重庆邮电大学毕业设计

1、精选优质文档-倾情为你奉上 编 号： 审定成绩： 重庆邮电大学毕业设计（论文）设计（论文）题目： 基于单片机的出租车计价器设计学 院 名 称 ：自动化学 生 姓 名 ：孙启家专 业 ：自动化班 级 ：0811101学 号 ：2011212721指 导 教 师 ：陈 勇答辩组 负责人 ：虞继敏填表时间： 2015 年 5 月重庆邮电大学教务处制专心-专注-专业诚信承诺书本人慎重承诺和声明：本人在毕业设计（论文）过程中遵守学校有关规定，恪守学术规范，在指导教师的指导下独立完成，没有剽窃和抄袭他人的学术观点、思想和成果，未篡改研究数据，若有违规行为的发生，我愿接受学校处理，并承担一切法律责任。 论文

2、作者签名：年 月 日摘 要随着我国经济的迅速发展，人民生活水平的显著提高，城市的交通日趋完善，出租车计价器的应用也越来越广泛。虽然私家车的拥有量在大幅度地提高，但是出租车还是在我国的交通运输中承担着重要的角色。出租车计价器是出租车上必不可少的重要仪器，它是负责出租车营运收费的专用智能化仪表。用户不仅要求计价器性能稳定、计价准确，而且对它的要求也越来越高。本设计以STC89C52单片机为中央处理器，采用有A44E霍尔传感器芯片为核心的测距电路对出租车所转圈数进行计数，实现对行驶里程的测量；同时，采用24C02存储芯片对计价器数据进行掉电保护；计价显示采用LCD1602液晶显示屏对测量数据、单价、

3、总价、等待时间进行显示。为了能对计价场景和单价进行调整，本设计还增加了一组键盘来满足系统对各种可能情况进行控制的要求，实现了对白天、夜晚起步价以及单价调整等情况的处理。系统通过软件和硬件两部分的调试，在功能上满足了设计的要求，达到了预期的目标。同时，本设计最大程度的倾向于简洁、低成本，侧重于实用性，以期符合市场的需求。【关键词】出租车计价器 STC89C52 A44E霍尔传感器 LCD1602 单片机ABSTRACTWith the rapid development of Chinese economy, peoples living standards has a remarkable i

4、mprovement, access to the citys maturing,and taxi meter applications are increasingly widespread.Although private car ownership in greatly improved, but the taxi still bear a significant role in the countrys transportation.Taxi taxi meter is an indispensable instrument, it is responsible for the ope

5、ration and costs of special intelligence taxi meter. Users not only requires meter stable, accurate pricing, and its requirements are also increasing.The research use STC89C52 micro-controller processor as CPU, there A44E Hall sensor chip as the core of the ranging circuit for the taxi to count the

6、number of turns, realize the measurement of the mileage; at the same time, the use of memory chip 24C02 meter data brownout protection; and use LCD1602 to display the measurement data of unit price, total price, the waiting time.In order to be able to adjust pricing scenarios and unit price, the des

7、ign also adds a set of keyboard system to meet a variety of possible situations control requirements, the realization of the day, night, etc. starting price and unit price adjustment process. System through the debugging software and hardware parts, in function to meet the design requirements, to ac

8、hieve the desired objectives. At the same time, the design tends to the greatest degree of simplicity, low cost, focusing on practical, in order to meet the needs of the market.【Key words】 Taxi meter STC89C52 A44E Hall sensor SCM目 录 前 言出租车行业在我国是八十年代初兴起的一项新兴行业，随着我国国民经济的高速发展，出租汽车已成为城市公共交通的重要组成部分。出租汽车计

9、价器是一种能根据乘客乘坐汽车行驶距离和等候时间的多少进行计价，并直接显示车费值的计量器具。计价器是出租汽车的经营者和乘坐出租汽车的消费者之间用于公平贸易结算的工具，因而计价器计价准确与否，直接关系到经营者和消费者的经济利益。依据国家有关法律、法规，出租汽车计价器是列入国家首批强制检定的工作计量器具之一，也是近年来国家质量技术监督部门强化管理的六类重点计量器具之一。最早的计价器全部采用机械齿轮结构，只能完成简单的计程功能，可以说早期的计价器就是一个里程表。随着科学技术的发展，产生了第二代计价器。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以完成计价的工作

10、。大规模集成电路的发展又产生了第三代计价器，也就是全电子化的计价器。它的功能也在不断完善.当单片机出现并应用于计价器后，现代出租车计价器的模型也就基本具备了，它可以完成计程，计价，显示等基本工作。同时，单片机以及外围芯片的不断发展促进了计价器的发展。目前市场上有很多种款式的计价器，功能齐全，品种丰富，但是价格一直高居不下，而这种情况与科技发展带来的优点背道而驰了，因此一款低成本的计价器不仅是科技发展的趋势，同时也是市场的迫切需求。要设计一个合理的出租车计价器，就要同时兼顾消费者和司机两方面。消费者关心计价的精确性，司机关心的是计价器的成本、实用特性。因此本设计STC89C52为核心，设计一款能

