出租车计价器的设计

第一章设计任务1.1出租车计价器概述出租车计价器相当于一款专门的计算机，它是将时间与路程通过设定的函数进行设算，最终得到单价，当前市场上大量使用的计价器功能大致分为时钟功能，数据保存功能，数据输出与记录功能，白夜转换功能等。1.2此设计任务1.2.1设计任务设计一款基于STC89C52单片机的出租车计价器，通过对里程和时间的计算，对数值进行处理和显示。可以使用按键调节设置单价等，可以切换白天和黑夜模式，满足出租车的日常需求。1.2.2设计要求（1）无乘客时候可以显示时间。（2）能显示里程，单位为公里，最后一位为小数位。（3）能显示乘车时间，可以设置里程收费或者时间收费。（4）能显示金额数，单位为元，最后一位为小数位。（5）将3元设置成起步价，这个价格可以根据用户需要自行设置。如果载客行驶超过了起步的里程，则开始正常收取起步里程之后的金额。（6）按清零键，计价器可清除计价。（7）可以切换白天或黑夜，可以分别设置价格。（8）时间可以掉电计时，设置的价格也可以存储。1.3系统主要功能

本设计将STC89C52单片机作为主控模块的主控芯片，配合单片机外围的电路实行对系统的控制，DS1302时钟芯片准确计时具有重新上电不用调时的功能，显示部分采用LCD1602液晶显示，24c02芯片可以掉电存储设置的计费数据，即使掉电也不会丢失设置的费用，使用3V的直流电机来模仿发动机的工作，让整个设计更有说服性，当待客的时候，计价器可以转换成时钟（年月日时分秒），并且时间可以使用按键来设置，这个时候电机是不工作的；载客时电机工作，按下按键开始计价计时工作，有清零键，收费可以修改（包括起价费、超过起价费每公里或分钟收费、白天和夜晚收费标准），可以切换白天和夜晚收费标准，可以按照分钟或公里收费切换。1.4本章小节设计一款具有功能强大，可靠性强，操作简单的出租车计价器，前期准备工作必须完善，在本章，我对将进行的出租车计价器设计工作进行了计划，首先将设计分为两大部分，硬件和软件，硬件方便我们采用了STC89C52单片机作为载体，软件方面利用keilC51protel199SE等专业软件设计，在设计初具规模时，我将利用PROTEUS仿真软件进行仿真测试，来判断设计。在下面的章节，我将进行设计。第二章出租车计价器硬件设计2.1系统硬件概述此次设计的硬件方面有单片机STC89C52,液晶显示器，储存，计算路程和单价的电路设计。在硬件设计过程中，充分利用各部件的功能，实现多功能的出租车计价器设计。2

