1、目 录 摘要1关键词11 前言22 方案设计22.1 功能要求32.2 方案论证33 计价器硬件设计43.1 系统的硬件构成及功能43.2 AT89S51 单片机及其引脚说明53.3 AT24C02 引脚图及其引脚功能73.4 AT24C02 掉电存储单元的设计83.5 里程计算、计价单元的设计83.6 数据显示单元设计104 系统的软件设计134.1 系统主程序设计134.2 定时中断服务程序144.3 里程计数中断服务程序144.4 中途等待中断服务程序144.5 显示子程序服务程序144.6 键盘服务程序155 系统调试与单片机下载器软件使用155.1 使用的仪器仪表155.2 系统调试
2、155.3 AT89S51 单片机下载器软件使用156 结束语18参考文献19致谢20附录 1 出租车计价器外观三维图22附录 2 源程序清单231基于单片机的出租车计价器的设计 摘 要：出租车计价器是乘客与司机双方的交易准则，它是出租车行业发展的重要标志，是出租车中最重要的工具。它关系着交易双方的利益。具有良好性能的计价器无论是对广大出租车司机朋友还是乘客来说都是很必要的。因此，汽车计价器的研究也是十分有一个应用价值的。 而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。而
3、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的实现设计要求，且灵活性强，可以通过软件编程来完成更多的附加功能。针对计费模式的切换，通过软件编程就可以轻易而举的实现。避免了机械开关带来的不稳定因素。另外在本方案中那个使用了 LED 的液晶，可以实现更加友好的使用界面。数据信息一目了然，并且即使是成品也可以方便的修改使用界面，更可根据不同的公司客户使用不同的局面。以达到更加简单方便和实用的目的。关键词：出租车计价器；控制；掉电存储；里程计算；Design of Taxi Meter Based on MCUAbstract: Taxi meter is bot
4、h passengers and drivers of trading rules, it is an important indicator of the development of the taxi industry, the most important tool in the taxi.It is related to the trading interests of both sides. The meter has a good performance for the majority of the taxi driver friend or passengers are ver
5、y necessary. Therefore, the study of the auto meter is also very a value. Analog circuit and digital circuit design of the whole circuit of the meter scale, multi-use device, resulting in a high failure rate, difficult to debug mode switch needed mechanical switch, mechanical switch a long time can
6、cause contact poor is not easy to achieve. The use of single-chip design, relatively powerful, with less hardware and appropriate software can easily coordinate with each other to achieve the design requirements, and flexibility, more additional features can be done through software programming. Bil
7、ling mode switching by software programming can easily achieve cited. And avoid mechanical switch destabilizing. In addition, in this scenario that the use of LED LCD, you can achieve a more friendly user interface. Data information at a glance, and even finished can easily modify the user interface
8、, but also according to 2different customers using different situation.In order to achieve a more simple and convenient and practical purposes.Keywords: taximeter；control；power-down storage ；mileage calculation；1 前言步入 21 世纪，出租车已经广泛地出现在我们周围。随着人们生活水平的不断提高，出租车的使用频率也越来越高，出租车行业也以高质量的服务给人们带来了出行的享受。但是由于行业的
