51单片机出租车计价器设计Word文档下载推荐.docx

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出租车停止后能够显示行驶的总费用。

性能指标

1.不同情况具有不同收费标准：

白天、晚上、途中等待（>

10min开始收费）；

2.数据输出：

单价输出、路程输出、总金额输出；

3.按键：

启动计时开关、数据显示切换、白天/晚上切换、复位；

能手动进行修改单价，但单价设定需密码进入。

2总体方案设计

2.1方案选取

方案一：

采用数字电子技术，利用555定时芯片构成多谐振荡器，或采用外围的晶振电路作为时钟脉冲信号，采用计数芯片对脉冲尽心脉冲的计数和分频，最后通过译码电路对数据进行译码，将译码所得的数据送给数码管显示，一下是该方案的流程框图，方案一如图1-1所示：

方案二：

采用单片机控制。

利用单片机丰富的IO端口，及其控制的灵活性，实现基本的里程计价功能和价格调节、时钟显示功能。

本方案有较大的活动空间，不但能实现所要求的功能而且能在很大的程度上扩展功能，而且还可以方便的对系统进行升级，所以我们采用后一种方案。

2.2系统框图

方案

（二）的系统框图如图2.5。

主控芯片使用51系列AT89C52单片机，采用高性能的静态80C51设计，由先进工艺制造，并带有非易失性Flash程序存储器。

它是一种高性能、低功耗的8位COMS微处理芯片，市场应用最多。

时钟芯片使用美国DALLAS公司推出的一种高性能、低功耗、带RAM的实时时钟芯片DS1302。

采用DS1302作为主要计时芯片、可以做到计时准确。

更重要的是，DS1302可以在很小的电流的后备电源（2.5~5.5V电源，在2.5V时耗电小于300nA）下继续计时，并可编程选择多种充电电流对后备电源进行慢速充电，可以保证后备电源基本不耗电。

采用串行数据传输，与单片机硬件连接简单，如果使用时钟芯片DS12887，将采用并行数据传输，占用更多的硬件资源。

因此为节省单片机端口，时钟芯片采用DS1302。

它们可以检测磁场及其变化，可在各种与磁场有关的场合中使用。

霍尔器件以霍尔效应为其工作基础。

霍尔器件具有许多优点，它们的结构牢固，体积小，重量轻，寿命长，安装方便，功耗小，频率高（可达1MHZ），耐振动，不怕灰尘、油污、水汽及盐雾等的污染或腐蚀。

活儿现行器件的精度高、线性度好；

霍尔开关器件无触点、无磨损、输出波形清晰、无抖动、无回跳、无知重复精度高（可达Im级）。

采用了各种步长和保护措施的霍尔器件的工作温度范围宽，可达-55摄氏度~150摄氏度。

数据显示模块采用的是LED数码管显示，LCD虽然也能实现显示功能，但在距屏幕1米之外就无法看清数据，不能满足要求，而且在白天其对比度也不能满足要求，因此建议采用LED数码管显示。

数码管总共用了12个，其中第一行显示小时和分钟，第二行第一个显示单价，后面3个显示里程数，最后一行显示总价。

按键控制模块使用了3个脉冲开关，其中一个开关负责换位，另一个负责改数，第三个按键负责切换至等待时间。

3硬件电路设计

3.1电源电路设计

因为出租车上的电压时12V，而芯片所需供电电压是5V，所以选择LM7805的经典电路电源电路完成12V转5V的目的。

电源电路图如下图3.1所示：

图3.1电源电路图

3.2晶振电路

电路中的晶振即石英晶体震荡器。

由于石英晶体震荡器具有非常好的频率稳定性和抗外界干扰的能力，所以，石英晶体震荡器是用来产生基准频率的。

通过基准频率来控制电路中的频率的准确性。

同时，它还可以产生振荡电流，向单片机发出时钟信号。

图3.2是单片机的晶振电路。

片内电路与片外器件就构成一个时钟产生电路，CPU的所有操作均在时钟脉冲同步下进行。

片内振荡器的振荡频率非常接近晶振频率，一般多在1.2MHz～24MHz之间选取。

图3.2单片机晶振电路图

3.3复位电路

复位操作有两种基本形式：

一种是上电复位，另一种是按键复位。

按键复位具有上电复位功能外，若要复位，只要按图中的RESET键，电源VCC经电阻R9、R10分压，在RESET端产生一个复位高电平。

上电复位电路要求接通电源后，通过外部电容充电来实现单片机自动复位操作。

上电瞬间RESET引脚获得高电平，随着电容的充电，RERST引脚的高电平将逐渐下降。

RERST引脚的高电平只要能保持足够的时间（2个机器周期），单片机就可以进行复位操作。

按键复位电路图

3.4时钟电路

1DS1302功能

内含有一个实时时钟/日历和31字节静态RAM通过简单的串行接口与单片机进行通信实时时钟/日历电路提供秒分时日日期月年的信息每月的天数和闰年的天数可自动调整时钟操作可通过AM/PM指示决定采用24或12小时格式DS1302与单片机之间能简单地采用同步串行的方式进行通信仅需用到三个口线1RES复位2I/O数据线3SCLK串行时钟时钟/RAM的读/写数据以一个字节或多达31个字节的字符组方式通信DS1302工作时功耗很低保持数据和时钟信息时功率小于1Mw。

