基于单片机的出租车计价器设计与实现.docx

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基于单片机的出租车计价器设计与实现

毕业设计报告

题目：

基于单片机的出租车计价器的

设计与实现

院系：

专业：

班级学号：

学生姓名：

指导教师：

成绩：

2014年06月25日

摘要

出租车计价器的硬件设计以STC89C52单片机为核心控制元件，利用灵敏的光电传感器对车轮的转数进行采集从而对行驶距离进行测量，输出采用LCD12864液晶显示器作为显示器件，可以显示路程信息，还可以设置计价的费用、等时费用、起价费用等，可以适合不同的车型。

系统软件设计的主要部分有：

主程序模块、运行里程计数中断程序、定时中断程序、中途等待中断程序，显示子程序和键盘程序。

本电路设计的计价器所具备的重要方面有：

显示数据电路、光电传感器电路、按键输入电路、单片机最小系统电路与报警模块构成。

本电路设计的里程表不但能实现基本的里程计数，而且还能设置轮胎的直径，可以计算里程并能够实时显示乘客所花费的价格，同时使用LCD12864作为显示器件，方便使用。

关键词：

单片机；光电传感器；液晶显示器

Abstract

WithSTC89C52Single-chipMicrocomputer（SCM）asthecorehardwarecontrolelements,thetaximeterusessensitivephotoelectricsensorstocountthenumberofrevolutionsofthewheelsoastomeasurethedistance.Intermsofoutput,LCD12864displayisleveragedasthedisplaydevice,whichcansetdenominatedcosts,isochronouscosts,andstartingfeesandfitdifferentmodels.

Thesoftwaredesignforthesystemmainlyincludesthemainprogrammodule,mileagecountinterruptserviceprogram,timerinterruptserviceprogram,mid-waywaitinterruptserviceprogram,displaysubroutineserviceprogramandkeyboardserviceprogram.

Themainfunctionofthemeterdesignedinthiscircuitmainlycontainsdataandphotoelectricsensordisplay,keyinputcircuit,smallestsingle-chipmodulecircuitandalarmsystem.Themetercannotonlyachievethebasicmileagecount,butalsobeabletosetthediameterofthetire,calculatethemileageanddisplaythereal-timepricepassengersneedtopay.Meanwhile,LCD12864isusedasthedisplaydeviceandiseasytouse.

Keywords:

Single-chipMicrocomputer;PhotoelectricSensor;Display

目录

1硬件部分设计1

1.1硬件结构设计1

1.2电源电路介绍2

1.3电平转换电路2

1.4液晶显示接口电路....................................................3

1.5彩灯驱动电路........................................................3

1.6按键部分电路........................................................4

1.7最小系统部分电路....................................................5

1.7.1复位电路设计....................................................6

1.7.2晶振电路实际....................................................6

2软件部分设计7

2.1主程序模块..........................................................7

2.2中断子函数8

2.3显示子函数..........................................................9

3系统测试10

3.1硬件部分测试........................................................10

3.2软件部分测试........................................................11

3.3综合测试...........................................................11

结论13

参考文献14

附录A...................................................................15

附录B16

附录C17

毕业报告本装订顺序20

1硬件部分设计

本章节主要介绍此次设计硬件方面的实现过程和组成原理部分，主要讲解了硬件各个部分电路的组成与原理的分析，重点线路连接。

在本次出租车计价器的整体设计中，所有的硬件电路方面的设计都是使用Protel99SEPCB设计软件来完成。

1.1硬件结构设计

该系统包含了信号采集处理模块、芯片微处理器、显示模块、系统软件等重要部分。

信号采集处理模块是以光电传感器为核心的器件，可以将不同的转速信号转换成相应的脉冲信号，并将其信号送达到单片机的T1引脚处；在进行单片机的定时/计数设置时，在常规状态下使用必须保证其内部的定时器/计数器Timer0处于定时状态，Timer1处于在计数状态，然后使用内部定时器T0进行控制脉冲输入引脚T1，如此就可以比较精细地检测到在一个设定时间内加到单片机T1引脚的脉冲数，车前进一个轮子长度用一个脉冲数来表示，之后对统计的脉冲数进行的计算处理就可得到相应的里程和速度数据，且将里程值进行储存，将数据送到对应的显示模块进行数据显示。

其系统结构原理框图如图1.1所示。

图1.1系统结构原理框图

由图1.1可以看出，系统结构主要由五个方面组成，即显示电路，复位电路，晶振电路，光电传感电路和按键电路；其中光电电路作为整个系统的传感器部分，用来检测车轮的输入脉冲，显示电路作为和谐友好的人机交互界面，可以显示出行使的路程值，等待时间，总价格等计价器所需要的信息。

