1、本科毕业论文（20 届）基于单片机的出租车计价器的设计所在学院 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 苏州大学本科生毕业设计（论文）ii目 录前 言 .2第 1 章 系统方案 .3第 1.1节 毕设背景 .3第 1.2节 设计目的与要求 .3第 1.3节 方案论证与比较 .4第二章 系统硬件设计 .6第 2.1节 硬件设计条件 .6第 2.2节 AT89C51 单片机简介 .6第 2.3节 硬件组成 .8第 2.4节 硬件电路设计 .14第三章 系统软件设计 .15第 3.1节 软件总体设计 .15第 3.2节 系统程序设计 .15第四章 系统的软硬件调试
2、.17第 4.1节 软件调试 .17第 4.2节 硬件电路 .18第 4.3节 硬件检测 .18结论 .20参考文献 .21致 谢 .22附 录 .23附录 1程序源代码 .23附录 2电路原理图 .34附录 3电路实物图 .34苏州大学本科生毕业设计（论文）1基于单片机的出租车计价器的设计【摘要】：本次毕业设计用的核心芯片是单片机 AT89C51，计算路程长度用的芯片为 A44E 霍尔传感器测距。因为该芯片需要实际测量到车轮的旋转周数，所以在本次设计中采用按键。采用 AT24C02 实现在系统掉电的时候保存单价，利用 74LS245 增强发光数码管的发光强度。显示部分采用的是发光数码管。按键
3、部分有开始计价、加价、减价、白天和黑夜价格的转换、清零等。单价、起步路程、起步价格这些数据都是按照常州的价格来定事先在程序中写好。【关键词】：出租车计价器,单片机 AT89C51,AT24C02掉电保存 Abstract: This graduate design uses the core chip Single Chip Microcomputer AT89C51. The chip of calculate the path length is A44E hall sensor measuring range. Because the chip need actually measure
4、 the rotation weeks of the wheel, this design uses buttons. When system power-fail, it uses AT24C02 to realize keeping unit price. It uses 74 LS245 to strengthen the luminous intensity of the luminescence digital tube. The display part adopts the luminescence digital tube. Button part has start invo
5、icing, price markup, price cut, conversion price of the day and night, zero cleaning, etc. These data such as unit price, start journey, and starting price are in advance written in program according to the Chang-Zhou price.Key words: Taximeter; Single Chip MicrocomputerAT89C51; AT24C02 power-fail s
6、aving苏州大学本科生毕业设计（论文）2前 言随着物质生活条件的改善，以及人力车逐步淘汰，越来越多的人开始选择价格适中的出租车 1。尤其是年轻的朋友短途出行游玩、会见朋友出租车无疑是他们首选的交通工具。当然对于乘客来说人们不会去关心整个出租车的构造，人们更多地还是比较关心它的计价方式，起步路程、起步价格等等 2。咱们了解只有出租车启动时，计价器就会跟着路程的增加而增加，就会见到四级右边的计价器路程值在渐渐变大，然而当行驶到一个数值（如 3km）时，计价数字开始由起步价（如 9元）开始逐渐增加。当乘客抵达车站，按停止按钮，总里程计费的数字和总量，它可以反映用户使用情况 3，非常直观。该表反映价
7、值量是一个里程和价格的函数（等待时间正常换算成一定比例关系的里程来计算） 4。出租车计价器经过连接传感器后，驱动。通过实际里程计价的脉冲信号转换成一定的驾驶距离 5。正是由于这一方面，我们就利用单片机作为核心控制器设计出租车计价器 6，拥有计价显示，昼夜价钱变化，公里数显示，增添减价等相关功能 7。本次毕业设计主要采用 52单片机为主控制器，来实现出租车计价器各项功能的设计，选择 AT24C02式存储单元可以实现在系统掉电来保存单价和系统时间等信息 8，输出是采用 8段 LED显示管。仪表的设计，不仅可以实现基本的估值，还可以根据白天和黑夜，以及等待的时间来调整价格。此次的毕业设计过程中，有四
