畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-基于單片機(jī)的出租車計(jì)費(fèi)器設(shè)計(jì).doc

1基于單片機(jī)的出租車計(jì)費(fèi)器設(shè)計(jì)福建師范大學(xué)協(xié)和學(xué)院信息技術(shù)系電子信息工程124132007040指導(dǎo)老師【摘要】根據(jù)出租車行業(yè)的需求，傳統(tǒng)的出租車計(jì)費(fèi)器發(fā)展使用了十幾年，在穩(wěn)定性、成本、以及使用習(xí)慣上都具有一些優(yōu)勢(shì)。而使用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)該系統(tǒng)，是深化單片機(jī)應(yīng)用的良好途徑。本系統(tǒng)由單片機(jī)AT89S52和一些外圍器件組成，具有操作簡(jiǎn)單，顯示明了，功能強(qiáng)大的特點(diǎn)。使用1602液晶模組作為顯示器，可以顯示數(shù)字、字母、中文、圖片等，使系統(tǒng)信息一目了然。本方案充分發(fā)揮人性化的特點(diǎn)。本系統(tǒng)涉及到的理論知識(shí)有：PIC單片機(jī)知識(shí)、LCD液晶顯示器的工作原理和使用方法，出租車計(jì)費(fèi)系統(tǒng)的原理和實(shí)現(xiàn)方法、PROTEUS仿真原理及實(shí)際應(yīng)用?！娟P(guān)鍵詞】1062液晶模組；LCD液晶顯示器；AT89S52；PROTEUS2目錄1.緒論.31.1課題背景和意義.31.2單片機(jī)發(fā)展概況.32.設(shè)計(jì)方案.42.1主控芯片的設(shè)計(jì).43.硬件模塊簡(jiǎn)介.43.1AT89S52單片機(jī)簡(jiǎn)介.43.2液晶簡(jiǎn)介.53.3光遮斷器簡(jiǎn)介.83.3.1光遮斷器.83.3.2光反射器.93.3.3光反射器的構(gòu)造與特性.104.硬件電路設(shè)計(jì).124.1總體方案與框圖.124.2單片機(jī)最小系統(tǒng).124.2.1電源穩(wěn)壓電路.134.2.2復(fù)位電路.144.2.3振蕩時(shí)鐘電路.154.3液晶電路.164.4光遮斷器電路.164.5電源電路.174.6按鍵電路.174.7指示燈電路.185.軟件程序設(shè)計(jì).185.1系統(tǒng)的模式功能設(shè)計(jì).185.2系統(tǒng)的主程序設(shè)計(jì).195.2.1主程序流程圖.195.2.3主程序仿真圖.215.3系統(tǒng)的各個(gè)子程序設(shè)計(jì).216.制作系統(tǒng)實(shí)物并測(cè)試.226.1制作硬件實(shí)物.226.2燒寫軟件.226.3測(cè)試功能.227.總結(jié).23參考文獻(xiàn).24附錄一：各個(gè)子程序代碼.25附錄二：電路pcb圖.2931.緒論1.1課題背景和意義出租車計(jì)費(fèi)器是乘客與司機(jī)雙方的交易準(zhǔn)則，它是出租車行業(yè)發(fā)展的重要標(biāo)志，是出租車中最重要的工具。它關(guān)系著交易雙方的利益。具有良好性能的計(jì)價(jià)器無(wú)論是對(duì)廣大出租車司機(jī)朋友還是乘客來(lái)說(shuō)都是很必要的。因此，汽車計(jì)價(jià)器的研究也是十分有一個(gè)應(yīng)用價(jià)值的。對(duì)于模式的切換需要用到機(jī)械開(kāi)關(guān)，機(jī)械開(kāi)關(guān)時(shí)間久了會(huì)造成接觸不良，功能不易實(shí)現(xiàn)。為此我們采用了單片機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)，相對(duì)來(lái)說(shuō)功能強(qiáng)大，用較少的硬件和適當(dāng)?shù)能浖嗷ヅ浜峡裳院苋菀椎膶?shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)要求，且靈活性強(qiáng)，可以通過(guò)軟件編程來(lái)完成跟多的附加功能。針對(duì)模式的切換，通過(guò)軟件編程就可以輕而易舉的實(shí)現(xiàn)。避免了機(jī)械開(kāi)關(guān)帶來(lái)的不穩(wěn)定因素。