1、( 此文檔為 word 格式，下載后您可任意編輯修改！)常州機電職業技術學院畢業設計（論文）說明書作者：井姣姣學號：40732310戴燕學號：40732303魏紅學號：06303173系部：電氣工程系專業：電子信息技術題目：計程車計價器設計指導者：金舒萍評閱者：2010年 4 月畢業設計（論文）中文摘要現在各大中城市出租車行業都已普及自動計價器， 所以計價器技術的發展已成定局。而部分小城市尚未普及， 但隨著城市日益加快， 象征著城市面貌的出租車行業也將加速發展， 計價器的普及也是毫無疑問的， 所以未來汽車計價器的市場還是十分有潛力的。本電路已 AT89S52 單片機為中心、附加A44E霍爾傳感

2、器測距，實現對出租車計價統計，采用AT24C01 實現系統掉電時候保存單價和系統時間等信息，本電路設計不但能實現基本計價，而且白天和夜晚價格不同，可以進行切換。 白天單價、夜晚單價、等待單價和起步價格都可通過獨立鍵盤進行調節，為司機提供方便。關鍵詞 :單片機傳感器獨立鍵盤顯示數碼管畢業設計（論文）外文摘要Title： Taxi valuation implementAbstractIt isnow the major citiesin the taxiindustry.And some smallcitiesnot yet universal,but with increasing speed

3、 up urban construction,asymbolofurbanlandscapetaxiindustrywillalsoacceleratedevelopment,and the popularity meter is no doubt,therefore,the future of the automobile market valuation is still potential.The circuit of 89S52 MCU as the center,additional A44E Hall sensorlocationand realizetheTaximetersta

4、tistics,abrownout AT24C01achievein thesystem andwhen thensystempricedpreservationtimeinformation,output by paragraph 8 of the digital display.The circuitdesign of the meter can not only realize the basic valuation,but alsoin accordance withthe day,night ,whilealso not denominated asa timeclock to pr

5、ovide convenience for the drivers comradesThe Key words:monolithicintegratedcircuit（ MCU),Hall,independentkeyboard,Show digital tube目錄1122343.143.1.143.2103.2.1103.2.2A44E113.2.3AT24C01133.2.4143.2.5153.3173.3.1173.3.2183.3.2.1183.3.2.21919202223242A5261 緒論AT89S52A44E功能的計價設計， 并采用 AT24C01實現在系統掉電的時候保存

6、單價等信息，輸出采用 8段數碼顯示管。本電路設計的計價器不但能實現基本的計價，而且還能根據白天，黑夜和中途等待來調節單價。2 方案認證方案一：采用數字電路控制。其原理方框如圖2-1 所示。采用傳感器件輸出脈沖信號經過放大整形作為移位寄存器的脈沖，實現計價，但是考慮到這種電路過于簡單性能不夠穩定，而且不能調節單價，也不能根據天氣調節計費標準，電路不夠實用圖 2-1數字電路控制原理圖方案二：采用單片機控制。利用單片機豐富的10端口，及其靈活性，實現基本里程計價功能和價格調節、時鐘顯示工能。如圖2-2圖 2-2 單片機控制原理圖通過以上比較，單片機方案有較大的活動空間，所以采用后一種方案3 設計部分

7、3.1 系統工作原理功能說明：出租車計價器根據乘客乘坐汽車行駛距離和等候時間的多少進行計價 , 并在行程中同步顯示車費值。從起步價開始，當汽車程行駛未滿 3公里時，均按起步價計算。過 3公里后 , 實現每 1公里單價收費，中間遇暫停時，計程數不再增加，開始計時收費，測距收費和測時收費的和便構成了一位乘客的車費。同時，白天和夜晚價格不同，可以進行切換。白天單價、夜晚單價、等待單價和起步價格都可通過獨立鍵盤進行調節。 （默認起步價為 5元 3公里，里程單價白天為 1.5 元公里，夜晚為 1.8 元公里，等待計時單價為 0.5 元5分鐘）基本原理計數器系統主要由五部分組成：AT89S52單片機、 A

