电气工程及其自动化毕业论文 基于单片机出租车测速计价系统.doc

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1、 基于单片机出租车测速计 价系统 专专 业：业：电气工程及其自动化 I 摘要 本次设计的是出租车测速计价系统。本次设计出租车计价测速系统不但能实 现计价的功能，还可以通过电机的转动模拟汽车轮胎转动,通过 A44E 霍尔传感器 对模拟出的轮胎转数进行计数，实现对出租车里程的测量，间接的获得车速，并 最终计算出总金额。显示界面采用的是 LCD1602 液晶屏，其内部有复位电路,时钟 电路,键盘电路，空车时可以显示系统时间，还能实现根据时钟芯片自动调整白天、 黑天计价模式，能自动处理中途等待等功能。 关键词关键词： 单片机 AT89S52 1602 液晶 出租车计费器 A44E 霍尔传感器 ABST

2、RACT II ABSTRACT This design is a taxi speed valuation system.This design can not only achieve the pricing function, can also be rotated simulation of automobile tire using the rotation of the motor, by the A44E Holzer sensor to simulate tire rotation pulse induction.it realize the measurement of th

3、e taxi mileage, indirect access speed, and finally calculates the total amount. Display use the LCD1602 LCD screen.The internal structure is reset circuit, clock circuit, keyboard circuit. When the empty, it can display the system time.it also can realize the automatic adjustment of the daytime, dar

4、k pricing model according to the clock chip and can be automatically handled midway waiting for function. Keywords: single-chip AT89S52 LCD1602 Taximeter A44E Holzer sensor 目录 III 目录 摘要I ABSTRACT.II 前言1 1 绪论2 1.1 国内外出租车计价器的研究现状.2 1.2 国内外出租车计价器的发展趋势.2 2 出租车计价测速系统的设计要求与设计方案 3 2.1 出租车计价测速系统设计要求.3 2.2 系

5、统主要功能.3 2.3 方案论证与比较.4 3 出租车计价系统的硬件设计 5 3.1 单片机的介绍 5 3.2 霍尔传感器简介 7 3.3 里程计算、计价单元设计 8 3.4 间接测速单元设计 9 3.5 时钟单元设计 9 3.5.1 DS1302 引脚说明 .10 3.5.2 DS1302 控制字和读写时序说明 .11 3.5.3 DS1302 片内寄存器说明 .12 3.6 按键单元设计14 3.7 显示模块设计16 3.7.1 液晶显示原理 16 3.7.2 LCD 液晶显示器的优点 21 3.8 555 电机调速单元设计21 3.8.1 555 定时器的应用 21 3.8.2 555

6、时基电路的电路结构和逻辑功能 22 4 出租车计价测速系统的软件设计.25 4.1 系统主程序设计25 4.2 中断服务程序26 4.3 显示子程序27 4.4 键盘服务程序28 5 系统安装与调试 .29 目录 IV 5.1 程序的检测与调试 .29 5.1.1 程序的查错手段 29 5.1.2 源程序的检测 29 5.1.3 源程序的调试 30 结论.31 参考文献.32 致谢.34 附录.35 黑龙江八一农垦大学毕业设计（论文） 0 前言 随着我们国家的经济水平日益的提高，我们的生活水平也显著的改善，交通 日益完善。汽车也成为了我们平时出行的使用比较普遍的交通工具。虽然我们居 民不少都拥

7、有私家车，但是出租车在我们日常交通工具中依然占有重要的位置。 出租车计价器是伴随着出租车的出现应运而生，作为一种衡量司机和乘客的交易 中的公平秤在出租车行业广泛的应用。 近年来，随着我国出租汽车行业发飞速的发展，出租车已经成为了我们工作、 生活中不可缺少的交通工具。出租汽车服务行业和出租汽车计价器的使用紧密相 关。出租汽车计价器是一种能根据乘客乘坐汽车行驶距离和等候时间的长度短进 行计价的一种仪器，同时也可以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交易结算的工具，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，

8、 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。 黑龙江八一农垦大学毕业设计（论文） 1 1 绪论 1.1 国内外出租车计价器的研究现状 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。多年来国内普遍使用 的出租车计价器仅仅具备单一的计量功能。目前全世界的计价器中有 90%为台湾 所生产。现在我国生产出租车计价器的企业有上百家，主要是集中在北京，上海， 沈阳和广州等地。 随着科学技术的发展创新，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