②特性：

1、实时时钟具有能计算2100年之前的秒分时日日期星期月年的能力还有闰年调整的能力；

2、318位暂存数据存储RAM；

3、串行I/O口方式使得管脚数量最少；

4、宽范围工作电压2.05.5V；

5、工作电流2.0V时,小于300nA;

6、读/写时钟或RAM数据时有两种传送方式单字节传送和多字节传送字符组方式；

7、8脚DIP封装或可选的8脚SOIC封装根据表面装配；

8、简单3线接口；

9、与TTL兼容Vcc=5V；

10、可选工业级温度范围-40℃+85℃；

11、与DS1202兼容；

12、在DS1202基础上增加的特性；

13、对Vcc1有可选的涓流充电能力，双电源管用于主电源和备份，电源供应备份，电源管脚可由电池或大容量电容输入。

3.5按键控制的设计

整个系统只有五个按键，一个“启动/停止”，四个功能调整按键；

本模块功能:

扫描按键功能，返回扫描。

3.6显示电路

本设计是用六个七段数码管动态扫描来实现的时钟与计价的显示。

3.7掉电保护

掉电存储单元的作用是在电源断开的时候，存储当前设定的单价信息。

掉电保护的芯片较多，如AT24C02是ATMEL公司的2KB字节的电可擦除存储芯片，采用两线串行的总线和单片机通讯，电压最低可以到2.5V，额定电流为1mA，静态电流10Ua（5.5V），芯片内的资料可以在断电的情况下保存40年以上，而且采用8脚的DIP封装，使用方便。

掉电保护电路图如下图3.6所示：

3.8路程测量部分

出租车中需要一个能准确获得车轮转动即路量信号的装置,以得到标准的脉冲信号送入单片机的定时/计数器T1即P3.5引脚,利用单片机的T1的计数功能完成100次的计数后产生一中断来完成路程的测量。

（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,根据际情况在程序中进行设置）。

汽车联轴器按圆周间隔嵌入磁钢,用霍传感器集成芯片A44E测并输出脉冲,其工作原理如图4所示,霍尔传感器集成芯片A44E有信号转换、电压放大、等功能,为增加其抗干扰的能力,经过74LS14对信号整形后再通过光偶送入P3.5引脚。

4系统软件设计

4.1单片机资源使用

在本次设计中像电路键盘用到了P1口，其中P1.0到P1.4口作为键盘的输

入，直流电机电路的控制线用了P2口线，P3.0、P3.1、P3.2分别为led信号控制脚。

显示电路用到了P0和P2口，P0口为液晶的数据口。

4.2中断子函数

对于中断程序，只要定时器计数满就会产生中断50ms中断一次，共计20次，秒钟加1，秒钟计满再分钟加，当分钟加到99时全部清零。

以下是中断子函数的流程如图所示：

图3-1中断子程序流程图

4.3判键子函数

对于独立式键盘判键，首先看有键按下不，如果有键按下则延时一会儿，在判断是否真的有键按下，如果确实有键按下，在判键释放，最后执行键功能程序。

判键子函数的流程框图如图所示：

判键子程序流程图

4.4显示子程序

1602液晶是字符型液晶，它的内部自带字符库，它可以写两行的字符，同时每行可以写40个字符，在写显示程序的时候，我们先写命令，再设定字符显示，最后写数据，在每写一次命令或数据都需要

判断液晶是否忙。

液晶显示程序流程图如图3-3所示：

4.5里程和费率计算程序流程图

5总结

在这段时间里，经过自己努力，基本上完成了设计要求的内容，在系统可行性分析、原理图设计、PCB绘制等方面都作了许多实际工作，取得了一些成绩，同时也遇到了一些问题，存在一些不足。

经过这段时间的学习和工作，我觉得自己不论是在理论知识方面还是在动手能力方面都有了不小的进步，自己从中受益匪浅。

这次设计很好的把以前学到的理论知识应用于实践，使我认识到理论知识与实践之间有一定的差距，只有通过不断的努力学习和实践才能很好的把理论知识应用到实践当中，也只有通过不断的实践才能对理论知识的理解。

通过这次设计不仅学会了如何去查找相关资料，更重要的是通过查找资料和翻阅书籍学到了不少知识，扩大了知识面，提高了知识水平。

经过单元设计和系统设计巩固了以前所学的专业知识，自己真正认识到理论联系实际的重要性，为以后的学习和工作提供了很多有价值的经验。

通过这次设计不仅增强了自己的动脑能力和动手能力，也提高了我思考问题、分析问题、解决问题的能力，更重要的是学会用工程化的思想来解决问题。

这在以前的学习过程中是不曾学到的。

这次设计是我认真认识到完整、严谨、科学分析问题、解决问题的思想是多么的重要，只有拥有了科学的态度才能设计出有用的产品。

另外通过本次设计，使我认识到自己理论知识的应用能力有很大的欠缺，需要在以后的学习中进一步提高。

主要参考文献

[1]张迎新．单片微型计算机原理、应用及接口技术（第2版）[M]．北京：

国防工业出版社，2004

[2]徐维祥、刘旭敏.单片微型机原理及应用.大连：

大连理工大学出版社，1996

[3]戴胜华，蒋大明　单片机原理与应用　北京：

清华大学出版社　2005

[4]阎石．数字电路技术基础（第五版）．北京：

高等教育出版社，2006

附录

一．源程序

#include<

reg52.h>

#defineucharunsignedchar

#defineuintunsignedint

ucharqianwei,baiwei,shiwei,gewei;

//显示数据各个位置数字的临时变量

charled_seg_code[10]={0x3f,0x