11、实时显示消费金额、单价、里程、等待时间等功能的出租车计价器，并且具有简单、易操作、低成本等特点。本设计就是在满足消费者和司机的要求的基础上，力求低成本、易操作。在后面的章节中将具体讲解本设计的设计思路、方案选择、设计原理、软硬件设计和软硬件调试等。 第一章 出租车计价器概述第一节 出租车计价器的发展历史及趋势出租车作为公共交通工具的一员，在经历了公交车、三轮车繁盛的时代后，在八十年代初登上了我国交通工具的舞台。而重庆起重机厂是当时我国首个生产应用于出租车的计价器的公司，在当时令很多人耳目一新，这一突出成绩也预示着出租车这一行业的兴起。早期的出租车计价器是基于我国的机械技术制作的，能够对车辆行使

12、的里程进行测量，仅仅相当于一个里程表。随着时间的推移，科学技术的发展，出租车计价器经过时间的洗涤，在功能上也不断完善，摆脱了以前的粗笨、繁琐。随着单片机的出现并应用于计价器后，极大地推动了计价器的发展，现代出租车计价器的模型也就基本具备了，外观小巧、灵活，操作方便。它不仅可以完成计程、计价、显示等基本工作，同时也为以后的各种外围芯片相关的技术融合奠定了基础。随着我国经济的高速发展、人民生活水平的提高以及环保意识的增强，人们在外出工具选择上更加具有时代特征。上世纪由于国民并不是很富裕，很多人外出选择公交车，但是比较拥挤，环境又不好。到20世纪前后时间，大家都有了自己的交通工具，不管是自行车、机动

13、车等，够多的是燃油车辆，因此有了更多的选择。但是伴随着车辆燃油对空气的污染，现在的人们更加注重环保，都更加倾向于公共交通工具，这时出租车的优点就逐渐显现出来，在随后的这些年出租车已经成为城市公共交通的重要组成部分。因此出租车计价器的重要性也就不言而喻了。在出租车逐步成为城市交通的重要组成部分的同时，行业健康和发展也获得越来越多的关注。因此，一款让消费者放心、司机们省心的计价器在计价器发展的几十年间一直困扰着无数设计人员。从出租车计价器的发展史我们不难看出，科技不停进步，计价器也是不断发展，但是全电子化的计价器已是当下发展的趋势，基于单片机的出租车计价器以其操作简单、成本低，更加赢得了市场的青睐

14、。 第二节 出租车计价器现状现在的出租车计价器处在一个新的水平，即以单片机为核心的计价器。随着单片机技术不断成熟及普及，同时单片机性能不断提高而价格却不断下降，使得单片机控制技术广泛的应用于出租车计价器的设计当中。目前市场上流行的单片机很多，比如51系列的89C51、89C52、89C53芯片等等，内部存储空间达到了4KB、8KB以及12KB的等，这些很容易满足较为复杂设计。当然还有其他种类的单片机，根据不同公司，种类繁多，比如AT、Philips、Intel、STC等等1，可供设计人员随意选择。伴随着单片机的发展，其外围芯片技术也不断发展，使得计价器的功能进一步增强，产生了许多附加功能。比如

15、：LCD显示器的应用：液晶显示器的应用，使得消费信息，如单价、里程、消费金额、等待时间等同时显示在了液晶显示器上，使乘客一目了然。语音芯片的应用：在计价器工作过程中，能实现简单的人机交流，更加具有人性化。掉电保护芯片的应用：就像是一个“黑匣子”，使得计价器在遇到电源问题时能够及时的把当前的工作信息存储起来，等电源恢复正常工作后系统能提取之前保存的信息，使得系统正常工作。使得计价器的系统更加完备。还有就是时钟芯片的应用：做成万年历的形式，给乘客和司机提供时间。这些附加功能的使用，大大的丰富了计价器的形式，使得计价器更加人性化、多样化。21世纪以来，我国车辆的大规模增加，也在一定程度上增加环境污染

16、的程度，与此同时交通更加拥堵。而作为公共交通工具一员的出租车也变的愈发重要，能在一定程度上为环境保护做出贡献，值得推广。各种各样的计价器也随着科技水平的发展而迅速发展。因此设计一款在出租车行业得到大家认可的计价器有着重要的意义。第三节 本章小结本章主要是对出租车计价器的发展历史的回顾和现阶段发展的状况进行了一个简单的叙述。这样能够在研究本课题之前对它有一个大体的了解。最后通过对本课题设计题目的分析以及设计要求进行了大体的分析，确定了各个主要模块，对本设计进行了总体的概括，厘清了设计思路，为后面计价器的方案选择、软硬件部分的设计做好了铺垫。第二章 设计方案论证第一节 设计要求出租车计价器已经在我