9、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。 大规模集成电路的发展又产生出了第三代计价器，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，可靠性好。 1.2 国内外出租车计价器的发展趋势 大规模集成电路的发展又产生了新一代出租车计价器，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，它可以完成计 程，计价，显示

10、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。随着单片机性能不断提高而价格却不断下降，单片机控制得到更广泛的应用， 外围芯片的不断发展，使得计价器的功能更加强大，性能更加稳定。随着电子技 术的发展以及对计价器的不断改进和完善，于是，便产生了诸多的附加功能。例 如：(1)LCD 显示功能，液晶屏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的时钟；(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 年之久。

11、黑龙江八一农垦大学毕业设计（论文） 2 2出租车计价测速系统的设计要求与设计方案 2.1 出租车计价测速系统设计要求 设计一个出租车自动计费测速器，计费包括起步价、行车里程计费、等待时 间计费等部分，并可以通过电机转动模拟轮胎转动，用 A44E 霍尔传感器对模拟出 的轮胎转数进行计数，实现对出租车里程的测量，间接的获得车速，用 1602 液晶 显示总金额，运行时间，暂停时间。同时，在机器不使用时候显示系统时间。 （一）基本要求 不同情况具有不同的收费标准。 白天、晚上、途中等待（3S 开始收费） 1、具有数据的复位功能。 IO 口分配的简易要求。 距离检测使用霍尔开关 A44E 白天/晚上收费

12、标准的转换开关 2、数据输出（采用 LCD1602）。 单价输出 2 位 路程输出 2 位 总金额输出 3 位 3、按键。 等待 时钟调节 白天/晚上转换 （二）发挥部分 能够获得行驶总路程，间接获得车速。 能够显示当前的当地时间。 能够实现计价功能。 2.2 系统主要功能 本课程设计所设计的出租车计价器的主要功能有：数据的复位、白天/晚上转 换、数据输出、计时计价、单价输出、路程输出数据信息。输出采用 1602 液晶显 示屏。本次设计的计价车速系统不但能实现基本的计价和间接计算出车速，而且 还能根据白天、黑夜、中途等待来调节单价，同时在不计价的时候还能作为时钟 为司机同志提供方便。 黑龙江八

13、一农垦大学毕业设计（论文） 3 2.3 方案论证与比较 方案一：采用 EDA 技术，根据层次化设计理论，该设计问题自顶向下可分为 分频模块，控制模块 计量模块、译码和动态扫描显示模块，其系统框图如图 1 所 示： 时钟信号 等待信号 公里脉冲 计费/复位 分频器 控制器 计费 计时 计程 译码显示 图 1 方案一 方案二：计价器的单片机控制方案。它由以下部件组成：AT89C52、总金额及 单价显示部件、键盘控制部件，里程计算单元,1302 时钟显示模块。 利用单片机丰富的 IO 端口，实现基本的里程计价功能和价格调节、时钟显示功能。 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

14、以方便的对 系统进行升级。如图 2 所示： AT89S52 键盘控制 测速电路 液晶显示部分 图 2 方案二 方案总结：通过各个方案的比较，本次采用方案二，不但控制简单，而且成 本低廉，设计电路简单。 黑龙江八一农垦大学毕业设计（论文） 4 3出租车计价系统的硬件设计 3.1 单片机的介绍 在众多的 51 系列单片机中，要算 ATMEL 公司的 AT89C51、AT89S52 更实 用，因他不但和 8051 指令、管脚完全兼容，而且其片内的 4kB 程序存储器是 FLASH 工艺的，这种工艺的存储器用户可以用电的方式瞬间擦除、改写，一般专 为 ATMEL AT89xx 做的编程器均带有这些功能

15、。显而易见，这种单片机对开发 设备的要求很低，开发时间也大大缩短。写入单片机内的程序还可以进行加密， 这又很好地保护了你的劳动成果。AT89C51、AT89S51 目前的售价比 8031 还低， 市场供应也很充足。AT89C52 是一个低电压，高性能 CMOS8 位单片机，片内含 8k bytes 的可反复擦写的 Flash 只读程序存储器和 256 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，AT89C52 单片 机在电子行业中有着广泛的应用。

