《基于单片机的出租车计价器设计(毕业设计) 出租车计价器设计原理.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于单片机的出租车计价器设计(毕业设计) 出租车计价器设计原理.docx（42页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、基于单片机的出租车计价器设计(毕业设计) 出租车计价器设计原理毕 业 设 计课 题 基于单片机的出租车计价器设计学生姓名 院 部专业班级指导教师 二 一 四 年 五 月杨凯：基于单片机的出租车计价器设计目 录插图清单表格清单摘 要Abstract第1章 引 言 . - 1 -1.1概述 . - 1 -第2章 计价器设计系统的方案选择 . - 2 -2.1计价器系统的相关要求 . - 2 -2.1.1计价器系统的基本功能 . - 2 -2.1.2计价器系统的技术要求 . - 2 -2.2方案论证与比较 . - 2 -第3章 计价器设计系统的硬件设计 . - 4 -3.1硬件设计总述 . - 4
2、-3.2里程计算模块的设计 . - 5 -3.3显示模块设计 . - 7 -3.4语音模块设计 . - 8 -3.5按键电路的设计 . - 9 -3.6掉电存储电路的设计 . - 10 -3.7时钟电路的设计 . - 11 -第4章 计价器设计系统的软件设计 . - 12 -4.1模块介绍 . - 12 -4.2主程序模块 . - 12 -4.3里程计数中断程序 . - 13 -4.4定时中断服务程序 . - 13 -4.5中途等待服务程序 . - 14 -4.6显示服务子程序 . - 14 -4.7键盘服务子程序 . - 15 -第5章 系统调试 . - 17 -5.1 利用仿真软件Prot
3、eus进行仿真调试 . - 17 -5.2里程计价测试 . - 18 -5.3掉电存储测试 . - 19 -5.4 硬件电路 . - 19 -5.4.1 电路元器件检测 . - 19 -5.4.2 元器件的焊接方法 . - 19 -5.5硬件检测 . - 20 -5.6可行性分析 . - 20 -第6章 结束语 . - 22 -6.1工作结果 . - 22 -6.2心得体会 . - 22 - 参考文献 . - 23 - 致 谢 . - 24 - 附 录 . - 25 -铜陵学院毕业设计插图清单图2-1 基于定时芯片的计价器3 图2-2 基于单片机的计价器3 图3-1 系统电路图4 图3-2 霍
4、尔传感器工况图图6 图3-3 霍尔传感器外形及接线6 图3-4 霍尔传感器测里程原理图图6 图3-5 显示电路8 图3-6 语音播报电路9 图3-7 按键电路9 图3-8 掉电存储电路11 图3-9 时钟电路11 图4-1 主程序流程图12 图4-2 里程计数中断程序流程图13 图4-3 定时中断程序流程图14 图4-4 中途等待服务程序流程图14 图4-5 显示服务程序流程图15 图4-6 键盘服务程序流程图16 图5-1 系统调试流程17 图5-2 系统仿真图18杨凯：基于单片机的出租车计价器设计表格清单表3-1 LCD1602基本参数说明7 表3-2 LCD1602引脚说明7 表3-3
5、AT24C02管脚功能10 表5-1 白天单价测试18 表5-2 晚上单价测试19 表5-3 中途等待价格测试19 表5-4 掉电存储测试19铜陵学院毕业设计基于单片机的出租车计价器设计摘 要随着城市改革开放的进一步深化，出租车行业发展迅猛，而仪表计价器的市场需求也日益扩大。本着节约成本的原则在出租车服务质量和行业管理方面加以提高，本设计 以STC89C52单片机为主控器、附加A44E霍尔传感器测距，实现对出租车价格计费，采用AT24C02实现在系统掉电的时候对单价和系统时间等消息进行保存，输出采用LCD1602液晶显示器，采用ISD2560语音播报模块进行语音播报，采用DS1302实现时钟。