17、国发展了几十年，各方面技术也已经相当成熟。在对本次设计讲解前，需要对本次设计的各种要求理解到位，从而避免偏题、跑题。本次设计的目标和任务以指导老师公布的任务书为准，即根据乘客乘坐距离和等候时间进行计价，并在行驶中同步显示消费的费用，进而设计一款能合理计费的计价器。通过对本设计要求的理解，本设计要实现的都是计价器的最基本的功能。主要是对里程计价和等待时间计价两个模块的设计，其他情况便可通过键盘处理模块来补充。具体讲解会在下面几节具体讲解。第二节 基本功能从设计要求来看，此次课题设计的出租车计价器的主要功能有：里程计价、等待计价、计价暂停、单价调节、数据复位、路程显示、单价显示、消费显示、等待时间

18、显示等等。系统大体运行过程是当按下开始和确定按键后，测距传感器即A44E霍尔传感器会开始采集车轮转的圈数，然后把数据传送到单片机进行相应处理，进行里程计价。若车轮停止转动时，单片机会进行延时检测，当确认车轮静止后，等到一段时间，进行记录等待时间，等待计价。等待计价是利用系统自带的计时器T0进行计时，当满足等待计价要求时，系统会在消费金额上加上等待计价的部分，同时把等待时间、消费总金额、单价、里程等信息实时显示在液晶显示屏上，进行人机交流。根据本次设计的要求，现把主要功能列述如下：一、计费功能费用的计算按照里程和等待时间进行收费。出租车白天起步价统一按照8.00元收费，晚上按照10.00元进行收

19、费，并且还可以根据不同情况可进行单价调整。当里程3Km时，按白天或夜晚的单价（白天2元，夜晚3元）收费，并且本设计的单价可通过键盘进行调节；等待累计时间5min时，以0.6元/min收费。当等待时间在5min之内时不进行计费。二、显示功能采用LCD1602作为显示装置，LCD1602体积小，画面清晰3，对整个系统的外观有很好的加分作用。LCD的选择在后面的方案论证上会确定。显示行驶里程：显示方式为“S：000.0KM”，测量范围为0-999Km，精确到0.1Km。显示单价：显示方式为“P：2.5”，单位为元，计价范围为0-9.9元，精确到0.1元；显示等候时间：显示方式为“W：000”；单位为

20、min，计时范围为0-999min，精确到1min；显示总费用：显示方式为“P：0006.00y”,单位为y即元。计价范围为0-9999元，精确到0.01元。三、键盘调节功能键盘部分负责对系统进行不同的控制，同时对一些额外功能的补充。能够实现对计价器的运行暂停控制，这样不仅能够完成计价器的基础功能，同时暂停作用用来乘客结账时，用来查验，符合乘客要求。能够对计价器的里程单价进行调整，这样可以方便司机在白天和夜晚进行单价转换，同时遇特殊情况进行单价调整。能够实现对白天、夜晚起步价进行调整。当然，现实中应该通过实时时钟对其进行控制。第三节 方案论证及比较通过对本设计的了解以及所学知识的水平，在本设计

21、的方案论证上，提出了两种符合当前计价器发展趋势的方案，即采用数字电子技术和单片机技术，每一种都有其他点，现详述如下。方案一：鉴于对数字电路的知识的了解，可以采用数字电子技术来设计一款简易计价器，该方案的流程框图如图2-3-1所示。里程信号检测器行程里程计数器等待时间计数器起步价里程单价计数器10min单价计数器 译 码 显 示 器 求 和 总 费 计 数 器 数 据 锁 存 器图 2-3-1 基于数电技术的计价器结构图这种方法是利用数字电路技术中的555定时芯片结构或外围的晶振电路作为整个电路的时钟脉冲信号，然后采用能够计数的计数芯片对脉冲进行计数，最后通过译码器组成的译码电路对数据进行译码，

22、将译码所得的数据送给数码管进行显示3。这种方法原理简单，易于实现。但是处理数据的能力有限，显示部分之也只能简单地显示一些简单的数字。本设计需要显示30个字符，而每个数码管只能显示一个字符，若全部显示出设计要求的字符，则整个设计的硬件电路的体积会大了很多，虽然每个数码管的成本比较低，但30个数码管便不利于节约成本了。同时本系统还要额外添加555定时芯片的成本，另一方面利用555定时芯片产生时钟脉冲信号的精度牵涉到外设电容及环境温度的影响，容易产生误差，不容易掌控，需要时间去验证，太过麻烦。方案二：采用单片机技术，方案图如图2-3-2所示。鉴于当前单片机技术的发展以及技术的逐渐成熟，采用单片机作为

