基于單片機(jī)的出租車計(jì)價(jià)器的設(shè)計(jì)

1、 基于單片機(jī)的出租車計(jì)價(jià)器的設(shè)計(jì) 院 系 獨(dú) 創(chuàng) 性 聲 明本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）是本人在指導(dǎo)老師指導(dǎo)下取得的研究成果。除了文中特別加以注釋和致謝的地方外，論文（設(shè)計(jì)）中不包含其它人已經(jīng)發(fā)表或撰寫的研究成果。和本研究成果相關(guān)的所有人所做出的任何貢獻(xiàn)均已在論文（設(shè)計(jì)）中作了明確的說(shuō)明并表示了謝意。 簽名： 年月日授 權(quán) 聲 明本人完全了解許昌學(xué)院有關(guān)保留、使用本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）的規(guī)定，即：有權(quán)保留并向國(guó)家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）的復(fù)印件和磁盤，允許畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）被查閱和借閱。本人授權(quán)許昌學(xué)院可以將畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，可以采用影印

2、、縮印或掃描等復(fù)制手段保存、匯編論文（設(shè)計(jì)）。本人論文（設(shè)計(jì)）中有原創(chuàng)性數(shù)據(jù)需要保密的部分為： 簽名： 年月日指導(dǎo)教師簽名： 年月日摘 要本設(shè)計(jì)就是以AT89C51單片機(jī)為控制核心，用LCD顯示器顯示出租車的路程，價(jià)格，通過(guò)按鍵來(lái)實(shí)現(xiàn)開始，暫停，復(fù)位，轉(zhuǎn)換等功能，還可根據(jù)不同情況來(lái)調(diào)節(jié)價(jià)格，不計(jì)價(jià)的時(shí)候還可以作為時(shí)鐘使用。設(shè)計(jì)中一共采用了四個(gè)頻率開關(guān)，每個(gè)開關(guān)模擬不同的車速，6個(gè)按鍵，每個(gè)按鍵控制不同的功能，N鍵和P鍵是調(diào)整時(shí)間的導(dǎo)航鍵，+ 鍵和- 鍵是調(diào)節(jié)時(shí)間和日期的，E/C鍵是模式切換鍵，Pause鍵是暫停計(jì)費(fèi)按鍵。關(guān)鍵詞：AT89C51單片機(jī)；LCD；數(shù)字時(shí)鐘DS1302 ABSTRAC

3、TThe design is a control center based on AT89C51 microcontroller. LCD display show the journey and price of taxi, by the keyboard, achieved start suspended, reset, display conversion and so on. You also can adjust the price according to different circumstances, when it comes to pricing can be used a

4、s a clock. There are four frequency switchs in the design, each switch simulation different speed, and six keys, each key control different function, N key and P key is the navigation keys to adjust the time, + keys and - key is to adjust the time and date, E/C key is mode switch button, Pause key i

5、s suspended billing buttons.Key words: AT89C51 microcontroller; LCD; digital clock DS1302目錄1課題背景11.1研究背景11.2研究?jī)?nèi)容12硬件平臺(tái)12.1單片機(jī)概述12.1.1 AT89C51單片機(jī)的中央處理器22.1.2 AT89C51單片機(jī)引腳介紹22.2硬件電路的組成42.2.1復(fù)位電路的設(shè)計(jì)42.2.2時(shí)鐘電路的設(shè)計(jì)42.3單片機(jī)最小系統(tǒng)電路52.4 A44E霍爾傳感器52.4.1 A44E霍爾傳感器簡(jiǎn)介52.4.2里程計(jì)算、計(jì)價(jià)單元設(shè)計(jì)62.5液晶顯示簡(jiǎn)介72.6時(shí)鐘芯片DS130272.6.1

6、 DS1302的簡(jiǎn)介72.6.2 DS1302的電路82.6.3 DS1302的控制字節(jié)83軟件平臺(tái)93.1 Proteus ISIS 仿真軟件簡(jiǎn)介93.2 Proteus ISIS 的仿真步驟93.3 Keil uVision2 調(diào)試軟件104軟硬件設(shè)計(jì)124.1電路的總體設(shè)計(jì)124.1.1電路設(shè)計(jì)方案124.1.2計(jì)價(jià)器總體設(shè)計(jì)圖124.2計(jì)價(jià)器系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)134.2.1主程序模塊134.2.2定時(shí)中斷服務(wù)程序144.2.3液晶驅(qū)動(dòng)程序144.2.4計(jì)價(jià)管理程序144.3主程序設(shè)計(jì)及程序流程圖145 Proteus ISIS仿真結(jié)果165.1出租車停止行駛時(shí)165.2出租車行駛時(shí)165.

