基于PIC单片机的出租车计费系统毕业设计论文.docx
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基于PIC单片机的出租车计费系统毕业设计论文
基于PIC单片机的出租车计费系统
摘要
随着经济的发展，带动汽车行业快速发展，出租车日益普遍，了解在出租车上应用的计费系统，对我们日常生活也有帮助。
而使用单片机实现该系统，是深化单片机应用的良好途径。
本系统由单片机PIC16F877A和一些外围原件组成，具有操作简单，显示明了，功能强大的特点。
整个系统只有两个按键，一个“启动/停止”，一个“复位”；
使用TG12864E液晶模组作为显示器，可以显示数字、字母、中文、图片等，使系统信息一目了然；
本系统除了里程统计和费用计算以外，还具有万年历和语音播报功能。
万年历由时钟芯片PCF8563实时提供时钟信号，再由单片机调用显示；
语音播报由语音芯片ISD1420提供语音信息，语音信息放在不同的地址里，由单片机从这些地址中调用合适的语音进行播放。
本方案充分发挥人性化的特点，利用ISD1420的语音功能，配合TG12864液晶模组，模拟实现带语音提示的出租车计价系统。
比较真实地模拟出租车的空车、载客、到站及对各状况的费率的计算、统计、显示和语音播报等功能。
本系统涉及到的理论知识有：
PIC单片机知识、LCD液晶显示器的工作原理和使用方法、可擦、写的语音芯片的工作原理及应用、实时时钟芯片的工作原理及应用、出租车计费系统的原理和实现方法、PROTEUS仿真原理及实际应用。
本系统提高同学们用C语言编写程序的能力、单片机应用系统设计综合能力的训练、培养同学们分析问题和解决问题的能力、对同学们的招聘以及参加工作均有帮助。
该系统稍加改进，可以成为一套真正的实用的计费系统。
关键词：
时钟芯片PCF8563语音芯片ISD1420TG12864液晶模组LCD液晶显示器
目录
摘要……………………………………………………………………1
第一章系统总体介绍………………………………………………2
1．系统组成及功能框图………………………………………………3
2．里程计量及费用计算功能…………………………………………3
3．语音播放功能………………………………………………………4
4．中文菜单显示功能…………………………………………………4
5．实时时钟功能………………………………………………………5
6．按键功能……………………………………………………………5
7．系统电路设计原理图………………………………………………6
第二章硬件设计………………………………………………………7
1．主程序/CPU模块……………………………………………………7
2．语音播放模块………………………………………………………8
3．液晶显示驱动模块…………………………………………………9
4．脉冲发生器模块……………………………………………………11
5．时钟模块……………………………………………………………12
6．按键扫描模块………………………………………………………14
第三章系统程序设计…………………………………………………12
1．系统主程序流程框图………………………………………………15
2．里程和费率计算程序流程图……………………………………………18
3．键盘处理程序流程图…………………………………………………………19
结束语……………………………………………………………………19
致谢………………………………………………………………………21
参考文献…………………………………………………………………21
附件………………………………………………………………………21
第一章系统总体介绍
1.系统组成
此出租车计费系统以单片机为系统核心，利用PIC16F877单片机配合TG12864液晶模组及ISD1420语音模块等，实现基本的出租车计价器功能。
本系统是由PIC单片机、液晶显示模块、计数脉冲发生器、系统实时时钟及语音等模块组成。
系统框图如图
（1）所示:
2.系统各部分功能:
⑴．里程计量功能
a）单片机对传感器输出脉冲进行计数，并将脉冲数换算成公里数；
b）每一个脉冲代表轮胎旋转一周，设轮胎的直径为520mm，轮胎的周长为：
（即每转一圈的距离）
520x3.14159=1634mm=1.634m
