基于单片机的公交车计价器的方案设计书.docx

基于单片机的公交车计价器的方案设计书.docx

《基于单片机的公交车计价器的方案设计书.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于单片机的公交车计价器的方案设计书.docx（58页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

本科毕业论文（设计）

题 目：

基于单片机的公交车计价器的设计

学

专

院：

业：

自动化工程学院

电子信息科学与技术

班

级：

2006级1班

姓

名：

#############

指导教师：

##############

2010年6月8日

青岛大学本科生毕业论文（设计）

基于单片机的公交车计价器的设计

TheDesignofTheBusMetersBasedonMCU

摘 要

针对于现在长线公交车计价器中分段计费所存在的种种问题，本课题对公交车计价器进行改进设计，新的设计理念是使公交车在行进过程中，通过GPS或司机手动按键来对公交车进行定位，使公交车每经过一个站点，定位系统便将一个新的位置信号传递给与之连接的SPCE061A单片机中，通过单片机的程序控制，计价器将给出一个新的更合理的计价表，并且通过液晶显示屏显示出来，供乘客和司机参考。

关键词 计价器 GPS SPCE061A单片机 液晶显示屏

Abstract

Todealwiththeproblemsofthesegmentcharginginthebus-metersystem,arefinedbusmeterisdesignedinordertolocatethebusinprocessingthroughGPSordriver-manual-buttons.Afterthebuspasseseachstation,thepositionsystemwillsendanewlocationsignaltotheSPCE061Aconnected.ThroughtheprogramcontroloftheMCU,thebusmeterwillfigureoutamorereasonablepricing,anddisplayforpassengersanddriversforreferencethroughLCD.

Keywordsmeter GPS SPCE061AofMCU LCD

青岛大学本科生毕业论文（设计）

目 录

前 言 1

第1章 绪论 2

1.1公交车计价器简介 2

1.1.1发展现状 2

1.1.2新方案的设计特点 2

1.1.3发展前景 2

1.2公交车计价器设计流程 2

1.2.1多费率收费机 3

1.2.2公交车计价器 3

第2章 计价器中的硬件设计 5

2.1SPCE061A单片机 5

2.1.1总述 5

2.1.2管脚介绍 5

2.1.3SPCE061A的主要结构 7

2.1.4I/O接口设备 8

2.2全球定位系统GPS 11

2.2.1GPS组成 11

2.2.2GPS定位原理 11

2.3键盘接口 13

2.3.1矩阵式键盘按键的识别 14

2.3.2键盘的工作方式 14

2.4液晶显示屏 15

2.4.1液晶显示器简介 15

2.4.2液晶显示模块 16

第3章 系统软件设计 19

3.1程序总体设计 19

3.2计价器的软件设计概述 20

3.2.1GPS工作过程 20

3.2.2公交车计价器的原理简述 21

第4章 测试方法及调试 24

4.1 GPS定位及计价器测试 25

结束语 27

谢 辞 28

参考文献 29

附 录 30

青岛大学本科生毕业论文（设计）

前 言

随着单片机功能集成化的发展，其应用领域也逐渐地由传统的控制，扩展为控制处理、数据处理以及数字信号处理（DSP，DigitalSignalProcccssing）等领域。

凌阳的16位单片机就是为适应这种发展而设计的。

它的CPU内核采用凌阳最新推出的u’nSP（MicrocontrollerandSignalProccssing）16位微处理器芯片（以下简称u’nSPTM）。

围绕u’nSPTM所形成的16位u’nSPTM系列单片机（以下简称u’nSPTM家族）采用的是模块式集成结构，它以u’nSPTM内核为中心集成不同规模的ROM、RAM、和功能丰富的各种外设接口部件。

SPCE061A是继u’nSPTM系列产品SPCE500A等之后凌阳科技推出的又一个16位结构的微控制器。

与SPCE500A不同的是，在存储器资源方面考虑到用户的较少资源的需求以及便于程序调试等功能，SPCE061A里只内嵌32K字的内存（FLASH）以及较高的处理速度，这些使u’nSPTM能够非常容易地、快速地处理复杂的数字信号。

因此，与SPCE500A相比，以u’nSPTM为核心的SPCE061A微控制器是适用于数字语言识别应用领域产品的一种经济的选择。

SPCE061A具有以下几个特点

（1）体积小、集成度高、可靠性好且易于扩展在SPCE061A把各功能部件模块化地集成在1个芯片里，内部采用总线结构，因而减少了各功能部件之间的连线，提高了其可靠性和抗干扰能力。

另外，模块化的结构易于系列扩展，以适应不同用户的需求。

（2）低功耗、低电压

SPCE061A采用CMOS制造工艺，同时增加了软件激发的弱振方式、空闲方式和掉电方式，极大地降低了其功耗。

另外，SPCE061A的工作电压范围大（2.6～3.6V），能在低电压时正常工作，且能用电池供电。

这对于其在野外作业等领域中的应用具有特殊的意义。

（3）高性能价格比SPCE061A片内带有高寻址能力的ROM、静态RAM和多功能的I/O口。

另外，凌阳科技CPU的指令系统提供出具有较高运算速度的16位×16位的乘法运算指令和内积运算指令，使得SPCE061A运用在复杂的数字信号处理方面既很便利，又比专用的DSP芯片廉价。