23、核心处理器，STC89C52单片机拥有8KB的内部程序存储器，能够满足本设计的要求。利用LCD1602液晶显示器作为显示装置，体积小，外观清晰。电源电路采用LM78L05芯片设计稳压电路，实现12V到5V的转换4，并且此芯片成本比较低。霍尔传感器测距部分是利用A44E霍尔传感器设计传感器模块，简单，方便。同时采用外部晶振作为时钟脉冲触发设备，通过对按键部分的设计。达到方便控制计价器的目的。键盘控制里程传感器掉电保护启动开关AT89C52单片机 LCD1602总价&里程显示图 2-3-2 基于单片机的计价器结构图通过对以上两种方案的比较，方案二的设计比较符合设计要求，具有性价比高，控制简单的特点

24、，因此选择以方案二即以单片机为核心方案进行本次设计。第四节 本章小结本章主要讲述了设计方案的选择问题。通过对题目及要求的分析，知道本设计需要实现的计费功能、显示功能、键盘控制等，结合现阶段计价器发展趋势，提出了两种不同的设计方案。通过对性价比、操作简单性以及可行性等因素的分析，进而确定适合本设计的方案即是以单片机为核心的第二种方案。第三章 硬件设计第一节 单片机的介绍硬件的设计核心部分是单片机型号的选择。目前市场上广泛应用的STC89C52芯片有双列直插式（DIP）、贴片式两种封装方式。这款新片具有8KB的内部程序存储空间5，能充分满足应本设计的要求，并且我们选用DIP封装的。同时这款单片机与

25、其他很多公司生产的很多芯片在引脚及功能上兼容，并且在平时购买的开发板上都会自带，便于软件部分的设计以及后续的软件仿真。STC89C52引脚图如图3-1-1所示。图3-1-1 STC89C52引脚图在这里会列述STC89C52芯片中一些基本的引脚功能，其他的引脚功能及其应用会在后面电路设计的章节中详述，部分引脚功能如表3-1-1所示。表3-1-1中详细列述了本设计应用到的部分引脚的介绍。表3-1-1 STC89C52部分引脚简介引脚简介VCC(Pin40)电源输入引脚，接+5VGND(Pin20)接地引脚EA/VPP(Pin31)本设计把此引脚接高电平，只读内部程序存储器指令P0口（Pin32-

26、Pin39）8位双向三态（高电平、低电平、高阻态） I/O 口线，因此和LCD连接时加上拉电阻， 引脚名称为 P0.0-P0.7P1口（Pin1-Pin8）8位准双向I/0口线，引脚名称为P1.0-P1.7，和按键模块连接P2口（Pin21-Pin28）8位准双向I/0口线，引脚名称为P2.0-P2.7，只负责与LCD的D0-D7引脚相连P3口（Pin10-Pin17）8位准双向I/0口线，引脚名称为P3.0-P3.7，只用到了P3.2引脚本次设计还要用到几个P3口引脚的第二功能，如表3.2为此次设计用到的功能。表3-1-2 部分P3口引脚第二功能端口引脚第二功能P3.2INT0（外部中断0）

27、P3.4T0（定时器0的外部输入端）第二节 52单片机最小系统单片机的最小系统主要包括电源稳压电路，系统时钟电路（11.0592M、12M、6M），复位电路6，键盘扫描电路等。各部分详解如下：电源稳压电路：此部分需要实现将出租车上的12V电瓶稳压到能够被单片机接受的5V电源，因此选择LM7805稳压芯片。系统时钟电路：为了在应用片内计时器能够得到精确的数据，本设计采用11.0592MHz的晶振。复位电路：复位电路部分按照第一章中的方案论证的设计，采用按键式复位。键盘电路：本设计利用P1.0-P1.5I/O口，实现了独立键盘控制系统的功能。现将各部分电路详细讲解如下。1、 电源稳压电路由于出租车

28、上的电源由12V直流电压电瓶提供，因此，这里采用具有能使12V电压稳压到5V的稳压芯片来设计系统的电源部分。经过查阅资料，了解到LM78L05具有能使12V电压稳压到5V的功能，能够满足设计需求，并且简单、经济。鉴于出租车行驶在不同路段，环境差别很大，因此要求稳压模块具有抗振及抗电磁干扰的功能7。最终电源部分具体工作电路设计如图3-2-1所示。J2为插槽，是出租车上电平和计价器的电源接口，C5和C6具有滤波功能，能够使稳压模块具有抗干扰能力，D1为电源指示灯，当通电后会被点亮，同时可以根据明亮程度来检测电量。图3-2-1 稳压模块原理图2、 系统时钟电路在当前的单片机发展阶段，单片机的正常工作

