1、 本科 毕业 论文 (设计 ) （二零 届） 基于单片机的出租车计价器设计 所在学院 专业班级 电气工程及其自动化 学生姓名 学号 指导教师 职称 完成日期 年 月 - 1 - 摘 要 本系统以 AT89S51 单片机为核心， 主要包括 电源电路、霍尔传感器路程测量电路、数据显示电路、数据存储电路等，各电路端口分别 与单片机 AT89S51相连，通过单片机的控制来实现计价器的功能。 单片机采集并判断空车灯信号及路程检测传感器信号，当出租车启动时，单片机检测到霍尔传感器的脉冲信号并进行里程计算。当无乘客时，单片机调用实时时间芯片 DS1302 程序，用 8 个数码管进行时钟显示；当空车灯掰下乘客
2、上车时：通过 DS1302 获取时间信息分辨白天 /晚上，然后调用 AT24C02 程序获取白天 /晚上的单价及起始价，便开始计价并显示时间、里程和金额等信息；当空车灯打上乘客下车时：单片机将营运数据信息存储到 AT24C02 中，等待出租车再次启动后单次 金额与里程等信息清零复位，就此完成一次计价。 结果表明计价器具有 实时显示行驶里程和费用、能够显示时钟。与已有的系统相比简单明了，此系统能更好的为乘客和司机服务。 关键词： 出租车计价器； AT89S51； DS1302； AT24C02 - 2 - Abstract This system regards AT89S51 one-chip
3、 computer as the core. Systematic scheme including journey, circuit of power and transducer of Hall measure circuit, data reveal circuit, data store circuit,etc. mainly. Every circuit port links with output mouth of the one-chip computer AT89S51 separately, realize the function of the meter by contr
4、ol of the one-chip computer. The one-chip computer gathers and judges empty car light signal and journey measure the transducer signal, when the taxi starts, the one-chip computer measures to the pulse signal of Halls transducer and calculates the mileage. When there are no passengersing, the one-ch
5、ip computer transfers for real-time time chip DS1302 procedure, reveals the clock with 8 digital tubes; When the air and broke off the lights when boarding: DS1302 to get time information through the resolution day/night, and then call the AT24C02 procedures for day/night unit price and the starting
6、 price, they start pricing and displays time, distance and amount of such information; When air passengers got off the lights marked: MCU operating data will be stored in AT24CO2, waiting for a taxi to start again after a single amount and the mileage and other information clearing reset, thus compl
7、eting a valuation. The artificial result indicates the meter reveals distance travelled and expenses, can reveal the clock in real time.Compared with the existing system, this system has stronger function， such as reminding of the excessive speed and so on. Keywords： Taximeter； AT89S51； DS1302； AT24