16、 AT89S52 有 40 个引脚，与 MCS51 系列单片机引脚完全兼容 如图 3 所示： P1.0(T2) 1 P1.1(T2EX ) 2 P1.2 3 P1.3 4 P1.4 5 P1.5 6 P1.6 7 P1.7 8 R ESE T 9 P3.0(RX D ) 10 P3.1(TX D ) 11 P3.2(IN T0) 12 P3.3(IN T1) 13 P3.4(T0) 14 P3.5(T1) 15 P3.6(W R) 16 P3.7(RD ) 17 X TA L2 18 X TA L1 19 G ND 20 (A 8)P2.0 21 (A 9)P2.1 22 (A 10)P2.2

17、 23 (A 11)P2.3 24 (A 12)P2.4 25 (A 13)P2.5 26 (A 14)P2.6 27 (A 15)P2.7 28 PSEN 29 A LE /PR O G 30 E A/V PP 31 (A D 7)P0.7 32 (A D 6)P0.6 33 (A D 5)P0.5 34 (A D 4)P0.4 35 (A D 3)P0.3 36 (A D 2)P0.2 37 (A D 1)P0.1 38 (A D 0)P0.0 39 V CC 40 89C52 图 3 AT89S52 的引脚结构 AT89S52 的引脚功能说明： AT89C52 有 40 个引脚，32 个

18、外部双向输入/输出（I/O）端口，同时内含 2 个外中断口，3 个 16 位可编程定时计数器，2 个全双工串行通信口，2 个读写口 黑龙江八一农垦大学毕业设计（论文） 5 线，AT89C52 可以按照常规方法进行编程，也可以在线编程。将其通用的微处理 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。 P0 口：P0 口是一组 8 位漏极开路型双向 I/O 口，也即地址/数据总线复用口。 作为输出口用时，每位能吸收电流的方式驱动 8 个 TTL 逻辑门电路，对端口 P0 写“1”时，可作为高阻抗输入端用。在访问外部数据存储器或程序存储器时，这 组

19、口线分时转换地址（低 8 位）和数据总线复用，在访问期间激活内部上拉电阻。 在 Flash 编程时，P0 口接收指令字节，而在程序校验时，输出指令字节，校验时， 要求外接上拉电阻。 P1 口：P1 是一个带内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口，P1 的输出缓冲级可驱 动（吸收或输出电流）4 个 TTL 逻辑门电路。对端口写“1”，通过内部的上拉电 阻把端口拉到高电平，此时可作输入口。作输入口使用时，因为内部存在上拉电 阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流(IIL)。与 AT89C51 不同之处是， P1.0 和 P1.1 还可分别作为定时/计数器 2 的外部计数输入（P1.0/T2）和

20、输入 （P1.1/T2EX），Flash 编程和程序校验期间，P1 接收低 8 位地址。 P2 口：P2 是一个带有内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口，P2 的输出缓冲级可 驱动（吸收或输出电流）4 个 TTL 逻辑门电路。对端口 P2 写“1”，通过内部的 上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口，作输入口使用时，因为内部存在 上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流(IIL)。Flash 编程或校验 时，P2 亦接收高位地址和一些控制信号。 P3 口：P3 口是一组带有内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口。P3 口输出缓冲级 可驱动（吸收或输出电流）4 个 TTL 逻辑门电路

21、。对 P3 口写入“1”时，它们被 内部上拉电阻拉高并可作为输入端口。此时，被外部拉低的 P3 口将用上拉电阻。 P3 口除了作为一般的 I/O 口线外，更重要的用途是它的第二功能 P3 口还接收一 些用于 Flash 闪速存储器编程和程序校验的控制信号。 RST：复位输入。当振荡器工作时，RST 引脚出现两个机器周期以上高电平将 使单片机复位。 ALE/PROG：当访问外部程序存储器或数据存储器时，ALE（地址锁存允许） 输出脉冲用于锁存地址的低 8 位字节。一般情况下，ALE 仍以时钟振荡频率的 1/6 输出固定的脉冲信号，因此它可对外输出时钟或用于定时目的。对 Flash 存 储器编程期