29、，都是在时钟信号控制下进行的。单片机的时钟有两种方式，一种是采用外部的时钟接入方式，即将XTAL2管脚悬空，外接时钟信号（外部振荡器提供的信号）从XTAL1脚输入。另一种是片内时钟振荡方式，但需要在管脚XTAL1和XTAL2外界石英晶振（2MHZ24MHZ）和振荡电容，电容C1和C2对频率有微调作用，电容容量选择范围为5pF30pF。原理图详见图3-2-2和图3-2-3。XTAL2XTAL1GND外部时钟源XTAL2XTAL1GND 图3-2-2 内部时钟电路连接图 图3-2-3 外部时钟电路连接图本设计采用内部时钟方式电路图如图3-2-4。在制作硬件电路时，电容、晶振应尽可能地靠近单片机的时

30、钟信号引脚端。C1和C2对频率具有微调作用，大小都选择30pF。晶振值的大小选择11.0592MHZ。图3-2-4 系统时钟电路原理图3、 复位电路复位电路与单片机第九个引脚相连，其功能是使系统在遇到故障或需要重启时，按下复位按键，使单片机摆脱不正常的动作状态重新开始工作。本设计为了实现在不断电的情况下，多次运行计价器，采用按键式复位电路。除了按键式，我们平时还见到上电复位形式的，这种就是不加按键的形式。复位电路如图3-2-5所示。如图当电源接通时,电容C3充电，RESET引脚处于高电平状态，且时间远超于1ms（24个时钟振荡周期），可以确保单片机正常复位。当电容充电完成，引脚处的电平被电阻R

31、2拉低，复位动作结束，单片机进行正常工作。当加上按键S0后，使单片机在通电过程中可以通过按键来随时进行复位，更加方便。本设计便采用按键复位的形式，可以方便操作人员对一些突发问题进行处理。图3-2-5 复位电路原理图4、 键盘电路键盘实际上就是一组按键，在单片机外围电路中，通常用到的按键都是机械弹性开关，当开关闭合时，线路导通；开关断开时，线路断开。本系统利用P1口的P1.0-P1.5设置了6个独立按键S1S6，如图3-2-5所示，当键按下时，P1口相应的引脚置为低电平。程序一旦检测到I/O口变为低电平则说明按键被按下，然后执行相应的指令。图3-2-5 键盘电路原理图对于按键部分，编写程序时，因

32、为理想波形与世纪博星之间是有区别的，因此要加入去抖延时。各独立按键功能详述如下：S1按键：S1按键与P1.0口连接，为开始按键。开始阶段此按键和S2按键联合使用，当出租车载上乘客后按下此按键，计价器才能开始正常工作，当再按下S2按键后，计价器便可正常计价。S2按键：S2按键与P1.1口相连，为确定按键。当其他按键如开始按键、调价按键、白天夜晚起步价按键等按下后，按下S2确定按键，计价器就会按照操作者意愿工作。S3按键：S3按键与P1.2口相连，为白天起步价按键。当按下此键后，计价器起步价就会变成白天起步价8.00元。S4按键：S4按键与P1.3口相连，为夜晚起步价按键。当按下此键后，计价器起步

33、价就会变成夜晚起步价10.00元。S5按键：S5按键与P1.4口相连，是单价调整键，每按下一次单价的十分位就会加一，同时这个操作会在液晶显示器上实时显示，当按下确定键后计价器就会按照修改后的单价进行计价。S6按键：S6按键与单片机的P1.5口相连，也是单价调整键，只是每按下一次单价的十分位就会减一，同时在液晶显示器上实时显示，并且按下确定键后计价器就会按照修改后的单价进行计价。第三节 里程计算的设计出租车的里程信号的采集方法有很多，本设计采用的是对车轮转动圈数计数的方法。霍尔传感器采集出租车车轮转的圈数，把信号发送给单片机外部中断端口，进行中断处理，从而得出里程、金额等信息。通过所学知识和了解

34、得知，A44E霍尔传感器成本低、简洁，非常适合。1、 霍尔传感器介绍霍尔器件是一种磁传感器。用它们可以检测磁场及其变化，可在各种与磁场有关的场合中使用。霍尔器件以霍尔效应为其工作基础。 霍尔器件具有许多优点，它的结构牢固，体积小，重量轻，寿命长，安装方便，功耗小，频率高（可达1MHZ），耐震动，不怕灰尘、油污、水汽及盐雾等的污染或腐蚀。霍尔线性器件的精度高、线性度好；霍尔开关器件无触点、无磨损、输出波形清晰、无抖动、无回跳、位置重复精度高（可达um级）。取用了各种补偿和保护措施的霍尔器件的工作温度范围宽，可达55150。 按照霍尔器件的功能可将它们分为:霍尔线性器件和霍尔开关器件。前者输出模拟

