《基于單片機(jī)的出租車計(jì)價(jià)器設(shè)計(jì)（附電路原理圖）》9300字（論文）

引言隨著國家經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)步發(fā)展和人民對生活水平越來越高的追求，大多數(shù)人們出行會(huì)選擇出租車，全國出租汽車行業(yè)發(fā)展都十分迅速，是城市交通不可或缺的成分，這一形勢使出租車經(jīng)營更加走向規(guī)范化，因此出租車營運(yùn)公司必備的、可靠的計(jì)量工具——出租車計(jì)價(jià)器，也隨著人們的要求功能越來越豐富了。人們會(huì)擔(dān)心計(jì)價(jià)器是否會(huì)出現(xiàn)里程數(shù)作弊、司機(jī)趁人不注意調(diào)高單價(jià)等問題，為了更好的解決這些問題，計(jì)價(jià)器的功能也從最開始的只能記錄公里數(shù)，還要由司機(jī)四舍五入計(jì)算價(jià)格，逐漸發(fā)展到可以通過計(jì)費(fèi)程序計(jì)算價(jià)格，再由于集成電路的出現(xiàn)和單片機(jī)的功能不斷改進(jìn)，其可以連接的芯片越來越豐富，極大的擴(kuò)展了出租車計(jì)價(jià)器的功能。再者計(jì)價(jià)的穩(wěn)定性、準(zhǔn)確性提高，可以根據(jù)不同時(shí)段切換模式等等進(jìn)步，但乘客還是會(huì)對計(jì)價(jià)器不太放心，因此，對出租車計(jì)價(jià)器繼續(xù)改進(jìn)和研究有很大的必要，其應(yīng)用價(jià)值也很高。本設(shè)計(jì)根據(jù)現(xiàn)在出租車計(jì)價(jià)器存在的掉電后數(shù)據(jù)丟失、收費(fèi)模式易混亂等問題對其進(jìn)行了一些改進(jìn)，利用52系列單片機(jī)和其核心擴(kuò)展芯片設(shè)計(jì)了一款方便切換計(jì)費(fèi)模式、電源故障后能自動(dòng)保存數(shù)據(jù)的出租車計(jì)價(jià)器，為司機(jī)和乘坐者提供更多的便利。第1章緒論1.1出租車計(jì)價(jià)器的發(fā)展前景出租車代替了清末之后的人力車，大概在70年代出現(xiàn)，80年代興起的，也不同于之前固定路線固定價(jià)格，出租車使用專門的儀器計(jì)費(fèi)——計(jì)價(jià)器，但當(dāng)時(shí)的計(jì)價(jià)器不僅計(jì)數(shù)不準(zhǔn)確、不穩(wěn)定，而且國內(nèi)基本沒有生產(chǎn)廠家，導(dǎo)致都是昂貴的進(jìn)口系統(tǒng)。中國出現(xiàn)的首家出租車計(jì)價(jià)器的生產(chǎn)企業(yè)是重慶起重機(jī)廠，該廠生產(chǎn)是齒輪結(jié)構(gòu)，只能記錄車輛行駛的里程，總體上看，初代的計(jì)價(jià)器實(shí)際上就是一個(gè)里程表REF_Ref15617\n\h[1]。伴隨著改革開放政策的進(jìn)一步擴(kuò)展，我國GDP水平逐步提高，各項(xiàng)科技研發(fā)日益推進(jìn)，其中就包括出租車計(jì)價(jià)器，國內(nèi)不少廠家都在自主設(shè)計(jì)研發(fā)產(chǎn)權(quán)屬于自己的計(jì)價(jià)器，進(jìn)一步促進(jìn)了出租車行業(yè)的革新。出租車計(jì)價(jià)器的功能逐步完善，從一開始只能測量行駛的公里數(shù)（司機(jī)自己定價(jià)，由測量的里程數(shù)計(jì)算總價(jià)），到后來的計(jì)價(jià)器獨(dú)立完成計(jì)算費(fèi)用的功能，以及現(xiàn)在的按時(shí)間自主變換模式等功能。隨著人們的文化需求增加，外出游玩時(shí)常需要乘坐出租車，該行業(yè)已成為城市的發(fā)展程度的衡量標(biāo)準(zhǔn)之一，在某種程度上體現(xiàn)了一個(gè)城市的發(fā)展水平。本次設(shè)計(jì)的目的主要在于完善出租車計(jì)價(jià)器相關(guān)功能，由于現(xiàn)在各大城市中廣大出租車行業(yè)對于計(jì)價(jià)器應(yīng)用的必不可少，所以本設(shè)計(jì)的重要性不問可知，實(shí)用性也非常高。