c）每公里的脉冲数:
PulsePerKM=1000m/1.634m=612（个脉冲）
⑵．费用计算功能（参照广州市出租车收费标准）
费用计算包括三部分：
起步费、行使费和燃油附加费：
a）起步费用（StartPrice）—
当行驶里程（RunMilege）在2.3Km（含2.3Km）以内按起步价（StartPrice）7元计费。
即行使费用（RunPrice）为：
RunPrice=StartPrice+1=8（元）
b）行使费用（RunPrice）--
行使费用分短途与长途两种情况：
①.当行驶里程（RunMilege）超出2.3Km时并且小于35Km时，按2.6元/Km收费，这时行驶费用为：
RunPrice=StartPrice+2.6×（RunMilege-StartMilege）+1
其中：
StartPrice为起步价=7元
StartMilege为起步里程=2.3Km
RunMilege为行使里程（总行使里程）
RunPrice为行使费用（总行使金额）
②.当行使里程超过35Km后，要加空驶费，即每公里升至3.50元,这时行驶费用为：
RunPrice=StartPrice+3.5×（RunMilege-StartMilege）+1
c）燃油附加费--每车次加收一元。
⑶．语音播放功能
①.当初次按下“start／stop”键，出租车开始启动，系统播放“您好！
欢迎乘坐本公司出租汽车，谢谢！
”播送完毕，计费器开始计费。
②.按下“SpeedUp”键，出租车加速行使，最高速为100Km。
③.按下“SpeedDown”键，出租车减速行使，最低速为0Km。
④.在行使状态下，按下“start／stop”键，表示出租车到站，结束行使。
这时候，系统播放“您好！
行使里程XXX公里，应付XXX元，请检查您的随身物品，欢迎再次乘坐,再见！
”的提示音。
⑤.按下“Reset”键，进入空车状态。
⑷．中文菜单显示功能
①.在空车状态下（启动前），LCD屏幕上显示如下的中文信息：
②.在空车状态下，按下“start／stop”键，系统播放“您好！
欢迎乘坐本公司出租汽车，谢谢！
”的提示音，同时在LCD屏幕上显示如下的中文信息：
③.播完提示音后，进入行使状态，LCD屏幕显示以下信息：
④.在行使状态，按下“SpeedUp”键，里程显示的公里数增加的速度会不断的变快，金额数值也在作相应的变化。
按下“SpeedDown”键，里程显示的公里数增加的速度会不断的变慢。
⑤.在行使状态，按下“start／stop”键，表示出租车到站，结束行程。
这时屏幕显示以下信息：
同时，系统播放“您好！
行使里程xxx.xx公里，应付xxx.xx元，请检查您的随身物品，欢迎再次乘坐，再见！
”的提示音。
⑸．实时时钟功能
本系统采用两种方法实现日历时钟：
（1）用实时时钟芯片－FC8563作为时钟电路，产生年／月／日／时／分／秒等信号，供系统调用。
（2）用单片机中断的方法产生年／月／日／时／分／秒等信号。
（3）两种方法由同学自行选择。
⑹．本系统设置4个按键，各个按键的功能如下：
（1）“start／stop”键—开始进入行使/结束行使（到站）。
（2）“SpeedUp”键—行使加速按键。
按下次按键，可使出租车的速度由0Km上升到100Km。
（3）“SpeedDown”键--行使减速按键。
按下次按键，可使出租车的速度由100K下降到0Km。
（4）“Reset”键--进入空车状态。
⑺电路设计原理图
第二章硬件设计：
⒈主程序/CPU模块
⑴主程序/CPU电路图及说明
该模块主要包括系统初始化、PWM计数脉冲的产生、里程的识别和费率的计算及各功能模块的的组织和管理等。
主程序模块在系统中起着重要的作用。
PIC16F877主要性能:
·具有高性能RISCCPU。
·具有25条单字指令。
·除程序分支指令为两个周期外，其余均为单周期指令。
·运行速度：
DC-20MHZ时钟输入
DC-200ns指令周期
·8K*14个FLASH程序存储器
368*8个数据存储器（RAM）字节
256*8EEPROM数据存储器字节
·引脚输出和PIC16C73B/74B/76/77兼容
·中断能力（达到14个中断源）
·8级深度的硬件堆栈
·直接，间接和相对寻址方式
·上电复位（POR）
·上电定时器（PWRT）和振荡启动定时器（OST）
·监视定时器（WDT），它带有片内可靠运行的RC振荡器
