出租车计价器.docx
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出租车计价器
数字电子课程设计
出租车计价器
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出租车计价器
一、设计原理
使用数字电路和模拟电路来完成设计要求。
显示器件有：
LED显示，VFD显示，分段式数码管等等，针对显示单元电路这里可以使用分段式数码管来显示，分段式数码管分为共阳极和共阴极两种，对数码管的驱动针对不同的类型采用不同的芯片，共阴极数码管通常采用TTL系列的74LS48驱动，而共阳极数码管通常采用CMOS系列的CD4543来驱动；仅时钟显示电路框图和实际电路就非常复杂，整体电路将更加烦琐。
而且对于模式的切换需要用到机械开关，机械开关时间久了会造成接触不良，功能不易实现；整体电路的规模较大，用到的器件多，造成故障率高，难调试。
使用单片机来完成设计要求。
单片机功能强大，用较少的硬件和适当的软件相互配合可以很容易的实现设计要求，且灵活性强，可以通过软件编程来完成更多的附加功能。
针对计费模式的切换，通过软件编程就可以轻容易的实现。
避免了机械开关带来的不稳定因素。
经过上面的两种方案的比较，显然第二种方案具有更大的优越性、灵活性，所以我们采用第二种设计方案进行设计。
本电路以C51单片机为中心，实现对出租车路程的统计，输出采用8段数码显示管。
（1）分析任务要求，写出系统整体设计思路
通过分析，需要实现四个主要的功能模块，分别为脉冲计数模块、定时器计时模块、按键的处理以及数码管动态扫描等功能。
定时器计时模块主要完成途中等待（即没有脉冲来时）30秒的计时。
在启动键按下后，定时器就不停的计时，只要有脉冲来就将计时的值清除为零。
如果没有脉冲来，当计时超过30秒时，相应的总金额要按照收费标准计价。
中断的管理：
尽管中断有嵌套以及优先级的功能，但是由于定时器已经使用一个了中断资源，脉冲检测不宜再采用中断方式，而是采用查询方式。
由于需要不停的要清除30秒的计时，因此，脉冲的计数不采用定时器的计数方式。
启动键触发定时器开始工作，而定时器的运行可以作为脉冲计数的标志，只要定时器计时在运行，每来一个中断都应该计数。
主程序完成键盘的扫描和按键的处理，查询脉冲产生的中断，并完成脉冲的计数。
每个脉冲代表10米，则当计数到100时表示1千米的距离，相应的总金额要按照收费标准计价
（2）选择单片机型号和所需外围器件型号，设计单片机硬件电路原理图
采用MCS51系列单片机At89S51作为主控制器，外围电路器件包括数码管驱动、独立式键盘、复位电路等。
硬件电路原理图如图3-9所示。
图3-11出租车计价器的硬件电路原理图
数码管驱动采用2个四联共阴极数码管显示，由于单片机驱动能力有限，采用74HC244作为数码管的驱动。
在74HC244的7段码输出线上串联100欧姆电阻起限流作用。
独立式按键使用上提拉电路连接，在没有键按下时，输出高电平。
P0口用于输出7段LED共阴极显示代码，P2口用于输出低电平有效的位选码。
0～9的7段LED共阴极显示代码：
3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH,6FH。
（3）分析软件任务要求，写出程序设计思路，分配单片机内部资源，画出程序流程图
软件的任务要求包括定时器的设置、按键的扫描、按键的功能处理、脉冲的计数、路途等待超30秒的计时以及总金额的计算等。
程序设计的思路：
使用中断方式对定时器的溢出进行计数实现30秒的计时。
主程序采用查询外部中断标志实现脉冲的计数，由于每个脉冲代表10m,因此，当脉冲计数超过100时，计价器按照收费标准计价。
主程序在初始化变量和定时器参数设置之后，进入一个循环结构，循环扫描键盘、查询脉冲的中断、数码管的动态扫描等功能，当脉冲的中断标志被查询到，若路途等待时间未超30秒时
路途等待时间的值清除为零。
主程序的流程图如图3-12所示。
图3-12出租车计价器的主程序流程图
中断服务程序主要实现计时功能，当启动键按下之后，定时器开始工作，用一个变量对定时器溢出中断的次数进行计数，达到计时功能，该变量在每次脉冲到来时被清零（在主程序中清零），当脉冲长时间没有来，则当该变量计数超过30秒时，总金额按照途中等待计费标准进行计价。
中断程序的流程图如图3-13所示。
图3-13出租车计价器的中断服务程序流程图
（4）设计系统软件调试方案、硬件调试方案及软硬件联合调试方案
软件调试方案：
伟福软件中，在“文件\新建文件”中，新建C语言源程序文件，编写相应的程序。
在“文件\新建项目”的菜单中，新建项目并将C语言源程序文件包括在项目文件中。
在“项目\编译”菜单中将C源文件编译，检查语法错误及逻辑错误。
在编译成功后，产生以“*.hex”和“*.bin”后缀的目标文件。
硬件调试方案：
在设计平台中，将单片机的P1.0-P1.2分别与3个独立式键盘通过插线连接起来，将P3.2与脉冲信号源连接起来。
在伟福中将程序文件编译成目标文件后，将下载线安装在实验平台上，运行“MCU下载程序”，选择相应的flash数据文件，点击“编程”按钮，将程序文件下载到单片机的Flash中。
然后，上电重新启动单片机，检查所编写的程序是否达到题目的要求，是否全面完整地完成试题的内容。
3.4.2程序设计
/*晶振：
11.0592M T1-250微秒溢出中断一次；P3.2（int0）-中断100次，查询IE0置位，
P1^0为启动键；P1^1为清除键；P1^2为白天/晚上的切换键
变量的定义:
key_val:
返回按键的值255-无键
T1_cnt:
定时器溢出数计数
cnt_30:
30秒钟的计时
cnt_distance:
计算路程
cnt_cost:
总金额
state_val:
状态:
0-白天1夜晚
cost_val[3]:
收费标准：
白天单价cost_val[0]=1元/公里；晚上单价cost_val[1]=2元/公里；
等待单价cost_val[2]=1元/30s
led_seg_code：
数码管7段码 */
//-------------------
#include"reg51.h"
unsignedchardatacnt_30,cnt_distance,cnt_cost;
