1、i本科毕业论文（20 届）基于 ARM 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指导教师完成日期ii基于 ARM 的出租车计价器的设计目录前言 .2第 1 章 绪论 .3第 1.1 节 选题的背景及意义 .3第 1.2 节 嵌入式系统的简介 .3第 1.3 节 ARM 简介 .4第 1.4 节 ARM 与 51 单片机区别 .4第 2 章 系统分析 .6第 2.1 节 背景分析 .6第 2.2 节 计价公式分析 .6第 2.3 节 实现功能分析 .6第 2.4 节 方案分析 .7第 3 章 系统设计 .8第 3.1 节 硬件设计 .8第 3.2 节 程序设计 .10第 3.3
2、 节 框图设计 .12第 4 章 系统测试 .12第 4.1 节 硬件测试 .13第 4.2 节 软件测试 .13第 4.3 节 综合测试 .13第 4.4 节 测试结果 .13结论 .14参考文献 .15致谢 .16附录 .17附录 1：实物照片 .17附录 2：主程序 .18第 1 页基于 ARM 的出租车计价器的设计【摘要】：出租车计价器采用了 stm32f103zet6 为主要芯片的开发板。时钟这一要素加在功能要求上方便广大司机与乘客。使用内部自带电池的 RTC 时钟，可以在掉电的情况下继续存储正确的时间。计价时，有白天和黑夜两种价格，还有中途停车等待的价格。白天和黑夜这两种状态是由系
3、统时间区分的，起步价相同，但是单价却各不相同。为了适应社会需求的增长，使用触摸屏技术方便改动价格。进入修改参数的界面，可以通过触摸屏技术，能修改单价，总价，等待价格。系统时间也可以根据需求做对应的修改。速度可以调节，对里程数产生一定影响。由于车祸的频繁发生，于是便加了个功能，当车主速度过快，车就会闪个不停来提醒车主减速。车子暂停时，车灯也有闪烁现象的出现，来提醒后面的车注意车距。此时的停止时间可以累加，累计到一定时间将会收费。【关键词】：stm32f103zet6；触摸屏；速度Abstract:The taxi meter makes a stm32f103zet6 as the main c
4、hip development board. This element of the clock is added to the functional requirements to facilitate the majority of drivers and passengers.Use the RTC clock with the internal battery, you can continue to store the correct time in power-down situations.When billing, there are two prices during the
5、 day and night, as well as half-price parking.The two states of day and night are distinguished by the system time, the starting price is the same, but the price is different.In order to accommodate the growth needs of the community, the use of touch-screen technology to facilitate changes in prices
6、.To modify the parameters of the interface,it can touch screen technology and can modify the unit price, total price.The system time can also make corresponding changes according to the demand.Speed can be adjusted to produce a certain effect on mileage.Due to the frequent occurrence of the accident
7、, where they added a function, when the owners too fast, the car will be flashed to remind owners to slow down.When the car pause, there are twinkling lights, in order to remind the car at the back of the car note.At this time,the stop time can be accumulated.If the certain time is coming,it will co
8、llect fees.第 2 页Key words: stm32f103zet6 ; touch screen ; speed第 3 页前言随着现代生活水平的逐渐提高，衣食住行也越加丰富多彩，出行的舒适已受到越来越多人的关注。于是，出租车行业以低价高质的服务给人们带来了出行的享受，但乘客与司机之间存在着不能缺失的金钱关系，所以出租车计价器的好坏受到关注。计价器是出租汽车的经营者和乘坐出租汽车的消费者之间用于公平贸易结算的工具，因而计价器计价准确与否，直接关系到经营者和消费者的经济利益。依据国家有关法律、法规，出租汽车计价器是列入国家首批强制检定的工作计量器具之一，也是近年来国家质量技术监督部门
9、强化管理的六类重点计量器具之一。在出租车是城市交通的重要组成部分，行业健康和发展也获得越来越多的关注。汽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1 。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，造成故障率高以及难调适等。本设计的计价器不但能实现基本的计价，而且还能根据白天、黑夜等不同时段调节单价，同时还可以为乘客与司机提供时间上的方便 2 。为顺应社会需要以及政策中的调动，使用触摸屏的技术将易于调控单价、时间等，还可以通过等的闪烁来提醒出租车司
10、机行驶恰当的速度。论文主要分为四个篇章，综合起来介绍了出租车计价器的背景、功能以及实现这些功能的技术方面的要求。第一章的绪论部分介绍了计价器的背景及 arm 和嵌入式的基础知识。第二章主要讲了出租车计价器的功能要求，以及其中相关的公式介绍分析。第三章为系统设计部分，硬件采用的是以 stm32f103zet6 芯片为主的简单开发板，软件则使用 c 语言设计。第四章是测试部分，将做好的各个模块测试一遍，看其是否符合要求。第 4 页第 3 页第 1 章 绪论第 1.1 节 选题的背景及意义城市出租车交通是城市公共交通的重要组成部分，是城市常规公共交通的重要补充，成为人们出行的主要交通工具之一，具有灵
