29-单片机原理及接口技术课程设计(出租车计价器设计).docx

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1、辽宁工业大学单片机原理及接口技术课程设计（论文）题目：出租车计价器设计院（系）：电气工程学院专业班级：电气121学号：120303029学生姓名：潘雪指导老师：（签字）起止时间：2015.06.22-2015.0705课程设计（论文）任务及评语院（系）：电气工程学院教研室:学号120303029学生姓名潘雪专业班级电气121课程设计（论文）题目出租车计价器设计课程设计(论文)任务该计价器依据不同状况具有不同的收费标准。有白天/晚上收费标准的转换开关，数据的清零开关，能够在掉电的状况下存储单价等数据，能够显示当前的系统时间设计任务，1.CPU最小系统设计（包括CPU选择，晶振电路，复位电路）2

2、.测距传感器选择及接口电路设计3 .显示及开关启动电路设计4 .程序流程图设计及程序清单编写技术参数：1 .白天：1.2元/公里，晚上2元/公里2 .工作电源I2V设计要求：1、分析系统功能，选择合适的单片机及传感器，里程检测电路设计等；3 、应用专业绘图软件绘制硬件电路图和软件流程图；4 、按规定格式，撰写、打印设计说明书一份，其中程序开发要有具体的软件设计说明，具体阐述系统的工作过程，字数应在4000字以上。进度安排第1天查阅收集资料第2天总体设计方案的确定第3-4天CPU最小系统设计第5天测距传感器选择及接口电路设计第6天显示及开关启动电路设计第7天程序流程图设计第8天软件编写与调试第9

3、天设计说明书完成第10天答辩指导老师评语及成果平常：论文质量：答辩：总成果：指导老师签字：年月日注：成果：平常20%论文质量60%答辩20%以百分制计算交通工具与我们的生活休戚相关，随着环境问题的日趋严峻，在一些大城市对于私家车的管理越来严格。对于私家车的限制也越来越严格，因此，公交车和出租车成为了我们日常生活必不行少的交通工具。当我们乘坐出租车时，出租车计价器是建立于司机师傅和乘客之间的一条透亮的渠道。它是一种计量器具，用于测量出租持续时间及依据里程传感器来显示乘客出租车乘客所需的费用。出租车计价器的设计包括CPU最小系统的设计、系统的进行扩展、距离的测量、掉电爱护、A/D转换、键盘以及1.

4、CD输出显示部分组成。本设计通过霍尔传感器及其集成电路，接受与发送出租车所走里程数，再通过模拟量与数字量的转换，经由CPU的程序处理，将里程数转换为金额。本次设计采纳89C51单片机作为CPU,通过霍尔传感器的检测，在经过扩展模块、A/D转换模块后，通过1.CD显示屏进行输出。将里程数和金额在显示屏上显示出来。出租车计价器由主机、空车灯、传感器三大部分组成，其中主机又包含打印机、语音器、IC卡读写器和主机线路板，主机线路板有两个微处理器，一个为计算微处理器，另一个为监控（税控）微处理器，出租车计价器通过传感器与行驶车辆连接。出租汽车的实际里程通过传感器的脉冲信号在计价器里折算成肯定的计价营运里

5、程。最终在计价器上显示出来。关键词：测量器具；最小系统；霍尔效应；传感器;第1章绪论O1.1 出租车计价器的概况O1.2 本文探讨内容O第2章CPU最小系统设计12.1 总体设计方案12.2 CPU的选择12.3 数据存储器扩展22.4 复位电路设计32.5 时钟电路设计42.6 CPU最小系统图5第3章出租车计价器的输入输出接口电路设计63.1 霍尔效应传感器的选择63.2 出租车计价器检测接口电路设计63.2.1 A/D转换器选择63.2.2 模拟量检测接口电路图73.2.3 掉电爱护83.3 人机对话接口电路设计8第4章PROTEUS软件设计104.1 软件实现功能综述104.2 流程图

6、设计104.2.1 主程序流程图设计104.2.2 模拟量检测流程图设计114.2.3 计价流程图设计124.3 程序清单13第5章系统设计与分析195.1 系统原理图195.2 系统原理综述195.3 硬件仿真图205.4 软件调试结果20第6章课程设计总结22参考文献23第1章绪论1.1 出租车计价器的概况随着社会的发展，人们生活水平的提高，对于交通工具的要求也越来越高。我国的第一家生产计价器企业是重庆市起重机厂，最早的计价器全部采纳机械齿轮结构，只能完成简洁的计程功能，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，产生了其次代计价器。它采纳了手摇计算机与机械结构相结合的方式，实现

7、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。大规模集成电路集成电路的供应商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。单片机以及外围芯片的不断发展促进了计价器的发展。出租车计价器的出现为出租汽车与乘客之间建立起了一条公允透亮的交易方式。它关系着交易双方的利益。具有良好性能的计价器无论是对广阔出租车司机挚友还是乘客来说都是很必要的。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

8、的六类重点计量器具之一。所以出租车计价器的发展与革新变得越来越重要。1.2 本文探讨内容本文主要是设计一个出租车计价器的设计。采纳单片机进行的设计，相对来说功能强大，用较少的硬件和适当的软件相互协作可以很简洁的实现设计要求，且敏捷性强，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易而举的实现。避开了机械开关带来的不稳定因素。设计包括CPU的最小系统及扩展、测距传感器的选择及接口电路的设计、现实开关启动电路设计等等。该计价器依据不同状况具有不同的收费标准。有白天/晚上收费标准的转换开关，数据的清零开关，能够在掉电的状况下存储单价等数据，能够显示当前的系统时间出租

