出租车计价器的软件设计.pdf

收稿日期:2006 - 12 - 28 第一作者 孙秀娥 女 25岁 硕士研究生 出租车计价器的软件设计 孙秀娥 叶哲江 戚 勇 (昆明理工大学信息与自动化学院,云南 昆明650051) 摘 要:出租车计价器是单片机的一种典型应用。基于单片机的计价器是由单片机和外部电路组成。利用 AT89C51的全双工串行口进行通信,其外接显示电路由74LS614和共阳极数码管构成,实现了扩展并行I/ O接口 的功能,可以实现单价,起步价,返程价,郊区价,夜间价,低速价,显示和修改时间。 关键词:出租车计价器;AT89C51 ;74LS164 ;串行输入/并行输出 中图分类号:TP273. 5 文献标识码:A 0 引言 当今,随着科学技术的发展,计算机技术带来了科研和 生产的许多重大的飞跃,特别是单片微型计算机的应用已经 渗透到生产和生活中的各个方面,有力的推动了社会的发 展。单片微机以其体积小,集成度高,价格便宜,在数据处 理、 实时控制等方面有着无与伦比的强大功能。其性能不断 提高,应用范围愈来愈广,在计算机应用领域日益占重要地 位。出租车计价器就是单片微型计算机的一个典型的应用。 1 系统综述 单片微机广泛的应用于各种中小型的控制系统中。本 文所阐述的基于单片微机的出租车计价系统,利用了 AT89C51单片机的串行口进行通信控制,充分显示了单片 微机在串行通信中的应用。该计价系统可以实现的基本功 能如下: 1) 可以显示单价,每次旅程的金额,里程和时间。 2) 时间显示电路显示并可以修改校正时钟的时、 分、 小 时采用二十四小时制。 3) 可以显示起步价格,郊区价格,返程价格,夜间价格, 低速价格等。 系统在没有上电复位时,通过软件作灭零处理,显示单 价和车资的数码管处于熄灭状态,只有显示时间的四个数码 管工作;系统在上电复位以后,立即进行自检,检测各部分电 路是否工作正常,按下键后进入正常工作状态。显示单价, 时间和起步价。在现实的出租车计价器中是通过安装在驱 动轮上的传感器将车轮的转速转换成脉冲信号送到计价器 中单片机的T0口进行计数。 2 系统的硬件设计 本文的出租车计价系统的硬件结构主要是由以下几个 部分组成的:1) AT89C51单片机系统 ;2) 车轮转速信号采 集系统 ;3) 显示电路。 2. 1 AT89C51单片机系统 在这个系统中使用了AT89C51单片机的P1. 0 ,P1. 1 , P1. 2以及外部中断INT0.要实现起步价,返程价格,郊区价 格,夜间价格,低速价格,等待等功能,单靠这几个按键是不 够用的,需要定义一键多功能来扩充键盘的功能。计价系统 在上电复位后通过软件自动进入出示状态,显示时间,单价和 起步价,按下P1.2键以后进入时间修改状态,再按下P1. 0键 进入修改时间选位状态,按下P1. 1键以后就可以实现加1 功能,可以对要修改的位置进行操作。同时再按下P1. 2键 就可以返回正常的时间状态。P1. 0口除了选位功能以外, 同时也可以实现返程价格功能和显示每一次的车程。P1. 1 口除了加1功能外,可以实现郊区价格功能,同时在工作了 一天后,按下P1. 1键以后可以显示这一天汽车行驶的总里 程以及总收入。P1. 2键除了上述功能外,在每次载客完毕 后,按下P1. 2就可以返回初始状态.这里的初始状态有两 种,一种是每次载客完后显示单价,时间和起步价,另外一种 是一天工作结束后,进行自检后再显示. P3. 2口作用是模拟 外部脉冲信号输入,同时还用作判断车行驶状态:正常运行 状态,低速运行状态,等待状态等。 2. 2 车轮转速信号采集系统 传感器是一种变换装置,能够感知和检测某一形态的信 息,并将其转换成另外一种信息。其中车速传感器用的就是 霍尔传感器,图1是传感器测控系统的框图。 图1 车速传感器测控系统框图 2. 3 显示电路 该计价系统的显示电路采用静态显示,由10片串行出 入/ 8位并行输出移位寄存器芯片74LS164 ,10个共阳极数 码管以及80个120欧姆的限流电阻组成。74LS164是8位 串行输入/并行输出移位寄存器,特征是 :1) 门控制串行输 入 ,2) 全缓冲时钟脉冲和串行输入 ,3) 异步方式 ,4) 典型 34MHz时钟频率 ,5) 典型80毫瓦电源功率消耗。Vcc是电 源端,A ,B是串行输入端,QA2QH是8个并行输出端,CL K 山西电子技术 2007年第4期 应用实践 是时钟脉冲端。清零端置低电平禁止A ,B端工作,并在下 一个时钟脉冲来临后复位已跳变的脉冲,高电平驱动输入端 正常工作。串行数据在时钟下脉冲为高或为低时而改变,仅 符合设置及其控制时间才能进入,时钟脉冲由低电平跳至高 电平的一瞬间开始计数。 