1.2國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀在國外，早些年的計(jì)價(jià)器因技術(shù)不成熟只是一個(gè)計(jì)程表，是齒輪傳動(dòng)的機(jī)械計(jì)數(shù)器，且多為日本生產(chǎn)的。隨著人們對科技的不斷研究，出現(xiàn)了半電子式的第二代計(jì)價(jià)器，它利用了機(jī)械的一些東西與CPU相結(jié)合產(chǎn)生的，此時(shí)它不僅能記錄公里數(shù)還能自主計(jì)算價(jià)格。之后焊接等技術(shù)更加成熟，出現(xiàn)了大規(guī)模集成電路，促進(jìn)了計(jì)價(jià)器的電子化，進(jìn)而成為更新一代的計(jì)價(jià)器，研究人員在不停地創(chuàng)新它的功能，使其更好的服務(wù)司機(jī)和乘客。隨著單片機(jī)功能的逐步完善和其逐漸應(yīng)用于儀器儀表等領(lǐng)域后，現(xiàn)代化的功能健全的出租車計(jì)價(jià)器的模型也就有了雛形，它可以兼容記錄里程，計(jì)算總價(jià)，對相關(guān)記錄顯示等基本工作，讓乘客更安心。計(jì)價(jià)器的不斷發(fā)展，得益于單片機(jī)的控制簡單性和應(yīng)用廣泛性，還有適于其連接芯片的推陳出新。在中國出租車是上世紀(jì)七十年代發(fā)展的行業(yè)，隨著科技、經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，出租車已經(jīng)成為現(xiàn)代人們出門必不可少的交通工具。

國內(nèi)出租車計(jì)價(jià)器的發(fā)展經(jīng)歷了4個(gè)時(shí)期，起初是傳統(tǒng)的機(jī)械式，第二是半電子式，再次是集成電路式，最終是現(xiàn)在所使用的單片機(jī)系統(tǒng)式REF_Ref16894\n\h[2]。最早的出租車計(jì)價(jià)器只是一個(gè)里程測量器，還需要司機(jī)根據(jù)單價(jià)自己計(jì)算最終的價(jià)格，早先只有一些是香港產(chǎn)品，大多數(shù)依靠進(jìn)口；20世紀(jì)80年代，我國部分科技公司開始獨(dú)立設(shè)計(jì)出租車計(jì)價(jià)器，并自行生產(chǎn)和市場應(yīng)用，脫離了需要進(jìn)口計(jì)價(jià)器的問題；直到現(xiàn)在，我國生產(chǎn)的以CPU為核心的計(jì)價(jià)器，早已與國際接軌，成為相關(guān)行業(yè)的先進(jìn)產(chǎn)品。到21世紀(jì)初，國內(nèi)生產(chǎn)的出租車計(jì)價(jià)器已廣博整個(gè)行業(yè)，還有向國外銷售的部分，隨著行業(yè)的發(fā)展還新增了許多實(shí)用的功能。最初，人們對出租車計(jì)價(jià)器的要求只有能準(zhǔn)確計(jì)算價(jià)格就行，隨著科技地發(fā)展，將單片機(jī)和其相關(guān)芯片等應(yīng)用于計(jì)價(jià)器系統(tǒng)中，可以更準(zhǔn)確的測量里程和計(jì)算價(jià)格，提高可靠性。因?yàn)槿藗儗Τ鲎廛囉?jì)價(jià)器計(jì)數(shù)的準(zhǔn)確性和價(jià)格設(shè)置的正確性提高了要求，基于此本設(shè)計(jì)增加了存儲(chǔ)模塊，保存設(shè)定的價(jià)格不變，乘坐者不用擔(dān)心因?yàn)橛?jì)價(jià)器突然故障再啟動(dòng)后司機(jī)會(huì)亂設(shè)置價(jià)格；也加上了模擬測速的部分，以更好的驗(yàn)證計(jì)價(jià)器的實(shí)用性。第2章總體方案2.1總體設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)是使用C語言編寫，以STC89C52單片機(jī)為主控器的一個(gè)出租車計(jì)價(jià)器系統(tǒng)，主要由6個(gè)模塊組成：最小系統(tǒng)模塊、時(shí)鐘模塊、顯示模塊、存儲(chǔ)模塊、按鍵模塊、電機(jī)模擬模塊REF_Ref15980\n\h[3]。最小系統(tǒng)模塊是系統(tǒng)主控部分，采用STC89C52單片機(jī)配合其運(yùn)行所需電路，通過程序?qū)S1302的時(shí)間數(shù)據(jù)，LCD1602要顯示的內(nèi)容和電機(jī)模擬信號的輸入進(jìn)行處理，從而更好的協(xié)調(diào)系統(tǒng)各個(gè)部分。