STC89C52

单片机因为微型计算机这些年的快速发展，单片机也随着更新。从上世纪70年代美国德克萨斯仪器公司的第一台单片微型计算机（简称单片机）TMS-1000问世以来，迄今为止，单片机技术已经演变为计算机的旁支，单片机的应用领域也越来越广泛，特别是在工业控制中经常遇到对某些物理量进行定时采样与控制的问题，在仪器仪表智能化中也扮演着极其重要的角色。单片机主要特点：（1）有优异的性能价格比。（2）集中，寿命长，小体积。单片机把将功能原件集结在一块芯片上，使用总线连接，使单片机的可靠性和抗干扰能力大大增强。另外，由于它个头更小，所以应对磁场或者其他恶劣环境更方便。（3）控制功能强。因为工业制造的要求高，所以具有强大的操作和指令功能，并且单片机的指令执行效率高于其他同等级的微机。（4）能耗小、低电压，方便生产便携式产品。（1）集成度高、体积小、有很高的可靠性。由于单片机具有优良的配置和扩容性，所以其广泛应用于各类系统。VCC：STC89C52电源正端输入，接+5V。GND：电源地端。XTAL1:单芯片系统时钟的反相放大器输入端。XTAL2：系统时钟的反相放大器输出端，连接到XTAL1和XTAL2两个引脚以外，还可以移动并在地面增加一个小的20PF电容，可以使系统更加稳定，避免噪声干扰和关闭。RESET：C52单片机复位引脚。电平动作高，当晶片需要重置的时候，将引脚调到高电平并且保持两机的循环时间。C52单片机就进行复位。EA/Vpp，低电平动作，如果引脚需要接触低电平的时候，系统外部的程序将会执行程序操作。ALE/PROG：地址锁存器的使用感应。STC89C52外部的8位锁存器会被触发，将端口0的地址总线（A0～A7）锁进锁存器中，所以STC89C52对地址与数据的上传为多工方式。其他的晶片可以时基输入，因为执行程序的时候，系统工作频率是引脚输出频率的六倍。PSEN：程序储存使用的，当8051读取外部程序时，会送出信号方便取得程序。一般此脚接到EPROM的OE脚。PORT0（P0.0～P0.7）：端口0是开路级八位宽，输出与输入双向。出入端口，共有8个位，P0.0表示位0，P0.1表示位1，依此类推。PORT2（P2.0～P2.7）：端口2是双向I/O端口可以提升内部电路，一个引脚推动4个LS的TTL负载，若设置端口2为高电平，此端口便当成输入端口来用。PORT1（P1.0～P1.7）：如果是使用8052或是8032的话，P1.0又当做定时器2的外部脉冲输入脚，因为P1.1有T2EX功能，外部中断输入的触发脚位也由此来做。PORT3（P3.0～P3.7）：端口3和端口1，2一样，都有输入输出的双向功能。同时还包括串行通信、外部中断控制、计时计数控制及读取写入外部数据存储器内容控制等功能其他的额外特殊功能。其引脚分配如下：P3.0：RXD，串行通信输入。P3.1：TXD，串行通信输出。P3.2：INT0，外部中断0输入。P3.3：INT1，外部中断1输入。P3.4：T0，计时计数器0输入。P3.5：T1，计时计数器1输入。P3.6：WR：外部数据存储器的写入信号。P3.7：RD，外部数据存储器的读取信号。RST：复位输入。当RST脚两个机器周期的高电平时间保持一致时，振荡器复位。EA/VPP：当/EA为低电平时，则在程序内存段（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序内存。图1STC89C52单片机引脚图2.2.1最小系统设计最小系统单片机由电源、时钟、复位等部件组成，使单片机可以一直处于正常的工作状态。，最小系统可以看作应用系统的核心部分，通过对其进行存储器扩展、A/D扩展等，使的单片机功能更复杂。时钟电路复位电路51系列单片机I/O接口STC89C52是片内有ROM/EPROM的单片机，所以系统的最小巧芯片是简单和可靠的STC89C52单片机。用与构成最小应用系统时，只要单片机与时钟电路和复位电路结构如图2所示，因为集成度小时钟电路复位电路51系列单片机I/O接口图2单片机最小系统原理框图2.2.2时钟电路STC89052单片机时钟信号有内部时钟方式外部时钟模式两种。内部时钟模式如图3所示。图3STC89C52内部时钟电路2.2.3复位电路RST引脚中加入高电平，在保持两个机循环后，单片机内部执行复位操作。复位电路通常采用两种方式开机分别是电自动复位和按钮复位两种方式。外部电路使用充放点来实现复位。除了电源复位外，有时还需要按键手动复位。我的设计采用手动来进行复位有两种手动复位方式分别为电平和脉冲。电平复位是通过RST(9)端与电源Vcc连接来实现的。见图4。时钟频率用11.0592MHZ时C取10uF,R取10kΩ。图4STC89C52复位电路2.3按键控制模块单片机键盘有独立键盘和矩阵式键盘两种：独立键盘各I/O口上只接一个键，另一端接接另一个，关键是连接电源或者接地，此连接程序相对简单，系统也耿稳定，矩阵键盘的访问程序较为复杂，但小于0，所以根据设计的需要来选择独立的键盘。独立键盘的实现方法是利用单片机/0端口的读取端口的电平来判断是否有按键被按下。

在高电平时，1/0端口在按下无键按钮的时候会去维护高电平。当按下一一个键时，1/0端口和地面之

间的短路迫使1/0端口低。在释放密钥之后，MCU内部的脉冲电阻将/0端口保持在较高的水平。我们要做的就是在程序中查找1/0端口的级别状态，看看我们是否有-一个按钮动作。