7、3出租車暫停計(jì)費(fèi)時(shí)175.4顯示時(shí)間和日期175.5仿真結(jié)果分析186總結(jié)19參考文獻(xiàn)20附 錄21致 謝341 課題背景1.1 研究背景隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人民的生活水平有了很大的改善，旅游已經(jīng)成為一種時(shí)尚，旅游業(yè)的發(fā)展，讓人們對(duì)交通和服務(wù)行業(yè)的要求越來(lái)越高，而出租車就成為了外出旅游的重要工具之一。當(dāng)然，出租車計(jì)價(jià)就成為了最重要的問(wèn)題，也是廣大消費(fèi)者最關(guān)心的問(wèn)題。隨著出租車行業(yè)的迅猛發(fā)展，出租車成為了日常生活中重要的交通工具，只有安裝了計(jì)價(jià)器的出租車才可以使用。計(jì)價(jià)器是出租車公司和消費(fèi)者之間公平交易的重要工具，所以計(jì)價(jià)器的性能一定要穩(wěn)定，準(zhǔn)確。近年來(lái)，依據(jù)國(guó)家有關(guān)法律、法規(guī)。出租車計(jì)價(jià)器

8、已經(jīng)被列為國(guó)家強(qiáng)制檢定的計(jì)量器具之一。出租車作為重要的交通工具，其行業(yè)的發(fā)展也早已備受關(guān)注，出租車能否準(zhǔn)確的計(jì)價(jià)，是乘客和司機(jī)一直關(guān)注的重點(diǎn)，而良好性能的計(jì)價(jià)器無(wú)論是對(duì)汽車司機(jī)還是對(duì)廣大消費(fèi)者都是很重要的。我國(guó)最早的生產(chǎn)計(jì)價(jià)器的是重慶市起重機(jī)廠，那時(shí)的計(jì)價(jià)器都是采用機(jī)械齒輪鉤，只能完成簡(jiǎn)單的計(jì)程功能，但它是早期計(jì)價(jià)器的一個(gè)里程碑。隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，第二代半機(jī)械化、半電子化的計(jì)價(jià)器產(chǎn)生，這時(shí)的計(jì)價(jià)器不但可以計(jì)程，還可計(jì)價(jià)。當(dāng)大規(guī)模集成電路發(fā)展時(shí)，第三代計(jì)價(jià)器很快問(wèn)世，即全電子化的計(jì)價(jià)器，它利用了功能強(qiáng)大的單片機(jī)，可輕易的完成計(jì)程，計(jì)價(jià)，顯示等基本工作。1.2 研究?jī)?nèi)容計(jì)價(jià)器是主要負(fù)責(zé)出租車

9、收費(fèi)的職能儀表，它關(guān)系到消費(fèi)者的經(jīng)濟(jì)利益，所以它對(duì)穩(wěn)定性，準(zhǔn)確性，精確性的要求非常的高。本設(shè)計(jì)利用AT89C51作為核心控制中心，使計(jì)價(jià)器具有計(jì)價(jià)、計(jì)程、停車時(shí)間計(jì)價(jià)，時(shí)鐘顯示等相關(guān)功能。2 硬件平臺(tái)2.1 單片機(jī)概述單片機(jī)又稱為單片微型計(jì)算機(jī)，是典型的嵌入式微控制器（Microcontroller Unit），常用英文縮寫字母MCU來(lái)表示單片機(jī)，單片機(jī)最早被用在工業(yè)控制領(lǐng)域。單片機(jī)主要由中央處理器（CPU）、內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（內(nèi)部RAM）、內(nèi)部程序存儲(chǔ)器（內(nèi)部ROM）、I/O口、串行口、定時(shí)器、終端程序等系統(tǒng)組成。AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器（FPEROMFalsh

10、 Programmable and Erasable Read Only Memory），高性能CMOS8位微處理器，單片機(jī)的可擦除只讀存儲(chǔ)器可以反復(fù)擦除100次。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器。AT89C51單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。2.1.1 AT89C51單片機(jī)的中央處理器單片機(jī)的核心部分是CPU，它相當(dāng)于單片機(jī)的大腦和心臟。CPU的主要功能是產(chǎn)生各種控制信號(hào)，以控制存儲(chǔ)器、輸入/輸出端口的數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)的算術(shù)運(yùn)算和邏輯預(yù)算以及位操作處理等。AT89C51的中央處理器主要由運(yùn)算器和控制邏輯組