22、间，该引脚还用于输入编程脉冲（PROG）。MOVX 和 MOVC 指令才 能将 ALE 激活。此外，该引脚会被微弱拉高，单片机执行外部程序时，应设置 ALE 禁止位无效。 PSEN：程序储存允许（PSEN）输出是外部程序存储器的读选通信号，当 AT89C52 由外部程序存储器取指令（或数据）时，每个机器周期两次 PSEN 有效， 即输出两个脉冲。在此期间，当访问外部数据存储器，将跳过两次 PSEN 信号。 EA/VPP：外部访问允许。欲使 CPU 仅访问外部程序存储器（地址为 0000HFFFFH），EA 端必须保持低电平（接地）。需注意的是：如果加密位 黑龙江八一农垦大学毕业设计（论文） 6

23、 LB1 被编程，复位时内部会锁存 EA 端状态。 XTAL1：振荡器反相放大器的及内部时钟发生器的输入端。 XTAL2：振荡器反相放大器的输出端。 特殊功能寄存器：在 AT89C52 片内存储器中，80H-FFH 共 128 个单元为特殊 功能寄存器（SFE）。 3.2 霍尔传感器简介 霍尔传感器是利用霍尔效应实现磁电转换的一种传感器，它具有灵敏度高， 线性度好，稳定性高、体积小和耐高温等特点，在机车控制系统中占有非常重要 的地位。对测速装置的要求是分辨能力强、高精度和尽可能短的检测时间。 霍尔器件具有许多优点，它们的结构牢固，体积小，重量轻，寿命长，安装 方便，功耗小，频率高（可达 1MH

24、Z） ，耐震动，不怕灰尘、油污、水汽及盐雾等 的污染或腐蚀。 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 出模拟量，后者输出数字量。 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 m 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。 按被检测的对象的性质可将它们的应用分为:直接应用和间接应用。前者是直 接检测出受检测对象本身的磁场或磁特性，后者是检测受检对象上人为设置的磁 场，用这个磁场作为被检测的信息的载体，通过它，将许多非电、非磁的物理量 例如力、力矩、应力以及工作

25、状态发生变化的时间等，转变成电量来进行检测和 控制。 霍尔传感器 A44E 工作原理，A44E 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。在输入端输入电压，经稳压器稳压后加在霍耳电势发生器的两端，根据 霍耳效应原理，当霍耳片处在磁场中时，在垂直于磁场的方向通以电流，则与这 二者相垂直的方向上将会产生霍耳电势差 HV 输出，该 HV 信号经放大器放大后 送至施密特触发器整形，使其成为方波输送到 OC 门输出。当施加的磁场达到工 作点时，触发器输出高电压(相对于地电位)使三极管导通，此时 OC 门输出端输

26、出 低电压，通常称这种状态为“开”。当施加的磁场达到释放点时，触发器输出低电 压，三极管截止，使 OC 门输出高电压，这种状态为“关”。这样两次电压变换， 使霍耳开关完成了一次开关动作。 黑龙江八一农垦大学毕业设计（论文） 7 集成开关型霍尔传感器原理如图 4 所示。 图 4 集成开关型霍耳传感器原理图 其集成霍耳开关外形及接线如图 5 所示。 图 5 集成霍耳开关外形及接线 3.3 里程计算、计价单元设计 里程计算是通过安装在车轮上的霍尔传感器 A44E 检测到的信号，送到单片 机，经处理计算,送给显示单元的。其原理如图 6 所示(见下页)。 黑龙江八一农垦大学毕业设计（论文） 8 霍尔传感

27、器 AT89SC52 单片机 小铁圈 图 6 传感器测距示意图 由于 A44E 属于开关型的霍尔器件，其工作电压范围比较宽（4.518V）， 其输出的信号符合 TTL 电平标准，可以直接接到单片机的 I/O 端口上，而且其最 高检测频率可达到 1MHZ。 我们选择了 P3.2 口作为信号的输入端，内部采用外部中断 0（这样可以减少 程序设计的麻烦），车轮每转一圈（我们设车轮的周长是 1 米），霍尔开关就检 测并输出信号，引起单片机的中断，对脉冲计数，当计数达到 500 次时，也就是 1 公里，单片机就控制将金额自动的增加。计算公式如下：3 公里以内，金额=起 步价；3 公里以外，金额=起步价+