設(shè)計(jì)主要為時(shí)間和價(jià)格兩個(gè)模式：時(shí)間模式，當(dāng)沒有乘客是可以作為一個(gè)鐘表顯示當(dāng)前日期時(shí)間，所用的DS1302芯片，還具有重新接通電源后時(shí)間顯示仍正確的功能。價(jià)格模式，當(dāng)有乘客乘車時(shí)啟動(dòng)電機(jī)，可以通過按鍵讓計(jì)費(fèi)系統(tǒng)開始工作，收費(fèi)模式根據(jù)電機(jī)的轉(zhuǎn)速自動(dòng)修改（如當(dāng)超過多少速度后按距離收費(fèi)等），根據(jù)計(jì)價(jià)器內(nèi)DS1302的時(shí)間數(shù)據(jù)，系統(tǒng)可以自動(dòng)切換白天和黑夜的收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)。時(shí)間、里程數(shù)、價(jià)格等用LCD1602作顯示，直觀明了。系統(tǒng)有按鍵模塊，可以在不同模式下分別調(diào)整時(shí)間和價(jià)格，使用便捷。整個(gè)系統(tǒng)新增加了存儲(chǔ)模塊，選用AT24C02芯片，其突發(fā)故障后會(huì)自動(dòng)存儲(chǔ)設(shè)置的內(nèi)容，即使遇到故障也不會(huì)失去設(shè)置的內(nèi)容，使乘坐者更安心?？傮w設(shè)計(jì)框圖如下圖所示：圖2.1總體框圖2.2設(shè)計(jì)原則出租車計(jì)價(jià)器在出租車行業(yè)中廣泛應(yīng)用，所以在設(shè)計(jì)的過程中要遵循著一些原則去進(jìn)行設(shè)計(jì)，比如在提高可靠性的同時(shí)，還需要去注意成本問題以及維修難度等問題，盡可能提升該設(shè)計(jì)的性價(jià)比。(1)安全性：無論產(chǎn)品如何，安全是第一位的。這里的安全性包括，使用計(jì)價(jià)器時(shí)不會(huì)出現(xiàn)漏電或者過電燒毀的危險(xiǎn)，不能讓計(jì)價(jià)器成為出租車上的一個(gè)安全隱患。(2)穩(wěn)定性：出租車計(jì)價(jià)器作為出租車行業(yè)必不可少的工具，為了讓乘客對價(jià)格計(jì)算放心，系統(tǒng)應(yīng)保證在極端的溫度、照度和濕度的條件下仍能穩(wěn)定工作，保證正常使用壽命。(3)實(shí)用性：出租車計(jì)價(jià)器的工作環(huán)境比較固定，應(yīng)用場合基本為出租車內(nèi)，所以在減少出租車司機(jī)在開車時(shí)的操作的同時(shí)，還加入了時(shí)間顯示的功能方便了出租車司機(jī)對于時(shí)間的掌握，以便更及時(shí)的將乘客準(zhǔn)時(shí)送達(dá)。并且該設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)較為簡單，不易損壞，并且易于維修。(4)可維護(hù)性：出租車計(jì)價(jià)器是出租車行業(yè)所必須的，頻繁的使用硬件損壞是不可避免的。在出小問題時(shí)，司機(jī)可以自己調(diào)整，有利于計(jì)價(jià)器的推廣。2.3計(jì)價(jià)器主要功能本設(shè)計(jì)的主要功能有下面3點(diǎn)：(1)顯示與價(jià)格計(jì)算功能：在出租車沒有乘客時(shí)，計(jì)價(jià)器顯示時(shí)間，方便了出租車司機(jī)師傅。在計(jì)價(jià)模式下，可以顯示公里數(shù)，能顯示到小數(shù)點(diǎn)后一位，單位為KM；會(huì)顯示起步價(jià)、單價(jià)和總價(jià)，可以顯示到小數(shù)點(diǎn)后一位，單位為元。(2)按鍵調(diào)節(jié)功能：4個(gè)按鍵，按鍵1用于切換模式；按鍵2、3分別是加、減鍵；按鍵4是設(shè)置鍵。起步價(jià)和單價(jià)可以自己設(shè)置，本設(shè)計(jì)三公里以內(nèi)均為起步價(jià)，超過三公里之后，每公里另外計(jì)算價(jià)格。(3)設(shè)置存儲(chǔ)功能：已經(jīng)設(shè)置好的價(jià)格可以長時(shí)間存儲(chǔ)。當(dāng)車內(nèi)斷電時(shí)，計(jì)價(jià)器擁有額外的存儲(chǔ)功能，不會(huì)因?yàn)閮r(jià)格問題產(chǎn)生額外的糾紛。