11、成，其中包括一些特殊功能寄存器（SFR）。算術(shù)邏輯單元ALU能對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加、減、乘、除等算術(shù)運(yùn)算；“和”、“或”、“異或”等邏輯運(yùn)算以及位操作運(yùn)算。ALU只進(jìn)行運(yùn)算，運(yùn)算的操作數(shù)可以事先存放到累加器ACC或寄存器TMP中，運(yùn)算結(jié)果可以送回ACC或通用寄存器或存儲(chǔ)單元中， ACC也可簡(jiǎn)寫為A。寄存器B在乘法指令中用來(lái)存放一個(gè)乘數(shù)，在除法指令中用來(lái)存放除數(shù)，運(yùn)算后B中為部分運(yùn)算結(jié)果。2.1.2 AT89C51單片機(jī)引腳介紹AT89C51有40個(gè)引腳，32個(gè)外部雙向輸入/輸出（I/O）端口，同時(shí)內(nèi)含2個(gè)外中斷口，3個(gè)16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器，2個(gè)全雙工串行通信口，2個(gè)讀寫口線，AT89C51可以按照常

12、規(guī)方法進(jìn)行編程，也可在線編程。它將通用的微處理器和Flash存儲(chǔ)器結(jié)合在一起，可反復(fù)擦寫的Flash存儲(chǔ)器可有效地降低開發(fā)成本。 AT89C51單片機(jī)是高性能單片機(jī)，因?yàn)槭芤_數(shù)目限制，所以有許多引腳具有第二功能，各引腳功能如圖2-1所示。圖2-1 AT89C51的引腳圖電源引腳VCC和VSS VSS：接地端。VCC：+5V電源端。時(shí)鐘信號(hào)引腳XTAL1和XTAL2XTAIL1、XTAL2：當(dāng)使用單片機(jī)內(nèi)部振蕩電路時(shí)，用外接石英晶振和微調(diào)電容，XTAL1是內(nèi)部振蕩電路反相放大器的輸入端，XTAL2是片內(nèi)振蕩電路反相放大器的輸出端，振蕩電路的頻率就是晶振的固有頻率。當(dāng)使用外部時(shí)鐘時(shí)，XTAL1接

13、地，XTAL2接外部時(shí)鐘信號(hào)源?？刂菩盘?hào)引腳RST/VPD、ALE/、和EA/VPPRST/VPD：RET是復(fù)位信號(hào)輸入端。當(dāng)輸入的復(fù)位信號(hào)保持兩個(gè)機(jī)器周期（24個(gè)時(shí)鐘周期）以上的高電平時(shí)有效,用來(lái)完成復(fù)位操作；第二功能VPD作為備用電源輸入端，當(dāng)電源VCC發(fā)生故障，電壓降低到低電平規(guī)定值時(shí)，可通過(guò)VPD為單片機(jī)內(nèi)部RAM提供電源，以保護(hù)片內(nèi)RAM中的信息不丟失，使系統(tǒng)在上電后能繼續(xù)正常運(yùn)行。ALE/：ALE為地址鎖存允許輸出信號(hào)。在訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，ALE用來(lái)鎖存P0口擴(kuò)展低8位地址的控制信號(hào)。在不訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，ALE也以時(shí)鐘振蕩頻率的1/6的固定頻率輸出，因而它又可以作對(duì)外輸出時(shí)鐘信號(hào)

14、或其他需要，例如可以示波器查看ALE是否有脈沖信號(hào)輸出來(lái)確定89C51芯片的好壞；第二功能PROG是對(duì)內(nèi)部有EPROM的單片機(jī)的EPROM編程脈沖輸入端，它和31號(hào)引腳的第二功能VPP一起使用。：外部ROM的讀選通信號(hào)輸出端。在訪問(wèn)外部ROM時(shí)，PSEN產(chǎn)生負(fù)脈沖作為讀外部ROM的選通信號(hào)。而在訪問(wèn)外部RAM或片內(nèi)ROM時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生有效PSEN信號(hào)。/VPP：EA是訪問(wèn)外部ROM的控制信號(hào)。EA為低電平時(shí)，CPU只執(zhí)行外部ROM中的程序。EA為高電平且PC值小于0FFF（4K）時(shí)，CPU執(zhí)行內(nèi)部ROM的程序，但當(dāng)PC的值超出4K時(shí)將自動(dòng)轉(zhuǎn)去執(zhí)行片外ROM的程序。對(duì)于無(wú)片內(nèi)ROM的8031或不使