8、44E霍爾傳感器、獨立鍵盤、 EEPROM AT24C01和顯示數碼管。AT89S52引腳單片機如圖 3-1圖3-1 AT89S52 引腳圖AT89S52 是一個低功耗，高性能CMOS 8 位單片機，片內含8k BytesISP(In-system programmable)的可反復擦寫 1000 次的 Flash 只讀程序存儲器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術制造，兼容標準MCS -51 指令系統及80C51 引腳結構，芯片內集成了通用8 位中央處理器和ISP Flash存儲單元，功能強大的微型計算機的AT89S52 可為許多嵌入式控制應用系統提供高性價比的解決方案。AT8

9、9S52具有如下特點： 40 個引腳， 8k Bytes Flash 片內程序存儲器， 256 bytes 的隨機存取數據存儲器（ RAM）， 32 個外部雙向輸入輸出（ IO）口， 5 個中斷優先級 2 層中斷嵌套中斷， 2 個 16 位可編程定時計數器 ,2 個 全雙工串行通信口，看門狗（ WDT）電路，片內時鐘振蕩器。此外，AT89S52設計和配置了振蕩頻率可為 0Hz并可通過軟件設置省電模式。 空閑模式下， CPU暫停工作，而 RAM定時計數器，串行口，外中斷 系統可繼續工作，掉電模式凍結振蕩器而保存 RAM的數據，停止芯片其它功能直至外中斷激活或硬件復位。同時該芯片還具有PDIP、T

10、QFP和 PLCC等三 種封裝形式，以適應不同產品的需求。主要功能特性：· 兼容 MCS-51指令系統· 8k 可反復擦寫 (>1000 次） ISPFlash ROM·32 個雙向 IO口· 4.5 -5.5V 工作電壓· 3 個 16 位可編程定時計數器· 時鐘頻率 0-33MHz· 全雙工 UART串行中斷口線· 256x8bit 內部 RAM· 2 個外部中斷源· 低功耗空閑和省電模式· 中斷喚醒省電模式· 3 級加密位· 看門狗（ WDT）電路

11、83; 軟件設置空閑和省電功能· 靈活的 ISP 字節和分頁編程· 雙數據寄存器指針霍爾傳感器安裝在車輪上，主要檢測汽車行進的公里數，并產生一系列相應的脈沖輸出，脈沖送到單片機進行處理，單片機根據程序設定通過計算脈沖數換算出行駛公里數，再根據從EEPROM中讀取的價格等相關數據進行金額的計算，計算好的金額、里程和單價都實時地顯示在數碼管上。獨立鍵盤可以調節價格等相關數據，按下相應的按鈕，產生信號交由單片機處理并實時顯示出來，調節好的數據存儲到EEPROM中，掉電后可以使調好的數據不丟失，下次得電后直接從 EEPROM讀到單片機，系統結構圖如圖3-2 。圖3-2系統結構圖AT

12、24C01引腳 CAT24WC0102040816是一個 1K2K4K8K16K位串行 CMOS E2PROM,內部含有個8 位字節 ,CATALYST公司的先進 CMOS技術實質上減少了器件的功耗 ,CAT24WC01有一個 8 字節頁寫緩沖器 ,CAT24WC02040816 有一個 16 字節頁寫緩沖器 , 該器件通過 I2C 總線接口進行操作有一個專門的寫保護功能如圖 3-3圖3-3 管理腳配置顯示數碼管 LED數碼管里面有 8只發光二極管，與實驗板 P1端口所接的二極管是相通的，分別記作 a、 b、c、 d、e、f 、g、dp, 其中 dp 為小數點，每只發光二極管都有一根外部引腳上

13、，而另外一只引腳就連接在一起同樣也引接外部引腳上，記作公共端（ com），如圖 3-4圖 3-4 顯示數碼管 LED編寫程序實現 80C51的 P0口控制一個數碼管顯示，讓它循環顯示 09等十位數字，時間間隔為 1秒鐘。利用查表程序可以完成 BCD與七段碼的轉換，從而取代硬件七段譯碼電路，查表程序本身并無復雜之處，需要注意的是七段碼的取值，因為七段數碼管有共陽極及共陰極之分。共陽極是低電平有效時有效輸入。共陰極是高電平時有效輸入 ( 所以在 C51單片機要使發光二極管點亮， 數碼管是共陽極的就要讓 IO 口的電位變為低電位。如果是共陰極的就是合 IO 口的電位變為高電位 ), 因些不同的器件會

