电子自动化专业毕业论文基于51单片机的多功能出租车计价器设计

1、XX技术学院毕业设计（论文）题目名称： 基于51单片机的多功能出租车计价器设计姓 名：空所在分院：机电与汽车分院专业班级：电子01指导教师：XX20XX年5月23日引 言错误!未定义书签。1. 出租车计价系统的设计要求与设计方案21.1出租车计价器系统组成21.2系统主要功能21.3方案论证与比较22. 出租车计价系统的硬件设计32.1出租车的硬件框图32. 2 AT89C51单片机的电路图及说明32. 3按键扫描模块42.4显示模块42.5掉电保护模块42.6脉冲发生器模块52.7时钟模块62.8语音模块8结论9摘要由于科技的飞速发展，带动汽车行业快速发展，出租车日益普遍，而出租车 上的计价

2、器也不断发展，并且更加精确和智能化。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AT89C51和一些外圉原件组成，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 用六个七段数码管作为显示器，可以显示数字、字母使系统信息一口 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。万年历曲时钟 芯片DS1302实时提供时钟信号，再由单片机调用显示；语音播报山语音芯片 ISD1420提供语音信息，语音信息放在不同的地址里，山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

3、性化的特点，利用ISD1420的语音功能， 模拟实现带语音提示的出租车讣价系统。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：AT89C51单片机知识、ISD1420语音芯片的可擦、 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、出租车讣费 系统的原理和实现方法。关键词时钟芯片DS1302；语音芯片ISD1420；单片机AT89C51:掉电保护芯片24C02XX技术学院毕业论文（设计）引言出租车行业在我国是八十年代初兴起的一项新兴行业，随着出租车行业的发 展，出租车已经是城市交通的重要组成部分，出租车讣费器是

4、乘客与司机双方的 交易准则，它是出租车行业发展的重要标志，是出租车中最重要的工具。它关系 着交易双方的利益叫具有良好性能的计费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。因此，汽车计价器的研究也是十分有一个应用价值的。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，应该在程 序中增加一些可以人为改变的参数，以便客户根据不同的需要随时调节单价以及 计价方式。因此，研究出租车计价器及扩大其应用，有着非常现实的意义。多年来国内普遍使用的计价器只具备单一的计量功能。日前全世界的计价器 中有90%为台湾所生产。现今我国生产计价器的企业有上白家，主要是集中在北 京，上海，沈阳

5、和广州等地。我国第一家生产计价器的是重庆市起重机厂，最早的计价器全部釆用机械齿 轮构，只能完成简单的计程功能，可以说，早期的计价器就是个里程表。随着科 学技术的发展，产生了第二代计价器叭它采用了手摇计算机与机械结构相结合的 方式，实现了半机械半电子化。此时它在计程的同时还可完成计价的工作。大规 模集成电路的发展乂产生了第三代讣价器，也就是全电子化的计价器。它的功能 也在不断完善。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，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，

6、可靠性好。随着电子技术的发展以及对计价器的不断改进和完 善，便产生了诸多的附加功能。例如：（l）LED显示功能，数码管的使用让计价器 实现多屏显示的功能，可同时显示各项营运数据，使乘客一目了然；（2）永久时钟 功能，在非营运状态下，日历时钟芯片的使用使计价器可以显示永久时钟；（3）存 储功能，可存储多项营运数据，便于查询。新型数据存储器的应用使得计价器的 营运数据在掉电情况下还可以保存10年:JXX技术学院毕业论文（设计）1.出租车计价系统的设计要求与设计方案1.1出租车计价器系统组成此出租车讣费系统以单片机为系统核心，利用89C51单片机配合六个数码管 组成的显示模块及ISD1420语音模块