28、（公里数-3）*单价。例如：设行驶里程为 5 里， 起步价为 6 元，超出 3 公里后按每公里一元收费，则金额=6+（5-3）*1=8（元） 3.4 间接测速单元设计 霍尔传感器 A44E 在本次设计的主要作用是对车轮转动时产生出的脉冲信号 采集。车轮每转一周，磁铁经过传感器两次。霍尔传感器 A44E 的第 3 脚就输出 一个脉冲信号作为单片机 AT89S52 的外中断信号，从 P3.2 口输入。 P3.2 口作 为信号的输入端，内部采用外部中断 0（这样可以减少程序设计的麻烦），车轮每 转一圈（我们假设车轮的周长是 1 米），霍尔开关就检测并输出信号，引起单片 机的中断，对脉计数，当计数达到

29、 500 次时，也就是 1 公里。单片机处理计算的 接收到的脉冲信号，在显示屏上显示出总里程和这段路程花费的总时间，根据脉 冲信号的周期,显示出的里程数和这段路程花费的时间间接可得计算出车速。 3.5 时钟单元设计 DS1302 是美国 DALLAS 公司推出的一种高性能、低功耗、带 RAM 的实时 时钟电路，它可以对年、月、日、星期、时、分、秒进行计时，具有闰年补偿功 能，工作电压为 2.5V5.5V。采用三线接口与 CPU 进行同步通信，并可采用突 发方式一次传送多个字节的时钟信号或 RAM 数据。DS1302 内部有一个 318 的 黑龙江八一农垦大学毕业设计（论文） 9 用于临时性存放

30、数据的 RAM 寄存器。DS1302 是 DS1202 的升级产品，与 DS1202 兼容，但增加了主电源/后备电源双电源引脚，同时提供了对后背电源进行涓细电 流充电的能力。 主要特点是采用串行数据传输，可为掉电保护电源提供可编程的充电功能， 并且可以关闭充电功能。DS1302 的外接晶振采用普通 32.768kHz 晶振。 3.5.1 DS1302 引脚说明 DS1302 封装和引脚参照图如图 7。 图 7 DS1302 封装和引脚图 DS1302 的引脚排列,其中 Vcc1 为后备电源，Vcc2 为主电源。在主电源关闭 的情况下，也能保持时钟的连续运行。 DS1302 由 Vcc1 或 V

31、cc2 两者中的较大者 供电。X1 和 X2 是振荡源，外接 32.768kHz 晶振。RST 是复位/片选线，通过把 RST 输入驱动置高电平来启动所有的数据传送。 RST 输入有两种功能：首先， RST 接通控制逻辑，允许地址 /命令序列送入移位寄存器；其次， RST 提供终止 单字节或多字节数据的传送手段。当 RST 为高电平时，所有的数据传送被初始 化，允许对 DS1302 进行操作。如果在传送过程中 RST 置为低电平，则会终止 此次数据传送，I/O 引脚变为高阻态。上电运行时，在 Vcc22.0V 之前，RST 必须保持低电平。只有在 SCLK 为低电平时，才能将 RST 置为高电

32、平。I/O 为串 行数据输入输出端(双向)，后面有详细说明。 SCLK 为时钟输入端。具体的引脚 说明如表 1。 表 1 DS1302 引脚功能说明 引脚号名称功能 1VCC1 备份电源输入 2X1 32.768KHZ 输入 3X2 32.768KHZ 输出 4GND 地 5RST 控制移位寄存器/复位 6I/O 数据输入/输出 7SCLK 串行时钟 8VCC2 主电源输入 黑龙江八一农垦大学毕业设计（论文） 10 3.5.2 DS1302 控制字和读写时序说明 在编程过程中要注意 DS1302 的读写时序，DS1302 是 SPI 总线驱动方式，它 不仅要向寄存器写入控制字，还需要读取相应寄