unsignedint dataT1_cnt,D_cnt;
unsignedchardatakey_val,key_val_old;
unsignedchardatastate_val;
charcodecost_val[3]={1,2,1};
charcodeled_seg_code[10]={0x3f,0x06,0x05b,0x04f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f};
//led_seg_code[0-9]代表0-9
//-------延时-----------------
voiddelay（unsignedinti）//延时
{while（--i）; }
//-------初始化变量------------------
voidinit_variant（）//初始化一些变量的内容
{unsignedchari;
cnt_30=0; //30秒的计时
D_cnt=0; //脉冲的个数
cnt_distance=0;//距离的计数
cnt_cost=0; //保存总价格
}
//-------扫描键盘-----------------
unsignedcharscan_key（）
{ unsignedchari,k;
i=P1;
if（i==0xff）
{k=255;} //无键按下
else //有键按下
{delay（10）;//延时去抖动
if（i!
=P1）
{k=255;}
else
{switch（i）
{case0xfe:
k=0;break;//P1.0按下，启动键
case0xfd:
k=1;break;//P1.1按下，清除键
case0xfb:
k=2;break;//P1.2按下，切换键
}
}
}
returnk;
}
//-------数码管动态扫描-------------
voidled_show（）
{unsignedchari,k;
//-----显示单价----
k=cost_val[state_val];
i=k%10; //暂存个位
P0=led_seg_code[i];
P2=0xbf;
delay（10）;
i=k%100/10;
P0=led_seg_code[i];
P2=0x7f;
delay（10）;
//-----显示距离------
k=cnt_distance;
i=k%10; //暂存个位
P0=led_seg_code[i];
P2=0xf7;
delay（10）;
i=k%100/10;
P0=led_seg_code[i];
P2=0xef;
delay（10）;
//-----显示总价格-----------
k=cnt_cost;
i=k%10; //暂存个位
P0=led_seg_code[i];
P2=0xfe;
delay（10）;
i=k%100/10;
P0=led_seg_code[i];
P2=0xfd;
delay（10）;
}
//-------计时----------------
void timer1（）interrupt3 //T1中断
{T1_cnt++;
if（T1_cnt>3999） //如果计数>3999,计时1s
{ T1_cnt=0;
if（cnt_30<30） //没有超过30秒，继续计时
{cnt_30++;}
else //超过30秒，途中等待计价
{cnt_30=0;
cnt_cost=cnt_cost+cost_val[2];}
}
}
//---------主程序----------------
main（）
{//初始化各变量
T1_cnt=0;
state_val=0;
key_val_old=255;
init_variant（）;
//初始化51的寄存器
TMOD=0x20;//用T1计时8位自动装载定时模式，不用T0
TH1=0x19; //250微秒溢出一次; 250=（256-x）*12/11.0592->x=230.4
TL1=0x19;
EA=1; //开中断
ET1=1;
TR1=0; //定时器T0
TCON=0x01;//Int0中断取边沿触发模式
while
（1）
{key_val=scan_key（）; //255;//
if（key_val!
=key_val_old）
{key_val_old=key_val;
if（key_val!
=255）
{switch（key_val）
{case0:
//启动键
TR1=1; //启动计时，TR1=1为启动了的标志
break;
case1:
//清除键
init_variant（）;//清除变量
TR1=0; //关闭定时器
break;
case2:
//白天/黑夜的切换
if（state_val==0）
{state_val=1;}
else
{state_val=0;}
break;
}
}
}
if（IE0==1&&TR1==1）//每来1个脉冲，中断一次
{IE0=0;
cnt_30=0; //30秒的计时清零
if（D_cnt<100）
{D_cnt++;}
else //计数100次，每次10米，表示一公里
{D_cnt=0;
cnt_distance=cnt_distance+1;
cnt_cost=cnt_cost+cost_val[state_val];
}
}
led_show（）;
}
}
//-----出租车计价器程序结束------------
总结与体会
经过两周有关于通过模拟出租车计价器的课程设计，使同学们对单片机的应用有了更深的了解。
在课程设计的过程中，还是碰到了许多的问题。
比如，对于单片机的一些基本代码及程序还有一些不清楚的地方；对于代码的前后顺序及调用掌握的还不够好。
通过请教老师和同学，最终把问题解决了。
此外，去图书馆和网上查相关资料也是一种学习的途径。
通过这次课程设计，我们充分体会到了自己设计东西的乐趣和学习交流的重要性，在动手的过程中，不但增强了实践能力，而且在理论上有了更深的认识；懂得了实践与知识结合的重要性，并在以后的学习中不段的提高自己，通过不断的摸索和实践来弥补自己在硬件方面的差距。
我相信，这次实习将使我受益匪浅，我更相信，我会以更热忱的态度去学习并研究这门重要的实践性课程。
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