基于单片机的出租车计价器设计本科毕业设计论文.docx

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基于单片机的出租车计价器设计本科毕业设计论文

毕业设计（设计）

题目：

基于单片机的出租车计价器设计

毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明

原创性声明

本人郑重承诺：

所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。

尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。

对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。

矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖。

作者签名：

　　　　　日　期：

指导教师签名：

　　　　　日　　期：

使用授权说明

本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：

按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。

聞創沟燴鐺險爱氇谴净。

作者签名：

　　　　　日　期：

学位论文原创性声明

本人郑重声明：

所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。

除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。

对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。

本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。

残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟。

作者签名：

日期：

年月日

学位论文版权使用授权书

本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。

本人授权　　　　大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。

酽锕极額閉镇桧猪訣锥。

涉密论文按学校规定处理。

作者签名：

日期：

年月日

导师签名：

日期：

年月日

注意事项

1.设计（论文）的内容包括：

1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）

2）原创性声明

3）中文摘要（300字左右）、关键词

4）外文摘要、关键词

5）目次页（附件不统一编入）

6）论文主体部分：

引言（或绪论）、正文、结论

7）参考文献

8）致谢

9）附录（对论文支持必要时）

2.论文字数要求：

理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。

彈贸摄尔霁毙攬砖卤庑。

3.附件包括：

任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）。

4.文字、图表要求：

1）文字通顺，语言流畅，书写字迹工整，打印字体及大小符合要求，无错别字，不准请他人代写

2）工程设计类题目的图纸，要求部分用尺规绘制，部分用计算机绘制，所有图纸应符合国家技术标准规范。

图表整洁，布局合理，文字注释必须使用工程字书写，不准用徒手画謀荞抟箧飆鐸怼类蒋薔。

3）毕业论文须用A4单面打印，论文50页以上的双面打印

4）图表应绘制于无格子的页面上

5）软件工程类课题应有程序清单，并提供电子文档

5.装订顺序

1）设计（论文）

2）附件：

按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）次序装订

基于单片机的出租车计价器设计

摘要

随着国内城市现代化的发展，出租车行业突飞猛进，出租车计价器的市场需求量也大大增加。

出租车计价器是乘客与司机双方的交易准则，是出租车行业发展的重要标志，关系着乘客和出租车司机双方的利益。

具有良好性能的计价器无论是对广大出租车司机朋友还是乘客来说都是很必要的。

厦礴恳蹒骈時盡继價骚。

传统机械式和半机械式出租车计价器主要依靠传感器接收的脉冲进行计数，依靠齿轮比进行计价，不可避免的造成计价器易损耗，精度低，不易调整价格，容易作弊等问题。

从加强出租车行业管理及服务质量并且节约成本出发，考虑到单片机已经再各个领域成熟的应用了几十年，其技术可靠，参考资料丰富，价格低廉，因此本文选取了AT89S52这一单片机做为计价器的核心。

运用霍尔传感器检测车轮转数，读取掉电存储单元里面的价格信息，经单片机处理之后显示到LED数码管上。

用单片机进行的设计，相对来说功能强大，用较少的硬件和适当的软件相互配合很容易实现设计要求，且灵活性强，可以通过软件编程来完成更多的附加功能。

通过软件就可以轻易的实现计费模式的切换。

本设计采用LED数码管提供了友好易读的界面，数据信息一目了然，极大的方便了司机朋友的使用。

茕桢广鳓鯡选块网羈泪。

关键词:

出租车计价器；AT89S52；单价调节；软硬件设计

ADESIGNOFTAXIMETERBASEDONSINGLECHIPDESIGN

ABSTRACT

Withthedevelopmentofmoderndomesticcities,thetaxiindustrybyleapsandbounds，andtherentalcarmileagefaremeter'smarketdemandisalsogreatlyincreasing.Taximeterisbothpassengersanddriversofthetransactioncriteria,ataxiisthemostimportanttools.Itrelatestotheinterestsofbothtransactions.Hasagoodperformanceregardlessofthemeterisavastnumberoftaxidriversorpassengersareverynecessary.鹅娅尽損鹌惨歷茏鴛賴。

