1、 本科毕业设计 （ 20 届） 智能出租车计价器设计 所在学院 专业班级 电子信息工程 学生姓名 学号 指导教师 职称 完成日期 年 月 - 2 - 摘 要 当前各个城市的出租车都有着不同的收费标准，而传统的出租车计价器往往是通过更改其代码的方式对收费方式进行更改，比较麻烦。并且传统 的计价器都是采用 LED 数码管显示，无法做到显示清楚详尽。本课题研究的出租车计价系统，附带有价格更改功能，可以根据地区情况，对初始价，行驶单价，等候单价，行驶路程，等待时间等数据进行更改操作，方便快捷。同时为了防止出租车司机随意更改数据，还同时具备有数据更改加密功能，以及数据实时显示功能。而且本系统采用 LCD
2、12864 液晶屏作为显示器，放弃传统的 LED 数码管，显示清楚明了，可以详细地显示初始价，行驶单价，等候单价，行驶路程，等待时间并能动态显示停车价和行驶价的自动切换过程。 课题主要内容包括硬件设计和软件设计 。 硬件主要可分为磁性霍尔传感器、STC89C51微处理器 、液晶显示模块和键盘模块有四大模块。 软件设计可分为主程序、万年历、计价模块、显示模块、单价调节模块五大模块。 关键词： STC89C51； 12864；键盘加密 - 3 - Abstract Taxis are the current cities have different charges, and the tradit
3、ional taxi meter is often code the same way had to change their way of fee changes, more trouble, the taxi meter of the research system, with a price Change the function, according to regional circumstances, the initial price, driving unit, pending price, distance traveled, waiting time data changin
4、g operation, convenient and quick. Meanwhile, in order to prevent taxi drivers at random to change the data, but at the same time change the encryption function with a data and real-time data display. To meet the above functions, the system uses LCD12864 LCD screen as a monitor, to give up the tradi
5、tional LED digital tube display clarity, the initial price can be displayed in detail, driving unit, pending price, distance traveled, waiting time and parking prices can be dynamically displayed Automatic switching and driving the price process. Main topics include hardware and software design. Har
6、dware can be divided into magnetic sensor, STC89C51microprocessor, LCD display module and keyboard module has four modules. Software design can be divided into the main program, calendar, pricing module, display module, unit price adjustment module five modules. Key Words: STC89C51； 12864； Keyboard
7、Encryption - 4 - 目 录 1引言 . 1 2 系统方案设 计 . 2 3 硬件设计 . 5 3.1.磁性霍尔传感器 . 5 3.2 微处理器 . 6 3.2.1 时钟电路 . 6 3.2.2 复位电路 . 6 3.3 液晶显示模块 . 7 3.3.1 显示模块选择 . 7 3.3.2 液晶显示电路 . 7 3.4 键盘模块 . 8 4 软件设计 . 10 4.1 主程序 . 10 4.2 万年历模块 . 12 4.3 计价模块 . 14 4.3.1 计算距离 . 15 4.3.2 起步价内的运算 . 16 4.3.3 行驶价的计算 . 17 4.3.4 等候价的计算 . 17