14、有不同的數碼值。另外引腳信號與碼位的對應關系也會影響碼值，即引腳可以由高到低排列 (7-1), 也可以由低到高排列 (1-7) 。本實驗的數碼管為共陽極，采用由高到低的排列 。ORG 0100H ;程序起始地址MAIN: MOV R2,#00H ; 段碼地址表指針清零MOV DPTR,#TAB 指;向段碼地址表起始地址DSUP: MOV A,R2 ;將 R2的內容送入累加器AMOVC A,A+DPTR累;加器的值與從數據表中取出的數碼顯示值相加后送入累加器 AMOV P0,A ; 將累加器的值送入P0口顯示MOV R1,#11111110B ;將11111110B(位選 P2.0) 送入寄存器

15、 R1 MOV P2,R1 ;將 R1的值送入 P2口進行位選 LCALL YSH1S ;調用延時 1秒子程序INC R2 ; 段碼地址表指針加 1CJNE R2,#0AH,DSUP 如;果 0-9 顯示完畢，程序重新開臺執行 SJMP MAIN ;跳轉到 MAIN入口YSH1S:MOV R3,#05H 延;時 1秒子程序LOOP0:MOV R4,#0C8HLOOP1:MOV R5,#0FAHXHD: DJNZ R5,XHDDJNZ R4,LOOP1DJNZ R3,LOOP0RETTAB: DB 0C0H ;0-9 段碼表DB 0F9HDB 0A4HDB 0B0HDB 99HDB 92HDB

16、82HDB 0F8HDB 80HDB 90HEND3.2 硬件設計單片機最小系統單元主控機系統采用了Atmel 公司生產的 AT89S52單片機，它含有 256 字節數據存儲器，內置 8K 的電可擦除 FLASH ROM，可重復編程，大小滿足主控機軟件系統設計，所以不必再擴展程序存儲器。復位電路和晶振電路是AT89S52 工作所需的最簡外圍電路。單片機最小系統電路圖如圖3-5 所示。圖 3-5單片機最小系統圖AT89S52 的復位端是一個史密特觸發輸入，高電平有效。 RST端若由低電平上升到高電平并持續 2個周期，系統將實現一次復位操作。在復位電路中，按一下復位開關就使在RST端出現一段時間的

17、高電平，外接11.0592M 晶振和兩30pF 電容組成系統的內部時鐘電路。霍爾傳感器檢測單元霍爾傳感器是一種磁傳感器。用它可以檢測磁場及其變化，可在各種與磁場有關的場合中使用。霍爾傳感器以霍爾效應為其工作基礎，是由霍爾元件和它的附屬電路組成的集成傳感器。霍爾傳感器在工業生產、交通運輸和日常生活中有著非常廣泛的應用。由于霍爾元件產生的電勢差很小，故通常將霍爾元件與放大器電路、溫度補償電路及穩壓電源電路等集成在一個芯片上，稱之為霍爾傳感器。如圖3-6圖 3-6 霍爾傳感器A44E屬于開關型的霍爾器件，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

18、IO 端口上，而且其最高檢測頻率可達到 1MHZ。A44E 集成霍耳開關由穩壓器 A、霍耳電勢發生器 ( 即硅霍耳片 )B 、差分放大器 C 、施密特觸發器 D和 OC門輸出 E 五個基本部分組成。在輸入端輸入電壓Vcc，經穩壓器穩壓后加在霍爾電勢發生器的兩端，根據霍爾效應原理，當霍爾片處在磁場中時，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生霍爾電勢差VH輸出，該 VH信號經放大器放大后送至施密特觸發器整形，使其成為方波輸送到OC門輸出。當施加的磁場達到工作點（即 Bop）時，觸發器輸出高電壓（相對于地電位），使三極管導通，此時OC門輸出端輸出低電壓，三極管截止，使OC門輸出