Traditionalmechanicalandsemi-mechanicalTaximeterrelymainlyonthesensortoreceivethepulsecount,relyingonthepricingofgearratio,theinevitableresultofthemetereasytowearandtear,lowprecision,easytoadjusttheprice,easytocheatandotherissues.Inordertostrengthentherentalcartrademanagementandthegradeofservice，andsavesthecosttoembark，Thesingle-chipcircuitrytoAT89S52asthecenter,anadditionalHallsensorA44Eranging,torealizeTaximeterstatistics,usingAT24C02realizewhenthesystempower-downunitpricesandsaveinformationsuchassystemtime.MCUusedforthedesign,arelativelypowerful,withlesshardwareandappropriatesoftwarecaneasilycoordinatewitheachothertoachievethedesignrequirements,flexibilityandstrong,canbeprogrammedbysoftwaretocompletemoreoftheadditionalFunction.Pricingmodelfortheswitch,softwareprogrammingandcaneasilycitetheachievement.Alsointhisprogrammethattheuseofa8digitaldisplaytube,canbemorefriendlytouseinterface.ThisdesignusesLEDdigitaltubetoprovideafriendlyandeasytoreadinterfaceanddatainformationataglance,whichgreatlyfacilitatestheuseofthedriverfriends。

籟丛妈羥为贍偾蛏练淨。

Keywords:

Rentalcarmileagefaremeter；AT89S52；unitpriceadjustment；softwareandhardwaredesign預頌圣鉉儐歲龈讶骅籴。

附件

附件1开题报告（文献综述）

附件2译文及原文影印件

1绪论

1.1课题背景

出租车行业在我国是八十年代初兴起的一项新兴行业，随着出租车行业的迅速发展，出租车已经成为了城市交通不可分割的部分，出租车计价器是乘客与司机之间的一把秤，它关系着交易双方的利益，是出租车中最具标志性的工具。

一个性能良好的计价器无论是对广大出租车司机朋友还是乘客来说都是非常重要的[1]。

铙誅卧泻噦圣骋贶頂廡。

出租汽车计价器是一种专用的计量仪器，它安装在出租汽车上，能连续累加计算，并指示出行程中任一时刻乘客应付费用的总数，其金额值是计程和计时时间的函数。

出租车计价器在最初使用时具备的主要功能是根据行驶里程计价，要求精度高，可靠性好。

要将出租车计价系统产品化，应该根据客户不同的需求进行不同的设计，在程序中增加一些可以人为改变但又不是可以在运行中随意改变的参数，以便客户根据不同的需要随时调节单价以及计价方式。

擁締凤袜备訊顎轮烂蔷。

多年来国内普遍使用的车租车计价器计量功能少，操作不便，而且目前世界上90%的计价器产自台湾。

现今国内生产计价器的企业仅有数百家，主要是集中在珠江三角和江苏等地。

这些企业也大都是一些中小型的企业，研发水平有限，技术水平不高，国际竞争力也不强[2]。

贓熱俣阃歲匱阊邺镓騷。

我国最早的计价器几乎都采用机械齿轮构成，只能完成简单的测量功能，从某种程度上说，早期的计价器就只是个特殊的里程表。

随着科学技术的发展，产生了采用了手摇计算机与机械结构相结合的新一代的计价器。

它在计程的同时还可完成计价的工作。

大规模集成电路的发展带来了第三代计价器，也就是现在常见的功能也在不断完善的全电子化的计价器。

坛摶乡囂忏蒌鍥铃氈淚。

现在各大中城市出租车行业都必备出租车计价器，甚至于没有正规的出租车计价器的出租车几乎不再有人相信是真的，所以计价器市场的发展已成为了不可阻挡的趋势[3]。

而部分小城市出租车行业尚不发达，但随着城镇城市化进程的日益加快，象征着城市面貌的出租车行业也将加速发展，计价器市场的不断扩张也是毫无疑问的，所以未来出租车计价器的市场潜力还是巨大的。