6、此次设计的计价器不但能实现基本的计价，而且还能根据白昼黑夜来调单价，同时在非运 营的时候还能司机还能方便的查看时钟。关键词：出租车计价器；STC89C52；A44E霍尔传感器；AT24C02杨凯：基于单片机的出租车计价器设计Based on Single-chip Taximeter DesignAbstractWith the deepening of reform and opening up the city, taxi industry is developing rapidly, and the meter market demand is also growing. Improve
7、ment in cost saving principle in the taxi service quality and management aspects of the industry, the design STC89C52micro-controller as the main controller, additional A44E Holier sensor location, and the taxi price, using AT24C02 to realize when the power is off the unit and system time message is
8、 preserved, output using LCD1602 liquid crystal display, using ISD2560 the voicepoadcasting module for voice poadcast, using DS1302 to achieve the clock. The circuitdesign of the meter can not only achieve the basic pricing, but also based on the day and night to adjust the unit price, at the same t
9、ime in the non operation can always provide the clock display and convenient for the driver.Key word: Rental car mileage fare meter；STC89C52；Hall sensor A44E；AT24C02铜陵学院毕业设计第1章 引 言1.1概述在中国出租车行业是一个新兴行业,其起于八十年代早期，随着中国经济的快速发展，汽车已成为城市公共交通的重要组成部分。现在各大城市出租车行业的通用自动化 仪表，仪表技术的发展已成定局，预计未来计市场大有可为。出租车计价器的发展已经有很
10、长的一段历史。最初的出租车计价器主要是机械结构，结构复杂而只有一种功能。随着科学技术的发展，仪器的第二代，使用相结合的计算机和机械手，机械电子的一半，这在出租车也可以完成评估工作。大规模集成电路的出现使得电子仪表、仪器不断更新换代。当把微控制器单板机大规模应用计价器控制系统中后，就是的成形的计价器模块化，而当代的计价器所拥有的统一，标准功能为，计算运费，计算里程并且显示相关数据。现今的微控制器单板机的性价比在不断提高，而且机电控制系统应用越来越普及，其中就包括了出租车计价器，使得其多功能化，成本越来越低，操作越来越人性化和方便，以下是当代计价器的一些基本功能：（1）液晶显示器，液晶屏可显示各种