19、高電壓，這種狀態為關。這樣兩次電壓變換，使霍爾開關完成了一次開關動作。A44E霍爾傳感器原理如圖 3-7 所示圖 3-7 A44E 霍爾傳感器原理圖里程計算是通過安裝在車輪上的霍爾傳感器檢測到的脈沖信號，送到單片機產生中斷，單片機再根據程序設定，計算出里程。其原理如圖3-8 所示。圖 3-8傳感器測距示意圖本系統選擇了將A44E的脈沖輸出口接到P3.3 口外部中斷 1作為信號的輸入端（這樣可以減少程序設計的麻煩） ，車輪每轉一圈（設車輪的周長是1米），霍爾開關就檢測并輸出信號，引起單片機的中斷，對脈沖計數，當計數達到1000次時，即 1公里，單片機就控制將金額自動增加，如圖3-9 。圖 3-9

20、 A44E 霍爾元件接線圖存儲單元存儲單元的作用是在電源斷開的時候，存儲當前設定的單價信息。AT24C01是 Ateml 公司的 1KB的電可擦除存儲芯片，采用兩線串行的總線和單片機通訊，電壓最低可以到 2.5V，額定電流為 1mA，靜態電流 10uA(5.5V) ，芯片內的資料可以在斷電的情況下保存 40年以上，而且采用 8 腳的 DIP 封裝，使用方便。AT24C01提供電可擦除的串行1024 位存儲或可編程只讀存儲器(EEPROM)128字(8 位字 ) 。芯片在低壓的工業與商業應用中進行了最優化。AT24C01的封裝為 8腳 PDIP、 8 腳 JEDECSOIC、 8 腳 TSSOP

21、，通過 2 線制串行接口進行數據傳輸。另外 , 整個系列有 2.7V(2.7V 至 5.5V) 和 1.8V (1.8V至 5.5V) 兩個版本。特點：低壓和標準電壓運行模式，內建128x8 存儲序列， 2 線制串行接口，雙向數據傳送協議， 100kHz(1.8V,2.5V,2.7V) 400kHz( 和 5V) 兼容 4 字頁寫方式寫同步時鐘 ( 最大 10ms)高可靠性 - 極限： 1M寫時鐘周期，數據保存 :100 年AT24C02芯片引腳配置如圖 3-10 所示。圖 3-10 AT24C02 芯片引腳配置存儲單元電路連接如圖 3-11 所示。圖 3-11 存儲單元電路原理圖圖中 R4、

22、R5 是上拉電阻，其作用是減少AT24C01 的靜態功耗。由于AT24C01的數據線和地址線是復用的，采用串口的方式傳送數據，所以只用兩根線 SCL （時鐘脈沖）和 SDA（數據地址）與單片機 P2.2 和 P2.3口連接，進行傳送數據。每當設定一次單價，系統就自動調用存儲程序，將單價信息保存在芯片內；當系統重新上電的時候，自動調用讀存儲器程序，將存儲器內的單價等信息 鍵盤調整單元當單價等信息需要進行修改時，就要用到鍵盤進行修改。由于調節信息不多，故采用 4個獨立鍵盤即可，分別實現清零、切換、增大、減小和功能等作用。電路原理如圖 3-12 所示。圖 3-12鍵盤調整單元接線圖S1：接S2：接P

23、1.0 口，對上一次的計費進行清零，為下次載客準備P1.1 口，實現白天和夜晚單價的切換；當功能鍵S4按下時， S2可對數據進行增大。S3：接 P1.2 口，當功能鍵 S4按下時， S3可對數據進行減小。S4：接 P1.3 口，按 1次，進入調整白天單價；按 2次，進入調整夜晚單價；按 3 次，進入調整等待單價；按 4次，進入調整起步價；按 5次，返回。顯示單元顯示單元由 7個8段共陽數碼管組成，采用動態掃描進行顯示。前三個數碼管分別接 P3.0 、 P3.1和 P3.2，用于顯示總金額；中間兩個分別接 P3.4和 P3.5 ，用于顯示里程；后邊兩個分別接 P3.6 和 P3.7 ，用于顯示單

