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1、第一章 出租車計價系統(tǒng)的設(shè)計要求與設(shè)計方案 1.1 出租車計價器設(shè)計要求 設(shè)計一個出租車自動計費器，計費包括起步價、行車里程計費、等待時間計 費三部分，用七段數(shù)碼管顯示總金額，單價，運行里程，起步價為6 元，超過6 元，每一公里增加 1 元或 2 元，等待時間單價為每 30秒鐘 1元， 計費功能：費用的計算是按行駛里程收費。設(shè)起步價為 6 元。 1、當總金額＜6 元時，按起價計算費用 2、當總金額＞6 元時，每公里按1 元或2 元計費 3、 等待累計時間＞30s時，按1元/30s計費 4、 S1為啟動按鈕、S2轉(zhuǎn)換單價按鈕、S3復(fù)位按鈕。 顯示功能： 1、 顯示行駛里程：用三位

2、數(shù)字顯示，顯示方式為“XX.X”，單位為km。計 程范圍0-99.9km，精確到0.1km。 2、 顯示單價：用兩位數(shù)字顯示，顯示方式為“X.X”，單位為元。 3、 顯示總費用：用三位數(shù)字顯示，顯示方式為“XX.X”，單位為元。計價 范圍 0-99.9 元，精確到 0.1 元。 1.2 系統(tǒng)主要功能 本出租車自動計費，上電后顯示最初的起步價，里程計費單價。同時具有運 行，復(fù)位，轉(zhuǎn)換等狀態(tài)，可以切換白天與晚上不同計費單價，可以實現(xiàn)每等待 30s 收 1 元功能。出租車顯示行駛的總費用，里程，單價。 1.3 方案論證與比較 方案一：采用數(shù)字電子技術(shù)，利用 555 定時芯片構(gòu)成多諧振蕩器

3、，或采用外 圍的晶振電路作為時鐘脈沖信號，采用計數(shù)芯片對脈沖盡心脈沖的計數(shù)和分頻， 最后通過譯碼電路對數(shù)據(jù)進行譯碼，將譯碼所得的數(shù)據(jù)送給數(shù)碼管顯示，一下是 該方案的流程框圖，方案一如圖1-1所示： 0計費脈神 計；T 4-譯出 圖1-1方案一 方案二：采用EDA技術(shù)，根據(jù)層次化設(shè)計理論，該設(shè)計問題自頂向下可分為 分頻模塊，控制模塊計量模塊、譯碼和動態(tài)掃描顯示模塊，其系統(tǒng)框圖如圖1-2 所示： FPGA 時譏H J 計費H 等待信號 計時戸 ■:Y'.'j 藝里脈沖 控制器

4、 L-'寳 to 計程冃 圖1-2方案二 方案三：采用MCU技術(shù)，通過單片機作為主控器，采用外部晶振作為時鐘脈 沖,通過按鍵可以方便調(diào)節(jié)，以下是方案三的系統(tǒng)流程圖，本方案主要是必須對 于數(shù)字電路比較熟悉，成本又不高。方案圖如圖1 -3所示： 圖1-3方案三 方案總結(jié)：通過各個方案的比較，本次采用方案三，不但控制簡單，而且成 本低廉，設(shè)計電路簡單。 第二章 出租車計價系統(tǒng)的硬件設(shè)計 XTAL3 2.1 AT89C51單片機介紹 (I M1 1 j HflJ (t 1> I人4 iRD) VCC po o

5、 mon □ FC.1 .PAD \ *04 PO 7 M07} ' f Aj v kf* AkE.rPR0& □ PAEN i J "】和 .PJ a 1*14^ :d M2} PJ 3 O FT 2 I A 10) ■i A# i <*?> P? C AT89C51 AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器的低電壓，高性能 CMOS8位微處理器，俗稱單片機。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技 術(shù)制造，與工業(yè)標準的MCS-51指令集合輸出管腳相兼容。由于將多功能8位C

6、PU 和閃爍存儲器組合在單個芯片中，ATMEL的AT89S51是一種高效微控器，為很多 嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性且廉價的方案 單片機各引腳功能說明： VCC：供電電壓。 GND：接地。 P0 口： P0 口為一個8位漏級開路雙向I/O 口，每腳可吸收8TTL門流。當 P1 口的管腳第一次寫1時，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲 器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時，P0 口作為原碼輸入 口，當FIASH進行。校驗時，P0輸出原碼，此時P0外部必須被拉高。 P1 口： P1 口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O 口，P1 口緩沖器能接 收輸

