出租车计费器唐淇汶 09064024Word格式.docx
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2.2.2AT89S52引脚介绍6
2.2.3液晶（1602）简介8
3出租车计费器软件设计10
3.1单片机资源使用10
3.1.1中断子函数11
3.1.2判断键盘子函数11
3.2显示部分函数12
3.2.1LCD显示子程序12
3.2.2控制部分和显示部分总流程图13
4PROTELDXP介绍15
致谢17
参考文献17
附录：
19
出租车计价器设计
摘要：
本设计的是一个基于单片机AT89S52的出租车自动计价器设计，附有复位电路，时钟电路，键盘电路等。
复位电路是单片机的初始化操作，除了正常的初始化外，为摆脱困境，通过复位电路可以重新开始。
时钟电路采用12MHz的晶振，作为系统的时钟源，具有较高的准确性。
在上电时字符型液晶1602显示最初的起步价，里程收费，等待时间收费三种收费，通过按键可以调整起步价，里程收费，等待时间收费。
通过按键模拟出租车的运行，暂停，停止。
在1602液晶上可以显示运行的时间，运行时暂停的时间，通过计算可以得出总共的费用和总的路程。
在这里主要是以AT89S52单片机为核心控制器，P0口接1602液晶显示模块，P1口接按键的，通过按键输入。
关键词：
单片机AT89S52、1602液晶、按键、出租车计价器；
Taximeterdesign
Abstract：
ThisdesignisabasedonSCMAT89S52taxiautomaticchargingdesign,aresetcircuit,theclockcircuit,keyboardcircuit,etc.Resetcircuitissinglechipinitializationoperation,inadditiontothenormalinitial,aforeignertogetridofthetrouble,throughtheresetcircuitcanstartagain.Clockcircuitadopts12MHZofcrystaloscillator,asasystemclocksource,hashigheraccuracy.IntheelectriccharactertypeLCD1602showsthattheinitialstartingprice,mileagecharge,waitingtimechargethreecharges,throughthekeycanadjustthestartingprice,mileagecharge,waitingtimecharge.Throughthekeysimulationtaxioperation,stop,stop.In1602LCDcandisplayoperationtime,runtimepausetime,canbeobtainedbythecomputationofatotalcostsandtotaljourney.HereisthemainAT89S52SCMasthecorecontroller,P0portafter1602liquidcrystaldisplaymodule,P1mouthpickbutton,throughthekeyinput.
Keywords：
SCMAT89S52,1602liquidcrystal,buttons,Taximeter;
引言
出租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个发展阶段。
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[4]。
出租车计价器计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准确计价又能方便司机的计价器尤为重要。
因此,本文以单片机AT89S52为核心设计一款多功能出租车计价器，此设计主要是为了再出租车行业有一个较好的收费计时计费器，此设计附有复位电路,时钟电路，键盘电路，时钟电路采用12MHz的晶振。
该计价器能实现按时间和里程综合计算车价能显示时间、里程、单价、总车价等相关信息显示。
它比市场上的一些计价器使用更方便,功能更全,还具有系统稳定性好的优点。
1出租车计价器主要功能和设计方案
1.1出租车计价器设计要求
设计一个出租车自动计价器，计价包括起步价、行车里程计费、等待时间计价三部分，用1602液晶显示总金额，运行时间，暂停时间，最大值为99.9元，起步价为5.0元，3Km之内起步价计费，超过3Km，设速度为100m/s，10s增加1.3元（即1KM增加1.3元），等待时间单价为每分钟1.5元，用液晶显示总里程，同时用液晶显示等待时间和运行花费时间。
1.1.1计费功能
费用的计算是按行驶里程收费。
设起步价为5.00元。
当里程<
3km时，按起价计算费用
当里程>
3km时，每公里按1.3元计费
等待累计时间>
2min时，按1.5元/min计费
1.1.2显示功能
1、显示行驶里程：
用四位数字显示，显示方式为“XXXX”，单位为km。
计程范围0-99km，精确到1km。
2、显示等候时间：
用两位数字显示，显示方式为“XX”，单位为min。
计时范围0-59min，精确到1min。
3、显示总费用：
用四位数字显示，显示方式为“XXX.X”，单位为元。
计价范围0-999.9元，精确到0.1元。
1.2系统的主要功能和方案
1.2.1系统的主要功能
本出租车自动计费，上电后显示最初的起步价，里程计费单价，等待时间计费单价，通过按键可以调节起步价，里程计费单价，等待时间计费单价。
同时具有运行，暂停，停止等状态，可以显示运行的时间，同时可以显示暂停的时间，具有累加功能，暂停和运行时间在暂停和运行前一次的状态上计时。
出租车停止后能够显示行驶的总费用。
1.2.2系统采用的方案
采用MCU技术，通过单片机作为主控器，利用1602字符液晶作为显示电路，采用外部晶振作为时钟脉冲，通过按键可以方便调节。
如图1-1：
图1-1系统模块图
本设计方案用单片机为主控芯片，设计简单，成本较低，是比较理想的设计方案。
2出租车计费器硬件设计
2.1系统各个模块电路设计
2.1.1时钟电路
单片机内部有一个高增益、反相放大器，其输入端为芯片引脚XTAL1，其输出端为引脚XTAL2。
通过这两个引脚在芯片外并接石英晶体振荡器和两只电容（电容和一般取33pF）。
这样就构成一个稳定的自激振荡器。
振荡电路脉冲经过二分频后作为系统的时钟信号，再在二分频的基础上三分频产生ALE信号，此时得到的信号时机器周期信号[7]。
如图2-1：
图2-1时钟电路