在使用单片机进行键盘处理时由重要的过程，就是键盘会有抖动。这里的抖动是机械抖动正常水平的不稳定是由键盘在未按下的关键区域造成的，这不是我们可以通过注意来避免的按下键。这种抖动一般在10200毫秒之间，随然对于人来说，这个抖动可忽略不计，但单片机比人的感应要灵敏，所以其会感觉抖动大。硬件给ter就是用部分电路给抖动部分加处理软件抖动并不是为了摆脱抖动，而是避免抖动的部分时间，如键盘的稳定性来处理它。因此，为了避免抖动(经典值为20毫秒)，在延迟之后再次读取1/0端口值，这一次如果值表示低电平处理程序。硬件电路如图所示:图5按键控制电路2.4LCD1602显示电路1602LCD分为带背光和不带背光两种，基控制器大部分为HD44780，带背光的比不带背光的厚，是否带背光在应用中并无差别，两者尺寸差别如下图10所示：图61602LCD尺寸图LCD1602主要技术参数：显示容量:16×2个字符芯片工作电压:4.5—5.5V工作电流:2.0mA(5.0V)模块最佳工作电压:5.0V字符尺寸:2.95×4.35(W×H)mm引脚功能说明1602LCD采用标准的14脚（无背光）或16脚（带背光）接口，各引脚接口说明如表3所示编号符号引脚说明编号符号引脚说明1VSS电源地9D2数据2VDD电源正极10D3数据3VL液晶显示偏压11D4数据4RS数据/命令选择12D5数据5R/W读/写选择13D6数据6E使能信号14D7数据7D0数据15BLA背光源正极8D1数据16BLK背光源负极表3液晶引脚接口说明表第1脚：VSS为地电源。第2脚：VDD接5V正电源。第3脚：VL是LCD对比度调节端，连接到正电源时对比度最弱供应，对比度是最高的时候接地，对比度会太高，你可以使用10K电位器。

第4脚:RS为寄存器选择，数据寄存器为高功率，指令寄存器为写信号线是读写信号线。高功率时进行读操作，R为高功率时在写作，可读占线信号;当RS为高电平时。第5脚R/W为低功率时，这个情况下，可以写入数据。

第六脚:E端为使能端。当终端从高电平跳到低电平的时侯，液晶模块执行命令。第7～14脚：D0～D7为8位双向数据线。第15脚：背光源正极。第16脚：背光源负极。2.5AT24C02存储模块AT24C02提供电可擦除的串行1024位存储或可编程只读存储器(EEPROM)128字(8位/字)。SOIC、8脚TSSOP，进行数据传输是通过2线制串行接口进行。另外,整个系列有2.7V(2.7V至5.5V)和1.8V(1.8V至5.5V)两个版本。设备操作：CLOCK和DATA变化：SDA引脚通常拉起在外面。SDA引脚上的数据在高SCL期间是不可以更改的。在高SCL期间的数据变化被定义为启动或停止信号启动状态:在任何操作之前，必须有一个启动信号一当SCL高时，

SDA

上的下降边缘

停止状态:当SCL高时，SDA产生一个上升的边缘，这就是停止信号。停车信号后，一切在一个读序列之后，停止信号导致EEPROM进入待机状态。

所谓的主机是指启动传输的设备通信目的，每个设备0连接到12C总线有一个地址，方便搜索主机。主从传输时，数据可以在从机与主机间双向分享。向总线发送数据的任何设备被称为发送器，任何接收设备1从总线上叫做接收器。

启动信号，SDA电平由高变低并开始传送数据因为SCL变高。结束信号：SPA从低电平跳变高点电而结束数据。应答信号：IC接收数据后，的低电平脉冲由I/C发出，表示收到数据。CPU从受控单元发出信号后，等待受控单元发出应答信号，CPU接收到应答信号后，可根据情况来选择是否继续接受。可以用是否受到信号来判断是否出现故障。如图11所示：SDASDASCL开始结束图7开始、结束信号图I2C接口应用很多半导体集成电路上。总线基本操作：I2C规程是双向通讯。当-个设备发送数据到总线,它定义为一个发射器,和照由一个主设备(通常是一个微控制器)控制。

控制字节:在初始条件之后，它必须是设备的控制字节，其中高四位是设备类型标识>(不同的芯片类型有不同的定义，EEPROM通常是1010)，后面是三个用于芯片选择的位laHbit用于读写位，读操作为1,

写操作为0.