蜡變黲癟報伥铉锚鈰赘。

1.2本文研究目的

目前的出租车计价器种类繁多，采用的方案也各不相同。

从传统简单的逻辑电路方案到高性能的FPGA方案，极大地丰富了计价器市场。

但是各个方案又都有其难以避免的缺点，例如逻辑电路，由于主要依靠传感器接收的脉冲进行计数，依靠齿轮比进行计价，不可避免的造成计价器易损耗，精度低，不易调整价格，容易作弊等问题[4]。

買鲷鴯譖昙膚遙闫撷凄。

因此本文拟采用一个简单易行，且价格低廉的方案来取代当前的出租车计价器。

考虑到单片机已经再各个领域成熟的应用了几十年，其技术可靠，参考资料丰富，价格低廉，因此本文选取了AT89S52这一单片机做为计价器的核心。

运用霍尔传感器检测车轮转数，读取掉电存储单元里面的价格信息，经单片机处理之后显示到LED显示屏上。

相信这种计价器能够成功的取代当前的出租车计价器给乘客和出租车司机带来方便和实惠。

綾镝鯛駕櫬鹕踪韦辚糴。

1.3本文主要内容

本文第一章主要介绍了出租车计价器的一些相关信息，简要的叙述了本设计存在的意义。

第二章对当前的各种方案进行了比较论证，最后选取其中综合性能最好的方案，并且对这一方案里面所采用的各种芯片进行了简要的减少和说明。

第三章则详细的叙述了各个芯片的硬件电路，各部分的功能构成，以及周边电路的设计。

第四章则介绍了各个软件模块的设计方案，软件流程。

也简单介绍了本文模拟用的软件Proteus和Proteus的仿真的结果。

驅踬髏彦浃绥譎饴憂锦。

2总体方案设计

2.1方案论证与比较

出租车计价器是出租车营运收费的专用计量仪表，随着电子技术的发展也给出租车计价器的发展带来了春天，日渐丰富的功能，完善的周边电路，更加人性化的操作也让出租车计价器技术日新月异，国内出租车计价器的发展从传统的齿轮传动组成的机械式到用手摇式计算机代替部分机械元器件的半电子化出租车计价器[5]。

出租车计价器的发展从未有过停止，各种新的解决方案也层出不穷。

面对众多可选择的方案，出租车计价器计费是否能够公平公正准确的计费、是否能够让乘客信任是才是广大客户最关心的问题，而计价器营运数据是否方便管理，是否能够实现燃油附加费、税收的方便管理才是出租车司机最关注的[6]。

在查阅了大量的资料和文献之后，本文最终筛选出了以下的两种较为简单易行又常见的方案：

猫虿驢绘燈鮒诛髅貺庑。

方案一：

采用单片机技术。

单片机有着丰富的I/O端口，可实现基本的里程计价功能和价格调节、时钟显示功能。

其原理如图2.1所示。

锹籁饗迳琐筆襖鸥娅薔。

图2.1单片机控制方案

方案二：

采用EDA技术，根据层次化设计理论，该设计问题自顶向下可分为分频模块，控制模块、计量模块、译码和动态扫描显示模块，其系统框图如图2.2所示：

構氽頑黉碩饨荠龈话骛。

图2.2FPGA控制方案

通过比较以上两种方案，FPGA设计虽然也能满足要求，但是考虑到成本和扩展性上不如单片机，而且维修不方便，在中小规模生产的情况下没有明显的性价比。

而相比来说单片机有较大的活动空间，利用单片机丰富的IO端口，及其控制的灵活性，不但能实现基本的里程计价功能和价格调节、时钟显示功能，而且能在很大的程度上扩展功能，还可以方便的对系统进行升级。

为此采用了单片机进行设计，相对来说功能强大，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。

輒峄陽檉簖疖網儂號泶。

2.2单片机系统总体设计

本次设计我们利用单片机AT89S52芯片作为设计的核心，利用霍尔传感器测距，实现对出租车计价统计，采用AT24C02实现在系统掉电的时候保存单价和系统时间等信息，显示采用8位LED数码管，分屏显示单价、路程、总金额以及时间.尧侧閆繭絳闕绚勵蜆贅。