7、等，实现基本的出租车计价器功能。本系统 是山89C51单片机、数码管显示模块、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1-1所示：图1-1系统功能图1.2系统主要功能本课程设讣所设讣的出租车讣价器的主要功能有：里程计量及费用计算功能、 实时时钟功能、按键功能。1.3方案论证与比较方案一：采用数字电路控制采用传感器件，输出脉冲信号过放大整形作为 移位寄存器的脉冲，实现计价，但是考虑到这种电路过于简单，性能不稳定，而 且不能调节单价，也不能根据夭气调节计费标准，电路不够实用。方案二：采用单片机控制。利用单片机丰富的I/O端口，及其控制的灵活性，实现基本的里程计价功能 和价格调节

8、、时钟显示功能叭通过比较以上两种方案，单片机方案有较大的活动空间，不但能实现所要求 的功能而且能在很大的程度上扩展功能，而且还可以方便的对系统进行升级，所 以我们采用后一种方案。2.出租车计价系统的硬件设计2.1出租车的硬件框图图2-1单片机控制方案2.2 AT89C51单片机的电路图及说明AT89C51是一个低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内含4k bytes的可反复 擦写的Flash只读程序存储器和128 bytes的随机存取数据存储器（RAM）,器件 采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统， 片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元，内置

9、功能强大的微型计算机 AT89C51提供了高性价比的解决方案。AT89C51是一个低功耗高性能单片机，40个引脚，32个外部双向输入/输出 （I/O）端口，同时内含2个外中断口，2个16位可编程定时计数器,2个全双工 串行通信口，AT89C51可以按照常规方法进行编程，也可以在线编程。其将通用的 微处理器和Flash存储器结合在一起，特别是可反复擦写的Flash存储器可有效 地降低开发成本叫n o C7 40VccPl . L C331 PO o/idoP1. 2 LJ P0 l/lUlP1. 3 C37TOPl.4 C535】F0.3/Q35 C635F0 4/IB4Pl.fe C34PO

10、小Mpi. r Lg殆J F0 SU6hEGir C932TO 7/ID7FOCD/PS. 0 C1031rxr/?3. i Cn30ALEZPKO；iwfo/?3. 2 r12231 PSENnrn/ps. ? lu29J F2.T0/P2.4 c27J T2 G/iDMTl/PS. 5 C1526】P2.5/XD13& c16253 P2 4/IBt2m/p3. r C1724PZ 3/XDl)ir/u.2 cIS2?J £>2 2/XJ10ir/tiL C1G22】F2 1/XD9PDjy Vss C2021F2.0/Q8图2-2 AT89C51引脚配置2.3按键

11、扫描模块按键扫描模块电路图及说明：整个系统只有五个按键，一个“启动/停止”，四个功能调整按键；本模块功 能:扫描按键功能，返回扫描为。VCCpWPOOpnPO1p12PO2P】3PO3p!4poqgPO5p)6PO6P】7PO7INTI/P20INTO/ P21T1P22TOP23EA/P24X】P25X2P26RESETP27RD/RXDWR/TXSEHD4044JEN139333734322122242627_2810_ n3C_HEADE<20X211SMG图2-3按键扫描模块电路2.4显示模块本设计是用六个七段数码管动态扫描来实现的时钟与计价的显示讥POOpoFP03P02P04

12、P03图2-4数码管封装图及数据线与数码管管脚关系2.5掉电保护模块本电路掉电保护釆用了 24C02芯片来完成此部分功能。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,静态电流10Ua（5.5V）,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。其电路如图25所示叭接P26接 P2.5图2-5掉电存储电路原理图图中R8、R10是上拉电阻，其作用是减少AT24C02的静态功耗，由于AT24C02 的数据线和

13、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:叭2. 6脉冲发生器模块图2-6脉冲发生器模块NE555定时器具有定时精度高、工作速度快、可靠性好、电源电压范圉宽（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 集成电路叫只需在外部配接适当的阻容元件，便可

14、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，波形标准力。2. 7时钟模块vec图2-7时钟模块 DS1302功能内含有一个实时时钟/日历和31字节静态RAM通过简单的串行接口与单片 机进行通信实时时钟/日历电路提供秒分时日日期月年的信息每月的天数和闰年 的天数可自动调整时钟操作可通过AM/PM指示决定釆用24或12小时格式DS1302 与单片机之间能简单地采用同步串行的方式进行通信仅需用到三个口线1 RES复 位2 I/O数据线3 SCLK串行时钟时钟/RAM的读/写数据以一个字节或多达31个字 节的字符组方式通信DS1302工