华ite:写操作分为字节和页写两种操作，一种是载入页写芯片，另一种是载入不同的字节。读操作:读操作有:按照顺序读取。按照地址读取或者随机读取。它应该需要注意的是，最后-次读取操作的第9个时钟周期并不是“不关心”的。图8AT24C02存储模块

2.6本章小节本章节我对硬件方面进行了设计，规划了计价器必要的部件，比如显示器，时钟，储存方式，还有可以手动设置系统的各个按键和其排列等。采用了传统出租车计价器的设计理念，在保持原来风格的基础上，对单片机和其他的硬件进行了筛选和替换，并且优化系统，使用系统更加规范与合理。并且使用时系统更加稳定，下个章节开始我将开始对我设计的出租车计价器流程规划软件设计。第三章流程图3.1系统流程图本系统的软件设计主要流程图如下：3.2本章小节本章节规划了设计的流程图，将单片机分为了载客与待客两大部分，当待客时，机器调换为时钟，方便司机师傅把握时间，当有乘客时，可换位计价器模式，此时还可以使用按键来选项计价方式，白天，黑夜，或者是按路程收费和按时间收费，并且可以根据司机师傅自己的要求，自行使用按键设置价格，调时等。第四章仿真测试软仿真件Proteus将原理图导入PROTEUS中去进行仿真测试，如图12是仿真等待界面，等待仿真。图12Proteus仿真仿真时点击左下角向左三角形即可开始仿真如图13就是在仿真中，此时单片机处于时钟状态，如果需要进入计价模式，则点击下方黑色按键指向的按键就可以开始计费。图13Proteus仿真如图14显示，此时单片机是在计价模式，可以看到途中显示器的一些表示价格的里程数字图14Proteus仿真如图15，此时界面处于设置状态，点击按键1就进入此界面就可以进行单片机的设置，此时可以使用按键2.3来进行加减起步价，单价，白夜的价格设置。点击右下角一列两可以进行对时钟的调试，上加下减，可以根据需要设置年，日，月，时，，分，秒。图15Proteus仿真本章小节本章节对设计进行了仿真测试，仿真中，机器平稳，使用按键设置，和调试各个功能都很方便，液晶显示也正常，证明设计之间连接正常，稳定。可以实现需要的，计时功能，计费功能，里程计价，时钟功能，掉电储存功能，按键调试，设置功能，由此，可以进行实物焊接操作。总结与展望一·总结经过了一个月的时间，在老师的悉心指导下，我终于完成了此次出租车计价器的设计工作，在设计时，经常会被设计理念卡住，会遇到不理解的知识，这时候我没有气馁，一边查阅资料，一边求助于他人，在选择设计的硬件时，经常会不知道如何去选择各类相似的器件，在仔细的比对下，一个一个部分形成了。这次的设计历程，算是一帆风顺中又夹杂了一些小坎坷！困难很多，但是我自己知道不能放弃，研究下去，最终完成了设计。设计是一件费时费力的工作，还需要设计者在设计时，思维高度集中，因为如果走神，会对下面的操作失去思路。出租车计价器只是电子信息这个专业里面的一个小设计，相对于其他的带着设计，出租车计价器的设计相对简单，没有太多的元件，构造相对简单。在这个专业里还有其很多很多更艰难，但更具有挑战乐趣的设计，希望我在以后可以再有这样的设计机会。二·今后研究方向通过此次设计，我发现我自己对专业知识的匮乏，我会在接下来，认真学习专业知识，并且会利用学习的专业知识再次尝试设计电子产品，并且从中寻找自己的不足。完成一次设计，不仅仅是一个完成任务，还是一次对自己学习的考察与鉴定！在设计中学习新知识，认识不足，用新知识去完成新设计，相辅相成，这就是电子信息工程专业的乐趣。参考文献李广弟,朱月秀,冷祖祁.单片机基础[M].第3版.北京航空航天大学出版社，2011李华.MCS-51系列单片机实用接口技术[M].北京航空航天大学出版社,2009李群芳，肖看.单片机原理接口与应用.北京：清华大学出版社，2005朱承高.电工及电子技术手册[M].北京：高等教育出版社，2012高峰.单片微型应用系统设计及实用技术.北京：机械工业出版社，2004胡辉，单片机原理及应用设计—21世纪高等院校规划教材[M],水利水电出版社，2005.7刘守义，单片机应用技术[M]，西安：西安电子科技大学出版社，2011致谢毕业设计即将结束，在老师的指导和同学的帮助之下，学生对于出租车计价器设计有了更多新的认知，对出租车计价器设计有了更深一步的认识，对出租车计价器综合设计的整体脉络了解得更加的清晰透彻。通过毕业设计，学生对自己三年以来所学的知识有更多的认识。毕业设计，是自己对大学学习结果的考察和检验。同时，还帮助我们改变一些处理事情时懒散的习惯。从最开始时的搜集资料，整理资料，到方案比选，确定方案，再到着手开始设计，每一步都是环环相扣，衔接紧密，其中任何一个步骤产生遗漏或者疏忽，就会对以后的设计带来很多的不便。本次作者的毕业设计是由张老师指导的,在她的悉心指导下，我开阔了眼界,明确了思路。