第3章硬件電路設(shè)計(jì)3.1最小系統(tǒng)控制模塊3.1.1STC89C52單片機(jī)本設(shè)計(jì)選用的STC89C52單片機(jī)，它相對于AT89S51單片機(jī)更突出的特點(diǎn)有：(1)增加了在線可調(diào)試功能ISP，可以實(shí)時(shí)調(diào)試和修改程序；(2)多了一個(gè)DPTR(數(shù)據(jù)指針),更方便利用“MOVC”指令與片外RAM進(jìn)行數(shù)據(jù)交換和指令傳達(dá)；(3)新增了防止死機(jī)和程序跑飛的WDT(看門狗定時(shí)器)，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)程序一直循環(huán)執(zhí)行時(shí)，可以通過單片機(jī)自己跳出死循環(huán)；(4)增加了斷電標(biāo)志和中斷模式恢復(fù)掉電前的狀態(tài)。因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)要擴(kuò)展E2PROM和為了讓司機(jī)、乘客在突發(fā)狀況下還能融洽溝通，所以選用了功能更完善的STC89C52單片機(jī)。以單片機(jī)為核心控制的出租車計(jì)價(jià)器的特點(diǎn)，為功能豐富、可靠耐用、電路簡單、制作成本可接受REF_Ref14956\n\h[4]。3.1.2單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)單片機(jī)最小系統(tǒng)主要由三部分組成：單片機(jī)、時(shí)鐘電路、復(fù)位電路。在維持其正常狀態(tài)的同時(shí)，單片機(jī)要想工作必須有電源進(jìn)行供電，除此之外還需要晶振系統(tǒng)進(jìn)行啟動(dòng)。單片機(jī)正常工作的必要條件是電源供電和晶振啟動(dòng)，最小系統(tǒng)模塊是本設(shè)計(jì)的控制核心部分，至關(guān)重要，還可以對該系統(tǒng)進(jìn)行其他功能的擴(kuò)展，如A/D、外部存儲(chǔ)器等，使單片機(jī)實(shí)現(xiàn)更繁雜的功能。STC89C52單片機(jī)的最小系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖3.1所示：I/O接口單片機(jī)I/O接口單片機(jī)時(shí)鐘電路復(fù)位電路圖3.1單片機(jī)最小系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖時(shí)鐘電路的兩端接在單片機(jī)的XTAL1和XTAL2兩個(gè)引腳上，電路主要由12MHz或6MHz(一般為)晶振以及5~30pF范圍內(nèi)的電容組成，其目的是產(chǎn)生時(shí)鐘信號，使單片機(jī)內(nèi)的任何信號都按照時(shí)間順序工作。復(fù)位電路是接在單片機(jī)的RST（9）引腳端，其作用是引入復(fù)位信號，使電路重啟，接入高電平時(shí)有效。該引腳持續(xù)出現(xiàn)大于等于24個(gè)時(shí)鐘周期的高電平時(shí)，單片機(jī)執(zhí)行復(fù)位操作。平常單片機(jī)工作時(shí)，這個(gè)引腳的電壓應(yīng)一直處于低電平范圍。在每個(gè)P0口都接一個(gè)電阻，把P0口轉(zhuǎn)換成普通I/O口使用。最小系統(tǒng)連接圖如圖3.2所示：圖3.2最小控制系統(tǒng)電路3.1.3電源模塊DC插座是一種專用電源插座，但在生活中也十分常見。DC插座的組成相對復(fù)雜些，它的基本組成部件有橫向和縱向插口、基座是絕緣的、接觸彈片和鍵槽(定向)，其外觀和結(jié)構(gòu)如圖3.3所示。基座中心部分的叉型接觸彈片兩端的作用不同，在基座圓柱體頂面外露的一端是接線口，輸入電源軟線或軟纜主要是連接在這里；沿著DC插頭插入的方向，另一端絕緣基座插孔則是由基體互連的兩只彈性臂構(gòu)成，有絕緣作用的塑料基座插孔內(nèi)部，包括兩個(gè)連接在一起的金屬片，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定可靠，插拔方便快捷，可為整個(gè)系統(tǒng)提供穩(wěn)定的直流電源。