7、出4TTL門電流。P1 口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1 口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在 FLASH 編程和校驗時，P1 口作為第八位地址接收。 P2 口： P2 口為一個內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O 口，P2 口緩沖器可接收， 輸出4個TTL門電流，當P2 口被寫“1”時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作 為輸入。并因此作為輸入時，P2 口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于 內(nèi)部上拉的緣故。P2 口當用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進行 存取時，P2 口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢， 當對外部八位地址

8、數(shù)據(jù)存儲器進行讀寫時，P2 口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。 P2 口在 FLASH 編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。 P3 口： P3 口管腳是8個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O 口，可接收輸出4個TTL 門電流。當P3 口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸 入，由于外部下拉為低電平，P3 口將輸出電流(ILL)這是由于上拉的緣故。P3 口也可作為AT89S52的一些特殊功能口，P3 口同時為閃爍編程和編程校驗接收 一些控制信號。 RST：復(fù)位輸入。當振蕩器復(fù)位器件時，要保持RST腳兩個機器周期的高電 平時間。 ALE/PROG :當訪問外部存儲器時，地址鎖存

9、允許的輸出電平用于鎖存地址的 地位字節(jié)。 /PSEN：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個 機器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的/PSEN信 號將不出現(xiàn)。 /EA/VPP :當/EA保持低電平時，則在此期間選擇外部程序存儲器 (OOOOH-FFFFH)，不管是否有內(nèi)部程序存儲器。 XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。 XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。 2.2 里程計算、計價單元的設(shè)計 里程計算是通過安裝在車輪上的霍爾傳感器A44E檢測到的信號，送到單片 機，經(jīng)處理計算,送給顯示單元的。其原理如圖2-1所示

10、 圖2-1 由于A44E屬于開關(guān)型的霍爾器件，其工作電壓范圍比較寬（4.5?18V）, 其輸出的信號符合TTL電平標準，可以直接接到單片機的I/O端口上，而且其最 高檢測頻率可達到1MHZ。 如圖2-2, A44E集成霍耳開關(guān)由穩(wěn)壓器A、霍耳電勢發(fā)生器（即硅霍耳片）B、 差分放大器C、施密特觸發(fā)器D和OC門輸出E五個基本部分組成。 在輸入端輸入電壓CC V ,經(jīng)穩(wěn)壓器穩(wěn)壓后加在霍耳電勢發(fā)生器的兩端，根 據(jù)霍耳效應(yīng)原理，當霍耳片處在磁場中時，在垂直于磁場的方向通以電流，則與 這二者相垂直的方向上將會產(chǎn)生霍耳電勢差HV輸出，該HV信號經(jīng)放大器放大 后送至施密特觸發(fā)器整形，使其成

11、為方波輸送到OC門輸出。當施加的磁場達到 工作點（即OP B ）時，觸發(fā)器輸出高電壓（相對于地電位），使三極管導(dǎo)通，此 時OC門輸出端輸出低電壓，通常稱這種狀態(tài)為 開。當施加的磁場達到 釋 放點（即rPB）時，觸發(fā)器輸出低電壓，三極管截止，使OC門輸出高電壓，這 種狀態(tài)為 關(guān)。這樣兩次電壓變換，使霍耳開關(guān)完成了一次開關(guān)動作。 我們選擇了P3.5 口作為信號的輸入端，內(nèi)部采用計數(shù)的方式，車輪每轉(zhuǎn) 一圈（我們設(shè)車輪的周長是10米），霍爾開關(guān)就檢測并輸出信號，引起單片機對脈沖計數(shù)，當計數(shù)達到10次時，也就是0.1公里，單片機就控制將金額自動的加 增加，其計算公式：當前單價X公里數(shù)二金額。 2.3