通过C语言的编程将这五个主要部分合理结合，构成一个集设置、检测、显示，蜂鸣提示与按键功能为一体的出租车里程计价表，其中复位与晶振电路为单片机的外围最小系统电路。

1.2

电源电路介绍

图1.2电源电路图

电源部分电路图1.2如上图所示，J1为Mini-USB接头，使用要接入5V的直流充电器供电，作为本设计中供电电源部分，SK为自锁双掷开关，用来开关整个板子的供电，C1为容量为10uf的胆电容，用来作为输入电源部分的稳压滤波，输出端为C2、C3作为稳压滤波电容，其中UP1为稳压期间LM1117-3.3V，该芯片可以将输入的电压转换为3.3V的直流电压输出，该芯片为线性稳压器，R1、LED1作为电源输入正常指示灯，LED1为发光二极管，压降在1.7V左右，R1为限流电阻3K，用来控制发光二极管电流不要过强而烧坏。

1.3电平转换电路

图1.3电平转换电路

如图1.3所示因为单片机正常运行的供给电压为5V，而液晶显示器运行在3.3V电压下，所以单片机与液晶的电平不能够兼容[1]。

为了能够正常的进行通信，需要将单片机5V的电压转换为3.3V输出，以此来与液晶进行正常通信，74HC573位电平转换芯片可以将输入端的5V电压转换为芯片供电电压的电平输出，这样就能够使两个原本不匹配的电平都转换为3.3V进行正常的通信了。

1.4液晶显示接口电路

图1.4液晶屏显示接口电路

如图1.4所示电平转换完成后，单片机就可以发送指令与显示器件进行通信了，其中通信的方式为SPI接口通信，SI为数据引脚，SCK为时钟引脚，通过这两个引脚向液晶显示器发送数据或者命令来控制其相应显示。

由AO接口控制发送的数据为命令数据或者为显示数据，REST为复位引脚，在正常工作时候REST引脚需要输入高电平信号，CS为片选，只有在该引脚为低电平时才可以对液晶显示器进行命令与数据的控制输入。

本设计中使用点阵液晶LCD12864，他可以显示四行总64个字符或者数字，同时可以将显示信息进行字符的标识，使用方便，简单，稳定性好[2]。

1.5彩灯驱动电路

图1.5彩灯驱动电路

如图1.5所示，本设计在驱动电路中使用的彩灯有三个，LED2作为按键指示灯，LED3作为运行开始指示灯，LED4作为计价器模拟运行过程中停车等待指示灯，三个彩灯由单片机的I/O口直接进行控制，其中电阻作为限流电阻，发光二极管的压降为1.7V，供电电压为3.3V，电阻上的压降为供电电压与二极管压降之差即为3.3-1.7=1.5V，由此得到发光二极管电流为1.5/2mA，为750uA电流，则三个管的电流为2.25mA。

1.6按键部分电路

在整体设计中的键部分设计很关键，本计价器设计所采用的按键为行列式按键，一般情况下如若设计中用到按键的数量较多的时候，为了最小程度的占用I/O的数目，通常选择使用行列式（也称矩阵式）键盘。

对于行列式键盘，每一条行线和列线在交叉部分并不能直接连接，而是要接入一个按键来将其连接起来，这样比直接将端口线相连的方法要多出一倍的数目。

比如一个端口组成的4×4的16按键，如图1.6所示。

图1.64×4按键部分电路图

在设置行列式键盘（也称矩阵式）按键的时候，要将按键点要设置在行线和列线的交点处，不能随便设置。

将行线通过上拉电阻连接到+5V电压上。

在没有按下按键的时候，行线所处高电平，在按下按键时，行线的电平状态将会与其相接的列电平状态保持一致。

由于行列式键盘的行线，列线不能为一个键单独使用，而是被很多按键所用，每个按键都会影响其所处的行线电平与列电平，所以要处理好行线与列信号的配合才能够精确确定闭合键的位置。

例如用判断2号按键是够按下的方法来说明如何判定一个按键是否被按下。

在按下2号键时，其所处的行线电平会与其所在处的列电平是一样的，而在2号键未被按下时其行线处于高电平的状态。

如果将所有列电平状态设置为低电平，则按键所在的行线电平也会与列电平一样处于低电平状态，所以根据这样的电平变化就能够判断此行是否有按键被按下。

但在确定一行有按键被按下时并不能确定是2键被按下，因为同一行的1