2.1.2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R1、R2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[6]。
如图2-2：
图2-2复位电路图
2.1.3液晶（1602）显示电路
液晶是字符型液晶，并且带字符库的，不需要查找代码。
英文字符就可。
液晶电路使用时，如果发现液晶不亮可以调节连接液晶的点位器，改变液晶的亮度[9]。
1602的8位配置数据位与单片机P1口相连接，然后通过配置不同的数据位，完成相应的功能，如图2-3：
图2-3LCD1602与单片机连接图
液晶显示的原理是利用液晶的物理特性，通过电压对其显示区域进行控制，有电就有显示，这样即可以显示出图形。
液晶显示器具有厚度薄、适用于大规模集成电路直接驱动、易于实现全彩色显示的特点，目前已经被广泛应用在便携式电脑、数字摄像机、PDA移动通信工具等众多领域[12]。
2.1.4键盘接口电路
独立式键盘：
独立式键盘中，每个按键占用一根I/O口线，每个按键电路相对独立。
I/O口通过按键与地相连，I/O口有上拉电阻，无键按下时，引脚端为高电平，有键按下时，引脚电平被拉低。
I/O口内部有上拉电阻时，外部可不接上拉电阻。
本次设计用到的6个按键，分别于单片机的P2.0到P2.5相连，如图2-4：
图2-4按键接口电路
2.2出租车路程测量和各硬件介绍
2.2.1定时器模拟路程远近
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行驶0.1km，为了演示方便本设计中采用按键模拟增加里程。
每按一个按键增加0.5公里的里程。
如果按两次就是1公里，以此类推不断的增加来模拟车的不断前进。
2.2.2AT89S52引脚介绍
AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系统可编程Flash存储器。
使用Atmel公司高密度非易失性存储器技术制造，与80C51产品指令和引脚完全兼容。
具体引脚介绍如下：
实物图：
图2-5at89c52实物图
原理图：
图2-6
图2-5单片机引脚图
VCC：
供电电压。
GND：
接地。
P0口：
P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门流。
当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。
P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。
在FIASH编程时，P0口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。
P1口：
P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。
P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。
在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。
P2口：
P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。
并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。
这是由于内部上拉的缘故。
P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。
在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。
P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。
P3口：
P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。
当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。
作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。
P3口也可作为AT89S52的一些特殊功能口，P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。
RST：
复位输入。
当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。
ALE/PROG：
当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。
在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。
在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。
因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。
然而要注意的是：
每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。
如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。
此时，ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。
另外，该引脚被略微拉高。
如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。
/PSEN：
外部程序存储器的选通信号。
在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。
但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。
/EA/VPP：
当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。
注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET；
当/EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。
在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。
XTAL1：
反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。
XTAL2：
来自反向振荡器的输出[17]。