15、用內(nèi)部ROM的89C51，EA必須接地；第二種功能VPP是作為8751的片內(nèi)EPROM的+21V編程電源輸入端。并行I/O端口P0、P1、P2和P3P0口（P0.0P0.7）：P0口是一個(gè)8位雙向I/O端口（無(wú)需外接上拉電阻）。在訪問(wèn)外存儲(chǔ)器時(shí)，分時(shí)提供低8位地址線和8位雙向數(shù)據(jù)線。P0口先輸出片外存儲(chǔ)器的低8位地址并鎖存在地址鎖存器中，然后再輸入或輸出數(shù)據(jù)。P1口（P1.0P1.7）：P1口是一個(gè)內(nèi)部帶有上拉電阻的8位準(zhǔn)雙向I/O端口。且P1口只能作為一般I/O口使用。P2口（P2.0P2.7）：P2口是一個(gè)內(nèi)部帶有上拉電阻的8位準(zhǔn)雙向I/O端口。在訪問(wèn)外部ROM或外部RAM時(shí)，輸出高8位地

16、址，和P0口提供的低8位地址一起組成16位地址總線。P0口和P2口用作數(shù)據(jù)/地址線后，不能再作為通用I/O口使用。P3口（P3.0P3.7）：P3口是一個(gè)內(nèi)部帶有上拉電阻的8位準(zhǔn)雙向I/O端口，在系統(tǒng)中8個(gè)引腳都有各自的第二功能。2.2 硬件電路的組成2.2.1 復(fù)位電路的設(shè)計(jì)單片機(jī)復(fù)位是使CPU和系統(tǒng)中的其他功能部件都處在一個(gè)確定的初始狀態(tài)，并從這個(gè)狀態(tài)開始工作，例如復(fù)位后PC0000H，使單片機(jī)從第一個(gè)單元取指令。無(wú)論是在單片機(jī)剛開始接上電源時(shí)，還是斷電后或者發(fā)生故障后都要復(fù)位。本設(shè)計(jì)所用的復(fù)位電路如圖2-2所示。 圖2-2 復(fù)位電路2.2.2時(shí)鐘電路的設(shè)計(jì)AT89C51系列單片機(jī)內(nèi)部有一

17、個(gè)可控制的反相放大器，引腳XTAL1、XTAL2為反相放大器的輸入端和輸出端，在XTAL1、XTAL2上外接晶振和電容便組成振蕩器。具體的時(shí)鐘電路如圖2-3所示。振蕩器頻率主要取決和晶振的頻率，但小于器件所允許的最高頻率。振蕩器的工作可由軟件置1，使振蕩器停止振蕩，從而使整個(gè)單片機(jī)停止工作，以達(dá)到節(jié)電的目的。圖2-3 時(shí)鐘電路2.3 單片機(jī)最小系統(tǒng)電路單片機(jī)最小系統(tǒng)是指用最少的元件組成的單片機(jī)可以工作的系統(tǒng)。對(duì)于AT89C51單片機(jī)來(lái)說(shuō)，最小系統(tǒng)一般應(yīng)該包括：?jiǎn)纹瑱C(jī)、晶振電路、復(fù)位電路等。它們是AT89C51工作所需的最簡(jiǎn)外圍電路。單片機(jī)最小系統(tǒng)電路如圖2-4所示。圖2-4 單片機(jī)最小系統(tǒng)電路