3 系统软件设计 3. 1 软件综述 基于单片机的出租车计价器的软件系统由一个主程序 和若干个子程序构成,其总流程图如图2 ,其功能是开机后 负责管理和调用子程序。 图2 主程序流程图 图3 查询方式 系统的程序主要由以下几个模块组成,包括 :1) 系统监 控程序 ,2) 时间子程序 ,3) 修改时间程序 ,4) 软件标志的使 用,以及计量程序。 3. 2 几个重要模块简介 3. 2. 1 系统监控程序 系统监控程序是控制单片机系统按预定操作方式运转 的程序。它完成人机会话和远程控制等功能,使系统按我们 的意图或遥控命令来完成指定的作业。它是单片机系统程 序的框架。一般来说监控程序的任务有:完成系统自检,初 始化,处理键盘命令,处理接口命令,处理条件触发并完成显 示功能。但习惯上监控程序是指键盘解析程序,而其它任务 都分散在某些特定功能模块中。在本系统我们根据设计要 求采用了键码分析作业调度型。因为在这个设计中我们的 按键是一键多功能型的,对于一键多功能型结构,监控程序 并不能根据当前获得的一个键码来决定哪一个作业投入运 行,而必须根据一个按键操作系列来启动一个作业。因此, 同一按键在不同操作系列中有不同的含义。为此,引入系统 状态的概念,即将系统运行情况分成若干状态,使得在任何 一个状态下每一按键只有唯一的定义。在此使用了查询方 式(时钟修改) (见图 3) 和定时中断方式(见图4) ,定时查询 主要用于扫描功能键子程序,时钟程序的10ms定时中断以 及汽车运行状态的判断。 3. 2. 2 时间子程序以及修改时间程序的设计 该计价器的时钟用定时记数器T0来实现的。由于系 统涉及多个功能状态,以及从系统的精度,系统对时钟分辨 率的最高要求等方面考虑,我们设定定时周期为10毫秒。 由于使用16位定时/记数器,选用工作方式1 ,其记数范围 为1 - 65536。定时器的定时时间由公式: T = (65536 - X) Tcy。因为本系统采用12MHz的晶振,则Tcy = 1us ,故有: T = (65536X) Tcy = (65536 X) 1us = 10ms X = 55536 = D8F0H TH0 = 0D8H ,TL0 = 0F0H。 图4 定时中断方式 图5 时钟程序流程图 系统初始化完成后,启动时钟系统随后进入正常工作状 态。其系统状态图如图5。系统对时钟的修改采用校对电 子表的操作方式来实现,它只需要两个按键,一个选择调整 对象,一个对其进行循环加1调整。校对时候,如果校对分, 秒,要暂停时钟的运行,然后通过按键来准确启动运行,这样 可以达到和标准时间同步。在本系统中,按下判键3进入时 钟修改状态,同时,通过清28H. 2的标志位,就切断了时钟 调整链(秒,分,时的进位)。再由判键1 ,判键2的选位和加 1功能来修改时间。等到修改时钟完毕,再按判键3 ,就能准 确启动标准时间。 3. 2. 3 软件标志的使用 1) 名称和地址:该软件标志在程序中的代号和存放的 位单元。 2) 定义:应分别说明逻辑0和逻辑1代表何种状态或 功能。对于全局定义的软件标志,它有唯一的定义,对于局 部定义的软件标志,必须注明其有效范围(状态范围,时间范 围,模块范围等)。有时为了节约资源,将一个位地址同时充 当几种软件标志的角色,这时必须绝对保证这几个角色相互 排斥,以免产生角色冲突。这时便应分别说明各种不同的角 色功能和使用范围。 3) 生命周期:每个软件标志都可能为0态,也可能为1 态。如果我们把软件标志从0态置位成1态比喻为 “出生”, 把从1态复位成0态比喻成 “死亡”,则每个标志都有它的生 命周期。 4) 用户:某些状态或模块对该软件标志进行读操作,根 据其内容来控制程序流向,这些状态或模块就是该软件标志 的用户。软件标志的使用有两种:一种是非破坏性使用,只 读不写。另一种是破坏性使用,即所谓 “一次性有效”,这种 软件标志,多为某种 “申请” 标志,响应后立即清楚,可避免重 复响应。(下转第56页) 34第4期 孙秀娥,等:出租车计价器的软件设计 tical/ circular slot antennas for ultrawideband applications J . IEEE Transactions Antennas and Propagation ,2006 , 54(6) :1670 - 1675. 7 LIU Y F , LAU K L , XUE Q. Experimental studied of printed wide2slot antenna for wide2band applicationsJ . IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters ,2004 ,3 (1) :273 - 275. 