隨著生活水平的提高，人們已不再滿足于衣食住的享受，出行的舒適已受到越來(lái)越多的關(guān)注。于是，出租車行業(yè)以低價(jià)高質(zhì)的服務(wù)給人們帶來(lái)了出行的享受。1.2單片機(jī)發(fā)展概況單片微機(jī)（Single-ChipMicrocomputer）簡(jiǎn)稱單片機(jī)，有的也叫做微處理（Micro-Processor簡(jiǎn)寫P）或微控制器（Micro-Controller簡(jiǎn)寫C），通常統(tǒng)稱微型處理部件（MicroControllerUnit簡(jiǎn)寫MCU）。一般的說(shuō)，單片機(jī)就是在一塊硅片上集成CPU、RAM、ROM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、和多種I/O的完整的數(shù)字處理系統(tǒng)。單片機(jī)的結(jié)構(gòu)與組成目前，單片機(jī)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)有兩種類型：一種是將程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器分開(kāi)使用，即哈佛（Harvard）結(jié)構(gòu)，當(dāng)前的單片機(jī)大都是這種結(jié)構(gòu)。另一種是采用和PC機(jī)的馮.諾依曼（VonNeumann）類似的原理，對(duì)程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器不作邏輯上的區(qū)分。EPROM型存儲(chǔ)器編程后其內(nèi)容可用紫外線擦除，用戶可反復(fù)使用，所以特別適用于開(kāi)發(fā)過(guò)程，但EPROM型單片機(jī)價(jià)格很高。單片機(jī)編程語(yǔ)言介紹對(duì)于51系列單片機(jī)，一個(gè)新變量名定義之后可在程序中作變量使用，非常易學(xué)，根據(jù)解釋的行可以找到錯(cuò)誤而不是當(dāng)程序執(zhí)行完才能顯現(xiàn)出來(lái)。BASIC由于逐行解釋自然很慢，每一行必須在執(zhí)行時(shí)轉(zhuǎn)換成機(jī)器代碼，需要花費(fèi)許多時(shí)間，不能做到實(shí)時(shí)性。BASIC為簡(jiǎn)化使用變量，所以，所有變量都用浮點(diǎn)值。BASIC是用于要求編程簡(jiǎn)單而且對(duì)編程效率和運(yùn)行速度要求不高的場(chǎng)合。PL/M是Intel從8080微處理器開(kāi)始為其系列產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的編程語(yǔ)言。它很像PASCAL，是一種結(jié)構(gòu)化語(yǔ)言，它使用關(guān)鍵字去定義的結(jié)構(gòu)。PL/M編譯器好像匯編器一樣可產(chǎn)生緊湊代碼，總的來(lái)說(shuō)PL/M是高級(jí)匯編語(yǔ)言，可詳細(xì)控制著代碼的生成。但對(duì)51系列，PL/M不支持復(fù)雜的算術(shù)運(yùn)算、浮點(diǎn)變量而無(wú)豐富的庫(kù)函數(shù)支持，學(xué)習(xí)PL/M無(wú)異于學(xué)習(xí)一種新語(yǔ)言。C語(yǔ)言是一種源于編寫UNIX操作系統(tǒng)的語(yǔ)言，它是一種結(jié)構(gòu)化語(yǔ)言，可產(chǎn)生壓縮代碼。C可以進(jìn)行許多機(jī)器級(jí)函數(shù)控制而不用匯編語(yǔ)言。與匯編相比，有如下優(yōu)點(diǎn)：對(duì)單片機(jī)的指令系統(tǒng)不要求了解，僅要求對(duì)51的存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)有初步了解寄存器分配、不同存儲(chǔ)器的尋址及數(shù)據(jù)類型等細(xì)節(jié)可由編譯器管理程序有規(guī)范的結(jié)構(gòu)，可分為不同的函數(shù)。這種方式可使程序結(jié)構(gòu)化將可變的選擇與特殊操作組合在一起的能力，改善了程序的可讀性編程及程序調(diào)試時(shí)間顯著縮短，從而提高效率提供的庫(kù)包含許多標(biāo)準(zhǔn)子程序，具有較強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理能將已編好程序可容易的植入新程序，因?yàn)樗哂蟹奖愕哪K化編程技術(shù)。