出租车计价器系统的设计.docx
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出租车计价器系统的设计
1设计内容及要求
1.1设计内容及要求
（1）出租车里程测量：
采用信号源产生脉冲模拟出租车计价传感器产生脉冲，设每产生100个脉冲出租车行驶1公里信号源脉冲频率〈=1KHZ;
（2）里程显示为：
***.***公里；
（3）采用8255芯片管理键盘显示。
1.2框图
根据设计内容及要求，设计框图如图1所示。
图1设计框图
2系统组成及工作原理
2.1控制单元设计
按键名称，O键表示开始计算路程；F键表示暂停；E键表示复位。
当程序开始运行后，按下0键则表示开始计算路程，并由数码管显示出来；按下F键则路程记数器暂停，并显示当前路程，当按下E键则复位。
2.2输出单元设计
通过六个8段LED数码管来显示路程。
前四个分别表示千位、百位、十位、个位，而后两个表示十分位和百分位。
2.3定时器的功能和使用方法
首先选择方式1——为16位的定时器，其初始化具体如下：
s
其中fosc为晶振频率，定时时间
。
3电路方案设计
3.1电路设计方案
使用单片机来完成设计要求。
电路包括显示电路，设置电路，存储电路，复位电路，其工作原理图如图2所示，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，单片机单元框图如图3所示。
单
片
机
图2工作原理框图
图3单片机单元框图
3.2单元电路设计
3.2.1复位电路设计
在单片机的应用系统中，除单片机本身需复位以外，外部扩展的I/O接口电路等也需要复位，因此需要一个系统的同步复位信号：
即单片机复位后，CPU开始工作时，外部的电路一定要复位好，以保证CPU有效的对外部电路进行初始化编程。
51系列单片机的复位端RST是一个施密特触发输入，高电平有效。
复位电路产生的复位信号经施密特电路整形后作为系统复位信号，加到51系列单片机和外部I/O接口电路的复位端.其电路图如图4所示，其中R1=47KΩ,R2=100Ω,C=10uF。
图4复位电路
3.2.2时钟电路设计
89C51系列单片机内部有一个可控制的反相放大器，引脚XTAL1、XTAL2为反相放大器的输入端和输出端，在XTAL1、XTAL2上外接晶振（或陶瓷谐振器）和电容便组成振荡器。
具体的时钟电路如图5所示。
电容1、2的典型值为30pF+10pF（晶振）或40pF+10pF（陶瓷谐振器）。
振荡器频率主要取决与晶振（或陶瓷谐振器）的频率，但必须小于器件所允许的最高频率。
振荡器的工作受控制，复位后＝0（＝1）振荡器工作，可由软件置‘1’，使振荡器停止振荡，从而使整个单片机停止工作，以达到节电的目的。
图3.2时钟电路
图5时钟电路
3.2.3单片机最小系统
主控机系统采用了Atmel公司生产的89C51单片机，它含有128字节数据存储器，内置4K的电可擦除FLASHROM，可重复编程，大小满足主控机软件系统设计，所以不必再扩展程序存储器。
复位电路和晶振电路是89C51工作所需的最简外围电路。
89C51的复位端是一个史密特触发输入，高电平有效，而系统中的时钟接口和CAN总线接口的复位信号都是低电平有效。
在复位电路中，按一下复位开关就使在RS端出现一段时间的高电平，经过74LS14的一次反相整形，提供给单片机复位端。
再经过一次反相整形，通过I/ORST端提供给外部接口电路。
外接12M晶振和两个20P电容组成系统的内部时钟电路。
3.38255A键盘显示电路设计
8255的数据线片选信号线、地址线、读写控制线等分别与系统总线相连，其A、B、C三个端口以排针形式引出，供8255实验使用，如图6所示。
图6系统中的8255线路
4程序设计
4.1主程序模块
在主程序模块中，需要完成对各接口芯片的初始化、中断向量的设计以及开中断、循环等待等工作。
另外，在主程序模块中还需要设置启动/清除标志寄存器、里程寄存器，并对它们进行初始化。
然后，主程序将根据各标志寄存器的内容，分别完成启动、清除、计程等不同的操作。
4.2定时中断服务程序
在定时中断服务程序中，每1ms产生一次中断，当产生1000次中断的时候，也就到了一秒，送数据到相应的显示缓冲单元，并调用显示子程序实时显示。
里程计数程序流程图如图7所示。
N
Y
N
Y
N
Y
Y
N
N
Y
Y
N
N
N
Y
Y
N
Y
图7里程计数程序流程图
5总结
5.1结论
通过用单片机来模拟出租车计价器，并且使用了单片机上的键盘和数码显示管来模拟。