12、數(shù)據(jù)顯示單元的設(shè)計 由于設(shè)計要求有單價（2位）、路程（3位）、總金額（3位）顯示輸出，我 們采用8個7段數(shù)碼管動態(tài)顯示。如圖2-3： ■ ? 1 1? ?.. Ffl (WiO Ffl 2W2 Ffl : Fn.WADI FU &(4D5 M Ffl YZ F^DTAB 曲1i■朋 P22AM0 P2.3JA.11 kjjah P2JiAftiq P27JA15 Ji? ?=■ ■M 貯 ^.v：::::::::::::::::::::::: str 圖2-3數(shù)據(jù)顯示硬件電路圖 2.4按鍵單元的設(shè)計 電路共采用了四個按鍵，

13、S1、S2、S3、S4，其功能分別是：S1啟動計價開關(guān)、 S2白天/晚上轉(zhuǎn)換開關(guān)、S3數(shù)據(jù)復(fù)位清零開關(guān)、S4閉合表示出租車正常運行, 計價器也正常計價；若打開S4則表示出租車在暫停，轉(zhuǎn)入判斷是否收費程序， 閉合超過30秒，開始計價。如圖2-4： 一 盞 丁 二.:;二:■- 乳心spITnl-lrl-sctr一 2.5振蕩電路 單片機內(nèi)部有一個高增益、反相放大器，其輸入端為芯片引腳XTAL1,其輸 出端為引腳XTAL2。通過這兩個引腳在芯片外并接石英晶體振蕩器和兩只電容（電 容和一般取33pF）。這樣就構(gòu)成一個穩(wěn)定的自激振蕩器。 振蕩電路脈沖經(jīng)過二分頻后作為系統(tǒng)的時鐘信號，再在二

14、分頻的基礎(chǔ)上三分頻產(chǎn) 生ALE信號，此時得到的信號時機器周期信號。振蕩電路如圖2-5所示： C1 _IF U1 - 30dF 19 >XTAL1 . 1 XI C2- XTAL2 」I-J 30pF 圖2-5振蕩電路 2.6復(fù)位電路 復(fù)位操作有兩種基本形式：一種是上電復(fù)位，另一種是按鍵復(fù)位。按鍵復(fù)位 具有上電復(fù)位功能外，若要復(fù)位，只要按圖中的RESET鍵，電源VCC經(jīng)電阻R1、 R2分壓，在RESET端產(chǎn)生一個復(fù)位高電平。上電復(fù)位電路要求接通電源后，通 過外部電容充電來實現(xiàn)單片機自動復(fù)位操作。上電瞬間RESET引腳獲得高電平,

15、 隨著電容的充電，RERST引腳的高電平將逐漸下降。RERST引腳的高電平只要能 保持足夠的時間（2個機器周期），單片機就可以進行復(fù)位操作。按鍵復(fù)位電路 30|3F . 9 RST 圖如圖2-6所示。 B E- 昭A.LEA Q r-:.2.34.5 JJ 1 1 1 1 di p p p p p p i-d 一土 丄丄土 圖2-6復(fù)位電路 總電路圖 -:■:■?￡ XTHLZ RinT mH呂 P 口 ?=>= P 口LJWDkl P 口LJ-H Du PELtHD*- 3^. s F■口Dm Fr-J口sta PN-Ir-X-I

16、II ^5 >rm s FhJbJHc pnljh-h UN-t>-N phjswuu PN0K: -ahl.MA 有 PAUIOa- pHlfTXD PDLJTrm PU3TITT pfrn pLJfm pLJm 胃 Pu-J旨 ? ■- 5 CD .□n 第三章 出租車計價系統(tǒng)的軟件設(shè)計 3.1主程序流程圖記描述 由于用到了外部中斷

17、0,所以，按中斷系統(tǒng)的編程結(jié)構(gòu)在0000H處放置一條長 跳轉(zhuǎn)指令LJMP START跳轉(zhuǎn)到主程序入口，在外部中斷0的中斷入口地址0003H處放 置一條長跳轉(zhuǎn)指令LJMP EXT0跳轉(zhuǎn)到外部中斷0服務(wù)程序處。主程序進行程序中用 到的一些存儲單元的初始化，T0,T 1的初始化。首先，進行存儲器單元初始化， 將71H-79H單元賦值。然后進行定時器的設(shè)置。設(shè)置T1的工作方式為模式2,計數(shù) 狀態(tài)，自啟動。T0的工作方式，模式1,定時狀態(tài)，自啟動，對輸入的脈沖進行 計數(shù)，給T0、T1賦初值。之后調(diào)用計數(shù)脈沖子程序，及等待子程序，數(shù)碼管動態(tài) 顯示子程序，最后進入鍵盤掃描子程序進行掃描。主程序不斷進行調(diào)用數(shù)