8、4.4 液晶显示模块 . 18 4.4.1 写指令 . 19 4.4.2 写数据 . 21 4.5 单价调节模块 . 22 4.5.1 键盘模块 . 22 4.5.2 密码模块 . 24 5 系统电路图以及 PCB. 28 6 结论 . 29 致 谢 .错误 !未定义书签。 参考文献 . 30 附录 1 系统程序 . 31 1引言 随着电子技术的发展出租车计价器技术也在不断进步和提高，国内出租车计价器已经经历了四个阶段的发展：从传统的全部由机械元器件组成的机械式，到半电子式即用电子线路代替部分机械元器件的出租车计价器，再从集成电路式到目前的单片机系统设计的出租车计价器。 单片机系统的出租车计价
9、器，有方便，准确，直观等优点，但是目前市面上所流行的计 价器往往都是在出厂时就将其内部数据设定好，不利于不同地方的使用，而且基本都是采用以 LED 作为显示屏幕的计价器，这种计价器显示的是一个起步价，当在超过一定的公里数后，就能按照预定的单价进行计算，从而得出最终的价格。这种计价器虽然显示比较直观方便，但在现在多元化的情况下，就显得比较的单一。例如，不同城市之间的起步价，起步距离不同，更换城市后计价器就需要对其代码进行修改，非常麻烦；还有传统的 LED 数码管，无法具体的将价格所有参数都显示出来，无法做到清楚详尽。 本课题主要任务是设计一个可以对数据详实显示并能对其中 参数进行方便更改设定的出
10、租车计价器。其可以通过传感器完成对车速的测量，转换为行驶距离，通过单片机的处理计算得出价格；并能在停车等待一定时间后进行等待价计算，同时可以在启动后继续计算行驶价。具有价格调整功能，可以对起步价，行驶价单价，等待价单价进行调整，并能对其进行加密，防止被随意更改，还能将数据详实显示在显示屏上。显示模块使用液晶，保证显示内容的详细完整，共显示：起步价，总价，行驶路程，等待时间，等待单价，行驶单价。 课题主要内容包括硬件设计和软件设计。在硬件设计部分包括微处理器部分，键盘 ,并口传输以及显示 模块。软件包括液晶显示文字图像，价格计算，键盘输入，车速车距换算等内容。并要求计价准确，显示清晰正确。 2
11、系统方案设计 出租车计价系统中，如何快速得出车辆行驶路程，是计价器工作的前提，目前流行的测速，测距方式有很多：如基于磁性霍尔传感器的测速方式、超声波测速方式、激光测速方式等等。 1、基于磁性霍尔传感器的测速仪 应用于车速检测中的磁性霍尔传感器，是基于霍尔效应的一种磁电传感器，它具备有许多特点包括对磁场敏感度高、输出信号稳定、频率响应高、抗电磁干扰能力强、响应速度快、温度性能好、结构简单、使用方便等等 。 它是由磁极对应的永磁铁、转子、霍尔元件、输入插件以及输出插件构成。当传感器的转子在外力作用下旋转时带动永磁铁转动，使霍尔元件与永磁铁周期性的接触，引起霍尔元件输出的电压产生周期性变化，通过后续
12、电路处理形成稳定的脉冲电压信号，作为输出信号进行处理运算从而得出单位时间内转子转动的次数，通过与转子的外径的线性关系计算得出最终结果。 其中比较有代表性的是利用微处理器的高速计数器端口进行车速传感器的数据采集，并利用软件控制实现对采集数据的计算和图形化显示处理。该测速装置具有测试精度高、数据通信可靠、图表化的良好用 户界面、抗干扰能力强、检测过程简单直观、系统开发成本低等优点，具有较好的推广应用前景。 2、超声波测速仪 超声波的频率超过 20KHz+人耳已经听不见，也不影响家用电器运行。超声测速就是通过测量声波的多普勒频移，进而测得转动物体的转速，并通过 A D转换表头显示转速大小。 超声波测
13、速仪的工作原理是通过超声波的反射来进行定位和确定时间，所以测量的有效作用距离比较短，而单靠提高超声换能器的发射功率并不能很好的解决问题；而且若只是单纯的对反射波进行放大，其的信噪比并不能得到很好的改善，会造成测量的精度不高。所以这些问 题严重制约了超声检测手段在大作用距离、高精度测量中的应用。 而超声波的特点则是其的指向性强，能量消耗缓慢，在介质中传播的距离较远等，所以利用超声波检测具有迅速、方便、计算简单、易于做到实时控制等优点，通过引入定时器进行计时，可以保证其可以很方便得运用于工业或其他的一些方面，拥有良好的兼容性。 3、激光测速仪 自 1960 年第一台激光器 红宝石激光器发明以来，人
