海，沈阳和广州等地。出租汽车计价器是一种专用的计量仪器，它安装在出租汽车上，能连续累加，并指示出行程中任一时刻乘客应付费用的总数，其金额值是里程和计时时间的函数。随着我国经济水平的提高以及汽车技术的发展，出租车也呈现出日益高档化的趋势。为了配合高档出租车的内饰风格，提升出租车的整体形象
2、。更重要的目的是提高行业管理水平，减少司机与乘客人员之间的纠纷。因而性能优良的出租车计价器对本行业来说尤为重要。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，但随着城市建设的加快，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，所以未来计价器的市场还是十分有潜力的。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，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。为此我们采用了单片机进行设计，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的实现
3、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。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 3km)计费数字显示开始从起步价（如 8 元）增加。当中途需要等待，等待时间超过 5 分钟时按走一公里的里程来计价。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乘客使用情况。太原工业学院毕业设计(论文)11.2 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
4、能力，进行基本技能的训练。本设计的目的：（1）进一步熟练 Proteus、KeilC 等软件的操作。（2）以 AT89S52 单片机为中心、采用 A44E 霍尔传感器测距，实现对出租车里程统计，进行计价。（3）本电路设计的计价器不但能实现计价功能，而且还能实现中途等待处理功能。1.2.2 主要设计内容及基本要求（1）设计内容：本电路以 AT89S52 单片机为中心、采用 A44E 霍尔传感器测距，设计简单的出租车计价器。在出租车计价器的设计过程中，我们设计了出租车计价器的硬件、软件以及在汽车内的安装设计。其中主要的外围功能电路有：按键控制电路，时钟电路，复位电路，LCD 液晶显示电路，霍尔传感
5、器等。（2）设计要求：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：设计的计价器不但能实现计价功能，而且还能实现中途等待处理；上电时显示祝福词，通过按下启动按键来开始计价，LCD 液晶开始显示消费金额和行驶里程；按下模拟开关按键（相当于霍尔传感器）来产生一个脉冲信号，模拟行驶的里程，LCD 液晶数开始显示所走里程和应付的金额，并不断计算；按下停止按键，停止计费，LCD 液晶显示所走里程和乘客所需付总金额结束此次服务。1.3 论文主要工作概述（1）了解题目的背景；（2）明确系统的方案选择，查阅相关资料明确设计要求；太原工业学院毕业设计(论文)2（3）依据设计要求选择合适的控制器；（
6、4）学习相关芯片；（5）设计原理框图；（6）在 Proteus 制作对应的硬件系统；（7）测试每部分硬件系统的正确性；（8）绘制程序流程图；（9）编译程序并在 Keil C 中调试；（10）在 Proteus 环境下进行仿真测试直到成功。太原工业学院毕业设计(论文)32 系统硬件设计2.1 方案选择主控电路的选择方案一：采用数字电路控制。将传感器输出的脉冲信号，经过放大整形作为移位寄存器的脉冲，实现计价，但是考虑到这种电路过于简单，性能不够稳定，而且不能调节单价，电路不够使用。方案二：采用单片机控制。利用单片机丰富的 I/O 端口，以及控制的灵活性，实现基本的里程计价功能和价格调节。这种设计价
7、格便宜，可扩展的功能强大，人机界面丰富1。2.2 系统框图如图 2.1 为出租车计价器的整个设计框图，主要由五部分电路组成：主控部分、显示部分、传感器部分、输入部分、其他部分。图 2.1 出租车计价器系统框图(1) 主控部分控制器不仅是处理数据的核心部位，而且还是控制各部分如何工作的部件。这一AT89S52单片机复位电路时钟电路显示总里程和总价格霍尔传感器（模拟开关）按键控制太原工业学院毕业设计(论文)4部分我们选用的是 AT89S52 单片机。(2) 显示部分显示器件是直接接触乘客的器件，这一部分的好坏给乘客的印象最深刻，因此这一部分是提升品质的部分。我们选用的是 1602 液晶。(3) 传