8、C02 - 3 - 目 录 引言 .1 2 总体设计 .2 2.1方案论证及比较 .2 2.1.1主控模块的选择 .2 2.1.2传感器模块的选择 .2 2.1.3显示模块的选择 .3 2.2 系统总体方案 .3 3 硬件设计 .5 3.1 AT89S51单片机系统 .5 3.1.1 AT89S51单片机 .5 3.1.2单片机最小系统 .6 3.2 电源模块 .7 3.3 路程测量模块 .7 3.4 数据显示模块 .10 3.5时钟模块 . 11 3.6 数据存储模块 .13 3.7按键设置模块 .14 4 系统软件设计 .16 4.1 主程序 .16 4.2 中断程序 .17 4.2.1
9、里程计数中断程序 .17 4.2.2 中途等待中断程序 .17 4.3 计算程序 .17 5 调试 .19 5.1硬件部分的调试 .19 5.2 软件部分的调试 .19 6 结论 .20 参考文献 .21 附录 1 实验原理图 .22 附录 2 程序清单 .23 - 1 - - 1 - 引言 车计价器是出租车营运收费的专用智能化仪表，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 4 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。出租车计 价器计
10、费是否准确是乘客最关心的问题，而计价器营运数据的管理是否方便才是出租车司机最关注的。因此怎样设计出一种既能有效防止司机作弊又能方便司机的计价器尤为重要 1。 因此，本文以单片机 AT89S51 为核心设计一款多功能出租车计价器，该计价器能实现里程计价与显示、数据存储与查询、时钟显示等功能。它比市场上的一些计价器使用更方便，更明了，还具有有效防止司机作弊和系统稳定性好的优点。 - 2 - - 2 - 2 总体设计 按照系统的设计要求，本次系统设计采用单片机采集空车灯信号及路程检测传感器信号，当出租车启动时，单片机检测到霍尔传感器 的脉冲信号并进行里程计算。若已超过起价公里数，则根据里程值、每公里
11、的单价数和起价数来计算当前的累积价格，并将结果存于价格寄存器中，在将时间和当前累积价格送液晶显示电路显示出来。当到达目的地时，霍尔传感器就会停止输送脉冲信号，就停止计价，这时计价开关断开，显示当前应付的金额和对应的单价、里程，到下次重启计价时，系统自动对显示清零，并重新进行初始化过程。 2.1 方案论证及比较 2.1.1 主控模块的选择 主控模块作为整个系统的控制核心，其性能的好坏对系统工作的影响是非常重要的，经过资料翻阅，初步设定以下几种方案供 参考。 方案一：采用 CPLD 芯片为主导的控制核心， CPLD 是一种用户根据各自需要而自行构造逻辑功能的数字集成电路。其基本设计方法是借助集成开
12、发软件平台，用原理图、硬件描述语言等方法，生成相应的目标文件，通过下载电缆将代码传送到目标芯片中，实现设计的数字系统。 CPLD 保密性好但比较复杂，且功耗比较大，集成度越高越明显。 方案二： 采用 AT89S51 单片机，它是低功耗，高性能 CMOS 8 位单片机，片内含 4K bytes 的可系统编程的 Flash 只读程序存储器，具有功能强大，价格低廉的特点。 本次设计采用 AT89S51 单片机。 2.1.2 传感器模块的选择 出租车计价器电路中磁电式传感器的作用是能够感受（或者响应）规定的被测量，并按照一定规律转换成可用信号输出，即磁电式传感器在电路中的功能应是直接将车辆变速输出的机
13、械转动量信号有效地、准确地转换为电脉冲信- 3 - - 3 - 号，输入计价器主机接口，再驱动计价器主机内部的电子电路工作。 方案一：干簧管型传感器灵敏度比较高，体积小，安装简单，价格便宜，并且干簧管的接触簧片封装在玻璃管内，可以再比较潮湿和温差较大的环境中使用，但由于是机械触点，使用次数有限，且只能通过较小的电流，如果电流较大，则使 用寿命较短 2。 方案二：霍尔型传感器有线性传感器和开关型传感器两种，而使用的最多的为开关型霍尔型传感器，为适用耐高温环境，一般选用 霍尔传感器集成芯片A44E 较为可靠，是目前出租车计价器所选用的主流产品。 本设计亦采用 霍尔传感器 A44E 作为 车速检测和