11、运行数据，使乘客一目了然；（2）在非工作状态 时的永久时钟功能，使用日历时钟芯片，该仪器可以永久地显示时钟；（3）存储功能， 可存储临时数据便于客户查询信息。随着中国经济的快速发展，人民生活水平的显著提高，城市交通的改善，越来越多 的计价器被应用。改革开放以来，我国在车辆工程行业发展极其迅速，尤其是在出租车行业已普及至我国各大城市，使得城市中交通工具变得更加丰富，而且也成为了一个城市发展程度、规模的重要标志和评判标准。然而随着出租车的普及，为了使得经营者与消费者达到公平交易，则有交易工具计价器的诞生，所以它的精度、准确度就自然而然显得至关重要。按照国家有关法律、法规，出租车计价器是一种工作计量
12、器具列入强制检定国家第一批，也是近年来加强六个重点测量仪器管理的国家质量技术监督部门。 此次设计就是为了提高计价器的精度和准确度，不仅关系到司机和乘客间的利益，而且会使得设计的意义得到了进一步升华，真正做到把科学应用于国民经济的发展。杨凯：基于单片机的出租车计价器设计第2章 计价器设计系统的方案选择2.1计价器系统的相关要求2.1.1计价器系统的基本功能此次设计的计价器控制系统的主要可以实现：通过一键回复功能数据、分屏显示相关数据、不同时段转换、运营里程计数和计费、时钟显示和掉电存储等功能。按下功能按键后，运行过程如下，先是里程传感器检测汽车行驶信号数据，再是将检测的信号进行信息处理，后送至单
13、片机进行里程、运费计算，并将结果呈现在显示单元上。2.1.2计价器系统的技术要求本设计的主要技术要求如下：计价包括起步价、行车里程计费、等待时间计费三部分，由液晶屏显示总金额、运行里程、等待时间，最大显示为999元，起步价为5.0元km计费（3）等待累计时间5min时，按0.5元D转换以译码器对检测的信号数据进行译码，再在显示单元中呈现出来。方案一如图1所示：方案二：利用单片机作为主控制器，利用LCD1602显示屏作为显示电路，采用外 部晶振电路作为时钟脉冲，以下是方案二的系统流程图，如图2所示：通过以上两种方案的比较，用单片机作为主控器，利用单片机丰富的ID,D PM旗帜决定。DS1302与
14、单片机之间可以简单地采用同步串行通信的方法，只有三根I O数据电缆，串行时钟（SCLK）。DS1302时钟芯片内部可以掉电存储，实时保存时间信息，而且功率消耗要小的多。DS1302用于数据记录，特别是对一些重要的数据记录，能实现数据，同时记录数据的时间，因此它被广泛地应用于测量系统。时钟电路如图3-9所示：图3-9 时钟电路杨凯：基于单片机的出租车计价器设计第4章 计价器设计系统的软件设计4.1模块介绍本系统的软件部分主要分为主程序、里程中断程序、定时中断程序、中途等待子程 序、显示子程序、键盘子程序几个模块。4.2主程序模块主程序模块示意流程图如图4-1所示。图4-1 主程序流程图在主程序模
15、块中，要先对各芯片进行初始化、出租车计价初始化、中断向量的设定以及开中断、循环等待等工作。而且，在主程序模块中还需要对各种寄存器进行启动或清零，并对它们进行初始化。然后，主程序将读取各寄存器的内容，完成开启，重置和 计费等操作。当按下功能按键时，计价器启动，系统将根据寄存器中的数据内容计算并将所行驶里程数与起价公里数进行对比。此时会有两种计算结果，根据公式和要求的单价值进行计算，并将计算结果在显示器上显示。其中，若霍尔传感器传感检测到里程计数信号停止，此时需判断是否有语音播报键按下，若没有表明是中途停车等待的情形；若有，表铜陵学院毕业设计明是到达目的地信号，此时计价器停止计价，显示器显示相应的
16、数据内容，待车再次发动时，对所有数据惊醒清零初始化处理，但是时钟依旧常规运行。4.3里程计数中断程序里程计数中断服务程序示意流程图如图4-2所示。图4-2 里程计数中断程序流程图在里程计数中断子程序中，车轮每转一圈（我们设车轮的周长是1米），霍尔传感 器就检测并输出一个信号，引起单片机的中断，对脉冲计数，当计数达到1000次时，也就是1公里，单片机就控制将金额自动的加增加，送数据到相应的显示单元，并调用显 示子程序显示。4.4定时中断服务程序定时中断服务程序示意流程图如图4-3所示。编写定时中断服务程序时，可以设定50ms产生一次中断，这样累计产生20次，就达到1s，如此再执行中断后的终端服务