18、圖2.4 A44E霍爾傳感器2.4.1 A44E霍爾傳感器簡(jiǎn)介A44E霍爾傳感器是一種磁傳感器?？梢詸z測(cè)磁場(chǎng)及其變化，可在各種磁場(chǎng)有關(guān)的場(chǎng)合中使用。以霍爾效應(yīng)為其工作基礎(chǔ)。它結(jié)構(gòu)牢固，體積小，重量輕，壽命長(zhǎng)，安裝方便，功耗小，頻率高，耐震動(dòng)不怕一些污染和腐蝕，而且精度高工作溫度范圍寬。這種霍爾元件大量用于直流無(wú)刷電機(jī)和測(cè)磁儀表。A44E集成霍爾開關(guān)由穩(wěn)壓器，霍爾電勢(shì)發(fā)生器（即硅霍爾片）B，差分放大器C，施密特觸發(fā)器D和OC門輸出E五個(gè)基本部分組成。 （a）1VCC 2GND （b） 3OUT 圖2-5 集成霍爾開關(guān)外形及引線在輸入端 輸入電壓VCC，經(jīng)穩(wěn)壓器穩(wěn)壓后加在霍爾電勢(shì)發(fā)生器的兩端，根據(jù)

19、霍爾效應(yīng)原理，當(dāng)霍爾片處在磁場(chǎng)中時(shí)，在垂直于磁場(chǎng)的方向通以電流，則和這二者相垂直的方向上將會(huì)產(chǎn)生霍爾電勢(shì)差VH輸出，該VH信號(hào)經(jīng)放大器放大后送至施密特觸發(fā)器整形，使其成為方波輸送到OC門輸出。當(dāng)施加的磁場(chǎng)達(dá)到工作點(diǎn)（即Bop）時(shí)，觸發(fā)器輸出高電壓（相對(duì)于地電位），使三極管導(dǎo)通，此時(shí)OC門輸出端輸出低電壓，三極管截止，使OC門輸出高電壓，這種狀態(tài)為關(guān)。這樣兩次電壓變換，使霍爾開關(guān)完成了一次開關(guān)動(dòng)作。集成開關(guān)型霍爾傳感器原理如圖2-6所示。圖2-6 集成開關(guān)霍爾傳感器原理2.4.2 里程計(jì)算、計(jì)價(jià)單元設(shè)計(jì)里程計(jì)算是通過(guò)安裝在車輪上的霍爾傳感器A44E檢測(cè)到的信號(hào)，送到單片機(jī)，經(jīng)處理計(jì)算，送給顯示單

20、元的，其原理如圖2-7所示。圖2-7傳感器測(cè)距示意圖由于A44E屬于開關(guān)型的霍爾傳感器件，其工作電壓范圍比較寬（4.5V18V），其輸出的信號(hào)符合TTL電平標(biāo)準(zhǔn)，可以直接接到單片機(jī)的I/O端口上，而且其最高檢測(cè)頻率可達(dá)到1MHZ。我們選擇了P3.2口作為信號(hào)的輸入端，內(nèi)部采用外部中斷0（這樣可以減少程序設(shè)計(jì)的麻煩），車輪每轉(zhuǎn)一圈，霍爾開關(guān)就檢測(cè)并輸出信號(hào)，引起單片機(jī)的中斷，對(duì)脈沖計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)達(dá)到1000次時(shí)，也就是1公里，單片機(jī)就控制將金額自動(dòng)的增加，其計(jì)算公式:當(dāng)前單價(jià)公里數(shù)=金額。由于在仿真過(guò)程中不能直接用霍爾傳感器，所以仿真時(shí)使用了系統(tǒng)中的頻率來(lái)模擬霍爾傳感器脈沖。仿真時(shí)共用了四個(gè)不同頻

21、率的脈沖模擬傳感器脈沖。2.5 液晶顯示簡(jiǎn)介L(zhǎng)M016L是一款較常用的液晶。通常有16條引腳線，其中有8位數(shù)據(jù)總線D0-D7，和RS、R/W、EN三個(gè)控制端口，還有兩個(gè)腳為背光源正負(fù)極，工作電壓為5V。液晶顯示原理：液晶顯示的原理是利用液晶的物理性質(zhì)，通過(guò)電壓對(duì)其顯示區(qū)域進(jìn)行控制，有電就可顯示出圖形。液晶顯示具有厚度薄，使用于大規(guī)模集成電路進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，目前已被廣泛使用于眾多領(lǐng)域，例如便攜式電腦，數(shù)字?jǐn)z像機(jī)，PDA移動(dòng)通信工具等。引腳如下：第1腳：VSS為地第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

22、通過(guò)一個(gè)10K的電位器調(diào)整對(duì)比度,或直接通過(guò)一個(gè)電阻到地.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：背光源正負(fù)極。2.6時(shí)鐘芯片DS13022.6.1 DS1302的簡(jiǎn)介DS1302是美國(guó)DALLAS公司推出的一種高性能、低功耗、帶RAM的實(shí)時(shí)