8、感器部分传感器部分是公平的源头，如果传感器不稳定直接导致计价的不准。这样很容易引起司机与乘客之间的纠纷。因而传感器的设计选择尤为重要。(4) 输入部分输入部分较上面两个部分来说较为简单和次要，输入部分主要是完成计价开始与结束的功能。(5) 其他部分其他部分主要是指器件的连接部分中间环节等。2.3 硬件电路设计本设计硬件组成主要包括：AT89S52 单片机、显示电路、复位电路、时钟电路、按键电路、A44E 霍尔传感器。2.3.1 AT89S52 主要性能参数（1）与 MCS-51 单片机产品兼容（2）8K 字节在系统可编程 Flash 闪速存储器（3）1000 次擦写周期（4）全静态操作：0Hz
9、 24MHz（5）三级加密程序存储器（6）32 个可编程 I/O 口线（7）三个 16 位定时器/计数器（8）八个中断源（9）全双工 UART 串行通道（10）低功耗空闲和掉电模式太原工业学院毕业设计(论文)5（11）掉电后中断可唤醒（12）看门狗定时器（13）双数据指针（14）掉电标识符2.3.2 AT89S52 功能特性概述AT89S52 是一种低功耗、高性能 CMOS8 位微控制器，具有 8K 在系统可编程Flash 存储器。使用 Atmel 公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业 80C51 产品指令和引脚完全兼容。片上 Flash 允许程序存储器在系统可编程，亦适于党规编程器。在单
10、芯片上，拥有灵巧的 8 位 CPU 和在系统可编程 Flash，使得 AT89S52 为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。(1) AT89S52 具有以下标准功能： 8k 字节 Flash，256 字节 RAM，32 位 I/O 口线。如图 2.2AT89S52 引脚图，看门狗定时器， 2 个数据指针，三个 16 位定时器/计图 2.2 AT89S52 引脚图太原工业学院毕业设计(论文)6数器，一个 6 向量 2 级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。另外，AT89S52 可降至 0Hz 静态逻辑操作，支持 2 种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU 停止工作，允许
11、 RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM 内容被保存，振荡器被冻结单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。(2) AT89S52 的内部组成AT89S52 内部有 8 个部件组成，即 CPU、时钟电路、数据存储器、串行口、并行口（P0P3）、定时计数器和中断系统，它们均由单一总线连接并被集成在一块半导体芯片上，即组成了单片微型计算机，AT89S52 就是 MCS-51 系列单片机中的一种。如图 2.3。图 2.3 单片机组成框图 CPU 中央处理器中央处理器是 AT89S52 的核心，它的功能是产生控制信号，把数据从存储器或输入口送到 CPU，或将 CPU
12、 数据写入存储器或送到输出端口。还可以对数据进行逻辑和算术的运算。 时钟电路AT89S52 内部有一个频率最大为 33MHz 的时钟电路，它为单片机产生时钟序列，但需要外接石英晶体做振荡器和微调电容调整频率。 内存串行接口 中断系统并行接口定时/计数器RAM时钟电路路ROMCPU部分T0 T1 T2P0 P1P2P3 T R太原工业学院毕业设计(论文)7内部存储器可分做程序存储器和数据存储器，AT89S52 内部集成了 8K 的 ROM和 256RAM 。 定时/计数器AT89S52 有两个 16 位的定时计数器，每个定时器和计数器都可以设置成定时的方式和计数的方式，但只能用其中的一个功能，以
13、定时或计数结果对计算机进行控制。 并行 I/O 口MCS-51 有四个 8 位的并行 I/O 口，P0 ，P1，P2，P3，以实现数据的并行输入输出。 串行口它有一个全双工的串行口，它可以实现计算机间或单片机同其它外设之间的通信，该串行口功能较强，可以作为全双工异步通讯的收发器，也可以作为同步移位器用。 中断控制系统AT89S52 有六个中断源，既外部中断两个，定时计数器中断三个，另外还有一个串行中断，全部的中断分为高和低的两个输出级。(3) AT89S52 管脚介绍AT89S52 的制作工艺为 HMOS，采用 40 管脚双列直插式 DIP 封装参见图 2.2 引脚说明如下：VCC：电源。GN