8、个需要解决的关键问题：（1）按键按下的数据如何能在数码管上显示。（2）如何实现増价、减价这些功能。（3）如何实现昼夜计价的切换。（4）主控制器选用普通单片机还是 ARM，FPGA。苏州大学本科生毕业设计（论文）3第 1 章 系统方案第 1.1节 毕设背景随着物质生活条件的改善，以及人力车逐步淘汰，越来越多的人开始选择价格适中的出租车。尤其是年轻的朋友短途出行游玩、会见朋友出租车无疑是他们首选的交通工具。当然对于乘客来说本人不会去关心整个出租车的构造，本人更多地还是比较关心它的计价方式，起步路程、起步价格等等。咱们了解只有出租车启动时，计价器就会跟着路程的增加而增加，就会见到四级右边的计价器路程
9、值在渐渐变大，然而当行驶到一个数值（如 3km）时，计价数字开始由起步价（如 9元）开始逐渐增加。当乘客抵达车站，按停止按钮，总里程计费的数字和总量，它可以反映用户使用情况，非常直观。第 1.2节 设计目的与要求1.2.1 设计目的此次毕设是让本人把在大学四年所学的知识综合运用起来，尤其运用到的书本有数字电路 、 单片机原理与应用 、 C 语言应用程序设计 。以及还会熟练地运用各种软件如 keilc（主要用来编写代码以及生成 HEX 文件烧录到单片机中去） 、protues （主要是用来画出电路图以及完成电路的仿真） 、STC_ISP （通过 keilc 软件生成的 HEX 文件烧录到单片机中
10、去） 。本次毕设核心运用的还是单片机。1.2.2 主要设计内容及基本要求采用 AT89C51 单片机来完成本次设计，设计一个简单的出租车计价器。计价器的整体设计中主要的外部功能电路有：启动电路、按钮控制电路、掉电保护电路、时钟及数码管显示电路。经过上述各功能的设计，生产出来的出租车计价器应具有以下特点：来电显示均为零，按下启动按钮，开始计费，数码管开始显示起步价和起步金额（此部分价格在程序里面已经写好了） ；按一下模拟开关按键从而产生一个脉冲信号代表车子已经行驶一千米了，以此来模拟行驶的路程；数码管开始显示所走路程和所给付的金额，并逐渐增大；按下功能按键后显示屏会显示功能标志位“1” ，待显示
11、功能标识位“1”后，按下増价/减价按键单价会增加/减少 1 元；按下夜晚/ 白天转换按键，就会切换白天和夜晚的起步价格 9/12 元；按下停止按钮，它就会停止计价，总金额为数字显示，并提供所需苏州大学本科生毕业设计（论文）4的用户移动的总距离，按下复位键，数码管显示全为零，以方便下一次计算。第 1.3节 方案论证与比较出租车计价器是出租车上专用的仪器，随着技术的发展，计价器越来越先进了，不仅只有单纯的计价功能，还能具备更多的智能化功能。国内出租车计价器现在已经经历了四个阶段，从传统的机械式，到半电子式。乘客关注的问题是出租车计价器是否准确，是否超速之类的，而准确的仪表数据和营销管理则是司机们关
12、心的，如何让整体规划，未来会给我们答案。解决方案一：数字电路控制。如图 1-1 所示为原理图。使用传感器，输出脉冲信号由整形，作为移位寄存器的脉冲，以实现定价。金额显示路程显示里程传感器单价显示移位寄存器电路图 1-1系统结构图考虑到像这种电路过于简单单一，性能还不算稳定，而且不能够调节单价，也不能根据天气的变化而调节计费标准，电路不够实用。规模更大的整体电路，使用的设备，故障率高，难调试，需要使用机械开关的开关模式，很长一段时间的机械开关会造成接触不良，功能不易实现。解决方案二：采用单片机进行的，相对来说功能强大，使用较少的硬件和相应的软件可以很容易的互相配合，达到了设计要求，和灵活性，也可
13、以通过软件编程完成更多的附加功能。设计采用 AT89C51 单片机为主控器，以按键按下为车子行驶一公里且给单片机发送一个脉冲，实现对出租车的基本的计价设计，并且使用 AT24C02 掉电时保存信息的功能，使用 6 个 8 段数码管输出。丰富的端口，和灵活的控制，完成计费功能的实现。系统结构图如图 1-2：苏州大学本科生毕业设计（论文）5按键控制A T 8 9 C 5 1复位电路掉电保护时钟电路显示模块显示里程和总金额图 1-2系统结构图苏州大学本科生毕业设计（论文）6第二章 系统硬件设计第 2.1节 硬件设计条件单片微型计算机简称单片机，是一种典型的嵌入式微控制器（Microcontrolle
14、r Unit） ，英文字母 MCU 通常就表示单片机，它最早是被用在工业控制领域。一种集成电路芯片，巨大规模集成电路技术把中央处理器 CPU 随机存取存储器 RAM、只读存储器 ROM、多种 I/O 口和中断系统、定时器、计时器等功能（包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D 转换器等电路）都集成到一个单一的硅芯片上，从而形成一个不仅小还很完善的计算机系统。当前单片机已经触及到我们平常生活的各个方面，利用微控制器的到处都是。在本次毕设中，本人用到 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