24、價。 顯示原理 如圖 3-13圖3-13 顯示原理圖數碼管驅動方式：數碼管要正常顯示，就要用驅動電路來驅動數碼管的各個段碼，從而顯示出我們要的數字，因此根據數碼管的驅動方式的不同，可以分為靜態式和動態式兩類靜態顯示驅動： 1. 靜態驅動也稱直流驅動。靜態驅動是指每個數碼管的每一個段碼都由一個單片機的 IO 端口進行驅動，或者使用如 BCD碼二 - 十進制譯碼器譯碼進行驅動。靜態驅動的優點是編程簡單，顯示亮度高，缺點是占用IO 端口多，如驅動 5個數碼管靜態顯示則需要 5×840根 IO 端口來驅動，要知道一個 89S51單片機可用的 IO 端口才 32個呢：），實際應用時必須增加譯碼

25、驅動器進行驅動，增加了硬件電路的復雜性。2. 動態顯示驅動：數碼管動態顯示接口是單片機中應用最為廣泛的一種顯示方式之一，動態驅動是將所有數碼管的 8個顯示筆劃 "a,b,c,d,e,f,g,dp" 的同名端連在一起，另外為每個數碼管的公共極 COM增加位選通控制電路，位選通由各自獨立的 IO 線控制，當單片機輸出字形碼時，所有數碼管都接收到相同的字形碼，但究竟是那個數碼管會顯示出字形，取決于單片機對位選通 COM端電路的控制，所以我們只要將需要顯示的數碼管的選通控制打開，該位就顯示出字形，沒有選通的數碼管就不會亮。通過分時輪流控制各個數碼管的的 COM端，就使各個數碼管輪流

26、受控顯示，這就是動態驅動。在輪流顯示過程中，每位數碼管的點亮時間為 1 2ms，由于人的視覺暫留現象及發光二極管的余輝效應，盡管實際上各位數碼管并非同時點亮，但只要掃描的速度足夠快，給人的印象就是一組穩定的顯示數據，不會有閃爍感，動態顯示的效果和靜態顯示是一樣的，能夠節省大量的 IO 端口，而且功耗更低。主要參數： 8字高度： 8字上沿與下沿的距離。比外型高度小。通常用英寸來表示。范圍一般為 0.25-20 英寸。長 * 寬* 高：長數碼管正放時，水平方向的長度；寬數碼管正放時，垂直方向上的長度；高數碼管的厚度。時鐘點：四位數碼管中，第二位 8與第三位 8字中間的二個點。一般用于顯示時鐘中的秒

27、。數碼管應用：數碼管是一類顯示屏 通過對其不同的管腳輸入相對的電流 會使其發亮 從而顯示出 數字能夠顯示 時間 日期 溫度 等所有可用數字表示的參數由于它的價格便宜 使用簡單 在電器 特別是家電領域應用極為廣泛 空調 熱水器冰箱等等絕大多數 熱水器用的都是數碼管 其他家電 也用液晶屏與 熒光屏數碼管使用的電流與電壓電流：靜態時，推薦使用 10-15mA；動態時， 161動態掃描時，平均電流為 4-5mA ，峰值電流 50-60mA。3.3 軟件設計系統主程序在主程序模塊中，需要完成對各參量和接口的初始化、出租車起價和單價的初始化以及中斷、計算、循環等工作。另外，在主程序模塊中還需要設置啟動清除

28、標志寄存器、里程寄存器和價格寄存器，并對它們進行初始化。然后，主程序將根據各標志寄存器的內容，分別完成啟動、清除、計程和計價等不同的操作當汽車運行起來時，就啟動計價，根據里程寄存器中的內容計算和判斷行駛里程是否已超過起步價公里數。若已超過，則根據里程值、每公里的單價數和起步價數來計算出當前的總金額，并將結果存于總金額寄存器中；中途等待時，無脈沖輸入，不產生中斷，當時間超過等待設定值時，開始進行計時，并把等待價格加到總金額里，然后將總金額、里程和單價送數碼管顯示出來。程序流程如圖 3-14圖 3-14 主程序流程圖中斷程序里程計數中斷程序每當霍爾傳感器輸出一個低電平信號就使單片機中斷一次，當里程