14、D：接地。P0 口：P0 口是一个 8 位漏极开路的双向 I/O 口。作为输出口，每位能驱动 8 个TTL 逻辑电平。对 P0 端口写“1”时，引脚用作高阻抗输入。 当访问外部程序和数据存储器时，P0 口也被作为低 8 位地址/ 数据复用。在这种模式下，P0 具有内部上拉电阻。 在 flash 编程时， P0 口也用来接收指令字节；在程序校验时，输出指令字节。程序校验时，需要外部上拉电阻。 P1 口：P1 口是一个具有内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口，P1 输出缓冲器能驱动 4 个 TTL 逻辑电平。对 P1 端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时
15、，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，太原工业学院毕业设计(论文)8将输出电流。此外，P1.0 和 P1.2 分别作定时器 /计数器 2 的外部计数输入（P1.0/T2 ）和时器/计数器 2 的触发输入（P1.1/T2EX），具体如下表 2.1 所示。 在 flash 编程和校验时， P1 口接收低 8 位地址字节。 表 2.1引脚号 第二功能P1.0 T2（定时器/计数器 T2 的外部计数输入），时钟输出P1.1 T2EX（定时器/计数器 T2 的捕捉/重载触发信号和方向控制）P1.5 MOSI（在系统编程用）P1.6 MISO（在系统编程用）P1.7 SCK （在系统编程用）P2 口：P2
16、 口是一个具有内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口，P2 输出缓冲器能驱动 4 个 TTL 逻辑电平。对 P2 端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。 在访问外部程序存储器或用 16 位地址读取外部数据存储器（例如执行 MOVX DPTR）时，P2 口送出高八位地址。在这种应用中，P2 口使用很强的内部上拉发送 1。在使用 8 位地址（如 MOVX RI）访问外部数据存储器时，P2 口输出 P2 锁存器的内容。 在 flash 编程和校验时， P2 口也接收高 8 位地址字节和一些控制信号。P
17、3 口：P3 口是一个具有内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口，p2 输出缓冲器能驱动 4 个 TTL 逻辑电平。对 P3 端口写 “1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL ）。 P3 口亦作为 AT89S52 特殊功能（第二功能）使用，如下表 2.2 所示。在 flash 编程和校验时， P3 口也接收一些控制信号。RET：复位输入。晶振工作时，RST 脚持续 2 个机器周期高电平将使单片机复位。看门狗计时完成后，RST 脚输出 96 个晶振周期的高电平。特殊寄存器 太原工业学院毕业设计(论文)9AUX
18、R(地址 8EH)上的 DISRTO 位可以使此功能无效。DISRTO 默认状态下，复位高电平有效。：地址锁存控制信号（ALE）是访问外部程序存储器时，锁存低 8 位地址的输出脉冲。在 flash 编程时，此引脚（ ）也用作编程输入脉冲。在一般情况下，ALE 以晶振六分之一的固定频率输出脉冲，可用来作为外部定时器或时钟使用。然而，特别强调，在每次访问外部数据存储器时，ALE 脉冲将会跳过。 如果需要，通过将地址为 8EH 的 SFR 的第 0 位置 “1”，ALE 操作将无效。这一位置 “1”，ALE 仅在执行 MOVX 或 MOVC 指令时有效。否则，ALE 将被微弱拉高。这个 ALE 使能
19、标志位（地址为 8EH 的 SFR 的第 0 位）的设置对微控制器处于外部执行模式下无效。表 2.2引脚号 第二功能P3.0 RXD（串行输入）P3.1 TXD（串行输出）P3.2 （外部中断 0）P3.3 （外部中断 1）P3.4 T0（定时器 0 外部输入）P3.5 T1（定时器 1 外部输入）P3.6 （外部数据存储器写选通）P3.7 （外部数据存储器写选通）：外部程序存储器选通信号（ ）是外部程序存储器选通信号。 当 AT89S52 从外部程序存储器执行外部代码时， 在每个机器周期被激活两次，而在访问外部数据存储器时， 将不被激活。 /VPP:访问外部程序存储器控制信号。为使能从 0000H 到 FFFFH 的外部程序存储EA器读取指令， 必须接 GND。 EA为了执行内部程序指令， 应该接 VCC。 EA在 flash 编程期间， 也接收 12 伏 VPP 电压。 EAXTAL1:振荡器反相放大器和内部时钟发生电路的输入端。