在整个的设计过程中，张老师提出了许多宝贵的建议和指导，使我能够顺利的完成整个设计，在此，谨向张老师表示由衷的感谢。附录1、系统原理图附录2、proteus仿真图附录3.C程序主程序函数：//出租车计价器//宏定义#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedint//头函数声明#include<reg52.h>#include"Lcd.h"#include"Data.h"#include"DS1302.h"#include"AT24C02.h"//键盘定义sbitK1=P3^1;sbitK2=P3^3;sbitK3=P3^5;sbitK4=P3^7;sbitK5=P3^0;sbitK6=P3^2;sbitK7=P3^4;sbitK8=P3^6;sbitFDJ=P2^0;//模式0时钟1时钟调整ucharMode=0;//时钟屏幕调整ucharWei=0;ucharSS=0;//价格调整ucharJGWei=0;//计价器参数uintDay=0;uintNight=0;uintDanJia=0;uintZJ=0;uintGL=0;uintTime=0;//白天/晚上ucharDN=0;//公里/时间ucharGT=0;//时间记录ucharTG=0;ucharTT=0;//初始化函数voidInitTimer0();//写初值voidSETS();//读初值voidREADS();//主函数voidmain(){ //初始化 Ds1302_Init(); Init_LCD(); initeeprom(); //SETS(); //读取初始参数 READS(); //定时器初始化 InitTimer0(); //循环 while(1) { //时钟模式 if(Mode==0) { //读时间 if(Wei==0) { Ds1302_Read_Time(); //显示时间 display_NYR(time_buf1,Wei,0); } } elseif(Mode==1) { //显示计价器信息 display_S(Day,Night,DanJia,ZJ,GL,Time,GT,DN); } //时间调整 if(K8==0) { delay(10); //调时 if(Mode==0) { Wei++; if(Wei==1) { SS=1; } //闪烁 display_NYR(time_buf1,Wei,SS); if(Wei==7) { Wei=0; //保存时间 Ds1302_Write_Time(); Init_LCD(); } } //调节白天/黑夜起价 elseif(Mode==1) { if(DN==0) { DN=1; } else { DN=0; } } while(K8==0); } //价格调整 if(K7==0) { delay(10); if(Mode==1) { JGWei++; if(JGWei==1) { Mode=2; //显示计价器价格 Init_LCD_JGTZ(); display_D(Day,Night,DanJia,JGWei); } } elseif(Mode==2) { JGWei++; display_D(Day,Night,DanJia,JGWei); if(JGWei==4) { Mode=1; JGWei=0; //参数初始化 //保存 SETS(); //读初值 READS(); TG=0; TT=0; ZJ=0; GL=0; Time=0; //白天/晚上 DN=0; //公里/时间 GT=0; //开启定时器 TR0=1; //显示计价器 Init_LCD_JJQ(); } } while(K7==0); } //+ if(K6==0) { delay(10); //调时 if(Mode==0) { //年 if(Wei==1) { time_buf1[1]++; if(time_buf1[1]==100) time_buf1[1]=0; } //月 elseif(Wei==2) { time_buf1[2]++; if(time_buf1[2]==13) time_buf1[2]=1; } //日 elseif(Wei==3) { time_buf1[3]++; if(time_buf1[3]==YDay(time_buf1[1],time_buf1[2])+1) time_buf1[3]=1; } //时 elseif(Wei==4) { time_buf1[4]++; if(time_buf1[4]==24) time_buf1[4]=0; } //分 elseif(Wei==5) { time_buf1[5]++; if(time_buf1[5]==59) time_buf1[5]=0; } //秒 elseif(Wei==6) { time_buf1[6]++; if(time_buf1[6]==59) time_buf1[6]=0; } //显示 if(Wei!