8 CHEN D , CHENG C H , A novel ultra2wideband mi2 crostrip2line fed wide2slot antennaJ . Microwave and op2 tical technology letters ,2006 ,48(4) :776 - 777. Design of Ultra2Wideband Antenna with Wide2Slot Mao Yin2dian Chen Dong ( Communication and Information Engineering Institute, Nanjing University of Posts and Telecommunications , Nanjing Jiangsu210003, China) Abstract :An improved ultra2wideband wide2slot antenna is proposed. The design is half2circle for the wide2slot of antenna; the terminal of the microstrip2line is a hexagon patch , and the characteristic impedance of the microstrip2line is designed to be 75. The antenna has been numerically and experimentally studied for its impedance bandwidth , radiation patterns and gains. The actual results show that the proposed antenna has a frequency band from 1. 96 to 15. 4 GHz for voltage stand wave ratio (VSWR) lower than 2. 0. And a good radiation performance over the entire frequency range may be achieved. Key words :ultra2wideband; microstrip antennas; wide2slot antenna; characteristic impedance (上接第43页) 3. 2. 4 计量程序 传感器将车轮的转速转换成脉冲信号送到单片机的信 号输入端,然后就通过程序进行计量,实现显示车资和里程。 由于现实原因,我们采用手动脉冲输入,每个脉冲相当于汽车 行驶300米,计价器会根据具体选择的价位自动增加车资。 图6是计量程序的流程图。 4 结论 本设计利用AT89C51作为计价器的主控单元,使用全 双工串行口进行通信,其外接显示电路由74LS614和共阳极 数码管构成,实现了扩展并行I/ O接口的功能,来实现单价, 起步价,返程价,郊区价,夜间价,低速价,显示和修改时间等 功能,是一个低成本的出租车计价系统。 参考文献 1 丁元杰.单片微机原理与应用M.北京:机械工业出 版社,2000. 2 周航慈.单片机应用程序设计技术M.北京:北京航 空航天大学出版社,1991. 3 赵茂泰.智能仪器原理及应用M.北京:电子工业出 版社,1999. 4 黄贤武.传感器原理与应用M.成都:电子科技大学 出版社,1999. 5 何立民. MCS51系列单片机应用系统设计M.北 京:北京航空航天大学出版社,1990. 图6 计量程序流程图 Software Design for Taxi Computation System Sun Xiu2e Ye Zhe2jiang Qi Yong ( Faculty of Information and A utomation ,Kunming University of Science and Technology ,Kunming Yunnan650051, China) Abstract :Taxi computation system is a kind of classic application of chip microprocessors , which is composed of chip micropro2 cessors and outer el