15、八位复用；P0 口和 P2 口都有一定的驱动能力,P2 口的驱动能力较强。在设计过程中,为了正常显示数字，我选择驱动电路来驱动。在这种硬件设计过程中，我考虑用 74LS245 芯片来驱动数码管显示。电路的设计，考虑到距离（霍尔）传感器是昂贵的，而且不容易测试，使用模拟开关取代设计。模拟开关一端与 P3.4 口相接，另一端通过来回的转换高低电平，按一次起到消抖的作用，按第二次，对应的里程数加一。使用在程序中设置的信息数量，再加上驱动电路设计的里程数和金额，可以显示总数和行驶里程的总量数字。在显示方面，可以用液晶显示，也可以用数码管进行显示。由于这次显示比较简单只要求显示总的路程和总的价格所以本人
16、就采用数码管显示。这样既节约了成本，又可方便编写程序。于此同时，为了减少硬件的难度，我选用了动态显示的方式，使用的是共阴极数码管显示。本次毕业设计中本人目前手上有六个共阴极八段显示数码管，本人只需要把他们各自的 a b c d e f g 管脚焊接在一起就可以了。我还设计了能很好的控制出租车计价器的控制按键，,譬如开始/停止按键、复位按键、日夜转换按键、加价键和减价键等控制按键。第 2.2节 AT89C51 单片机简介AT89C51是美国ATMEL公司生产的低功耗、高性能的CMOS8位单片机，片内含4k bytes的可系统编程的Flash只读程序存储器，器件采用了ATMEL公司的高密度、非易失
17、性存储苏州大学本科生毕业设计（论文）7技术生产，兼容标准8051指令系统及引脚。它集Flash程序存储器既可在线编程（ISP）也可用传统方法进行编程及通用8位微处理器于单片芯片中，ATMEL公司的功能强大，低价位AT89C51单片机可灵活应用于各种控制领域！如下图2-1及2-2所示。AT89C51使用经典的MCS-51内核，但52单片机拥有51单片机不具备的功能。在一个单芯片上，8 位CPU具有智能和在系统可编程Flash，使得AT89C51为许多嵌入式控制应用提供高度灵活、超有效的解决方案。图 2-1 AT89C51引脚图 图 2-2 AT89C51封装图AT89C51 单片机的引脚功能描述
18、：VCC（40 引脚）：电源电压。VSS（20 引脚）：接地。RST（9 引脚）：复位输入。高电平有效。加上这两个机器周期的高电平在这个引脚时，就可以实现复位操作。ALE/ （30 引脚）：地址锁存控制信号（ALE）在访问外部程序存储器时，锁存低 8 位地址的输出脉冲。（ 29 引脚）：外部程序存储器的选通信号（ ）是外部程序存储器的选通信号。/VPP（31 引脚）：访问外部程序存储器控制信号。RXD：串行输入口。TXD：串行输出口。XTAL1（19 引脚）：振荡器反相放大器和里面时钟发生电路的输入端。XTAL2（18 引脚）：振荡器反相放大器的输入端。苏州大学本科生毕业设计（论文）8P1.0
19、:接开始/停止按键，计费控制。P1.1:接功能键。P1.2:加价功能键。P1.3:减价功能键。P1.4:白天/黑夜切换键 。P1.5:清零按键。P0 口连接数码管续端， P2 口连接到驱动芯片上。P3.4(T0):接到模拟开关按键，取代霍尔传感器的计价。P3.1、P3.0 口接到电路具有掉电保护功能的电路上。第 2.3节 硬件组成 电路的硬件配置主要包括有：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。2.3.1 驱动电路74LS245 是经常使用在我们实验课程设计中的芯片，或用于驱动 led 或者其他设备，它是 8 路同相三态双向总线收发器，双向数据传输。74LS245 还
20、具有双向三态功能，它可以被输出，并且能输入数据。当遇到 51 单片机的 P0 口总线负载达到或者高出最大负载能力的情况时，我们必需要接入像 74LS245 等的总线驱动器。当片选端/CE 的低电平有效的时候，DIR 等于 0，信号从 B 到 A；（接收）DIR 等于1，信号从 A 到 B 传输；（发送）当 CE 为高，A 、B 为高阻状态。因为总有 P2 口输出地址的高 8 位，接口时 74LS245 的三态控制端 1G 和 2G 接到地面上，P2 口和相应的输入线连接到驱动器上。P0 口连接到 74LS245 的输入端,E 端接地，以确保数据线的畅通。单片机的/RD 和/PSEN 相与后接
21、DIR，使得 RD 且 PSEN 有效时，74LS245 输入（ P0.1D1 ） ，其它时间处于输出（P0.1 D1 ） 。/CE 低电平有效时，DIR 等于“0” ，由 B 向 A 传输信号；（接收） 。DIR 等于“1” ，由 A 向 B 传输信号；（发送）当 CE 为高电平时，A、B 均为高阻态。由于 P2 口始终输出地址的高 8 位，接口时74LS245 的三态控制端 1G 和 2G 接地，P2 口与驱动器输入线对应相连。P0 口与 74LS245输入端相连,E 端接地，保证数据线畅通。8051 的 /RD 和/PSEN 相与后接 DIR，使得 RD且 PSEN 有效时，74LS245 输入（P0.1D1） ，其它时间处于输出（P0.1D1） 。引脚图如图 2-3 所示：