·可编程的全码保护
·低功耗睡眠方式
·可选择的振荡器
·低功耗、高速CMOSFLASH/EEPROM工艺
·全静态设计
·要线串行编程（ICSP）
·单独5V的内部电路串行编程（ICSP）能力，处理机读/写访问程序存储器
·运行电压范围2.0V到5.5V
·高吸入/拉出电流25mA
·商用，工业用温度范围
·低功耗：
在5V，4MHz时典型值小于2mA
在3V，32KHz时典型值小于20uA
典型的稳态电流值小于1uA
外围特征：
·Timer0:
带有预分频器的8位定时/计数器
·Timer1:
带有预分频的16位定时器/计数器，在使用外部晶体振荡时钟时，在Sleep期间仍能工作。
·Timer2:
带有8位分频寄存器，预分频器和后分频器的8位定时器/计数器
·2个捕捉器，比较器，PWM模块
其中：
捕捉器是16位，最大分辩率为12.5ns
比较器是16位，最大分辩率方200ns
PWM最大分辩率为是10位
·10位多通道模/数转换器
·带有SPI（主模式）和I2C（主/从）模式的SSP
·带有9位地址探测的通用同步异步接收/发送器（USART/SCI）
·带有RD，WR和CS控制（只40/44引脚）8位字宽的并行从端口
·带有降压复位的降压检测电路
⑵语音播放模块
①语音播放模块电路图及说明:
语音播放模块播放提示音，行驶里程、费用等。
ISD1420系列单片录放时间8至20秒，音质好。
芯片采用CMOS技术，内含震荡器、话筒前置放大、自动增益控制、防混淆滤波器、平滑滤波器、扬声器驱动及EEPROM阵列。
最小的录放系统仅需麦克风、喇叭、两个按钮、电源及少数电阻电容。
在录放操作结束后，芯片自动进入低功耗节电模式、功耗仅0.5uA。
ISD1420系列有唯一的录音控制和边缘/电平触发两种放音控制。
不分段时外围线路最简，也可按最小段长为单位任意组合分段，芯片提供若干操作模式，大大提高了控制的灵活性。
芯片采用多电平直接模拟量存储专利技术，每个采样直接存储在片内单个EEPROM单元中，因此能够非常真实、自然地再现语音、音乐、音调各效果，避免了一般固体录音电路因量化和压缩造成的量化噪声和“金属声”。
采样频率从5.3，6.4到8.0KHz，对音质仅有轻微影响。
片内信息可保存100年（无需后备电源），EEPROM单片可反复录音十万次。
⑶液晶显示驱动模块
①．液晶显示驱动模块电路图及说明：
TG12864E是一种图形点阵液晶显示器，它主要由行驱动器/列驱动器及128×64全点阵液晶
显示器组成。
可完成图形显示,也可以8×4个（16×16点阵）汉字。
主要技术参数和性能：
·电源：
VDD：
+2.7~+5V;模块内自带-10V负压，用于LCD的驱动电压。
·显示内容：
128（列）×64（行）点
·全屏幕点阵
·七种指令
·与CPU接口采用8位数据总线并行输入输出和8条控制线
·占空比1/64
·工作温度：
-10℃~+60℃，储存温度：
-20℃~+70℃，可选择宽温：
-20℃~+70℃
②.外形尺寸图:
③.模块主要硬件构成说明:
④.模块的外部接口:
⑤.TG12864EL串口接线方式：
⑷脉冲发生器模块
①脉冲性生器模块电路图及说明:
（如下图）
②NE555定时器具有定时精度高、工作速度快、可靠性好、电源电压范围宽（3-18V）、输出电流大（可高达200mA）等优点，可组成各种波形的脉冲振荡电路、定时延时电路、是一种电路结构简单、使用方便灵活、用途广泛的多功能中规模集成电路。
只需在外部配接适当的阻容元件，便可组成施密特触发器、单稳态触发器和多谐振荡器等多种应用电路，在这个电路中是多谐振荡器，它电路简单、性能稳定，波形标准。
该模块完成传感器脉冲计量，然后转换为公里数，并根据规则计算对应的费用。
同时，监测行驶速度，统计低速时间，计算低速等待费用，提供液晶显示更新函数，以便主函数可以控制更新用户界面以及行驶里程、费用等信息的显示。
该模块包括PWM管理程序、里程计量程序、时间管理程序、费用管理程序、用户界面控制程序等部分。
⑸时钟模块
①时钟模块电路图及说明:
②PCF8563是低功耗的CMOS实时时钟／日历芯片，它提供一个可编程时钟输出，一个
中断输出和掉电检测器，所有的地址和数据通过I2C总线接口串行传递。
最大总线速度为400Kbits/s，每次读写数据后，内嵌的字地址寄存器会自动产生增量。
③特性：