29、計數器對里程脈沖計滿 1000次時，進入里程計數中斷服務程序中，里程變量加一。主函數中總金額也相應地變化。#include <reg51.() init();調用中斷初始化函數=主程序；void in_0(void)interrupt 0中斷服務函數 =要服務的程序中途等待中斷程序在中途等待中斷程序中， 每 1ms產生一次中斷， 將當前里程值送入某個緩存變量，每 5分鐘將緩存變量中的值和當前里程值比較，當汽車停止，霍爾傳感器5分鐘沒有輸出信號，當前里程值和緩存變量內的值相同，則進入等待計時，每5分鐘記一次價格。計算程序計算程序根據里程數分別進入不同的計算公式。如果里程大于3公里，則執行公

30、式：總金額 =起步價 +（里程 -3 ）* 單價 +等待時間 * 等待單價；否則，執行公式：總金額 =起步價 +等待時間 * 等待單價。計算程序流程如圖3-15 所示圖 3-15 計算程序流程圖顯示程序顯示程序利用定時器每1ms產生一次中斷，相應變量置位，點亮一個數碼管，顯示一位數據，利用主函數內的循環，實現動態掃描顯示，同時根據數碼管余輝和人眼暫留現象，即可實現顯示。#include <16F877.");lcd_cursor_posi(1,3);printf(lcd_data,"PWB-PIN-BASE");lcd_cursor_posi(1,4);pr

31、intf(lcd_data,"*");voidlcd_dsply01(void)lcd_cursor_posi(1,1);printf(lcd_data,"*");lcd_cursor_posi(1,2);printf(lcd_data,"lcd_cursor_posi(1,3);printf(lcd_data,"PWB-PIN-BASECHECKER");");lcd_cursor_posi(1,4);printf(lcd_data,"*");void main() set_tris_a(AM

32、ODE);set_tris_b(BMODE);set_tris_c(CMODE);set_tris_a(3f);set_tris_b(0);set_tris_c(0);setup_adc_ports(NO_ANALOGS);setup_adc(ADC_OFF);setup_psp(PSP_DISABLED);setup_spi(FALSE);setup_counters(RTCC_INTERNAL,RTCC_DIV_4);setup_timer_1(T1_DISABLED);setup_timer_2(T2_DISABLED,0,1);enable_interrupts(INT_RTCC);&

33、amp;nb鍵盤程序鍵盤采用查詢的方式，放在主程序中，當沒有按鍵按下的時候，單片機循環主程序，一旦右按鍵按下，便轉向相應的子程序處理，處理結束再返回。流程圖如圖 3-16 。圖 3-16 鍵盤程序流程圖結論經過這些天有關于出租車計價器的課程設計，使我對單片機的應用有了更深的了解。在課程設計的過程中，還是碰到了許多的問題。比如，對于數碼管動態掃描顯示和鍵盤的延時防抖的綜合編程不能較好地解決；對于代碼的前后順序及調用掌握得還不夠好；對于一些相關的應用軟件沒能熟練掌握。通過這幾天晚上的苦想和反復調試，以及參考網上的程序，最終還是把問題解決了。通過這次課程設計，我最大的收獲就是自己的動手能力和獨立解決問題的能力得到了很大的提高，也充分體會到了自己設計東西的樂趣、學會查閱資料和對別人的東西融會變通的重要性，也明白了很多知識光靠趴在書本上學是學不到其中的精髓的，必須親自去試著實踐，親自去經歷才能對它們真正的掌握，凡事都要自己去動下手，去實踐一下，遇到困難，永遠不要沮喪氣餒。在動手的過程中，不僅能增強實踐能力，而且在理論上可以有更深的認識；這次設計給了我極大的鼓舞和信心，相信在以后的學習中可以通過不斷的摸索和實踐來提高其他方面的知識。致謝匆忙的學