C語(yǔ)言作為一種非常方便的語(yǔ)言而得到廣泛的支持，C語(yǔ)言程序本身并不依賴于機(jī)器硬件系統(tǒng)，基本上不做修改就可根據(jù)單片機(jī)不同較快地移植過(guò)來(lái)。微控制器的抗干擾軟件編程方法微控制器越來(lái)越多地用于各種電子應(yīng)用之中，例如自動(dòng)化、工業(yè)控制和用戶產(chǎn)品市場(chǎng)中。隨著金屬氧化物半導(dǎo)體的硅晶體管幾何尺寸的不斷下降，系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的電磁兼容性（EMC）問(wèn)題，成為采用小尺寸器件進(jìn)行應(yīng)用設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮的主要問(wèn)題。42.設(shè)計(jì)方案2.1主控芯片的設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)以單片機(jī)為主控芯片，采用AT89S52單片機(jī)。AT89S52是一個(gè)低功耗高性能的單片機(jī)，具有8kB的閃存、128BRAM、32個(gè)I/O口、2個(gè)定時(shí)/計(jì)數(shù)器、六個(gè)中斷源、一個(gè)全雙工的串行口，可反復(fù)擦寫，支持ISP(在系統(tǒng)編程)，可以有效地縮短開(kāi)發(fā)時(shí)間和降低開(kāi)發(fā)成本。考慮到本次設(shè)計(jì)要控制的燈、數(shù)碼管會(huì)占用較多的I/O口，在今后系統(tǒng)發(fā)展上也多了很大的擴(kuò)展空間，所以本設(shè)計(jì)選用89S52作為主控芯片。3.硬件模塊簡(jiǎn)介3.1AT89S52單片機(jī)簡(jiǎn)介在本設(shè)計(jì)中，用到的是AT89C51的升級(jí)版AT89S52。AT89S52是ATMEL公司生產(chǎn)的CMOS八位高性能微控制器，硬件方面，是40腳DIP封裝，其中有32個(gè)外部雙向I/O（輸入/輸出）端口，同時(shí)內(nèi)含2個(gè)16位可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器和1個(gè)全雙工串行通信口，允許六個(gè)中斷源進(jìn)行兩級(jí)中斷，自帶片內(nèi)振蕩放大器和時(shí)鐘電路，又具有低功耗的閑置和掉電模式；軟件方面，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)，不管是通過(guò)匯編語(yǔ)言還是C語(yǔ)言都可以對(duì)其進(jìn)行方便的編程。綜上可知，51系列單片機(jī)可謂功能強(qiáng)大，可適用于許多控制領(lǐng)域，為嵌入式控制系統(tǒng)提供了靈活高效且廉價(jià)的處理方案。而相比我們學(xué)習(xí)的最為基礎(chǔ)的AT89C51，AT89S52具有性能上的優(yōu)勢(shì)。C51只有4kB閃存的只讀存儲(chǔ)器，而S52有8Kb，有更為充足的存儲(chǔ)空間可用于程序設(shè)計(jì)。尤為重要的是，S52系統(tǒng)內(nèi)核內(nèi)已經(jīng)固化了ISP監(jiān)控程序，支持ISP(在系統(tǒng)編程)，這樣就可以有效地縮短開(kāi)發(fā)時(shí)間并降低開(kāi)發(fā)成本。圖3-1AT89S52單片機(jī)53.2液晶簡(jiǎn)介1602采用標(biāo)準(zhǔn)的16腳接口，其中:第1腳：VSS為地電源。第2腳：VDD接5V正電源。第3腳：V0為液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對(duì)比度最弱，接地電源時(shí)對(duì)比度最高，對(duì)比度過(guò)高時(shí)會(huì)產(chǎn)生“鬼影”，使用時(shí)可以通過(guò)一個(gè)10K的電位器調(diào)整對(duì)比度。第4腳：RS為寄存器選擇，高電平時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時(shí)選擇指令寄存器。