18、碼管顯 示子程序及鍵盤掃描子程序循環(huán)操作，等待中斷。如圖3-1： r 衽0013判姐姿傍斯擰滄 UMPFUflJlTlO^Hm 理學(xué) 3.2計費子程序流程圖 72H存儲總金額小數(shù)位，73H存儲器總金額個位，78H存儲器總金額十位，77H 存儲單價元。將72H中值放入A中，再將A與77H相加，即小數(shù)位與單價相加，結(jié)果 存入A，再進行十進制調(diào)整，將結(jié)果存于R6，將高四位與低四位交換并屏蔽高四 位，保留低四位與個位相加得到總金額個位。若總金額超過10則清零，并且總金 額十位加1。將R6中數(shù)值取出，屏蔽高四位，輸出總金額小數(shù)位。如圖3-2： 帯的網(wǎng)容取出，屏廠

19、理高四位，輜出耳總金驗一踰 3.3等待是否收費子程序 在出租車的計價系統(tǒng)中，出租車在等待的時候也要計價,本設(shè)計體現(xiàn)了這點。 程序判斷了出租車是否停止，若停止30秒以上是，開始計價。55H中賦初值20,56H 中賦初值10，總共30秒延時。超過30秒時，調(diào)用計費子程序。如圖3-3 圖3-3等待是否收費子程序流程圖 3.4按鍵子程序流程圖 圖3-4 3.5外部中斷0流程圖 等待收費子程序流程圖 P 將金師」路涯，單價計數(shù)單JEiSO 1 一-1 T 外部中斷0坦?jié)〕绦?

20、 程序 ORG 0000H LJMP MAIN ORG 0003H ;外部中斷入口地址 LJMP REST ORG 030H MAIN: MOV 71H,#00H ;脈沖計數(shù)每10個脈沖里程數(shù)加0.1顯示緩沖單元 MOV 72H,#00H ;存儲總金額小數(shù)位 MOV 73H,#00H ;存儲總金額個位 MOV 74H,#00H ;存儲里程數(shù)小數(shù)位 MOV 75H,#00H ;存儲里程數(shù)個位 MOV 76H,#00H ;存儲單價角位 MOV 77H

21、,#01H ;存儲單價元位 MOV 78H,#00H ;存儲總金額十位 MOV 79H,#00H ;存儲里程數(shù)十位 MOV 55H,#20 ;給定等待初值20*50ms MOV 56H,#10 ;10秒等待時間初值 SETB EA ;開總中斷 SETB EX0 ;開外部中斷0 MOV TCON,#04H ;外部中斷0低電平 MOV TMOD,#61H ;設(shè)置使用定時器1，模式2，計數(shù)狀態(tài)，自啟動，定 時器0，模式1，定時狀態(tài)，自啟動 MOV TL0,#0B0H ;50ms 初值設(shè)定 C350H MOV TH0,#03CH MOV TL1,#0FFH ;設(shè)置定時器低八位初值

22、為FFH，即有一脈沖輸入就 溢出 MOV TH1,#0FFH ;設(shè)置定時器高八位初值為FFH，用于重裝低八位 START: LCALL PULSE ;調(diào)用計數(shù)脈沖子程序 LCALL WAIT ;調(diào)用等待子程序 LCALL DISPLAY ;調(diào)用顯示程序進行顯示 LCALL KEY ;調(diào)用鍵盤掃描程序 SJMP START ;返回START處繼續(xù)循環(huán)執(zhí)行 REST: PUSH ACC MOV 71H,#00H ;脈沖計數(shù)每10個脈沖里程數(shù)加1顯示緩存單元 MOV 72H,#00H ;存儲總金額個位 MOV 73H,#00H MOV 74H,#00H MOV 75H,

23、#00H ;存儲總金額十位 ;存儲里程數(shù)個位 ;存儲里程數(shù)十位 MOV 78H,#00H ;存儲總金額百位 MOV 79H,#00H ;存儲里程數(shù)百位 MOV 55H,#20 MOV 56H,#10 POP ACC RETI PULSE: JBC TF1,PTO1 ;TF1 為 1 則轉(zhuǎn) PT01 LJMP PSOUT PTO1: MOV 55H,#20 MOV 56H,#10 INC 71H MOV R1,71H CJNE R1,#0AH,PSOUT ;脈沖調(diào)整，改變立即數(shù)即可；里程數(shù)個位 74H,R1 不等于OAH則轉(zhuǎn)PSOUT INC 74H L