=0) display_NYR(time_buf1,Wei,SS); } //调价 elseif(Mode==2) { //单价 if(JGWei==1) { DanJia++; if(DanJia>999) { DanJia=1; } } //夜间 elseif(JGWei==2) { Night++; if(Night>999) { Night=1; } } //白天 elseif(JGWei==3) { Day++; if(Day>999) { Day=1; } } display_D(Day,Night,DanJia,JGWei); } while(K6==0); } //- if(K5==0) { delay(10); //调时 if(Mode==0) { //年 if(Wei==1) { time_buf1[1]--; if(time_buf1[1]==0xff) time_buf1[1]=99; } //月 elseif(Wei==2) { time_buf1[2]--; if(time_buf1[2]==0) time_buf1[2]=12; } //日 elseif(Wei==3) { time_buf1[3]--; if(time_buf1[3]==0) time_buf1[3]=YDay(time_buf1[1],time_buf1[2]); } //时 elseif(Wei==4) { time_buf1[4]--; if(time_buf1[4]==0xff) time_buf1[4]=23; } //分 elseif(Wei==5) { time_buf1[5]--; if(time_buf1[5]==0xff) time_buf1[5]=59; } //秒 elseif(Wei==6) { time_buf1[6]--; if(time_buf1[6]==0xff) time_buf1[6]=59; } //显示 if(Wei!=0) display_NYR(time_buf1,Wei,SS); } //调价 elseif(Mode==2) { //单价 if(JGWei==1) { DanJia--; if(DanJia==0) { DanJia=999; } } //夜间 elseif(JGWei==2) { Night--; if(Night==0) { Night=999; } } //白天 elseif(JGWei==3) { Day--; if(Day==0) { Day=999; } } display_D(Day,Night,DanJia,JGWei); } while(K5==0); } //退出 if(K4==0) { delay(10); //计价器模式 if(Mode==1) { Mode=0; FDJ=1; TG=0; TT=0; ZJ=0; GL=0; Time=0; //白天/晚上 DN=0; //公里/时间 GT=0; //开启定时器 TR0=0; //显示计价器 Init_LCD(); } while(K4==0); } //暂停 if(K2==0) { delay(10); //计价器模式 if(Mode==1) { //公里模式 if(GT==0) { GT=1; } else { GT=0; } } while(K2==0); } //清零 if(K3==0) { delay(10); //计价器模式 if(Mode==1) { TG=0; TT=0; ZJ=0; GL=0; Time=0; } while(K3==0); } //开启计价器模式 if(K1==0) { delay(10); //为时钟模式 if(Mode==0) { Mode=1; //参数初始化 //读初值 READS(); TG=0; TT=0; ZJ=0; GL=0; Time=0; //白天/晚上 DN=0; //公里/时间 GT=0; //开启定时器 TR0=1; //显示计价器 Init_LCD_JJQ(); } while(K1==0); } }}//初始化函数voidInitTimer0(void){TMOD=0x01;TH0=0x0D8;TL0=0x0F0;EA=1;ET0=1;TR0=0;//暂时不开定时器 FDJ=1;}//定时器0中断10msvoidTimer0Interrupt(void)interrupt1{TH0=0x0D8;TL0=0x0F0;//赋初值 //公里模式if(GT==0) //如果是公里模式 { FDJ=0; //电机工作 TG++; // if(TG>100) //如果是大于100