第5腳：RW為讀寫信號(hào)線，高電平時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平時(shí)進(jìn)行寫操作。當(dāng)RS和RW共同為低電平時(shí)可以寫入指令或者顯示地址，當(dāng)RS為低電平RW為高電平時(shí)可以讀忙信號(hào)，當(dāng)RS為高電平RW為低電平時(shí)可以寫入數(shù)據(jù)。第6腳：E端為使能端，當(dāng)E端由高電平跳變成低電平時(shí)，液晶模塊執(zhí)行命令。第714腳：D0D7為8位雙向數(shù)據(jù)線。第1516腳：空腳1602液晶模塊內(nèi)部的字符發(fā)生存儲(chǔ)器（CGROM)已經(jīng)存儲(chǔ)了160個(gè)不同的點(diǎn)陣字符圖形，如表1所示，這些字符有：阿拉伯?dāng)?shù)字、英文字母的大小寫、常用的符號(hào)、和日文假名等，每一個(gè)字符都有一個(gè)固定的代碼，比如大寫的英文字母“A”的代碼是01000001B（41H），顯示時(shí)模塊把地址41H中的點(diǎn)陣字符圖形顯示出來(lái)，我們就能看到字母“A”。如圖3-2：圖3-2CGROM和CGRAM中字符代碼與字符圖形對(duì)應(yīng)關(guān)系6DM-162液晶顯示模塊可以和單片機(jī)AT89C51直接接口，電路如圖3-2所示。圖3-3DM-162液晶顯示模塊與單片機(jī)AT89C51直接接口1602液晶模塊內(nèi)部的控制器共有11條控制指令。它的讀寫操作、屏幕和光標(biāo)的操作都是通過(guò)指令編程來(lái)實(shí)現(xiàn)的。（說(shuō)明：1為高電平、0為低電平）指令1：清顯示，指令碼01H,光標(biāo)復(fù)位到地址00H位置。指令2：光標(biāo)復(fù)位，光標(biāo)返回到地址00H。指令3：光標(biāo)和顯示模式設(shè)置I/D：光標(biāo)移動(dòng)方向，高電平右移，低電平左移S:屏幕上所有文字是否左移或者右移。高電平表示有效，低電平則無(wú)效。指令4：顯示開(kāi)關(guān)控制。D：控制整體顯示的開(kāi)與關(guān)，高電平表示開(kāi)顯示，低電平表示關(guān)顯示C：控制光標(biāo)的開(kāi)與關(guān)，高電平表示有光標(biāo)，低電平表示無(wú)光標(biāo)B：控制光標(biāo)是否閃爍，高電平閃爍，低電平不閃爍。指令5：光標(biāo)或顯示移位S/C：高電平時(shí)移動(dòng)顯示的文字，低電平時(shí)移動(dòng)光標(biāo)。指令6：功能設(shè)置命令DL：高電平時(shí)為4位總線，低電平時(shí)為8位總線N：低電平時(shí)為單行顯示，高電平時(shí)雙行顯示F:低電平時(shí)顯示5x7的點(diǎn)陣字符，高電平時(shí)顯示5x10的點(diǎn)陣字符。指令7：字符發(fā)生器RAM地址設(shè)置。指令8：DDRAM地址設(shè)置。指令9：讀忙信號(hào)和光標(biāo)地址BF：為忙標(biāo)志位，高電平表示忙，此時(shí)模塊不能接收命令或者數(shù)據(jù)，如果為低電平表示不忙。7指令10：寫數(shù)據(jù)。指令11：讀數(shù)據(jù)。液晶顯示模塊是一個(gè)慢顯示器件，所以在執(zhí)行每條指令之前一定要確認(rèn)模塊的忙標(biāo)志為低電平，表示不忙，否則此指令失效。要顯示字符時(shí)要先輸入顯示字符地址，也就是告訴模塊在哪里顯示字符，圖3-3是DM-162的內(nèi)部顯示地址。如圖3-3：圖3-4DM-162的內(nèi)部顯示地址比如第二行第一個(gè)字符的地址是40H，那么直接寫入40H將不能光標(biāo)定位在第二行第一個(gè)字符的位置，因?yàn)閷懭腼@示地址時(shí)要求最高位D7恒定為高電平1所以實(shí)際寫入的數(shù)據(jù)應(yīng)該是01000000B（40H)+10000000B(80H)=11000000B(C0H)。以下程序是在液晶模塊的第二行第一個(gè)字符的位置顯示字母“A”的程序：ORG0000HRSEQUP3.7/確定具體硬件的連接方式。RWEQUP3.6/確定具體硬件的連接方式。EEQUP3.5/確定具體硬件的連接方式。MOVP1,#00000001B/清屏并光標(biāo)復(fù)位。ACALLENABLE/調(diào)用寫入命令子程序。MOVP1,#00111000B/設(shè)置顯示模式:8位2行