（4）具有较强的中断处理能力SPCE061A中断系统支持10个中断向量及10余个中断源，适合实时应用领域。

（5）功能强、效率高的指令系统SPCE061A的指令系统,指令格式紧凑，执行迅速。

为缩短开发产品商品化的时间，指令结构提供出对高级语言的良好支持。

37

第1章绪论

1.1 公交车计价器简介

1.1.1发展现状

当前国内外长线无人售票公交车“分段计费”主要有两种方法：

第一种是按某些站为界固定分段计费，如青岛市321路以市政府站为界，过此站交2元否则交1元，若在市政府附近上车，即使乘坐距离

很短也要交2元，显然不合理。

第二种方法上下车各刷一次卡，不仅不方便，高峰期人太挤乘客无法到

下车刷卡处刷卡，忘记下车刷卡就会在下次刷卡时多扣很多钱，乘客会蒙受较大损失；该计费方式只能刷卡不能投币，忘带卡或外地人无卡就不能乘车；对一家人由一人刷卡这种常见情况也无法处理。

群众对这两种“分段计费”的缺点意见较大，致使大量长线公交车放弃无人售票，仍在沿用人工售票。

1.1.2新方案的设计特点

本课题设计了一种长线公交车“动态分段计费”收费系统，其特色是收费合理，使用方便。

克服了现有“分段计费”的缺点，其创新点为该系统由“公交车计价器”与“多费率收费机”组成：

1、使用“公交车计价器”计算票价，用电子屏给司机和乘客显示“票价表”，司机及熟悉线路的乘客

在1至3秒内即可获知应付票价。

由于每到一站“票价表”都会重新计算生成，可以有效解决固定分段产生的收费不合理的问题。

2、若分段收费按1元、2元、3元扣费，现有公交车收费机一般只有一种扣费率，如1元/次，交3元需刷卡3次，若乘客多将使上车时间大大延迟。

为解决分段收费的快速缴费，设计了一种“多费率收费机”，具有几个不同扣费率的刷卡区，各种票价只需上车时在相应刷卡区一次刷卡完成。

1.1.3发展前景

乘客用该系统缴费可刷卡也可选择投币，既解决了固定分段收费不合理的问题，也可避免上下车两次刷卡带来的诸多问题，配上相应监查制度，如不定期查票，逃票罚款等措施，能达到接近人工售票的效果，可替代人工售票，节省开支。

目前一票制无人售票公交线路较短，有的乘客到达目的地要转几次车，解决分段计费问题后有关部门就可以考虑延长线路，方便乘客，节约时间和费用。

现在全国有1600多个县市，以每市、县市内长线公交车加长途公交车平均有15条，每条线有8辆车计算，则有19万辆车，如果使用“动态分段计费”收费系统能节省19万售票员，可从事后勤及其他服务工作。

除公交车，这种计价器也可应用于其他需要分段收费的领域，项目的实施可产生明显的社会效益与经济效益。

1.2 公交车计价器设计流程

公交车“动态分段计费”收费系统主要由“公交车计价器”与“多费率收费机”构成，如图1，由GPS或

司机按键给出位置信号，公交车计价器计算出票价送显示器显示，乘客根据票价在多费率收费机刷卡完成缴费。

显示器

GPS

公交车

计价器

多费率收费机

图1.1 公交车动态分段系统

1.2.1多费率收费机

多费率收费机的其特点是：

设置了多个刷卡区，每个区用数码管显示该区扣费率，用多费率读卡模块实现多费率扣费。

设置了语音电路，扣费时报出扣费值，供乘客确认。

设置了上位机接口将扣费数据上传。

1.2.2公交车计价器

公交车计价器设计原理图见图2，单片机根据GPS或司机按键给出的位置信号计算票价表，生成的票价表存于存储器中并送显示器显示，该票价表在车行进过程中不断更新，以保证收费合理。

GPS

司机

液晶显示器

SPCE061A

键盘

乘客

液晶显示器

图1.2 公交车计价器实现框图

本课题主要是对公交车计价器进行分析，多费率收费机这里将不再做说明，由上图的公交车原理图我们可以了解这次设计的计价器主要由SPCE61A单片机、GPS、键盘及液晶显示器构成，在下面的章节里将会一一对他们进行解析。

第2章计价器中的硬件设计

2.1 SPCE061A单片机

2.1.1总述

SPCE061A是继u’nSPTM系列产品SPCE500A等之后凌阳科技推出的又一个16位结构的微控制器。

与SPCE500A不同的是，在存储器资源方面考虑到用户的较少资源的需求以及便于程序调试等功能，SPCE061A里只内嵌32K字的内存（FLAH）。

极高的处理速度使u’nSPTM能够非常容易地、快速地处理复杂的而数字信号。

不仅如此，SPCE061A更有以下优点：

1）它整合了多个常用的功能模块，让我们在进行系统开发的时候不用外加过多的硬件就可方面的完成一个系统的设计，这就是人们常说的

SoC技术。

2）耗电少，可以满足很多手提设备、掌上设备低能耗的需求，低能耗也是电子技术一直在追求的一个目标。

3）可方便的用来实现录制、播放，Midi音乐合成和语音识别，相比别的单片机比较有特色。

4）可方面的完成一些列乘加的运数，实现一些数据处理比较容易，别的单片机一般都不具备这种功能。

5）芯片里具备在线仿真调试电路，使调试和程序下载更加方便，也把仿真器和烧录器的成本节省下来了。

正是因为这些优点，所以计价器的设计才选择了这种单片机类型。

2.1.2管脚介绍

SPCE0