圖3.3DC插座外觀極其內(nèi)部結(jié)構(gòu)供電模塊的整體電路原理圖如圖3.4所示，其中1引腳接總電源，2、3引腳接地，利用DC插座來連接外部電源，供電快捷方便。為了保護(hù)系統(tǒng)和節(jié)約電能，在DC插座1引腳和系統(tǒng)的供電線路之間加上了一個(gè)自鎖開關(guān)，作為總電源開關(guān)，按下開關(guān)整個(gè)電路通電，要想結(jié)束通電再次按下，按鍵彈起后即可斷電。圖3.4電源模塊電路原理圖3.2時(shí)鐘模塊3.2.1DS1302時(shí)鐘芯片介紹DS1302是一種低功耗的時(shí)鐘芯片，該芯片能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)與時(shí)間同步計(jì)入，非常適用于本計(jì)價(jià)器的設(shè)計(jì)。并且它在好多方面應(yīng)用也極為廣泛，比如電池供電計(jì)時(shí)，通話計(jì)時(shí)等。它與單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送方式是串行方式,能夠向單片機(jī)提供時(shí)間信息(2100年前的)，可以精確到分、秒，并可對不同月份和年份的日期天數(shù)自動(dòng)進(jìn)行調(diào)整；它還擁有雙電源連接引腳，可連接主電源和備份電源的，在主電源故障或停止供電的情況下，備份電源也能提供電源使芯片正常連續(xù)運(yùn)行REF_Ref24932\n\h[6]。另外，它還能有用于高速數(shù)據(jù)暫存的31字節(jié)的RAM。DS1302芯片每個(gè)引腳的功能如表3.1所示：表3.1DS1302芯片引腳功能引腳編號引腳名引腳功能6I/O數(shù)據(jù)輸入輸出7SCLK同步串行輸入5RST*芯片復(fù)位1Vcc2主電源輸入8Vcc1備份電源輸入引腳(用電池或大容量電容輸入)，通常接2.7~3.5V電源。4GND地2、3X1，X2接32.768kHz晶振引腳3.2.2DS1302時(shí)鐘模塊設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)選用DS1302時(shí)鐘芯片。該芯片采用串行電路，與單片機(jī)連接電路簡易，用單片機(jī)往DS1302里寫入程序進(jìn)行時(shí)間設(shè)置。相比于DS12C887來說，DS1302要配合冗雜的外接電路，如要外接電源和額外的晶振，焊接技藝和晶振規(guī)格等原因會(huì)使其精度下降，但是DS12C887價(jià)格昂貴，并且接口復(fù)雜繁多，會(huì)懸空很多引腳，從性價(jià)比以及大批量生產(chǎn)的角度考慮會(huì)造成資源浪費(fèi)。根據(jù)表3.1中對DS1302芯片的引腳介紹，得到該芯片與單片機(jī)的連接方法，引腳X1、X2連接固定頻率晶振，為芯片提供時(shí)鐘信號；引腳7、6、5分別接單片機(jī)的P1.1到P1.3腳，通過單片機(jī)程序的寫入控制芯片的數(shù)據(jù)寫入。引腳8Vcc1為后備電源連接一個(gè)3v電源，當(dāng)主電源Vcc2故障時(shí)，可提供備份的低電源加持REF_Ref24707\n\h[7]。時(shí)鐘芯片DS1302的接口電路如圖3.5所示：圖3.5DS1302接口電路3.3按鍵模塊獨(dú)立式鍵盤接法，每個(gè)按鍵都需要占用一個(gè)獨(dú)立的I/O口進(jìn)行指令輸入，占用I/O口過多。采用矩陣式鍵盤接法則可以避免這一問題，這種接法的連接方式為并聯(lián)接入，這樣的接法可以多個(gè)按鍵占用一個(gè)輸入通道，但會(huì)使程序復(fù)雜。由于本設(shè)計(jì)不需要太多的I/O口，所以選用了程序較為簡單的獨(dú)立式鍵盤接法。按鍵的判斷方式為判斷I/O口電平的高低。當(dāng)I/O口為低電平時(shí)表示有按鍵按下，當(dāng)按鍵被松開時(shí)，I/O口連接的上拉電阻會(huì)使I/O口的電平升高成高電平本設(shè)計(jì)的按鍵連接的是P3.4~P3.7口。為保證單片機(jī)對一次按鍵動(dòng)作只確認(rèn)為一次有效按下,必須要做一件事情,消除鍵抖動(dòng)。常用的消除鍵抖動(dòng)的方法有:一是利用軟件延時(shí),發(fā)現(xiàn)有鍵按下后，增加一段判斷時(shí)間來確認(rèn)該按鍵是否真的按下;第二種方法是采用硬件電路，通常是RS觸發(fā)器(可由2個(gè)與非門構(gòu)成)或?qū)Ｓ玫逆I盤芯片。