9、车计价器通过传感器与行驶车辆连接。出租汽车的实际里程通过传感器的脉冲信号在计价器里折算成肯定的计价营运里程。实现由行驶里程数转化为乘客所须要付的金额数量。第2章CPU最小系统设计2总体设计方案单片机最小系统,或者称为最小应用系统,是指用最少的元件组成的单片机可以工作的系统.对51系列单片机来说,最小系统一般应当包括:单片机、电源、晶振电路、复位电路。图2.1最小系统2.2 CPU的选择选择ATME1.89C51oATMA1.89C51是一种高效微限制器。它是一种带4KB的闪耀可编程可擦除的只读存储器。可反复擦出100次。ATMA1.89C51内部有32个I/O口，两个16位定时、计数器、可编程

10、串口、掉电模式以及片内振荡器和时钟电路等。引脚功能介绍191891213147151234567831EA/VPXlX2RESETINTOINTlTOTlP1.0Pl.lPl.2P1.3P1.4Pl.5P1.6P1.787C51012345670.0.0.0.0.0.0.0.PpppppppP2.0P2.1P2.2P2.3P2.4P2.5P2.6P2.7RDPSENA1.ETXDRXD393?亘36至3333212222?2?26互28171611io图2.2引脚图vcc：供电电压GND:接地PO：8位漏极开路双向I/O口。低八位地址线和数据线P1：8位双向1/0CloP2:为一个内部上拉电阻

11、的8位双向I/O口，高八位地址线P3：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，以及其次功能。P3的第三功能简介：P3.2/INTO（外部中断0）P3.3/INTl（外部中断1）P3.6/WR（外部数据存储器写选通）P3.7/RD（外部数据存储器读选通）RST：复位输入EA非:片选XTA1.1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。XTA1.2：来自反向振荡器的输出。2.3 数据存储器扩展PO外接一个地址锁存器741.S373或者。具体接法可以参考并行扩展。地址信号从PO和P2口出去，低位在PO,局位在P2,数据从PO读入。不过一般并行扩展都只扩展一块芯片。假如你的系统里面同时要用

12、RAM和RoM,建议RAM部分采纳并行扩展（因为RAM一般要求速度快，并行有这个优势），RoM运用串行EEPROM,o这样不简洁冲突。程序也相对简洁。由于出租车计价器须要存100左右名顾客的消息，以及其它的一些数据。89C51内部容量不够，必需扩展数据存储器容量。选用741.S373做89C51的低八位地址锁存器。用6216扩展。数据扩展图如下：图2.1数据扩展图741.S373介绍：带有三态门的8D锁存器。当三态门的OE非为低电平的时候，三态门处于导通状态，允许Q输出；输出三态门断开。处于高电平常，输出端对外电路呈现高阻状态。因此，运用它做地址锁存器时，首先让其处于低电平，这是，当G输入为高

13、电平的时候，锁存器输出端状态和输入端状态相同；当G端从高电平返回低电平常，输入端的数据存入IQ到8Q中。6116：6116是2K*8位的静态随机存储器。采纳CMOS工艺制造，单一+5V电源供电，额定功耗16mW典型存储时间200ns,为24线双列直插式封装。2.4 复位电路设计单片机的复位操作是为了把电路初始化到一个确定的状态，也可以实现从死机状态重新启动。一般来说，单片机复位就是把例如状态机初始化到空状态，而在单片机内部，复位的时候单片机是把一些寄存器以及存储设备装入厂商预设的值。因此，复位非常重要。本次设计采纳电平复位：复位电路图如下：图2.4复位电路复位电路要保证保证RESET引脚上有两

14、个周期及以上的高电平（约为IOms）,才能实现复位。这种复位是通过电容充电来实现的。当加电时，电容充电，电路有电流通过，构成回路，在电阻R上产生压降。RESET引脚上为高电平;当电容C充溢电后，电路相当于断开，RESET的电位复位结束。复位时间与充电时间有关，充电时间越长，复位时间越长，增大电容或者增大电阻丢可以增大复位时间。除此之外，它的上电复位功能还可以通过按键实现。按下按键后Rl、R2形成回路，使RESET端产生高电平。按键时间，确定复位时间。单片机通过复位电路将系统复原到原始状态。2.5 时钟电路设计单片机运行须要时钟支持一一就像计算机的CPU一样，假如没有时钟电路来产生时钟驱动单片机

15、，那单片机就不能执行程序。单片机可以看成是在时钟驱动下的时序逻辑电路。时钟电路用于单片机工作所需的时钟信号。时钟信号的产生方式有两种：内部时钟和外部时钟。下图为振荡电路。由电容和晶振构成。两个电容起到了微调的作用。图2.4振荡电路时钟电路的电容为22pfa,晶振12MHZ。2.6 CPU最小系统图CPU的最小系统由振荡电路、复位电路组成，当1.ED灯亮时CPU最小系统起先工作。CPU最小系统电路如下：图2.5CPU最小系统第3章出租车计价器的输入输出接口电路设计3.1 霍尔效应传感器的选择由于本次设计的内容为出租车计价器。须要测量出租车所走的里程数，通过计轮胎所走的圈数可以得到出租车实际的路程。霍尔效应传感器也称霍尔传感器,霍尔开关，霍尔磁控开关，是一个换能器，将改变的磁场转化为输出电压的改