35、量，后者输出数字量。 本设计采用的是A44E霍尔传感器，属于霍尔开关器件，如图3-3-2。A44E霍尔传感器和其他传感器一样，都是基于霍尔原理进行设计的。A44E霍尔传感器有3个端口即VCC、GND、OUT三个端口8，如图3-3-1。VCC端口接出租车电瓶上的12V电压，OUT端口输出即为本设计所需的5V电源端口。GND端口即为普通的接地端。VCCGNDOUT 图3-3-1（a） A44E霍尔传感器外形示意图 图3-3-1（b） A44E霍尔传感器实物图 A44E霍尔传感器由稳压器A、霍耳电势发生器(即硅霍耳片)B、差分放大器C、施密特触发器D和OC门输出E五个基本部分组成，如图3-3-2所示

36、。1、2、3代表集成霍耳开关的三个引出端点。 VCCOUTGNDAA44E集成霍耳开关由稳压器A、霍耳电势发生器(即硅霍耳片)B、差分放大器C、施密特触发器D和OC门输出E五个基本部分组成，如图5-8-1(a)所示。(1)、(2)、(3)代表集成霍耳开关的三个引出端点。BCDE图3-3-2 A44E电路内部框图A44E霍尔传感器电路连接较简单，如图3-3-3所示。图3-3-3 A44E电路连接原理图2、 里程测量及计价部分的设计 单片机电 机 小磁铁 车 轮A44E将霍尔传感器应用到里程测量上的案例很多，本设计也是按照传统的思路，将磁铁固定在车轮上，通过固定在车底板上的霍尔传感器检测随车轮来回

37、转圈的磁铁，然后将信号传递给单片机的P3.2引脚，由STC89C52单片机进行处理，对车轮转动圈数进行计数，然后换算成车辆行驶里程。原理图如图3-3-4所示。图3-3-4 A44E霍尔传感器与单片机联合工作示意图A44E霍尔传感器工作电压为直流5V，和单片机电压相同，可以直接和单片机的I/O口相连。这里我们选用P3.2口作为信号的输入端，也即是采用外部中断0进行中断编程。车轮每转一圈，霍尔传感器就会输出一次低电平，使得单片机中断一次，单片机就会对中断次数进行计数，同时把中断次数转换为行驶里程，当中断次数达到我们设定的要求时，单片机就会将消费金额增加，实时显示在LCD1602上。第四节 显示模块

38、的设计本设计采用的是液晶显示器中的LCD1602型号的显示器，该显示器相对于其他的液晶显示屏比如12864、12232来说，其成本低，并且显示效果完全满足本设计的要求。为了方便消费者和司机，本设计需要显示行驶里程、单价、消费金额、等待时间等。本设计需要显示字符共计30个字符，LCD1602可以显示两行，每行显示16个字符。共计32个字符，正好可以满足需求。选择数码管的话，需要的数码管数量较多，占据PCB板面空间较大，不利于节约成本，且影响美观。因此在卯足显示要求下，本设计选择LCD1602作为系统显示装置。LCD1602主要技术参数如表3-4-1所示。表3-4-1 LCD1602主要技术参数简

39、介显示字符容量162个字符芯片工作电压4.5-5.5V（本设计提供的是标准5V，也是LCD1602的最佳工作电压）工作电流2.0mA(在5.0V电压下即可)LCD1602接口介绍及在本设计中的硬件连接说明如表3-4-2所示。表3-4-2 LCD1602接口介绍及用法符号引脚说明符号引脚说明Vs电源地D2数据口与P0.2相连Vd电源正极接+5VD3数据口与P0.3相连Vo液晶辉度调节端外接滑动变阻器D4数据口与P0.4相连Rs数据/命令选择端D5数据口与P0.5相连R/W读写选择端（H/L）D6数据口与P0.6相连E使能信号D7数据口与P0.7相连D0数据口与P0.0相连BLA背光电源正极接+5

40、V电源D1数据口与P0.1相连BLK背光电源负极通过对LCD1602的学习了解，现把显示电路设计如图3.10所示：由于设计时考虑到只对LCD1602写命令和数据，因此把R/W引脚硬件接地，免去了编程时的繁琐。其他引脚接法都是常规接法。因为P0口高阻态，因此需加上拉电阻。图3-4-1 LCD1602电路连接原理图第五节 本章小结本章通过对题目及要求的深度分析确定了本设计的硬件设计工作。根据设计要求选定好所需芯片，然后进行各个模块分析，按照电气规则连接电路，使得电路在原理上正确无误。本章在硬件电路上确定，完成了设计的基础部分，使得设计思路更加清晰。经过硬件模块的设计，让我认识到了自己在硬件部分知识