17、程序，以及相应的操作。杨凯：基于单片机的出租车计价器设计图4-3 定时中断程序流程图4.5中途等待服务程序中途等待服务程序示意流程图如图4-4所示：图4-4 中途等待服务程序流程图若霍尔传感器传感检测到里程计数信号停止，语音播报按键（欢送语）没有被按下，此时偌定时器计数达5分钟，就进行等待计价运算，一旦霍尔传感器恢复检测到里程计数总中断信号，也就是等待子程序结束，就恢复正常的计价运算。4.6显示服务子程序液晶显示程序示意流程图如图4-5所示：铜陵学院毕业设计图4-5 显示服务程序流程图LCD1602液晶显示器由于有自带的字符库所以显示控制就容易得多，方便得多，简化了所编写程序的显示内容的写数据
18、那部分程序。程序编写时要注意先写指令，后写数据以及分行显示数据时注意地址的编写。 4.7键盘服务子程序键盘服务程序示意流程图如图4-6所示： 键盘服务程序模块，我们if语句不断地扫描是否有按键被按下，也就是查询的方式，如果有键被按下就执行相应的子程序，然后再返回主程序，若没有，就一直扫描下去，直到扫描到有键被按下。杨凯：基于单片机的出租车计价器设计图4-6 键盘服务程序流程图铜陵学院毕业设计第5章 系统调试根据系统设计方案，本系统的调试共分为三大部分：硬件调试，软件调试和软硬件联调。测试包括里程计价测试、掉电存储测试。硬件调试的任务是排除所焊接电路故障。软件调试是利用开发工具进行在线仿真调试。
19、调试的一般过程如图5-1所示：图5-1 系统调试流程系统调试就是所设计的控制系统所需电压或其他输入信号，观察其运行状态是否符合要求，比如时钟是否走动，蜂鸣器是否有声音，LED灯是否能点亮。而系统软件调试则是利用软进行仿真运行，可以各个模块分开调试，也可以同时调试。5.1 利用仿真软件Proteus进行仿真调试采用单片机仿真软件PROTEUS对系统进行仿真，其操作步骤如下： 1.打开Proteus软件。2.选择file菜单下的open design选项，找到所需的元器件，并对其进行命名和赋值，然后按照电路图连接后并保存。3.将用keil编译产生的hex文件下载到单片机中：双击51单片机，在对话框
20、中把保存过的hex文件打开，再单击确定。杨凯：基于单片机的出租车计价器设计4.单击左下角运行按钮，进行软件仿真调试，直到出现正确的结果。下图是在PROTEUS中仿真通过的整体硬件原理图。图5-2 系统仿真图5.2里程计价测试为了能更好的模拟设计硬件模块，我们采用小功率电动机（带有滚轮的，其周长为1米）代替出租车车轮，用杜邦线将电动机模块与单片机相连，及时反馈显示内容。表5-1的应用条件是：模拟白天单价超出3公里，每公里2元，起始价设为5元，模拟所测数据如下表：表5-1 白天单价测试表5-2测试条件是：模拟晚上单价超出3公里，每公里2元，起始价设为6元，模拟所测数据如下表：铜陵学院毕业设计表5-
21、2 晚上单价测试表5-3测试条件是：模拟等待单价超出5分钟，每分钟2元，模拟所测数据如下表：表5-3 中途等待价格测试5.3掉电存储测试表5-4显示的数据表明，模拟所设计系统的掉电存储模块功能，并且能正确反馈信息的功能。表5-4 掉电存储测试5.4 硬件电路5.4.1 电路元器件检测由于各个元器件性能会影响整个系统的性能，所以在焊接之前，检查各元器件的完好情况以及是否是所设计系统所需的型号很有必要，然而这些检查与核对可以通过查看系统元器件清单和原理图，data-sheet。 5.4.2 元器件的焊接方法手工焊接是传统的焊接方法中，虽然对电子产品的体积不采用手工焊接，杨凯：基于单片机的出租车计价