24、CALL MONEY MOV R1,74H CJNE R1,#OAH,PSOUT ;里程數(shù)十位 75H MOV 74H,#00H INC 75H MOV R1,75H CJNE R1,#0AH,PSOUT MOV 75H,#00H INC 79H MOV R1,79H CJNE R1,#0AH,PSOUT MOV 79H,#00H PSOUT:RET WAIT: JBC TF0,PTO2 LJMP CHU0 PTO2:MOV TL0,#0B0H MOV TH0,#03CH DJNZ 55H,CHU0 ;不為0則轉(zhuǎn) MOV 55H,#20 DJNZ 56H

25、,CHU0 MOV 56H,#10 ; 30秒等待計時 INC 72H MOV A,72H LCALL MONEY1 CHU0:RET MONEY: MOV A,72H ADD A,77H MONEY1:DA A MOV R6,A SWAP A ANL A,#0FH ADD A,73H MOV 73H,A CJNE A,#0AH,MONEY2 MOV 73H,#00H INC 78H MOV A,78H CJNE A,#0AH,MONEY2 MOV 78H,#00H MONEY2:MOV A,R6 ANL A,#0FH MOV 72H,A RET

26、 DISPLAY:MOV A,78H CJNE A,#00H,L2 MOV A,73H CJNE A,#06H,L1 L1:JNC L2 MOV A,#82H ADD A,#80H MOV P0,A MOV P2,#02H LCALL DELAY MOV P2,#00H MOV A,#0C0H MOV P0,A MOV P2,#01H LCALL DELAY MOV P2,#00H MOV A,#0C0H MOV P0,A MOV P2,#40H LCALL DELAY MOV P2,#00H LJMP L3 L2:MOV A,73H MOV D

27、PTR,#TAB MOVC A,@A+DPTR ADD A,#80H MOV P0,A MOV P2,#02H LCALL DELAY MOV P2,#00H MOV A,72H MOVC A,@A+DPTR MOV P0,A MOV P2,#01H LCALL DELAY MOV P2,#00H MOV A,78H MOVC A,@A+DPTR MOV P0,A MOV P2,#40H LCALL DELAY MOV P2,#00H L3:MOV A,75H MOV DPTR,#TAB MOVC A,@A+DPTR ADD A,#80H MOV

28、P0,A MOV P2,#08H LCALL DELAY MOV P2,#00H MOV A,74H MOVC A,@A+DPTR MOV P0,A MOV P2,#04H LCALL DELAY MOV P2,#00H MOV A,77H MOVC A,@A+DPTR ADD A,#80H MOV P0,A MOV P2,#20H LCALL DELAY MOV P2,#00H MOV A,76H MOVC A,@A+DPTR MOV P0,A MOV P2,#10H LCALL DELAY MOV P2,#00H MOV A,79H MOVC

29、 A,@A+DPTR MOV P0,A MOV P2,#80H LCALL DELAY MOV P2,#00H RET KEY: MOV A,#0FH MOV P3,A MOV A,P3 ORL A,#0F0H CJNE A,#0FFH,KEY1 LCALL DELAY SJMP EKEOUT KEY1: LCALL DELAY MOV A,P3 ORL A,#0F0H CJNE A,#0FFH,KEY2 SJMP EKEOUT KEY2: MOV R1,A KEY3: MOV A,P3 ORL A,#0FCH CJNE A,#0FFH,KEY3

30、MOV A,R1 JNB ACC.0,RUN JNB ACC.1,CHANGE SJMP EKEOUT RUN: SETB TR0 SETB TR1 SETB EA SJMP EKEOUT EKEOUT:RET CHANGE: PUSH ACC MOV A,77H CJNE A,#02H,NIGHT MOV 77H,#01H SJMP CHOUT NIGHT: MOV 77H,#02H CHOUT: POP ACC RET DELAY: MOV R7,#100 DJNZ R7,$ RET TAB: DB 0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H,92H,82H,0F8H,80H,90H END