当出租车启动时，单片机检测到霍尔传感器的脉冲信号并进行里程计算。

当无乘客时，单片机调用芯片DS1302程序和74LS138串口显示驱动程序，用LED进行时钟显示。

当空车灯掰下乘客上车时：

通过DS1302获取时间信息分辨白天/晚上，然后调用AT24C02程序获取白天、晚上的单价及起始价，便开始计价并显示时间、里程和金额等信息。

当空车灯打上乘客下车时，等待出租车再次启动后单次金额与里程等信息清零复位，就此完成一次计价。

总体框图如2.3：

识饒鎂錕缢灩筧嚌俨淒。

图2.3总体设计框图

2.3芯片简介

根据任务书的功能要求和现在所具备的条件，本设计拟采用5个芯片，分别为：

AT89S52、AT24C02、74LS138、DS1302、霍尔传感器A44E。

凍鈹鋨劳臘锴痫婦胫籴。

2.3.1AT89S52

本文所选用的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，与工业80C51产品指令和引脚完全兼容。

片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。

在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash，使得AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案[7]。

AT89S52具有以下标准功能：

8k字节Flash，256字节RAM，32位I/O口线，看门狗定时器，2个数据指针，三个16位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。

另外，AT89S52可降至0Hz静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。

空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。

掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止[8]。

AT89S52引脚图如图2.4：

恥諤銪灭萦欢煬鞏鹜錦。

图2.4单片机引脚图

2.3.4DS1302

设计考虑到计价器的实用性，拟在没有乘客的情况想显示实时时钟，也是作为各个时段单价自动转换的标准。

采用一个可靠的计时芯片是必不可少的。

DS1302一种高性能、低功耗的实时时钟芯片，工作性能稳定可靠，采用SPI三线接口与CPU进行通信；并可采用突发方式一次传送多个字节的时钟信号和RAM数据。

实时时钟可提供秒、分、时、日、星期、月和年，一个月小与31天可以自动调整，并且具有闰年补偿功能。

通过设DS1302的控制/状态寄存器选择日历，时钟方式经过初始校准后即可工作使用；工作电压宽达2.5～5.5V。

可采用多电源供电[9]。

如图2.5为DS1302的引脚功能图。

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图2.5DS1302引脚功能图

由于采用了备用电池供电，所以在汽车电源关闭的情况下，也能保持时钟的正常运行。

DS1302由Vcc1或Vcc2中电压较高的一端供电。

X1和X2是外接32.768kHz晶振的振荡源。

RST是复位/片选线，通过把RST输入置高电平来启动所有的数据传送。

RST有两种输入功能：

第一，RST接通控制逻辑，允许将地址/命令序列输入到移位寄存器中；第二，RST提供了停止单字节和多字节数据的发送方法。

当RST被置为高电平时，初始化所有的数据传送，允许操作DS1302。

在传送过程中如果RST置为低电平，数据传送则会被立即停止，芯片的I/O引脚变为高阻态。

上电运行时，在Vcc≥2.5V之前，RST必须保持低电平。

只有在SCLK为低电平时，才能将RST置为高电平。

I/O为串行数据输入输出端（双向），SCLK则是输入端[10]。

硕癘鄴颃诌攆檸攜驤蔹。

2.3.5A44E

A44E属于开关型的霍尔器件，其工作电压范围比较宽（4.5～18V），其输出的信号符合TTL电平标准，可以直接接到单片机的IO端口上，而且其最高测频率可达到1MHZ。