22、器设计但在电子产品维修，调试必然会使用手工焊接。焊接质量的好坏直接影响修复的影响。手工焊接是一个非常实用的技能，在理解的一般方法，多练习，更多的实践，才能有较好的焊接质量。 1.焊接过程要遵循以下原则：按照理论原则来看应该是先小后大，由于各个元器件体积小，材料敏感系数大，焊接时注意温度的控制。 2.焊接要点及注意事项:（1）准备工作以及相关辅助工具，如：焊接底座。（2）由于有的芯片管脚小而多而密，所以焊接时防止短路和虚焊，如：STC89C52单片机芯片。（3）保存时要防止静电，焊接时电烙铁要有良好的接地。（4）尽量按照元器件的data-sheet来焊接。 3.易损元器件的焊接易损部件安装在焊接
23、过程中，容易损坏的部件，如热或接触电熨斗，有机铸造件，MOS集成电路。尽量保证各元器件的干净，干燥，防止出现短路；锡要隔离储存，防止出现热焊；注意电烙铁功率，温度的选择和控制。此外，较少的流量，防止电接触焊剂成分（如继电器触点的入侵）。蓄能式电烙铁MOS集成电路的最佳利用，防止弱漏电熨斗和损坏集成电路。注意要有良好散热设备，集成电路引线间距很小，要选择一个烙铁头和合适的温度，防止引线连接在锡。最好先焊接端，输出，电源端子焊接集成电路，然后焊接输入。 5.5硬件检测时机和理想状态往往有很大差距和误差，所以对于硬件和软件的测试不容忽视，尽量保证各元器件实际状态与软件仿真时一致。元素的第一检测，然后
24、进行调试。此次设计还需考虑的问题就是电路的驱动能力可能会受环境因素影响，而达不到软件仿真的效果，所以在选取相关元器件时尽量要选择最优方案。在焊接电路板具有良好的，必须进行各部件的检查。此外，数码管的焊接，第一行在一个混乱的焊接线。元素替代组件需要在购买时，组件模型，产品的质量不可靠的保障，可以避免我们购买的部件损坏，加焊在万能板焊接。因此，在每个元件焊接后必须进行测试，以确保焊接是正确的。要反复检查芯片的插槽是否接触良好，这些检查工作做好了，可以为后期的调试带来很大的帮助，使得设计更有效率，更有水准，使得学生做设计更加细心。驱动部分的每个引脚检查LCD液晶显示模块与单片机的联系，看是否焊接良好
25、，除了芯片和插座具有接触良好。这一检查可以通过外部电路和仪器来进行测量，比如用示波器波形，查看波形状态变化。 5.6可行性分析 （1）研究的必要性：由于国民经济的增长迅速，电子控制行业发展规模宏大，将单片机运用于出租车行业越来越普片，对于成本低廉而功能齐全、精确度高的计价器设计显得尤为重要，这也是将科学技术应用于国民经济发展的重要途径。 （2）可行性设计原理：所设计的电子控制系统通过里程传感器A44E传感检铜陵学院毕业设计测里程信号，再将信号送至STC89C52单片机中进行信息处理、计算，而后将运算所得结果送至显示单元LCD1602，而且系统还提供实时时钟，其由DS1302芯片来实现，也可以根
26、据要求由芯片ISD2560进行语音播报，本设计系统还具有掉电存储模块，其由AT24C02芯片来实现。（3）知识和能力的可行性：由于个人对于电子控制知识的着迷，也自学过单片机专业知识，并且曾用自己的开发板进行了一些小实验。设计过程中也有很多同学一起解决难题，所掌握的知识都可以正确的完成设计以及仿真的内容。 （4）实验条件的可行性：由于设计所需仪器和元器件，学生和学校都可以提供，而且可以通过同等条件模拟来实现设计所需信号的输入。在所有硬件和软件齐具的情况下完成了设计、调试和结果分析。杨凯：基于单片机的出租车计价器设计第6章 结束语6.1工作结果经过各方面可行性分析以及软硬件的总体设计借助各种设计工
27、具完成了系统的设计。所设计的电子控制系统可以模拟完成设计要求的内容，实现了计价器的基本功能，并且精确度方面基本达标。最后该系统实现的功能如下：1.实时显示时间。2.根据模式要求和实际情况显示车费，以及语音播报。3.本设计通过51单片机的P0口按键切换计价时段，根据要求计费。 6.2心得体会经过自己的努力和老师的帮助指导，我完成了此次毕业设计，并且所设计的电子控制系统计价器能够在模拟出租车的条件下实现正常的计价器功能。面对毕业设计的课题，我首先备齐所有要查找和要学习的资料其中包括c语言教程，单片机方面资料书，对于市场上已有的计价器的资料，以及相关软件资料Prot el、Proteus、Kiel