硬件各方面相对吻合安全性高、耦合度高，能够对键盘上的0键进行启动、F键进行停止、E键进行复位的操作。
程序首先进行初始化设置（包括数码管、字型表、定时中断设置）；然后对键盘进行扫描，判断是否有功能键被按下；最后根据哪个功能键被按下，执行相应的程序以实现功能。
5.2课程设计体会
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。
附录
ORG0000H
SJMPSTART;定义程序起始位置
ORG000BH
SJMPDS0；定时器T0入口地址
START:
CLRTR0；关闭T0中断
MOVA,#81H；将立即数81H放入A中
MOVDPTR,#0FF23H；定义DPTR外部数据指针为0FF23H，指向8255的控制字口
MOVX@DPTR,A；把81H放入8255控制字口，让8255以PA、PB口0状态输出工作，PC口0状态输入
MOVTMOD,#01H；定义T0为16位计数器
MOVTH0,#0FCH；定义中断延时
MOVTL0,#24H；定义中断延时
；1MS=1000US，假设晶振频率为12MHZ，延时常数=（2的16次方-1000）将其转换到16进制
MOVIE,#82H；定义中断允许控制字，开CPU中断，开T0中断
MOV71H,#00H；
MOV72H,#00H
MOV73H,#00H
MOV74H,#00H
MOV75H,#00H
MOV76H,#00H
MOV40H,#50；延时用
MOV00H,#00H；标志
MOV01H,#00H
MOV02H,#00H
MOV03H,#00H
MOV04H,#00H
MOVR1,#00H;用来检测键盘开始键
MOVR3,#00H;用来检测停止键
MOVR4,#00H；用来监听复位键
MOV50H,#10；循环次数
MOV51H,#10；循环次数
MOV52H,#10
MOV53H,#10
MOV54H,#10
MOV55H,#10
SETBTR0；允许T0计数
CLRC；清空CY
SJMP$；等待中断来临
DS0:
；中断处理子程序
MOVTH0,#0FCH；把中断延时还给T0
MOVTL0,#24H
LCALLKEY_STATE；调用键盘扫描子程序，获取当前的键盘状态，1MS扫描一次
CJNER1,#0,RUN；如果“0”被按下，就跳转到运行子程序，计算里程数
CJNER3,#0,STOP；如果“F”被按下，就跳转到停止子程序
CJNER4,#0,RESET；如果“E”被按下，就跳转到复位子程序
RETI；如果3个键都没有被按下，不做处理，直接返回中断，等待下一次中断来临
RESET:
；复位的子程序
MOV71H,#00H；初始化查表单元数据
MOV72H,#00H
MOV73H,#00H
MOV74H,#00H
MOV75H,#00H
MOV76H,#00H
MOV51H,#10；初始化循环次数
MOV52H,#10
MOV53H,#10
MOV54H,#10
MOV55H,#10
LJMPXIANSHI；跳转到显示子程序
RETI；返回中断
STOP:
；停止子程序
LJMPXIANSHI；跳转到显示子程序
KEY_STATE:
；键盘行扫描处理子程序
KEY_0:
；检查0
MOVR2,#0FDH；定义8255对第2个LED数码管进行键盘扫描
MOVDPTR,#0FF20H
MOVA,R2
MOVX@DPTR,A
MOVDPTR,#0FF22H；将DPTR指向8255的PC口
MOVXA,@DPTR；从PC口获取键盘状态
JBACC.1,KEY_F；判断第1列是否为0，如果为0，证明0被按下
SJMPKEY_DOWN0；按下了就跳转到0被按下的子程序
RETI；返回中断
KEY_F:
；检查F
MOVR2,#0F7H
MOVDPTR,#0FF20H
MOVA,R2
MOVX@DPTR,A
MOVDPTR,#0FF22H
MOVXA,@DPTR
JBACC.1,KEY_E
SJMPKEY_DOWNF
RETI
KEY_E:
；检查E
MOVR2,#0DFH
MOVDPTR,#0FF20H
MOVA,R2
MOVX@DPTR,A
MOVDPTR,#0FF22H
MOVXA,@DPTR
JBACC.1,RETURN2
SJMPKEY_DOWNE
RETURN2:
；返回中断
RETI
KEY_DOWN0:
；0被按下
MOVR1,#1；把标志R1设置为1
MOVR3,#0；其他标志设置为0
MOVR4,#0
RETI；返回中断
KEY_DOWNF:
；F被按下
MOVR3,#1；把R3设置为1
MOVR1,#0；其他标志设置为0
MOVR4,#0
RETI；返回中断
KEY_DOWNE:
；E被按下
MOVR4,#1；把R4设置为1
MOVR3,#0；其他标志设置为0
MOVR1,#0
RETI；返回中断
RUN:
；运行子程序
DJNZ40H,XIANSHI；延时显示
MOV40H,#50
INC71H；百分位查表单元+1
DJNZ50H,XIANSHI；循环10次
MOV50H,#10；如果百分位循环了10次，那么十分位上应该得到进位
INC72H；十分位查表单元+1
MOV71H,#00H
DJNZ51H,XIANSHI
MOV51H,#10
INC73H
MOV71H,#00H
MOV72H,#00H
DJNZ52H,XIANSHI
MOV52H,#10
INC74H
MOV71H,#00H
MOV72H,#00H
MOV73H,#00H
DJNZ53H,XIANSHI
MOV53H,#10
INC75H
MOV71H,#00H
MOV72H,#00H
MOV73H,#00H
MOV74H,#00H
DJNZ54H,XIANSHI
MOV54H,#10
INC76H
MOV71H,#00H
MOV72H,#00H
MOV73H,#00H
MOV74H,#00H
MOV75H,#00H
DJNZ55H,XIANSHI
AJMPSTART
XIANSHI:
;显示百分位
JB00H,P10；作为标志判断当前应该去显示哪个数码管
JB01H,P100
JB02H,P1000
JB03H,P10000
JB04H,P100000
MOVDPTR,#0FF20H；定义显示最右边的数码管
MOVA,#0FEH
MOVX@DPTR,A
MOVA,71H；把百分位查表单元的数据送到A中
MOVDPTR,#TAB1；查表
MOVCA,@A+DPTR；把字型码送到8255的PB口
MOVDPTR,#0FF21H
MOVX@DPTR,A
CPL00H；取反标志，能够让数码管循环点亮
CPL01H
CPL02H
CPL03H
CPL04H
LJMPRETURN；返回中断
P10:
;显示十分位
MOVDPTR,#0FF20H
MOVA,#0FDH
MOVX@DPTR,A
MOVA,72H
MOVDPTR,#TAB1
MOVCA,@A+DPTR
MOVDPTR,#0FF21H
MOVX@DPTR,A
CPL00H
LJMPRETURN
P100:
;显示个位
MOVDPTR,#0FF20H
MOVA,#0FBH
MOVX@DPTR,A
MOVA,73H
MOVDPTR,#TAB1
MOVCA,@A+DPTR
MOVDPTR,#0FF21H
MOVX@DPTR,A
CPL01H
LJMPRETURN
P1000:
;显示十位
MOVDPTR,#0FF20H
MOVA,#0F7H
MOVX@DPTR,A
MOVA,74H
MOVDPTR,#TAB1
MOVCA,@A+DPTR
MOVDPTR,#0FF21H
MOVX@DPTR,A
CPL02H
LJMPRETURN
P10000:
;显示百位
MOVDPTR,#0FF20H
MOVA,#0EFH
MOVX@DPTR,A
MOVA,75H
MOVDPTR,#TAB1
MOVCA,@A+DPTR
MOVDPTR,#0FF21H
MOVX@DPTR,A
CPL03H
LJMPRETURN
P100000:
;显示千位
MOVDPTR,#0FF20H
MOVA,#0DFH
MOVX@DPTR,A
MOVA,76H
MOVDPTR,#TAB1
MOVCA,@A+DPTR
MOVDPTR,#0FF21H
MOVX@DPTR,A
CPL04H
LJMPRETURN
RETURN:
RETI；返回中断
TAB1:
DB0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H,92H,82H,0F8H,80H,90H；0，1，2，3，4，5，6，7，8，9
END
参考文献
1吴开志等.单片机技术指导［Ｍ］.南昌航空出版社，2007.8
2张友德赵志英涂时亮.单片微型机原理、应用与实验［Ｍ］.复旦大学出版社，2006.6
3孙涵芳.MCS-51系列单片机原理及应用［Ｍ］.北京航空航天大学出版社，1996.4
参考文献
1吴开志等.单片机技术指导［Ｍ］.南昌航空出版社，2007.8
2张友德赵志英涂时亮.单片微型机原理、应用与实验［Ｍ］.复旦大学出版社，2006.6
3孙涵芳.MCS-51系列单片机原理及应用［Ｍ］.北京航空航天大学出版社，1996.4
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