41、的欠缺，比如复位电路上的电容是极性电容，由于之前记忆不深，已经忘记，在电路软件仿真的时候总会出现错误，最后翻阅了很多资料，才发现原因所在。第四章 软件设计第一节 程序模块分类软件程序是整个设计中的核心部分，考虑到对编程熟练程度，本设计程序采用较为简单的C语言进行编写。软件设计要充分考虑到本课题的设计要求，同时在硬件设计的基础之上进行编程9。整个系统的软件结构如图4-1-1所示。为实现系统功能在此基础上进行具体细分如下：主程序：整个系统的骨架，负责调用需要的相关函数。里程计数中断程序：负责对里程中断的计数。键盘服务程序：负责数据的读写，包括键盘服务程序和中途等待服务程序。显示服务程序：即数据的输

42、出，负责把数据实时显示在LCD上。各个程序部分将在下面详细讲解。系统主程序数据采集数据处理数据输出按键扫描程序LCD显示程序里程测量程序里程、等待时间等转化为消费金额图4-1-1 系统程序架构图第二节 主程序模块主程序流程图如图4-2-1所示。主程序模块即程序的主干，兼顾程序设计需求的各个方面，是整个系统的主函数，并且能大体勾勒出整个设计的主要功能。因此主程序的编写需要对各子函数进行一定的初始化，比如定时器初值设定等，以及各子函数的调用等等。此流程图主要讲述的是当计价器启动之后，设定初始值，根据行驶里程判断出出租车是否超出起步价公里数。若未超出本设计设定的3Km则继续按起步价计价；若超出，则根

43、据里程、每公里单价2.5元（可调）和起步价（8元或10元）来计算出当前的累计价格。若中途有等待情况，系统会实时对车轮运转情况进行检测，如果车轮停止转动，当系统确认处于停车状态后，会自动进入计时计费环节。根据设计要求，在等待5min以内不计价，等超过后按照相应的加价规则进行计价，一共细分为四种计价方式。并将等待价格和里程价格一起存入单片机的RAM寄存器里，然后通过显示电路和显示命令显示在LCD1602上9。当到达目的地后，按下S1键，计价器便处于暂停状态，单片机总中断断开，不再计价，方便乘客查询。最后按下复位键，计价器数据清零，重新按照初始数据设置，然后等待下一轮的乘客的到来。白天？3km以内？

44、等待时间内？等待时间内？计价一计价二计价三计价四显示乘客下车？开始初始化数据设置数据设置完毕设置白天起步价、单价设置夜晚起步价、单价数据存储有乘客？YNYNNYYNNNYYYN 图4-2-1 主程序流程图第三节 里程计数中断程序在里程测量中断服务程序中，车轮每转一圈，霍尔传感器就会和固定在车轮上的磁铁所产生的磁场相互作用，检测到一次信号，并把检测到的信号传递给STC89C52单片机的P3.2号引脚，即外部中断0引脚10，进而引起单片机中断，然后单片机对脉冲进行计数，当中断次数达到计数要求（3000次）时，单片机就会对消费金额进行加减运算，其中本设计设定的车轮周长为1m，前3Km是起步里程，也即

45、前3000次为起步里程范围，以后每1000次消费金额增加一次。然后送到显示缓冲单元，并调用显示子程序，在LCD1602上进行显示11。路程计数中断程序流程图如图4-3-1所示。开始保护现场重置计数初值中断3000次？数据送至显示缓冲单元显示服务子程序恢复现场、中断返回NY图4-3-1 路程计数中断程序流程图第四节 中途等待服务程序本设计中利用单片机内部定时器0进行计时。每50ms产生一次中断，产生20次时便是1s11，然后把数据传递给相应的数据缓冲寄存器，并调用显示子程序进行实时显示。定时中断服务程序流程图如图4-4-1所示。开始保护现场重置计数初值中断3000次？数据送至显示缓冲单元调用显示

46、服务子程序恢复现场、中断返回NY图4-4-1 定时中断程序流程图其中定时器部分的需要初值设置，因为中断时间为50ms、TMOD=0x01以及本设计的晶振频率为11.0592MHz，所以计数初值为N=6553650*103*11.0592*106，因此程序部分数据设置便写成TH0=(65536-46080)/256和TL0=(65536-46080)%25612。当出租车处在等待计价的情况下时，片内的定时器便被启动进行既是，当时间达到5min，并且还处于等待情况，表示本出租车处于等待计价的状态，系统会进入等待计价模式。当等待结束时，便自动切换到正常的计价程序上13。中途等待服务程序流程图如图4-