本設(shè)計(jì)采用程序延時(shí)來判斷按鍵是否真的按下。本設(shè)計(jì)用到了4個(gè)獨(dú)立按鍵，分別與單片機(jī)P3.4~P3.5連接，按鍵1是用來切換時(shí)間顯示和計(jì)價(jià)器模式的按鍵；按鍵2是加鍵，按鍵3是減鍵，按鍵4是設(shè)置鍵，4按鍵配合2、3按鍵可以調(diào)整時(shí)間顯示、每公里單價(jià)等數(shù)據(jù)。其電路如圖3.6所示:圖3.6按鍵控制電路3.4電機(jī)模擬模塊本設(shè)計(jì)采用3v直流電機(jī)運(yùn)行和3144霍爾傳感器測速，模擬出租車的行進(jìn)情況使系統(tǒng)更加逼真REF_Ref25513\n\h[8]。3.4.1霍爾測速設(shè)計(jì)傳感器測距原理如圖3.7所示，霍爾傳感器在測速系統(tǒng)中使用來測量電機(jī)轉(zhuǎn)速的,電機(jī)每轉(zhuǎn)動(dòng)一圈，電機(jī)上的磁鐵經(jīng)過3144一次，3144就向單片機(jī)輸出一個(gè)脈沖信號，通過這種方式記錄行駛路程。圖3.7傳感器測距原理圖霍爾傳感器3144與單片機(jī)相連的硬件電路如圖3.8所示。3144芯片的1引腳是Vcc接電源，2引腳是GND連接電源地,3引腳是輸出與單片機(jī)的P3.2引腳相連。電機(jī)轉(zhuǎn)一圈3144的第3引腳就向單片機(jī)P3.2腳輸出一個(gè)脈沖信號，因?yàn)榛魻柶骷墓ぷ麟妷翰荒艹^規(guī)定的Vcc，所以輸出應(yīng)接負(fù)載電阻，其數(shù)值取決于負(fù)載電流的大小，不得超負(fù)載使用REF_Ref14748\n\h[9]。圖3.8霍爾傳感器硬件電路圖3.4.2直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)模擬用的3v直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路如圖3.9所示。電動(dòng)機(jī)的正極通過一個(gè)滑動(dòng)變阻器連接自鎖開關(guān)，自鎖開關(guān)控制電機(jī)的起止，滑動(dòng)滑片來調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，便于更好的模擬各種情形，電動(dòng)機(jī)的負(fù)極接地。直流電機(jī)并聯(lián)一個(gè)電容是為了減少電機(jī)對其他電路的電磁干擾。圖3.9電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路3.5AT24C02存儲(chǔ)模塊在出租車運(yùn)營過程中會(huì)發(fā)生因電壓過高或接觸不當(dāng)而導(dǎo)致計(jì)價(jià)器出現(xiàn)斷電或損壞的突發(fā)情況，為了更好的在遇到突發(fā)情況時(shí)保存好設(shè)置的數(shù)據(jù)，本設(shè)計(jì)增加了AT24C02存儲(chǔ)模塊以保存計(jì)價(jià)器相應(yīng)數(shù)據(jù)，讓其使用更加便利REF_Ref22223\n\h[10]。3.5.1AT24C02芯片介紹AT24C02是ATMEL公司的I2C接口的256B的E2PROM芯片，該芯片在低壓環(huán)境中得到了應(yīng)用最優(yōu)化。本設(shè)計(jì)采用的是8腳的AT24C02芯片(DIP封裝)，AT24C02引腳功能表如表3.2所示：表3.2AT24C02芯片的引腳功能引腳名稱功能1~3A0、A1、A2可編程地址輸入端4GND電源地5SDA串行數(shù)據(jù)輸入/輸出端6SCL串行時(shí)鐘輸入端7WP硬件寫保護(hù)控制引腳，WP=0：進(jìn)行正常的讀/寫操作；WP=1：寫保護(hù)，對部分存儲(chǔ)區(qū)域只能讀，不能寫8Vcc+5V電源3.5.2I2C總線工作方式I2C總線是由SDA和SCL兩條雙向信號線構(gòu)成的。SDA為數(shù)據(jù)線，在數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，SDA數(shù)據(jù)線上的必須處于高電平狀態(tài)。并且要想改變SDA的高低電平狀態(tài)，只有在SCL時(shí)鐘線為低電平時(shí)才可以。