9、特殊性，出租车行业总存在着买纠纷，困扰着行业的发展。而在出租车行业中解决这一矛盾的最好方法就是改良计价器，用更加精良的计价器来为乘客提供更加方便快捷的服务。 30 年前，我国出现了出租车，但是由于当时的经济水平，出租车并没有普遍在我们生活中出现。随着改革开放的深入，出租车行业的发展势头已十分突出。如今出租车在我国的交通运输中承担着重要的角色，出租车计价器是出租车上必不可少的重要仪器，它是负责出租车营运收费的专用智能化仪表。随着城市旅游业的发展，出租车行业已成为城市的窗口，象征着一个城市的文明程度。我们都知道，只要出租车开动，随着行驶里程的增加，就会看到汽车前面的计价器里程数字显示的读数从零逐渐
10、增大，而当行驶到某一值时（如 5KM）计费数字显示开始从起步价（如 10 元）增加。当出租车到达某地需要在那里等候时，司机只要按一下“计时”键，每等候一定时间，计费显示就增加一个该收的等候费用。汽车继续行驶时，停止计算等候费，继续增加里程计费。到达目的地，便可按显示的数字收费。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
11、 1 。2 方案设计2.1 功能要求本课程设计所设计的出租车计价器的主要功能有：数据的复位、白天/晚上转换、数据输出、计时计价、单价输出及调整、路程输出、语音播报数据信息、实现在系统掉电的时候保存单价和系统时间等信息等功能。输出采用 8 段数码显示管。本电路设3计的计价器不但能实现基本的计价，而且还能根据白天、黑夜、中途等待来调节单价，同时在不计价的时候还能作为时钟为司机同志提供方便 1。2.2 方案论证方案一：采用数字电路控制。其原理方框图如图 1 所示。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，但是考虑到这种电路过于简单，性能不够稳定，故障率高，难调试，而且电
12、路不够实用 2。图 1 数字电路方案Fig.1 The program of the digital circuit方案二：采用单片机控制。利用单片机丰富的 IO 端口，及其控制的灵活性，实现基本的里程计价功能，途中等待等不同功能。图 2 单片机控制方案图Fig.2 The MCU control programs Figure通过比较以上两种方案，单片机方案有较大的活动空间，不但能实现所要求的功能而且能在很大的程度上扩展功能，而且还可以方便的对系统进行升级，所以我们采用后一种方案 3。3 计价器硬件设计4本系统的硬件设计主要包括单片机 AT89S51、数据显示部件、A44E 霍尔传感器电路、
13、AT24C02 掉电存储单元的设计、里程计算及计价单元的设计。在硬件设计过程中，充分利用各部件的功能，实现多功能的出租车计价器设计 4。3.1 系统的硬件构成及功能计价器的单片机控制方案图如图 2 所示。它由以下几个部件组成：单片机AT89S51、总金额及单价显示部件、键盘控制部件，AT24C02 掉电存储控制、里程计算单元、串中显示驱动电路等 5。利用单片机丰富的IO端口，及其控制的灵活性，实现基本的里程计价功能和价格调节、时钟显示功能。不但能实现所要求的功能而且能在很大的程度上扩展功能，而且还可以方便的对系统进行升级。具体电路参见“出租车计价器总体电路图” 6。 键盘使用说明（1）S1按键
14、的功能在出租车不走的时候，按下 S1，可以实现数据的分屏显示；车在行走的时候只有总金额和单价显示屏在显示，当到达目的地的时候，客户要求查看总的里程的时候，就可以按下 S1 切换到里程和单价显示屏，供客户查询。（2）S2按键的功能在按下 S1按键之后，若接着按下 S2键则进行单价调整（默认为调整白天单价），当接着按下 S1时，则进行晚上单价调，再次按下 S1可进行中途等待单价调整。当单价调整结束后，可以通过过按下 S2按键进行时间调整，默认为调整时，接着按下 S1可进行调整分，分调整后再接下 S1可进行秒调整。当时调整完成后，若接着按下 S2则又可进行单价调整。（3）S3按键的功能在显示金额及单
15、价时，若按下 S3键则显示路程和单价，再次按下 S3，可返回显示金额及单价。（4）S4按键的功能在按下 S1按键之后，若接着按下 S4按键，则进行设定默认晚上单价，并启动计价器，若没有按下 S4则可设定默认单价（白天） ，并启动计价器。当设定默认晚上单价结束后，再次接下 S4按键，则可设定默认中途等待单价，并启动计价器。当设定默认中途等待单价后，若还按一次 S4，则返回系统时间的显示。3.2 AT89S51单片机及其引脚说明AT89S51是一个低功耗，高性能 CMOS8位单片机，片内含4k Bytes ISP(In-system 5programmable)的可反复擦写1000次的 Flash
16、 只读程序存储器，器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准 MCS-51指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和 ISP Flash 存储单元，功能强大的微型计算机的AT89S51可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案 7。AT89S51具有如下特点：40个引脚，4k Bytes Flash 片内程序存储器，128 bytes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层中断嵌套中断，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 8。AT89S51是一