15、作时功耗很低保持数据和时钟信息时功率小于 lMw:, o 特性：1、实时时钟具有能计算2100年之前的秒分时日日期星期月年的能 力还有闰年调整的能力；2、31 8位暂存数据存储RAM； 3、串行I/O 口方式使得 管脚数量最少;4、宽范围工作电压2.0 5.5V； 5、工作电流2.0V时，小于300nA;6、 读/写时钟或RAM数据时有两种传送方式单字节传送和多字节传送字符组方式；7、 8脚DIP封装或可选的8脚SOIC封装根据表面装配：8、简单3线接口； 9、与TTL兼容Vcc=5V； 10、可选工业级温度范围-40C +85°C； 11、与DS1202兼容；12、在DS1202基

16、础上增加的特性；13、对Vccl有可选的涓流充电能力，双电源管用于 主电源和备份，电源供应备份，电源管脚可山电池或大容量电容输入。DS1302的管脚排列及描述如下图2-8及表所示DS1302VCC1SCLKI/ORST8-PIN DIP (300 MIL)Xb X2GNDRSTI/OSCLKVccl,Vcc232.768KHZ晶振管脚 地复位脚-数据输入/输山引脚串行时钟-电源供电管脚图2-8管脚配置和管脚功能说明DS1302内部寄存器：CH:时钟停止位寄存器2的第7位12/24小时标志;CH二0振荡器工作允许bit7=l, 12小时模式；CH二1振荡器停止bit7二0,24小时模式；WP：写

17、保护位寄存器2的第5位:AM/PM定义；WP二0寄存器数据能够写入AP二1下午模式；WP二1寄存器数据不能写入AP二0上午模式；TCS:涓流充电选择DS:二极管选择位；TCS二1010使能涓流充电DS二01选择一个二极管；TCS二其它禁止涓流充电DS=10选择两个二极管；DS二00或11,即使TCS二1010,充电功能也被禁止.2. 8语音模块123456789A710NC11VSSD2VSSA3SP+14IC28VCCD 27REC 26XCLK 25RECLEE 24PLAYE 23PLAYL 22NC21 Ana Out 20Ana In 19AGC 18Mic Ref 17Mic16V

18、CCA 15SP-图2-9 ISD1420管脚图和管脚描述ISD1420系列单片录放时间8至20秒，音质好。芯片釆m 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 & EEPR0M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。在录放操结束后，芯片自动进入低功耗节电模式、功耗仅0. 5uAo ISD1420 系列有唯一的录音控制和边缘/电平触发两种放音控制。不分段时外用线路最简， 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，每个釆样直接存储在

19、片内 单个EEPR0M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圧缩造成的量化噪声和“金属声”。采样频率从 5.3, 6. 4到8. OKHz,对音质仅有轻微影响。片内信息可保存100年（无需后备电 源），EEPR0M单片可反复录音十万次。特点：1、使用方便的单片录放系统，外部元件最少；2、重现优质原声，没有 常见的背景噪音；3、放音可山边沿或电平触发；4、无耗电信息存储，省掉备用电 池；5、信息可保存100年，可反复录放10万次；6、无需专用编程或开发系统；7、 较强的分段选址能力可处理多达160段信息；8、具有自动节电模式；9、录或放 后立

20、即进入维持状态，仅需0.5P A电流；10、单一 5伏电源供电；结论经过这次出租车计价器的课程设讣，我收益非浅，从中我学到了很多东西.课 程设计不仅是对前面所学知识的一种检验，而且也是对自己能力的一种提高。通 过这次设计使我明口了自己原来知识还比较欠缺。自己要学习的东西还太多，以 前老是觉得自己什么东西都会，什么东西都懂，有点眼高手低。通过这次课程设 计，我才明白学习是一个长期积累的过程，另外，还学会了在网络上查找有关本 设讣的各硬件的资源，其中包括：AT89S51单片机及其引脚说明，为本次课程设讣 提供了一定的资料。在这次课程设计中也使我们的同学关系更进一步了，同学之间互相帮助，有 什么不懂