I2C總線在不工作的狀態(tài)下，兩條信號線都應(yīng)處于高電平狀態(tài)，但是I2C總線的連接方式要求I/O口為漏極開路，漏極開路會(huì)拉低兩條信號線的電平，所以需要在漏極開路的輸出端接上上拉電路，并外接正電源保證兩條信號線不工作時(shí)均為高電平。工作時(shí)所有通訊必須由主機(jī)發(fā)起，從設(shè)備不能主動(dòng)傳輸數(shù)據(jù)REF_Ref26676\n\h[11]。I2C總線上的每個(gè)器件都有特定的器件地址以區(qū)分同一I2C總線上的多個(gè)器件，如AT24C02的特定地址為1010。綜上，根據(jù)相應(yīng)的引腳功能對AT24C02芯片與單片機(jī)連接的電路如圖3.10所示。芯片的I2C工作模式中的兩條信號線，SDA線接單片機(jī)的P1.6口，SCL線接P1.7口，WP端接P1.4引腳，連接電阻和高電源是為了在芯片不工作的時(shí)候?qū)⑾鄳?yīng)引腳的電平拉高。圖3.10AT24C02接口電路3.6LCD1602顯示電路3.6.1LCD1602顯示介紹點(diǎn)陣字符型LCD在單片機(jī)系統(tǒng)中使用頻繁,但又因LCD顯示面板連接電路復(fù)雜且板子自身易毀壞,生產(chǎn)廠商從新生產(chǎn)了一種集成型的液晶顯示模塊,模塊自帶LCD控制器、驅(qū)動(dòng)器、液晶顯示面板等，將相關(guān)電路集成于一塊板子上，方便人們使用，使用者可直接將該芯片與單片機(jī)連接使用，省去了一系列的外接電路，讓液晶模塊顯示也只需通過單片機(jī)傳入命令即可REF_Ref26823\n\h[12]。本設(shè)計(jì)要求能清晰的顯示時(shí)間、行駛里程和價(jià)格,故不使用七段數(shù)碼管,選用的是市場較廣普及的液晶顯示模塊——LCD1602。LCD1602有自帶的兩種存儲(chǔ)器，DDRAM顯示數(shù)據(jù)直接調(diào)用，CGROM字符庫中包含192個(gè)字符,想要顯示字符時(shí)，只需將字符的ASCⅡ碼由單片機(jī)經(jīng)寫操作傳入顯示存儲(chǔ)器,再通過相關(guān)控制電路，LCD面板上就可以正確顯示字符了。本設(shè)計(jì)選用的是有背光的16腳的LCD1602。3.6.2LCD1602顯示模塊設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)顯示模塊選用的是LCD1602，因?yàn)楫厴I(yè)設(shè)計(jì)需要分別顯示日期、時(shí)間、單價(jià)、路程、總價(jià)、計(jì)時(shí)器，所以其在顯示的方面要求非常高，普通的數(shù)碼管難以滿足要求，需要顯示大量的數(shù)字以及字符，LCD1602分為兩行顯示，并且還擁有自己的字符存儲(chǔ)庫，完美的解決了該問題。液晶顯示模塊是集成電路控制容易且效果好，硬件連接簡便，內(nèi)部存儲(chǔ)有很豐富的內(nèi)容，但唯一要注意液晶顯示屏價(jià)格較貴。從資源分配考慮，雖然數(shù)碼管也是可以完成相關(guān)要求的，但是要使用大量I/O口，原本單片機(jī)的I/O口就不多，如果想要顯示更豐富多樣的內(nèi)容，還須加鎖存和驅(qū)動(dòng)電路，而用液晶顯示就不需要這些電路，不僅節(jié)約I/O口資源，還簡化了電路連接LCD1602與主控芯片的接口電路如圖3.11所示。1引腳接地，2引腳接電源，以確保LCD1602可以正常工作。3引腳作為液晶顯示偏壓，該處對地接入了一個(gè)電位器，可以有效阻止顯示模糊。4引腳和6引腳分別與單片機(jī)的P1.4和P1.0相連，保證LCD1602始終處于工作狀態(tài)，并且進(jìn)行數(shù)據(jù)的選擇。5腳始終接低電平表示處于寫操作的狀態(tài)。7到14引腳為LCD1602的8條數(shù)據(jù)線一一和單片機(jī)的P0.0~P0.7口連接，進(jìn)行數(shù)字與字符位置的定義，并且進(jìn)行命令或數(shù)據(jù)的傳送，P0口需要再接入一個(gè)上拉排阻保證該雙向口作為I/O口輸出。圖3.11顯示模塊電路第4章軟件設(shè)計(jì)本系統(tǒng)是基于C語言設(shè)計(jì)的，利用分模塊的方法對程序進(jìn)行的編寫，主要分為主程序，多用條件句的按鍵程序，用電機(jī)模擬實(shí)際運(yùn)行情況的歷程計(jì)算和價(jià)格計(jì)算程序。