33、存器的数据。要想与 DS1302 通信， 首先要先了解 DS1302 的控制字。 DS1302 的控制字如表 2： 表 2 DS1302 的控制字节 1RAM CK A4A3A2A1A0RD WR 第 7 位 第 6 位 第 5 位第 4 位第 3 位第 2 位 第 1 位第 0 位 控制字的作用是设定 DS1302 的工作方式，传送字节数等。每次数据的传输都 是由控制字开始9。 1. 第 7 位：最高有效位，如果它为 0,则不能把数据写入到 DS1302 中。 2. 第 6 位：如果为 0,则表示存取日历时钟数据，为 1 表示存取 RAM 数据。 3第 5 位：（A4A0）用 A4A0 表示

34、，定义片内寄存器和 RAM 的地址。 其定义如下： 当第 6 位为 0 时，定义时钟和其他寄存器的地址。A4A006,顺序为秒、 分、时、日、月、星期、年的寄存器。当 A4A07,为芯片写保护寄存器地址。 当 A4A08,为慢速充电参数选择寄存器。当 A4A031,为时钟字节方式选择 寄存器。 当第 6 位为 1 时，定义 RAM 的地址，A4A0030,对应各子地址的 RAM， 地址 31 对应的是 RAM 多字节方式选择寄存器。 4. 第 0 位：如果为 0,表示进行写操作，为 1 表示进行读操作。 控制字总是从最低位开始输出。在控制字输入后的下一个 SCLK 时钟的上升沿 时，数据被写入

35、 DS1302.数据输入从最低位（0 位）开始。同样，在紧跟 8 位的控 制字指令后的下一个 SCLK 脉冲的下降沿，读出 DS1302 的数据，读出的数据也是 从最低位到最高位。 DS1302 的数据读写方式有两种，一种是单字节操作方式，一种是多字节操作 方式。每次仅写入一个字节数据称为单字节操作，每次对时钟/日历的 8 字节或 31 字节 RAM 进行全体写入或读出的操作称为多字节操作方式。当以多字节方式写 时钟寄存器时，必须按数据传送的顺序依次写入 8 个寄存器。但是，当以多字节 方式写 RAM 时，不必写所有 31 字节，不管是否写了全部 31 字节，所写的第一个 字节都将传送到 RA

36、M。 为了启动数据的传输，CE 引脚信号应由低变高，当把 CE 驱动到逻辑 1 的状 态时，SCLK 必须为逻辑 0,数据在 SCLK 的上升沿串行输入，无论是读同期还是写 周期，也无论传送方式是单字节还是多字节，都要通过控制字指定 40 字节的哪个 黑龙江八一农垦大学毕业设计（论文） 11 将被访问，在开始 8 个时钟同期把命令字（具有地址和控制信息的 8 位数据）装 入移位寄存器之后，另外的时钟在读操作时输出 数据，在写操作时输入数据，所 有的数据在时钟的下降沿变化。所有写入或读出操作都是向芯片发送一个命令字 节。对于单字节操作，包括命令字节在内，每次为 2 个字节，需要 16 个时钟，对

37、 于时钟/日历多字节模式操作，每次为 7 个字节，需要 72 个时钟，而对于 RAM 多 字节模式操作，每次则为 32 字节，需要多达 256 个时钟，这里仅给出单字节读写 时序，如图,多字节操作方式与其类似，只是且而跟的字不止一个。 图 8 DS1302 单字节读写时序 3.5.3 DS1302 片内寄存器说明 通过控制字对 DS1302 片内的寄存器进行寻址之后，即可就所选中寄存器的各 位进行操作。片内各寄存器用各位的功能定义如表 3（见下页） 黑龙江八一农垦大学毕业设计（论文） 12 表 3 片内各寄存器各位的功能定义表 读寄 存器 写寄存 器 BIT7BIT6BIT5BIT4BIT3B

38、IT2BIT1BIT0 范围 81H80HCH 10 秒秒005 9 83H82H 10 分分005 9 10 112 85H84H12/240 AM/PM 时时 023 87H86H00 10 日日131 89H88H00 10 月月112 8BH8AH00000 周日17 8DH8CH 10 年年009 9 8FFH8EHWP0000000_ DS1302 有关日历、时间的寄存器共有 10 个，时钟/日历包含在其中的 7 个写 /读寄存器内，这个寄存器分别是秒、分、小时、日、月、星期和年。 小时寄存器（85H、84H）的位 7 用于定义 DS1302 是运行于 12 小时模式还是 24 小