*低工作电流：
典型值为0.25μA（VDD=3.0V，Tamb=25℃时）。
*世纪标志
*大工作电压范围：
1.0～5.5
*低休眠电流；典型值为0.25μA（VDD=3.0V,Tamb=25℃）
*400KHz的I2C总线接口（VDD=1.8～5.5V时）。
*可编程时钟输出频率为：
32.768KHz，1024Hz，32Hz，1Hz。
*报警和定时器。
*掉电检测器。
*内部集成的振荡器电容。
*片内电源复位功能。
*I2C总线从地址：
读，0A3H；写，0A2H。
*开漏中断引脚。
④管脚配置
⑤功能描述:
PCF8563有16个８位寄存器：
一个可自动增量的地址寄存器，一个内置32.768KHz的
振荡器（带有一个内部集成的电容），一个分频器（用于给实时时钟RTC提供源时钟），一个可编程时钟输出，一个定时器，一个报警器，一个掉电检测器和一个400KHzI2C
总线接口。
所有16个寄存器设计成可寻址的8位并行寄存器，但不是所有位都有用。
前两个寄存器（内存地址00H，01H）用于控制寄存器和状态寄存器，内存地址02H～08H用于时钟计数器（秒~年计数器），地址09H～0CH用于报警寄存器（定义报警条件），地址0DH控制CLKOUT管脚的输出频率，地址0EH和0FH分别用于定时器控制寄存器和定时器寄存器。
秒、分钟、小时、日、月、年、分钟报警、小时报警、日报警寄存器，编码格式为BCD，星期和星期报警寄存器不以BCD格式编码。
当一个RTC寄存器被读时，所有计数器的内容被锁存，因此，在传送条件下，可以禁止对时钟／日历芯片的错读。
PCF8563硬件时钟描写模块:
最大总线速度为400Kbits/s，每次读写数据后，内嵌的字地址寄存器会自动
产生增量。
*400KHz的I2C总线接口（VDD=1.8～5.5V时）
*可编程时钟输出频率为：
32.768KHz，1024Hz，32Hz，1Hz。
*报警和定时器。
*开漏中断引脚。
*I2C总线从地址：
读0A3H；写0A2H。
地址寄存器名称
00H控制/状态寄存器
01H控制/状态寄存器
0DHCLKOUT频率寄存器
0EH定时器控制寄存器
0FH定时器倒计数数值寄存器
地址寄存器名称Bit7Bit6Bit5Bit4Bit3Bit2Bit1Bit0
02h秒VL00～59BCD码格式数
03h分钟-00～59BCD码格式数
04h小时--00～59BCD码格式数
05h日--01～31BCD码格式数
06h星期-----0～6
07h月/世纪C--01～12BCD码格式数
08h年00～99BCD码格式数
09h分钟报警AE00～59BCD码格式数
0Ah小时报警AE-00～23BCD码格式数
0BH日报警AE-01～31BCD码格式数
0CH星期报警AE----0～6
操作举例
*进入EXT＿CLK测试模式；设置控制／状态寄存器１的位７（TEST=1）。
*设置控制／状态寄存器１的位５（STOP=1）。
*清除控制／状态寄存器１的位５（STOP=0）。
*设置时间寄存器（秒、分钟、小时、日、星期、月／世纪和年）为期望值。
*提供32个时钟脉冲给CLKOUT。
*读时间寄存器观察第一次变化。
*提供64个时钟脉冲给CLKOUT。
*读时间寄存器观察第二次变化；需要读时间寄存器的附加增量时，重复步骤７和８。
⑹按键扫描模块:
①按键扫描模块电路图及说明:
整个系统只有两个按键，一个“启动/停止”，一个“复位”；本模块功能:
扫描按键功能，返回扫描结果。
第三章系统程序设计
本系统程序由C语言编写，编译软件是MPLABIDE和一个外挂的PIC的C语言编译软件PICC。
1.系统主程序流程框图（含程序）：
/**********************************************************
//主程序开始
//**********************************************************
voidmain（）
{
initial（）;
init（）;
lcm_init（）;
InitI2C（）;
count=0;
RunMilege=0;
flag=0;
play_fg1=0;
play_fg2=0;
//*********************************************************
//转换为图形方式