28、C编程，还有自己所学的专业课知识。通过此次设计学到的知识和经验很多。首先，在专业知识上额外学了很多单片机方面电子知识，为以后机电方向控制领域的研究打下了坚实的基础，也是我对这一方面的兴趣更加浓厚，在设计后期检测、调试方面也学到了很多小知识点，调试要认真，细心而且更重要的是要全面，使我明白了“磨刀不误砍柴工”的道理，前期工作准备好，会事半功倍，为尾期工作节省大量的人力物力。再者，就是学到了许多经验，这是书本上学不到的，让我懂得怎么把理论知识与实践相结合来完成设计，而且理想状态和理论基础与实际环境和实践探索有着很大的差距和误差，而这些差距就要靠我们的能力来补偿。通过此次设计我的各方面能力得到了检验
29、，也得到了提高。虽然最后的设计完成了所设要求和任务，但是过程中也遇到了不少问题，比如编写显示子程序和键盘子程序时，出现了顺序上的错误，经过仔细的调试以及周老师细心的指导，还是解决了问题。出现这些问题的原因，是因为平时缺乏自己编程调试的机会和实践，有时可能很简单的问题就是由于经验不足而导致浪费大量的人力物力，很多小知识要靠平时的积累，从生活实践中提高自己分析问题，解决问题的能力。由于个人能力水平有限，实践能力不强，实战经验少导致设计系统会出现小纰漏，还恳请老师批评指正，以促使我以后的学习与实践工作。铜陵学院毕业设计参考文献1求是科技-8051系列单片机C程序设计完全手册M，北京：人民邮电出版社，
30、x2郭天祥-新概念51单片机C语言教程M，北京：电子工业出版社，x 3谭浩强-新概念C语言程序设计M，北京：人民邮电出版社，x4赵晶主-电路设计与制版 Protel99 高级应用J.北京：人民邮电出版社，2000 5全国大学生电子设计竞赛组委会-全国大学生电子设计竞赛获奖作品精选M .北京：北京理工大学出版社，20006 肖海荣-基于89C2051和ISD2560的录放音系统设计J.微型计算机信息,x.127李吉志-基于单片机的公交车智能语音报站和液晶显示系统设计J.电脑知识与技术，x,1 8 李清朝单片机原理及接口技术M北京：北京航空航天大学出版社，1999 9 李刚，林凌，姜伟51单片机系
31、统设计与应用技巧M北京：北京航空航天大学出版社，x 10 周航慈单片机应用程序设计技术M北京：北京航空航天大学出版社，1991 11 徐爱钧，彭秀华单片机高级语言C51应用程序设计M北京：电子工业出版，12 谢自美电子线路设计实验测试（第二版）M，：华中科技大学出版社，200313 D.A.Bradly,D.Dawson.Mechatronics:Electronics in Product and processesJ,1991.14 John W. Satzinger, Robert B. Jackson, Stephen D. Burd. M. 北京：人民邮电出版社， x.杨凯：基于单片机的出租车计价器设计致 谢毕业设计培养了我们独立思考问题，分析和解决问题的能力，在设计中我知道了理论与实践有很大的差距，理论可以实现，但是要做具体的实物，却需要多方面的考虑。在周老师的指导下，加上同组同学的讨论与分析，对遇到的问题逐步解决。感谢我的指导老师周老师，从课题的选择到项目的最终完成，周老师都给予了我们悉心指导和不懈的支持。她严谨细致，一丝不苟的作风一直是我学习的榜样，并将继续影响我今后的学习和工作。在此谨向周老师致以诚挚的感谢。签名：日期： 年 月 日铜陵学院毕业设计附 录#include#define uchar unsigned char#define uint un