47、4-2。显示开始白天？读取白天单价、起步价读取晚上单价、起步价等待时间内?计价一等待时间内?计价二计价三计价四YNYYNN 图4-4-2 中途等待服务程序流程图第五节 显示服务子程序本系统采用LCD1602液晶显示器作为显示装置。对LCD1602进行应用时应该要：先初始化。本设计中因为没有对LCD1602进行读操作，因此在硬件上把RS引脚接地，程序中便不再编写；然后写命令。写命令部分在LCD程序编写时是固定格式，因此不难编写；设置字符显示。如本设计中程序为unsigned char number20 =S:000.00Km P:2.0和unsigned char number220 = P:

48、y W: ；最后写数据。此部分也是固定格式，目的是供主函数程序调用14。显示服务程序流程图具体如下图4-5-1所示。开始LCD初始化写命令写完？设置字符位置写数据显示写完？NYNY图4-5-1 显示服务程序流程图第六节 键盘服务程序本系统有6个按键，分别为：S1开始按键、S2确定按键、S3白天起步价按键、S4夜晚起步价按键、S5单价十分位加按键、S6单价十分位减按键。键盘服务程序流程图如4-6-1所示。当S1按下时，S2接着按下，计价器开始以事先设置好的白天情况工作，即单价2.5元/Km，起步价8元15。起步价情况：当按下S3键及S2键，进行白天起步价选择；按下S4键和S2键则进行夜晚起步价选

49、择。其中S2键即为确定键，计价器便按照不同起步价进行计价。单价调整：当每按一下S5键，单价就会增加0.1元，最后按下S2键，计价器就会按照设置好的单价进行计价；当每按一下S6键，单价就会减去0.1元，最后按下S2键，计价器就会按照设置好的单价进行计价。开始S1键按下S2键按下S1键再次按下？暂停S3键按下？S4键按下？设置白天起步价设置夜晚起步价S5键按下？S5键按下？单价十分位加一单价十分位减一结束&显示YNYNNYYYNN图4-6-1 键盘服务程序流程图第七节 本章小结本章主要讲述了本次设计的核心部分即软件设计部分。先是通过整体分析划分各个程序模块，然后对各个程序模块进行详细介绍。软件设计

50、当然也是设计最难的部分，首先就是要对各个模块要有详细的了解，经常查阅资料。比如在显示模块编程序时，由于之前自己动手实践比较少，因此编程序时，就连例题上的程序都看不懂，最后没办法，硬着头皮抄下来，进行仿真，通过一点点的查质料、看视频讲解才慢慢了解。通过这个模块的学习，真的提升了自己在程序方面的水平，当然也认识到了自己的动手能力的不足，以后一定要多多动手，弥补自己不足的方面。第五章 模拟汽车车轮设计第一节 电机简介本设计为方便测试，采用步进电机28BYJ-48。该电机步进具有以下优点：电机的动态响应快、易于启停、正反转及变速；可用数字信号直接进行开环控制，容易构成简单廉价但可靠的数字控制系统；无刷

51、，电机本体部件少，可靠性高；转速不会过快，易于调试检测16。1、 步进电机工作原理简介表5-1-1 步进电机主要参数电机型号电压V相数步距角度减速比28BYJ-48545.625/641:64步进电机28BYJ48型四相八拍电机，电压为DC5VDC12V。当对步进电机施加一系列连续不断的控制脉冲时，它可以连续不断地转动。每一个脉冲信号对应步进电机的某一相或两相绕组的通电状态改变一次，也就对应转子转过一定的角度（一个步距角）。当通电状态的改变完成一个循环时，转子转过一个齿距17。2、 ULN2003电机驱动模块ULN2003是高压大电流达林顿晶体管阵列系列产品,具有电流增益高、工作电压高、温度范

52、围宽、带负载能力强等特点,适应于各类要求高速大功率驱动的系统。ULN2003A电路是美国Texas Instruments公司和Sprague公司开发的高压大电流达林顿晶体管阵列电路。ULN2003输入回路的电阻为2.7k，ULN2003适于5v的TTL,驱动灌入电流最大为500mA17。ULN2003电路具有以下特点： 1.电流增益高（大于1000）; 2.带负载能力强（输出电流大于500mA）; 3.温度范围宽（-4085）; 4.工作电压高（大于50V）。图5-1-1 ULN2003电路图 第二节 模拟车轮实物展示 考虑到实际生活中计价器与车轮是分离的，所以本设计中将单机部分独立出来，与计价器系统在软、硬件上完全分离，互不干扰。28BYJ-48步进电机单片机最小系统ULN2003芯片图5-2-1 模拟车轮实物图1图5-2-2 模拟车轮实物图2第三节 本章小结本章主要讲述了本次设计的模拟