//*********************************************************
write_inst（0x34）;
write_inst（0x36）;
clear_picture_fast（）;
display_picture1（）;//显示一幅个性化图片
delay（100）;
//*********************************************************
//转换为文本方式
//*********************************************************
write_inst（0x30）;
write_inst（0x0c）;
write_inst（0x01）;
write_inst（0x06）;
//*********************************************************
//显示一幅个人信息
//*********************************************************
disp_log1（）;
delay（200）;
write_inst（0x01）;
//*********************************************************
//主程序循环开始
//*********************************************************
while
（1）
{
if（mode==0）//模式0:
显示空车状态
{
INTE=0;
count=0;
kongche（）;
}
elseif（mode==1）//模式1:
{
if（!
flag）//标志位为"0"时
{
INTE=0;//禁止中断产生
write_inst（0x01）;
yingke（）;//显示欢迎界面
play（17,50）;//播放“您好”
play（18,5）;//播放“欢迎”
play（25,100）;//播放“乘坐本公司出租汽车”
delay（200）;
flag=1;
write_inst（0x01）;
}
else//标志位为"1"时
{
INTE=1;//允许产生中断
price（）;//里程和费率计算
zaike（）;//进入载客界面
}
}
elseif（mode==2）//模式2:
{
INTE=0;//禁止中断产生
if（!
play_fg1）//标志位为"0"时
{
daozhan（）;//进入到站界面
play（21,60）;//播放“车已到站”
delay（50）;
playsound_km（RunMil）;//播放"行使里程"
delay（50）;
playsound_mn（Pricet）;//播放"应付金额"
play_fg1=1;//置标志位为"1"
write_inst（0x01）;
}
jieshu（）;//进入结束界面
if（!
play_fg2）//标志位为"0"时
{
play（24,100）;//播放“请检查您的随身物品”
play（18,5）;//播放“欢迎”
play（20,5）;//播放“再次”
play（25,100）;//播放“乘坐本公司出租汽车”
play（19,5）;//播放“再见”
play_fg2=1;//置标志位为"1"
}
}
scankey（）;//键盘扫描模块
}
}
2.里程和费率计算程序流程图（含程序）：
//*********************************************************
//费率计算函数
//*********************************************************
voidprice（）
{
if（RunMilege<=2300）
//TotalPrice=700+100;
TotalPrice=800;
if（（RunMilege>2300）&&（RunMilege<=35000））
//TotalPrice=700+（RunMilege-2300）*0.26+100;
TotalPrice=800+（RunMilege-2300）*0.26;
if（RunMilege>35000）
//TotalPrice=700+（
升级会员 