21、的大家在一起商量，听听不同的看法对我们更好的理解知识，所以在这 里非常感谢帮助我的同学。总之，不管学会的还是学不会的的确觉得困难比较多，真是万事开头难，不 知道如何入手。最后终于做完了有种如释重负的感觉。此外，还得出一个结论： 知识必须通过应用才能实现其价值！有些东西以为学会了，但真正到用的时候才 发现是两回事，所以我认为只有到真正会用的时候才是真的学会了。经过这次的课程设讣，也为我们以后毕业设讣的制作奠定了一定的基础。参考文献1 丁跃军.单片机基础教程M.北京：北航大学出版社，2004: 22-25.张鑫、华臻、陈书谦.单片机原理及应用M.电子工业出版社，2005: 23-29.3 李群芳，

22、肖看.单片机原理接口 M.北京：清华大学出版社，2005: 66-71.4 朱承高.电工及电子技术手册M.北京：高等教育出版社，1990: 39-43.5 高峰.单片微型应用系统设计.北京：机械工业出版社，2004: 99-102.6 廖常初.现场总线概述M.电工技术，1999: 93-99.7 丁元杰.单片微机实题集与实验指导书M.机械工业出版社，2004: 34-39.8 吴金戊.8051单片机实践以应用M.北京：清华大学出版社,2006:101-138.9 李剛.新概念草片机教程M.天津：天津大学出版,2004:73-89.10 王宗和.单片机实验与综合训练M.北京：高等教育出版社,20

23、05:65-99.XX技术学院毕业论文（设计）15定义一个浮点型的全局常量/定义一个浮点型的全局变量 /定义两个无符号的全局变量定义一个浮点型的全局变量 /宏定义时间为100us /DS1302的时钟控制线 /DS1302的数据线 /DS1302的复位信号 /宏定义时间为60us /24c02的时钟控制线 /24c02的数据线 时间设置开关/日期设置开关/数据加/日期时间显示方式设置void EX_INT0(void) interrupt 0 static uchar num;uchar mybyte;Write_0ne_Byte(0x20, OxbO); _nop_();_nop_(); m

24、ybyte=Read_0ne_Byte(0x20);num+;ITO二1;if(num=10)num=0;count_price +;外部中断0函数/设定单价存入缓冲器上电保护一个计数器自增1/边沿触发方式/判断是否有10个脉冲/清零另一个计数器计数附录附录一源程序/头文件#include:reg31 h> #include <intrins h>typedef unsigned char uchar:/定义一个无符号的字符型的简笃code uchar tab = 0xc0, 0xf9, 0xa4,OxbO, 0x99, 0x92, 0x82, 0xf8, 0x80, 0x9

25、0;bit flag=0;/定义标量初值为零float y;float yl;float count_price=0; int a;float s;#define time_num 100 sbit CLK二P3"5;sbit DAT二P3"6;sbit RST二P3"7;#define delay_time 60sbit SCL二P3飞;sbit SDA二P3"7;sbit s2二P2"l;sbit si二P3"3;sbit s3二P2"2;sbit s4二P2"3;fvaw viw viw viw vbw va

26、wviw viw vaw viw vbw vawviw viw vaw viw vbw vawviw viw vaw viw vbw vawviw viw vaw viw vbw vawviw viw vaw viw vbw vawviw viw vaw viw vbw vawif (count_price <=4)/不足 40 个脉冲s=s+0. 5; yl=mybyte+a;/里程加0。5公里金额为默认价与等待金额之和jelse否则大于40个脉冲s二s+05;/里程加0。5公里yl=(s-2)*y+mybyte+a;/金额为里程减2公里乘单价加默认价加等待金额 " » » " " » " " » » " " » " " » » " " » " "