17、个有40个引脚的芯片，引脚配置如图3所示。图3 AT89S51引脚配置Fig.3 The AT89S51 Pin configurationAT89S51芯片的40个引脚功能为：VCC：电源电压。GND：接地。RST：复位输入。当 RST 变为高电平并保持2个机器周期时，将使单片机复位。6WDT 溢出将使该引脚输出高电平，设置 SFR AUXR 的 DISRTO 位（地址8EH）可打开或关闭该功能。DISKRTO 位缺省为 RESET 输出高电平打开状态。XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。XTAL2：来自反向振荡放大器的输出。P0 口：一组 8 位漏极开路型双向 I/O
18、 口。也即地址/数据总线复用口。作为输出口用时，每位能驱动 8 个 TTL 逻辑门电路，对端口写“1”可作为高阻抗输入端用。在访问外部数据存储器或程序存储器时，这组口线分时转换地址（低 8 位）和数据总线复用，在访问期间激活内部上拉电阻。在 Flash 编程时，P0 口接收指令字节，而在程序校验时，输出指令字节，校验时，要求外接上拉电阻。P1 口：一个带内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口，P1 的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4 个 TTL 逻辑门电路。对端口写“1” ，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口。作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会
19、输出一个电流（I IL） 。Flash 编程和程序校验期间，P1 接收低 8 位地址。P1 口部分端口引脚及功能如表 1 所示。表 1 P1 口特殊功能Table 1 Special features of the P1 portP1 口引脚 特殊功能P1.5 MOSI（用于 ISP 编程）P1.6 MOSI（用于 ISP 编程）P1.7 SCK（用于 ISP 编程）P2 口：一个带内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口。P1 的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4 个 TTL 逻辑门电路。对端口写“1” ，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口。作输入口使用时，因为内部存在上拉电
20、阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流（IIL） 。在访问外部程序存储器或 16 位地址的外部数据存储器时，P2 口送出高 8 位地址数据。在访问 8 位地址的外部数据存储器时，P2口线上的内容在整个访问期间不改变。Flash 编程和程序校验期间，P2 亦接收低 8 位地址 9。P3 口：一个带内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口。P3 的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4 个 TTL 逻辑门电路。对 P3 口写“1”时，它们被内部的上拉电阻把拉到高电并可作输入端口。作输入端口使用时，被外部拉低的 P3 口将用上拉电阻输出电流（IIL） 。P3 口除了作为一般的 I/O 口线外，更重要
21、的用途是它的第二功能，如表72 所示。P3 口还接收一些用于 Flash 闪速存储器编程和程序校验期间的控制信号。 表 2 P3 口特殊功能Table 2 Special features of the P2 portPSEN/：程序储存允许输出是外部程序存储器的读先通信号，当 AT89S51 由外部程序存储器取指令（或数据）时，每个机器周期两次 PSEN/有效，即输出两个脉冲。当访问外部数据存储器，没有两次有效的 PSEN/信号 10。EA/VPP：外部访问允许。欲使 CPU 仅访问外部程序存储器，EA 端必须保持低电平，需注意的是：如果加密位 LB1 被编程，复位时内部会锁存 EA 端状态
22、。Flash 存储器编程时，该引脚加上+12V 的编程电压 VPP。3.3 AT24C02 引脚图及其引脚功能AT24C02 芯片引脚配置如图 4 所示。图 4 AT24C02 引脚配置图Fig.4 AT24C02 pin configuration diagramAT24C02 芯片 DIP 封装，共有 8 个引脚，其中：A2A0：地址引脚；SDA、SCL I2C：总线接口；WP：写保护引脚，WP 接 VSS 时，禁止写入高位地址，WP 接 VDD 时，允许写入任何地址；VCC：电源端Special features of the P1 portP3 口引脚特殊功能P3.0 RXD（串行输入口）P3.1 TXD（串行输出口）P3.2 Error!（外部中断 0）P3.3 Error!（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 Error!（外部数据存储器写选通）P3.7 Error!（外部数据存储器读选通）