14、们便开始了对激光测速的研究。基于固定时间间隔连续多次激光测距而实现的机动车激光测速仪，是上世纪 90 年代发展起来的一种新型机动车行驶速度的测量仪器，一般 为移动式，只能用于静态测量。 机动车激光测速仪按其工作方式可以分为单光束长距离红外机动车激光测速仪和双光束短距离红外机动车激光测速仪，工作方式是通过半导体激光器向目标区域发射窄脉冲信号，对其接收到的反射波进行时间轴上的处理运算，从而得出目标与发射点之间的距离。而机动车激光测速是在激光测距的基础上对被测目标发射脉冲激光串，进行连续的一系列固定时间间隔的激光测距，得到被测目标相对于测量点单位时间内的位移的变化速率，从而最终获得被测目标移动的速度
15、及方向。 激光测速系统在实际应用中有很好的使用效果与工业兼容性。以反 射式激光测速系统为例，该系统可以连续测量各种高速物体的速度变化，其工作距离和光斑大小都可以调整，具有很好的通用性。 通过比对目前主流测速方式，本课题中选用设计简便，成本低廉，结果精确的磁性霍尔传感器测速仪 。 本系统中其他的硬件模块：选用 功耗低、轻薄短小、平面直角显示以及影象稳定不闪烁，可视面积大，画面效果好，抗干扰能力强等特点的 LCD 液晶屏作为显示模块， 采用使用方便成本低廉的静态矩阵编码键盘作为按键模块。 开发环境采用 Keil C，编程语言为 C51 语言。 文中对 每个部分功能、实现过程作了详细介绍。本设计系
16、统的基础是对行驶距离的测控换算与数据通信。系统的框图如图 2-1 所示。 图 2-1 系统框图 12864 液晶 微处理器 按键模块 霍尔传感器 3 硬件设计 本系统硬件主要有四大模块组成：磁性霍尔传感器、微处理器、液晶显示模块和键盘模块。 3.1.磁性霍尔传感器 应用于车速检测中的磁性霍尔传感器，是基于霍尔效应的一种磁电传感器，它是由磁极对应的永磁铁、转子、霍尔元件、输入插件以及输出插件构成。当传感器的转子在外力作用下旋转时带动永磁铁转动，使霍尔元件与永磁铁周期 性的接触，引起霍尔元件输出的电压产生周期性变化，通过后续电路处理形成稳定的脉冲电压信号，作为车速传感器的输出信号。 本系统中采用的
17、是霍尔传感器 A3144，其电路图如图 3-1 所示。霍尔传感器A3144 是 Allegro 公司生产的宽温、开关型霍尔效应传感器，其工作温度范围可达一 40一 150。它由电压调整电路、反相电源保护电路、霍尔元件、温度补偿电路、微信号放大器、施密特触发器和 OC 门输出级构成，通过使用上拉电路可以将其输出接人 CMOS 逻辑电路。该芯片具有尺寸小、稳定性好、灵敏度高等特点。 123A 31 4 4霍尔传感器V C CR 1610KV C CINT0 图 3-1 霍 尔传感器电路 3脚为电源， 2 脚接地， 1脚输出端。由于是 OC 门输出，所有添加上拉电阻。当霍尔传感器没遇到磁铁时输出为高
18、电平，遇到时产生低电平。 3.2 微处理器 系统采用 STC89C51作为微处理器系统。 STC89C51是 51单片机 中较为普及的一款， 该系列单片机的始祖是 Intel的 8031单片机， STC的 51系列的单片机， 可以完全兼容传统的 8051单片机 。 12时钟 /机器周期和 6时钟 /机器周期可以任意选择，指令代码完全兼容传统 8051。 并且具有 EEPROM功能。 在本系统中，微处理器是主控器，此芯片内具有可编 程程序存储器， 减少了外部存储器的扩充，提高了系统的可靠性。它主要可以完成高速数据采集、控制，数据处理，数据显示与信号提取、反馈。 由于使用内部程序存储器，所以 EA
19、接高电平， P0接液晶屏数据端口，P26， P27接液晶使能端， P1接键盘模块。 X1， X2接晶振。 3.2.1 时钟电路 单片机内部有一个高增益反相放大器，为单片机提供 时钟控制信号。其电路图如图 3-2 所示。 输入端为芯片引脚 XTAL1，输出端为引脚 XTAL2。在芯片外部XTAL1和 XTAL2之间跨接晶体振荡器和微调电容，成为了一个稳定的自激振荡器。本系 统中使用 振 荡频率为 12MHz 的石英晶体。其电路图如图 3-3 所示。 为了让晶振可以方便快速的起振，在晶振两端加了 2个 30pF 的起振电容 C1、 C2。 Y1C R Y S T A LC1C A PC2C A PX1 X2图 3-2 晶振时钟电路 3.2.2 复位电路 复位是单片机的初始化操作，其作用是使 CPU 和系统中其他部件都处于一个确定的初始化状态，单片机所有工作都从初始状态开始。 本设计采用按键电平复位，电平复位是通过 RST 端经电阻与 VCC 接通而实现的。其电路图如图 3-3