23、時(shí)鐘芯片，它可以對(duì)年、月、日、周日、時(shí)、分、秒進(jìn)行計(jì)時(shí)，且具有閏年補(bǔ)償功能，工作電壓寬達(dá)2.55.5V。采用三線接口和CPU進(jìn)行同步通信，并可采用突發(fā)方式一次傳送多個(gè)字節(jié)的時(shí)鐘信號(hào)或RAM數(shù)據(jù)。DS1302內(nèi)部有一個(gè)318的用于臨時(shí)性存放數(shù)據(jù)的RAM寄存器。DS1302的管腳如圖2-8所示。圖 2-8 DS1302管腳引腳介紹：VCC1后背電源 VCC2主電源X1，X2振蕩源 RST復(fù)位/片選線2.6.2 DS1302的電路在DS1302電路（如圖2-9）中，VCC2是主電源，VCC1是后備電源。當(dāng)主電源關(guān)閉時(shí)，后背電源 同樣能保持時(shí)鐘的連續(xù)運(yùn)行。DS1302由VCC1或VCC2中的電壓較大的

24、一個(gè)供電。RST的輸入有兩種功能：首先，RST接通控制邏輯，允許地址/命令序列送入移位寄存器；其次，RST提供終止單字節(jié)或多字節(jié)數(shù)據(jù)的傳送手段。當(dāng)RST為高電平時(shí)，所有的數(shù)據(jù)傳送被初始化，允許對(duì)DS1302進(jìn)行操作。如果在傳送過(guò)程中RST置為低電平，就會(huì)終止此次數(shù)據(jù)傳送，I/O引腳變?yōu)楦咦钁B(tài)。上電運(yùn)行時(shí)，在VCC2.5V之前，RST必須保持低電平。只有在SCLK為低電平時(shí)，才能將RST置為高電平。 圖2-9 DS1302電路2.6.3 DS1302的控制字節(jié)DS1302 的控制字節(jié)的最高有效位(位7)必須是邏輯1，如果它為0，則不能把數(shù)據(jù)寫入DS1302中，位6如果為0，則表示存取日歷時(shí)鐘數(shù)據(jù)

25、，為1表示存取RAM數(shù)據(jù);位5至位1指示操作單元的地址;最低有效位(位0)如為0表示要進(jìn)行寫操作，為1表示進(jìn)行讀操作，控制字節(jié)總是從最低位開始輸出。1RAN/CKA4A3A2A1A0RAN/K圖 2-10 DS1302的控制字節(jié)3 軟件平臺(tái)3.1 Proteus ISIS 仿真軟件簡(jiǎn)介Proteus ISIS是一種操作簡(jiǎn)便而又功能強(qiáng)大的原理圖編輯工具，它運(yùn)行于Windows操作系統(tǒng)上，可以仿真、分析各種模擬器件和集成電路，該軟件的特點(diǎn)有：(1)實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)仿真和SPICE電路仿真的結(jié)合具有模擬電路仿真、數(shù)字電路仿真、單片機(jī)及其外圍電路組成的系統(tǒng)仿真、RS232動(dòng)態(tài)仿真、I2C調(diào)試器、SPI調(diào)試

26、器、鍵盤和LCD系統(tǒng)仿真等功能。(2)支持主流單片機(jī)系統(tǒng)的仿真目前支持的單片機(jī)類型有68000系列、8051系列、AVR系列、PIC12系列、PIC16系列、PIC18系列、Z80系列、HC11系列以及各種外圍芯片。(3)提供軟件調(diào)試功能在硬件仿真系統(tǒng)中具有全速、單步、設(shè)置斷點(diǎn)等調(diào)試功能，同時(shí)可以觀察各個(gè)變量、寄存器等的當(dāng)前狀態(tài)，因此在該軟件仿真系統(tǒng)中，也必須具有這些功能。(4)具有強(qiáng)大的原理圖繪制功能目前支持的單片機(jī)類型有：68000 系列、8051 系列、AVR 系列、PIC12 系列等。3.2 Proteus ISIS 的仿真步驟Proteus仿真時(shí)，單片機(jī)需要加載程序，加載程序?yàn)?HE