4.1主程序流程圖整個(gè)系統(tǒng)啟動(dòng)后，會(huì)先進(jìn)行屏幕顯示、存儲(chǔ)芯片、時(shí)鐘等的初始化設(shè)置并獲取已有的相關(guān)參數(shù)，然后判斷電動(dòng)機(jī)的狀態(tài)來進(jìn)行下一步的程序執(zhí)行，如果電動(dòng)機(jī)不工作，LCD顯示時(shí)間，若工作顯示計(jì)價(jià)器等記錄的參數(shù)，如果有按鍵按下，則去執(zhí)行對應(yīng)子程序達(dá)到相應(yīng)設(shè)置目的。主程序流程下圖4.1所示：圖4.1主程序流程圖4.2鍵盤處理程序本設(shè)計(jì)采用的是延時(shí)程序來處理鍵抖動(dòng)的，如果單片機(jī)發(fā)現(xiàn)有按鍵按下，會(huì)先停留10ms以確認(rèn)按下的鍵，然后確定鍵值，再執(zhí)行相應(yīng)鍵的處理程序，相關(guān)按鍵處理程序的大致流程如圖4.2所示：圖4.2按鍵處理程序流程圖4.3存儲(chǔ)程序流程圖AT24C02芯片用來存儲(chǔ)設(shè)置的數(shù)據(jù)十分方便，每一次斷電再通電的時(shí)候都會(huì)選擇讀取上次的相關(guān)數(shù)據(jù)以達(dá)到數(shù)據(jù)保存的效果，相關(guān)流程圖如下圖所示：圖4.3存儲(chǔ)程序流程圖4.4計(jì)費(fèi)子程序流程圖由霍爾傳感器傳回的相關(guān)數(shù)據(jù)來計(jì)算對應(yīng)的費(fèi)用，起步價(jià)和之后的單價(jià)，司機(jī)可以在計(jì)價(jià)器上通過加減鍵進(jìn)行更改，只有最開始的起步價(jià)對應(yīng)公里數(shù)需從程序里更改。程序流程圖如圖4.4所示：圖4.4計(jì)費(fèi)子程序流程圖第5章總結(jié)本設(shè)計(jì)是以52單片機(jī)為核心的一個(gè)出租車計(jì)價(jià)器系統(tǒng)，操作方便且容易理解。設(shè)計(jì)的創(chuàng)新點(diǎn)在于利用了存儲(chǔ)芯片，遇到突發(fā)掉電情況時(shí)可以很好保留下之前設(shè)置的價(jià)格方便了司機(jī)的使用，同時(shí)也讓乘客更加安心的乘坐車輛，為行車途中多添一份保障。在本次設(shè)計(jì)中，利用52單片機(jī)和一些相關(guān)芯片進(jìn)行電路設(shè)計(jì)，最初原理圖的設(shè)計(jì)繪制使用的是PROTEI9SE，相關(guān)程序的編寫選擇的是KEIL4軟件，PROTEUS進(jìn)行系統(tǒng)的仿真測試，才最終確認(rèn)了整體方案并進(jìn)行了實(shí)體電路的搭建。選擇PROTEL99SE進(jìn)行電路圖繪制是因?yàn)樗粌H可以清晰的顯示各模塊的連接情況還能生成PCB圖，在這個(gè)過程中還可以找出原理圖繪制里存在的像接線錯(cuò)誤等問題，便于后面的系統(tǒng)調(diào)試。選擇PROTEUS軟件進(jìn)行系統(tǒng)測試是因?yàn)樗豢疃鄳?yīng)用于教學(xué)和課堂實(shí)驗(yàn)的仿真軟件，它不僅能繪制單片機(jī)及外圍器件連接圖，還能對單片機(jī)導(dǎo)入程序并模擬系統(tǒng)運(yùn)行，它能比較完整的反應(yīng)設(shè)計(jì)的運(yùn)行情況REF_Ref17652\n\h[13]。用其仿真運(yùn)行設(shè)計(jì)好的系統(tǒng)，可以提高設(shè)計(jì)的成功率，為系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)成功提高效率REF_Ref17730\n\h[14]。選用KEIL4作為程序編程軟件，其程序編寫模式簡單易上手還能直接生成.hex文件，便于傳入單片機(jī)中，其也可以很好的與PROTEUS結(jié)合進(jìn)行相應(yīng)的系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)REF_Ref17926\n\h[15]。整個(gè)設(shè)計(jì)實(shí)踐過程中，從前期資料的收集整理到后期綜合單片機(jī)原理、模擬電子技術(shù)、智能儀器設(shè)計(jì)等課程的知識，幫助我完成了整個(gè)設(shè)計(jì)，還讓我學(xué)會(huì)了如何綜合利用各