39、时模式。当为 12 小时制式时，位 5 为“0”表示 AM，为“1”表示 PM。在 24 小时制式下，位 5 是第二个 10 小时位（2023 时）。 该硬件电路设计简单，抗干扰能力强。AT89C52 单片机 P2.2 接 DS1302 的 RST 端，上电后，AT89C52 的 P2.2 脚自动输出高电平。P2.0 作为串行时钟接口，P2.1 作为时钟数据的 I/O。DS1302 采用双电源供电，平时由+5V 电源供电，当+5V 电源 之后，由图中+3V 备用电源供电。特别需要注意 X1 和 X2 两端连接的晶振，该晶 振频率为 32.768KHz。如图 9 所示（见下页） 黑龙江八一农垦大

40、学毕业设计（论文） 13 VCC2 1 X1 2 X2 3 GND 4 RST 5 IO 6 SCLK 7 VCC1 8 U7 DS1302 J2 32.768 C4 22PF C5 22PF B1 battery VCC C6 0.1uF SCLK IO RST R4 10K R5 10K R6 10K VCC D4 图 9 单片机与时钟芯片 DS1302 连接图 3.6 按键单元设计 按键部分采用 6 个独立按键，如图所示。(见下页) 黑龙江八一农垦大学毕业设计（论文） 14 k1 k2 k3 K1 KEY1 K2 KEY1 K3 KEY1 k4 KEY1 k5 KEY1 k6 KEY1

41、k4 k5 k6 图 10 键盘调整按键电路 K1：在显示时间的情况下，可以对时间进行修改，按一次可以调节秒，按下 两次可以调节分，依次可以调节时，日，月，年。 K3：可以对年月日 时分秒进行增大调整。 K4：可以对年月日 时分秒进行减小调整。 K5：页面切换显示键，在显示计费的情况下 ，按下可以显示时间，在显示时 间的情况下，按下可以显示计费情况。 K6：白天 夜晚计费模式切换键。 K7：中途等待按键，按键按下后，进入等待模式，再按下，可以解除等待. 黑龙江八一农垦大学毕业设计（论文） 15 3.7 显示模块设计 显示部分要求显示单价、里程、总金额等各种信息。在应用系统中，使用的 显示器主要

42、是 LCD（液晶显示器）。这种显示器成本低廉，配置灵活。LCD 显示 器的工作原理就是利用液晶的物理特性：通电时排列变得有序，使光线容易通过； 不通电时排列混乱，阻止光线通过，说简单点就是让液晶如闸门般地阻隔或让光 线穿透。液晶屏功能强大，可显示各种字体的数字、汉字、图像，还可以自定义 显示内容，显示内容也较丰富；方便操作者读取信息及一些扩展功能的实现。占 用系统 I/O 口较少，有效地节约系统资源，使整个系统更加人性化。 3.7.1 液晶显示原理 液晶显示的原理是利用液晶的物理特性，通过电压对其显示区域进行控制， 有电就有显示，这样即可以显示出图形。液晶显示器具有厚度薄、适用于大规模 集成电

43、路直接驱动、易于实现全彩色显示的特点，目前已经被广泛应用在便携式 电脑、数字摄像机、PDA 移动通信工具等众多领域.其中的字符型液晶显示模块 是一种专门用于显示字母、数字、符号等点阵式 LCD，目前常用 16*1，16*2，20*2 和 40*2 行等的模块。下面以长沙太阳人电子有限公司的 1602 字符型液晶显示器为例，介绍其用法。一般 1602 字符型液晶显示器 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，两者尺寸差别如图 11 所示： 图 11 1602LCD 尺寸图 其中 1602LCD 的主要技术

44、参数是： 显示容量:162 个字符 芯片工作电压:4.55.5V 工作电流:2.0mA(5.0V) 黑龙江八一农垦大学毕业设计（论文） 16 模块最佳工作电压:5.0V 字符尺寸:2.954.35(WH)mm 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 4 所示: 表 4 各引脚接口说明如表 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