27、X文件。在Proteus ISIS中，選中AT89C51并單擊鼠標(biāo)左鍵，對(duì)AT89C51進(jìn)行設(shè)置，設(shè)置單片機(jī)時(shí)鐘頻率為12MHz，按照正確的文件路徑加載.HEX文件，對(duì)單片機(jī)設(shè)置完畢后就可以開始仿真了。Proteus ISIS仿真界面如圖3-1所示。圖3-1 Proteus ISIS仿真界面運(yùn)行Proteus程序后，進(jìn)入軟件的主界面。通過(guò)左側(cè)工具欄中的P(從庫(kù)中選擇元件命令)命令，在Pick Devices 左側(cè)窗口中選擇所需元件的關(guān)鍵字，然后放置元件并調(diào)整方向和位置以及參數(shù)設(shè)置。元件的選取界面如圖3-2所示。 圖3-2 元件選取界面3.3 Keil uVision2 調(diào)試軟件Keil uVi

28、sion2是美國(guó)Keil Software公司出品的51系列兼容單片機(jī)C語(yǔ)言軟件開發(fā)系統(tǒng)，使用接近于傳統(tǒng)C語(yǔ)言的語(yǔ)法來(lái)開發(fā)，提供豐富的庫(kù)函數(shù)和功能強(qiáng)大的集成開發(fā)調(diào)試工具，和匯編相比，C語(yǔ)言在功能性、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢(shì)。Keil uVision2 的使用流程如圖3-3所示。 圖 3-3 Keil的基本使用流程Keil uVision軟件的調(diào)試界面如圖3-4所示。圖3-4 Keil uVision2 程序調(diào)試界面本設(shè)計(jì)利用軟件Keil uVision2，在新建Keil項(xiàng)目時(shí)選擇AT89C51單片機(jī)作為CPU，將源程序?qū)?，在“Options For Target”對(duì)話窗口中，選

29、中“Output”選項(xiàng)中的“Create HEX File”，在編譯鏈接后就可以生成.HEX文件。此文件的選取界面如圖3-5所示。 圖 3-5 可執(zhí)行的.HEX 文件的選取界面4 軟硬件設(shè)計(jì)4.1 電路的總體設(shè)計(jì)4.1.1 電路設(shè)計(jì)方案如果我們?cè)谠O(shè)計(jì)電路時(shí)用的是傳統(tǒng)的數(shù)字電路或者模擬電路的話，那么可用的顯示器就只能是LED顯示，VFD顯示，分段式數(shù)碼管等這些傳統(tǒng)的顯示器，這樣的話，僅顯示電路框圖和實(shí)際電路就已經(jīng)非常得復(fù)雜，整體電路更是非常的麻煩。此外，當(dāng)進(jìn)行計(jì)費(fèi)模式切換時(shí)所用的按鍵是機(jī)械按鍵，而機(jī)械按鍵用久了很容易老化，會(huì)造成接觸不良，容易導(dǎo)致功能不易實(shí)現(xiàn)。和此相比，單片機(jī)的功能就強(qiáng)大很多，只

30、需用較少的硬件和少量的軟件就可以實(shí)現(xiàn)較復(fù)雜的設(shè)計(jì)要求，還可以添加更多的其他功能，靈活性很強(qiáng)，計(jì)費(fèi)模式切換通過(guò)軟件就可輕易實(shí)現(xiàn)，避免了因機(jī)械開關(guān)的老化而造成的潛在危險(xiǎn)。因此本電路以AT89C51單片機(jī)為中心，實(shí)現(xiàn)對(duì)出租車路程的統(tǒng)計(jì)，輸出采用液晶顯示器LM016L。4.1.2 計(jì)價(jià)器總體設(shè)計(jì)圖顯示電路 單片機(jī)復(fù)位設(shè)置設(shè)置電路獨(dú)立按鍵時(shí)鐘電路輸入脈沖圖4-1 計(jì)價(jià)器設(shè)計(jì)原理框圖圖4-2 計(jì)價(jià)器設(shè)計(jì)原理圖原理圖功能分析：本設(shè)計(jì)一共采用了四個(gè)頻率開關(guān)，每個(gè)開關(guān)對(duì)應(yīng)的頻率分別為5Hz,50Hz,150Hz，211Hz，這些頻率是采用系統(tǒng)中的頻率來(lái)模擬的霍爾傳感器脈沖。當(dāng)選擇低于10Hz的頻率的時(shí)候，所表示