14、路程测量的传感器 。 2.1.3 显示模块的选择 显示部分是用来显示要的信息，根据调查，显示部分基本上只用两种显示器。 方案一：采用数码管显示。数码管亮度高、体积小、重量轻，价格低廉，能显示简单的信息，在本课题中刚好得以应用。 方案二：采用液晶显示。液晶显示功耗低 ，轻便防震。但由于本课题显示的信息简单，不需要显示复杂的信息，若采用液晶就造成资源浪费。 本着系统设计硬件选择经济实惠的原则，采用数码管显示。 2.2 系统总体方案 本系统的结构框图如图 2-1 所示。系统的工作原理为：霍尔传感器集成芯片A44E 有信号转换、电压放大、整形输出等功能。由 A44E 霍尔传感器检测到的脉冲信号，经过处
15、理送到单片机里程寄存器。 里程计价单元：里程计算是通过安装在车轮上的霍尔传感器检测到的信号，送到单片机，经处理计算，送给显示单元的。设车轮周长为 1m，则霍尔传感器每产生 100 个脉冲便表示车 已行程 0.1km，根据实际情况在程序中进行设置。 数据储存电路：采用 I2 总线的 E2PROM 存储器 AT24C02，其存储容量为8kB， SCL 为时钟线， SDA 为数据线。 时钟电路：采用 DS1302 记录年、月、日、时、分、秒、星期及日期。 按键设置模块：采用 4 个独立键盘，分别实现清零、切换、增大、减小和功- 4 - - 4 - 能等作用。 图 2-1 系统结构框图 电源电路 键盘
16、控制 霍尔传感器 AT24C02 存储电路 DSI302 时钟电路 空车灯 AT89S51 单片机 8 个 LED 数码管 - 5 - - 5 - 3 硬件设计 本系统由电源模块、霍尔传感器路程测量模块、数据显示模块、时钟模块、按键设置模块和数据存储模块等组成，各模块 分别与单片机 AT89S51 的输出口相连，通过单片机的控制来实现计价器的功能。 3.1 AT89S51 单片机系统 3.1.1 AT89S51 单片机 AT89S51 是一个低功耗，高性能 CMOS 8 位单片机，片内含 4k Bytes ISP（ In-system programmable）的可反复擦写 1000 次的 F
17、lash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。 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，
18、片内时钟振荡器。 此外， AT89S51 设计和配置了振荡频率可为 0Hz 并可通过软件设置省电模式。空闲模式下， CPU 暂停工作，而 RAM 定时计数器，串行口，外中断 系统可 继续工作，掉电模式冻结振荡器而保存 RAM的数据，停止芯片其它功能直至外中断激活或硬件复位。同时该芯片还具有 PDIP、 TQFP 和 PLCC 等三种封装形式，以适应不同产品的需求 3。 它的主要功能特性是： 兼容 MCS-51指令系统 4K 可反复擦写 (1000次） ISP Flash ROM 32个双向 I/O 口 4.5-5.5V工作电压 - 6 - - 6 - 2 个 16位可编程定时 /计数器 时钟频
19、率 0-33MHz 全双工 UART串行中断口线 128x8bit内部 RAM 2 个外部中断源 低功耗空闲和省电模式 中断唤醒省 电模式 3 级加密位 看门狗（ WDT）电路 软件设置空闲和省电功能 灵活的 ISP字节和分页编程 双数据寄存器指针 3.1.2 单片机最小系统 单独的单片机是不能够工作的，它要配合外围电路才能实现各种控制。单片机最小系统电路由 AT89S52 单片机、电源、时钟电路和复位电路组成，是整个电路的主要部分。 E A /V P31X119X218R E S E T9RD17WR16I N T 012I N T 113T014T115P 101P 112P 123P 1
20、34P 145P 156P 167P 178P 0039P 0138P 0237P 0336P 0435P 0534P 0633P 0732P 2021P 2122P 2223P 2324P 2425P 2526P 2627P 2728P S E N29A L E /P30T X D11R X D10U1S T C 8 9C 52 R CT X DR X DY111 .05 92 M H ZC130 pC230 pP 12P 13P 14P 15V C CP 17P 16I N T 0T112345678J2 C O N 812345678J3C O N 812345678J1C O N 8P 10P 11R21KR S TV C CC310 uFR S TI N T 1T0RDWRA L EX1X2K r s t1按键R120 0D0D1D2D3D4D5D6D7A8A9A 10A 11A 12A 13A 14A 15123456789R U P 1U pl o a dV C CD0D1D2D3D4D5D6D7图 3-1 单片机最小系统原理图