45、据16BLK背光源负极 第 1 脚：VSS 为地电源。 第 2 脚：VDD 接 5V 正电源。 第 3 脚：VL 为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地时对 比度最高，对比度过高时会产生“鬼影”，使用时可以通过一个 10K 的电位器调 整对比度。 第 4 脚：RS 为寄存器选择，高电平时选择数据寄存器、低电平时选择指令寄 存器。 第 5 脚：R/W 为读写信号线，高电平时进行读操作，低电平时进行写操作。 当 RS 和 R/W 共同为低电平时可以写入指令或者显示地址，当 RS 为低电平 R/W 为 高电平时可以读忙信号，当 RS 为高电平 R/W 为低电平时可以写入数据。 第 6

46、脚：E 端为使能端，当 E 端由高电平跳变成低电平时，液晶模块执行命 令。 第 714 脚：D0D7 为 8 位双向数据线。 第 15 脚：背光源正极。 第 16 脚：背光源负极。 1602LCD 的指令说明及时序：1602 液晶模块内部的控制器共有 11 条控制指令，如 表 5 所示(见下页)： 黑龙江八一农垦大学毕业设计（论文） 17 表 5 控制命令表 序号指令RSR/WD7D6D5D4D3D2D1D0 1清显示0000000001 2光标返回000000001* 3置输入模式00000001I/DS 4显示开/关控制0000001DCB 5光标或字符移位000001S/CR/L* 6置

47、功能00001DLNF* 7置字符发生存贮器 地址 0001字符发生存贮器地址 8置数据存贮器地址001显示数据存贮器地址 9读忙标志或地址01BF计数器地址 10写数到 CGRAM 或 DDRAM） 10要写的数据内容 11从 CGRAM 或 DDRAM 读数 11读出的数据内容 1602LCD 液晶模块的读写操作、屏幕和光标的操作都是通过指令编程来实现的。 （说明：1 为高电平、0 为低电平） 指令 1：清显示，指令码 01H,光标复位到地址 00H 位置。 指令 2：光标复位，光标返回到地址 00H。 指令 3：光标和显示模式设置 I/D：光标移动方向，高电平右移，低电平左移 S:屏幕上

48、所有文字是否左移或者右移。高电平表示有效，低电平则无效。 指令 4：显示开关控制。 D：控制整体显示的开与关，高电平表示开显示， 低电平表示关显示 C：控制光标的开与关，高电平表示有光标，低电平表示无光 标 B：控制光标是否闪烁，高电平闪烁，低电平不闪烁。 指令 5：光标或显示移位 S/C：高电平时移动显示的文字，低电平时移动光 标。 指令 6：功能设置命令 DL：高电平时为 4 位总线，低电平时为 8 位总线 N： 低电平时为单行显示，高电平时双行显示 F: 低电平时显示 5x7 的点阵字符，高 电平时显示 5x10 的点阵字符。 指令 7：字符发生器 RAM 地址设置。 指令 8：DDRA

49、M 地址设置。 黑龙江八一农垦大学毕业设计（论文） 18 指令 9：读忙信号和光标地址 BF：为忙标志位，高电平表示忙，此时模块不 能接收命令或者数据，如果为低电平表示不忙。 指令 10：写数据。 指令 11：读数据。 HD44780 相兼容的芯片时序表如下表 6 基本操作时序表 表 6 基本操作时序表 读状态输入RS=L，R/W=H，E=H输出D0D7=状态 字 写指令输入RS=L，R/W=L，D0D7=指令码，E= 高脉冲 输出无 读数据输入RS=H，R/W=H，E=H输出D0D7=数据 写数据输入RS=H，R/W=L，D0D7=数据，E=高 脉冲 输出无 读写操作时序如图 12 和 13 所示： 图 12 读操作时序 黑龙江八一农垦大学毕业设计（论文） 19 图 13 写操作时序 显示电路总连接图如图 14 所示： GND 1 VCC 2 V0 3 RS 4 R/W 5 EN 6 D0 7 D1 8 D2 9 D3 10 D4 11 D5 12 D6 13 D7 14 A 15 K 16 LCD1602 U2LCD1602 COM 1 R1 2 R2 3 R3 4 R