集成开关型霍尔传感器原理如图2.6所示。

阌擻輳嬪諫迁择楨秘騖。

图2.6集成开关型霍耳传感器原理图

A44E集成霍耳开关由稳压器A、霍耳电势发生器（即硅霍耳片）B、差分放大器C、施密特触发器D和OC门输出E五个基本部分组成[11]。

在输入端输入电压VCC，经稳压器稳压后加在霍耳电势发生器的两端，根据霍耳效应原理，当霍耳片处在磁场中时，在垂直于磁场的方向通以电流，则与这二者相垂直的方向上将会产生霍耳电势差HV输出，该HV信号经放大器放大后送至施密特触发器整形，使其成为方波输送到OC门输出。

当施加的磁场达到工作点.（即OPB）时，触发器输出高电压（相对于地电位）使三极管导通，此时OC门输出端输出低电压，通常称这种状态为“开”。

当施加的磁场达到释放点（即rPB）时，触发器输出低电压，三极管截止，使OC门输出高电压，这种状态为“关”。

这样两次电压变换，使霍耳开关完成了一次开关动作[12]。

氬嚕躑竄贸恳彈瀘颔澩。

2.3.6AT24C02

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。

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，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。

釷鹆資贏車贖孙滅獅赘。

其引脚功能：

串行时钟信号引脚（SCL）：

在SCL输入时钟信号的上升沿将数据送入EEPROM器件,并在时钟的下降沿将数据读出。

怂阐譜鯪迳導嘯畫長凉。

串行数据输入/输出引脚（SDA）：

SDA引脚可实现双向串行数据传输。

该引脚为开漏输出，可与其它多个开漏输出器件或开集电极器件线或连接。

谚辞調担鈧谄动禪泻類。

器件/页地址脚（A2,A1,A0）：

A2、A1和A0引脚为24C01与24C02的硬件连接的器件地址输入引脚。

24C01在一个总线上最多可寻址八个1K器件，24C02在一个总线上最多可寻址八个2K器件，A2、A1和A0内部必须连接。

嘰觐詿缧铴嗫偽純铪锩。

24C04仅使用A2、A1作为硬件连接的器件地址输入引脚，在一个总线上最多可寻址四个4K器件。

A0引脚内部未连接。

其电路如图2.7所示。

熒绐譏钲鏌觶鷹緇機库。

图2.7AT24C02引脚图

由于AT24C02的数据线和地址线是复用的，采用串口的方式传送数据，所以只用两根线SCL（移位脉冲）和SDA（数据/地址）与单片机传送数据。

每当设定一次单价，系统就自动调用存储程序，将单价信息保存在芯片内；当系统重新上电的时候，自动调用读存储器程序，将存储器内的单价等信息，读到缓存单元中，供主程序使用[13]。

鶼渍螻偉阅劍鲰腎邏蘞。

AT24C02的存储容量为2Kb，内容分成32页，每页8B，共256B，操作时有两种寻址方式：

芯片寻址和片内子地址寻址。

纣忧蔣氳頑莶驅藥悯骛。

（1）芯片寻址：

AT24C02的芯片地址为1010，其地址控制字格式为1010A2A1A0R/W。

其中A2，A1，A0可编程地址选择位。

A2，A1，A0引脚接高、低电平后得到确定的三位编码，与1010形成7位编码，即为该器件的地址码。

R/W为芯片读写控制位，该位为0，表示芯片进行写操作。

颖刍莖蛺饽亿顿裊赔泷。

（2）片内子地址寻址：

芯片寻址可对内部256B中的任一个进行读/写操作，其寻址范围为00~FF，共256个寻址单位。

濫驂膽閉驟羥闈詔寢賻。

2.3.774LS138

74LS138芯片是常用的3-8线译码器，LS是TTL的，他的COMS版本叫74HC138。

常用在单片机和数字电路的译码电路中。

其封装如图2.9：

銚銻縵哜鳗鸿锓謎諏涼。

图2.974LS138引脚图

74LS138有3个附加控制端S1,S2’和S3’。

当S1=1，S2’+S3’=0时，Gs输出为高电平，译码器处于工作状态。

否则译码器被禁止，所有的输出端被锁存在高电平，如表2.1：

挤貼綬电麥结鈺贖哓类。

表2.174LS138真值表

三八译码器真值表

输入端

输出端

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