11、活、方便、舒适等特性，可以给居民提供“门到门”的出行服务。而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，出租车计价器的研究也是十分有应用价值的 3 。随着电子化、信息化、数字化的发展，嵌入式系统的应用几乎无处不在。为此采用了 arm 嵌入式进行设计，功能强大，硬件与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实现，避免了机械开关带来的不稳定因素。随着生活水平的
12、提高，人们已不再满足衣食住的享受，出行的舒适已受到越来越多人的关注。于是，出租车以低价高质的服务给人们带来了出行的享受 4 。但是总存在着买卖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。第 1.2 节 嵌入式系统的简介嵌入式系统是用来控制或者监视机器、装置、工厂等大规模系统的设备。嵌入式系统以应用为中心、以计算机技术为基础、软硬件可裁剪、功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。嵌入式系统是一种专用的计算机系统，作为装置或设备的一部分。通常，嵌入式系统是一个控制程序存储在 ROM 中的嵌入式处理器控制板5 。事实上，所有带有数字接口的设备，如手表、
13、微波炉、录像机、汽车等，都使用嵌入式系统，有些嵌入式系统还包含操作系统，但大多数嵌入式系统都是由单个程序实现整个控制逻辑。嵌入式一般具备以下 4 个特点： 1）对实时多任务有很强的支持能力，能完成多任务并且有较短的中断响应时间，从而使内部的代码和实时内核心的执行时间减少到最低限度。 2）具有功能很强的存储区保护功能。这是由于嵌入式系统的软件结构已模块化，而为了避免在软件模块之间出现错误的交叉作用，需要设计强大的存储区保护功能，同时也有利于软件诊断。 3）可扩展的处理器结构，以能最迅速地开展出满足应用的最高性能的嵌入式微处第 4 页理器。 4）嵌入式微处理器必须功耗很低，尤其是用于便携。 第 1
14、.3 节 ARM 简介ARM 是 Advanced RISC Machines 的缩写，ARM 即可认为是一个公司的名字，也可以认为是对一类微处理器的通称，还可以认为是一种技术的名字 6 。本设计采用的是ARM7 系列的微处理器，它是低功耗的 32 位 RISC 处理器，最适合用于对价位和功耗要求较高的消费类应用。ARM7 是一种低电压，通用 32 位 RISC 微处理器单元，可作一般应用或嵌入到ASIC 或 CSIC 中，其简洁一流的设计特别适用于电源敏感的应用中。ARM7 的小尺寸使它特别适合集成到比较大的客户芯片中，此芯片中也可以包含 RAM, ROM, DSP，逻辑控制和其他代码。AR
15、M7 是 32 位通用微处理器 ARM(Advanced RISC Machines)家族中的一员，具有比较低的电源消耗和良好的性价比，基于（精简指令）RISC 结构，指令集和相关的译码机制与微程序控制的复杂指令系统的计算机相比要相对简单，这使得它拥有比较高的指令处理能力和实时中断响应能力 7 。ARM7 的主要应用领域为 8 ：工业控制、Internet 设备、网络和调制解调设备、移动电话等多种多媒体和嵌入式应用，具有如下特点：1）具有嵌入式 ICE-RT 逻辑，调试开发方便；2）极低的功耗，适合对功耗较高的应用；3）能够提供三级流水线结构；4）高速的运算处理能力能胜任绝大多数的复杂应用。第
16、 1.4 节 ARM 与 51 单片机区别从 51 系列单片机到 ARM 处理器是一个很大的跨度。原因是 ARM 处理器完全不同于 51 系列单片机, 其结构十分复杂。51 系列单片机最主要的特征就是本身能组成最小系统, 可独立运行, 并具有完整的功能, 而 ARM 则不能。ARM 和单片机不同, 它仅仅是单片机中的中央处理器。一般称其为ARM 处理器结构。下面我以 89C52 和 ARM7 为例比较, ARM 处理器作为单片机的内核和 51 系列单片机内核的相近和差异, 如下表 1-1 所列 9 。第 5 页表 1-1 51 系列和 ARM 处理器的比较51 系列单片机内核 ARM7 处理器
17、8 位代码指令 32 位代码指令（兼容 16 位代码）16 位地址总线 32 位地址总线6 个中断源 7 个中断源（含复位）8 位数据总线 32 位数据总线工作寄存器（ R0-R7）4 组 共 37 个寄存器程序计数器 程序计数器状态寄存器 状态寄存器累加器 A 和 B 37 个都可以做累加器寻址范围 16 位地址宽度 寻址范围 32 位地址宽度不能预取值 三级流水线预取值1 种工作模式 7 种工作模式不支持协处理器 支持协处理器不支持 JTAG 调试 支持 JTAG 调试第 6 页第 2 章 系统分析第 2.1 节 背景分析为了方便设计，于是取了北京市的出租车计价器作为一个参考。1.每公里
18、2 元，基价为 3 公里，起价 10 元； 2.单程 15 公里以上的部分加收 50%空驶费； 3.时速低于 12 公里/小时，每累计 5 分钟加收 1 公里费用； 4.等候乘客，每累计 5 分钟，加收 1 公里费用； 5.晚 23 时至早 5 时，每公里租价加收 20%； 6.不同乘客合租，按合乘里程各收 60%； 7.电话租车，每次加收 3 元电话租车费； 8.出市，由双方议定收费； 9.过路过桥费由乘客支付；10.燃油附加费根据政策改动。第 2.2 节 计价公式分析（1）当前时间为白天，停止时间不到五分钟；总价=起步价 +2*（速度 *时间-3）（2）当前时间为白天，停止时间超过五分钟；
19、总价=起步价 +2*（速度 *时间-3)+1*( 停止时间-5)/5（3）当前时间为夜晚，停止时间不到五分钟；总价=起步价 +3*（速度 *时间-3）（4）当前时间为夜晚，停止时间超过五分钟；总价=起步价 +3*（速度 *时间-3)+1*( 停止时间-5)/5第 2.3 节 实现功能分析1.白天（早上 6 点到晚上 11 点） ，车行驶 3 公里以内收费十元，不计时。超过 3 公里开始计时，按每公里 2 元计算。2.夜间车的起步价不变。但当行驶路程超过 3 公里，按每公里 3 元计算。3.当出租车暂停时，停止时间大于 5 分钟后，每等待 5 分钟就加收 1 元。4.车速高于 80km/h，灯开始频繁闪烁，提醒车主。5.用触摸屏的技术将参数统一进行设置。