2.2.3液晶（1602）简介
线段的显示
点阵图形式液晶由M×
N个显示单元组成，假设LCD显示屏有64行，每行有128列，每8列对应1字节的8位，即每行由16字节，共16×
8=128个点组成，屏上64×
16个显示单元与显示RAM区1024字节相对应，每一字节的内容和显示屏上相应位置的亮暗对应。
例如屏的第一行的亮暗由RAM区的000H——00FH的16字节的内容决定，当（000H）=FFH时，则屏幕的左上角显示一条短亮线，长度为8个点；
当（3FFH）=FFH时，则屏幕的右下角显示一条短亮线；
当（000H）=FFH，（001H）=00H，（002H）=00H，……（00EH）=00H，（00FH）=00H时，则在屏幕的顶部显示一条由8段亮线和8条暗线组成的虚线。
这就是LCD显示的基本原理[11]。
字符的显示
用LCD显示一个字符时比较复杂，因为一个字符由6×
8或8×
8点阵组成，既要找到和显示屏幕上某几个位置对应的显示RAM区的8字节，还要使每字节的不同位为“1”，其它的为“0”，为“1”的点亮，为“0”的不亮。
这样一来就组成某个字符。
但由于内带字符发生器的控制器来说，显示字符就比较简单了，可以让控制器工作在文本方式，根据在LCD上开始显示的行列号及每行的列数找出显示RAM对应的地址，设立光标，在此送上该字符对应的代码即可[11]。
汉字的显示
汉字的显示一般采用图形的方式，事先从微机中提取要显示的汉字的点阵码（一般用字模提取软件），每个汉字占32B，分左右两半，各占16B，左边为1、3、5……右边为2、4、6……根据在LCD上开始显示的行列号及每行的列数可找出显示RAM对应的地址，设立光标，送上要显示的汉字的第一字节，光标位置加1，送第二个字节，换行按列对齐，送第三个字节……直到32B显示完就可以LCD上得到一个完整汉字[14]。
图2-7LCD1602实物图
图2-8LCD1602引脚图
LCD1602的十六个引脚对应位如下表所示，在本次设计中，8位数据位与单片机的P1口相连，RS位与P3.0，R/W位与P3.1，E位与P3.2相连。
具体参数以及对应接口信号说明如下表[15]：
表2-1字符型液晶1602主要技术参数
显示容量
16*2个字符
芯片工作电压
4.5—5.5V
工作电流
2.0mA（5.0V）
模块最佳工作电压
5.0V
字符尺寸
2.95*4.35（W*H）mm
表2-2接口信号说明
编号
符号
引脚说明
1
Vss
电源地
9
D2
DataI/O
2
VDD
电源正极
10
D3
3
VL
液晶显示偏压信号
11
D4
4
Rs
数据/命令选择端（H/L）
12
D5
5
R/W
读/写选择端（H/L）
13
D6
6
E
使能信号
14
D7
7
D0
15
BLA
背光源正极
8
D1
16
BLK
背光源负极
控制器接口说明（HD44780及兼容芯片）
1、基本操作时序
a读状态：
输入：
Rs=L,Rw=H,E=H输出：
D0—D7=状态字
b写指令：
Rs=L,Rw=L,D0—D7=指令码输出：
无
E=高脉冲
C读数据：
Rs=H,Rw=L,E=H输出：
D0—D7=数据
d写数据：
Rs=H,Rw=L,D0—D7=数据输出：
状态字说明：
表2-3状态字说明a
STA7
STA6
STA5
D5
STA4
D4
STA3
D3
STA2
D2
STA1
D1
STA0
D0
表2-4状态字说明b
STA0--6
当前数据地址指针的数值
读写操作使能
1：
禁止0：
允许
注：
对控制器进行读写操作之前，都必须进行读写检测，确保STA7为0
RAM地址映射图：
控制器内部带有80*8位的RAM缓冲区，对应关系如下表：
表2-5RAM地址映射图LCD16字*2行
00
01
02
03
04
05
06
07
08
09
0A
0B
0C
0D
0E
0F
…
27
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
4A
4B
4C
4D
4E
4F
50
67
显示模式设置：
显示模式设置如下表：
表2-6显示模式设置
指令码
功能
设置16*2显示，5*7点阵，8位数据接口
显示开关及光标设置下表：
表2-7显示开关及光标设置
D
C
B
D=1开显示；
D=0关显示
C=1显示光标；
C=0不显示光标
B=1光标闪烁；
B=0光标不显示
N
S
N=1当读或写一个字符后地址指针加一，
且光标加一
N=0当读或写一个字后地址指针减一，
且光标减一
S=1当写一个字符后，整屏显示左移（N=1）
或右移（N=0）,以得到光标不移动而屏
幕移动的效果
S=0当写一个字符，整屏显示不移动
数据控制：
控制器内部没有一个数据地址指针，用户可通过它们来访问内部的全部80字节RAM[8]。
3出租车计费器软件设计
3.1单片机资源使用
在本次设计中键盘用到了P2口，其中P2.0到P2.5口作为键盘的输入，其中P2.7为24C02的输入口；
P1.0到P1.7为液晶输入口；
P0.0为蜂鸣器输入口；
3.1.1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。
流程图如下：
图3-1中断子程序流程图
3.1.2判断键盘子函数
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。
图3-2判断按键子函数流程图
3.2显示部分函数
3.2.1LCD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。
图3-3显示子程序流程图
3.2.2控制部分和显示部分总流程图
控制部分和显示部分总流程图如图3-4：
图3-4整体程序流程图
在程序开始时，首先对定时器，1602液晶屏进行初始化操作，其初始化代码如下：
定时器初始化：
voidinit（）//定时器初始化
{
TMOD=0x11;
TH0=（65536-50000）/256;
TL0=（65536-50000）%256;
TH1=（65536-50000）/256;
TL1=（65536-50000）%256;
ET0=1;
ET1=1;
EA=1;
TR0=0;
TR1=0;
}
液晶初始化：
voidlcd_init（）//液晶初始化
wr_com（0x3c）;
wr_com（0x06）;
wr_com（0x0c）;
wr_com（0x01）;
在初始化完成以后，对按键进行判断，如果有按键中断，再对相应按键进行响应。
通过对响应位判断程序执行哪一个函数，如果V=1，计费器开始运行。
V=2，计费器暂停。
V=3，计费器停止运行。
当标志位jump_out=1时，液晶进行清零操作，然后执行清零函数。
计费器回到初始状态。
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