31、的是出租車停止行駛，此時(shí)采用的是計(jì)時(shí)收費(fèi)模式，即100s按照1km收費(fèi)，1km收費(fèi)1.4元，起步價(jià)為6元（含3km）。當(dāng)選擇50Hz，150Hz，211Hz時(shí)，表示出租車分別行駛在中速，高速，超高速的行駛狀態(tài)下，這是計(jì)價(jià)器的收費(fèi)為計(jì)價(jià)收費(fèi)，起步價(jià)為6元（含3km），行駛1km收費(fèi)1.4元。時(shí)間顯示部分是用DS1302為時(shí)間基準(zhǔn)計(jì)時(shí)的，N鍵和P鍵是調(diào)整時(shí)間的導(dǎo)航鍵，N鍵是順序，P鍵是倒序，+ 鍵和- 鍵是調(diào)節(jié)時(shí)間和日期的，E/C鍵是選擇時(shí)間顯示還是計(jì)費(fèi)顯示的按鍵。Pause鍵是暫停計(jì)費(fèi)的按鍵，當(dāng)出租車正在行駛的過(guò)程中，也就是說(shuō)計(jì)價(jià)器正在計(jì)價(jià)的時(shí)候，按下該按鍵，計(jì)費(fèi)就會(huì)停止。4. 2 計(jì)價(jià)器系統(tǒng)軟

32、件的設(shè)計(jì)4. 2.1主程序模塊在主程序模塊設(shè)計(jì)中，要設(shè)置啟動(dòng)/清除標(biāo)志寄存器、里程寄存器，然后對(duì)它們進(jìn)行初始化，這時(shí)，主程序就會(huì)根據(jù)需要完成啟動(dòng)、清除、計(jì)程等各種操作。初次之外還要對(duì)各接口芯片初始化，對(duì)中斷向量的設(shè)計(jì)，開中斷和循環(huán)等待的工作。4. 2.2 定時(shí)中斷服務(wù)程序在定時(shí)中斷服務(wù)程序中，每1ms就會(huì)產(chǎn)生一次中斷，當(dāng)產(chǎn)生1000次中斷的時(shí)候，也就是一秒，然后把數(shù)據(jù)送到相應(yīng)的顯示緩沖單元，并調(diào)用顯示子程序即可顯示。4. 2.3 液晶驅(qū)動(dòng)程序主程序的實(shí)現(xiàn)是用LCD驅(qū)動(dòng)，系統(tǒng)初始化時(shí)涉及的硬件、鍵盤的控制，根據(jù)按鍵來(lái)啟動(dòng)或者停止里程的測(cè)量，然后調(diào)用用戶界面程序定時(shí)更新日期和時(shí)間的顯示，及時(shí)的更新

33、價(jià)格、里程、費(fèi)用等一些信息顯示，文本、圖形顯示等功能。4. 2.4 計(jì)價(jià)管理程序計(jì)價(jià)管理程序主要作用是對(duì)脈沖的計(jì)量并轉(zhuǎn)換為公里數(shù)，計(jì)算出所需費(fèi)用，同時(shí)，測(cè)出出租車的行駛速度，統(tǒng)計(jì)低速行駛的時(shí)間和費(fèi)用，并把檢測(cè)到的結(jié)果傳送給液晶顯示器，及時(shí)的更新函數(shù)，以便主函數(shù)可以及時(shí)的控制用戶界面，計(jì)時(shí)費(fèi)用，行駛路程等信息。計(jì)價(jià)管理程序主要包括PWM管理程序、里程計(jì)量程序、時(shí)間管理程序、費(fèi)用管理程序、用戶界面控制程序等部分。 4. 3 主程序設(shè)計(jì)及程序流程圖程序開始運(yùn)行后，首先初始化各個(gè)硬件部分，同時(shí)打開時(shí)基中斷，準(zhǔn)備好為鍵盤掃描和時(shí)間管理做好服務(wù)工作，程序進(jìn)入主循環(huán)之后會(huì)不斷的對(duì)按鍵進(jìn)行掃描，隨時(shí)準(zhǔn)備根據(jù)按

34、鍵的啟動(dòng)、停止里程計(jì)量，或者是轉(zhuǎn)換顯示模式和進(jìn)入設(shè)置模式，主循環(huán)時(shí)，時(shí)間也會(huì)及時(shí)更新。主程序流程圖如下圖所示：NYYYN暫停計(jì)費(fèi)進(jìn)入計(jì)時(shí)收費(fèi)模式是否按下暫停鍵進(jìn)入按里程收費(fèi)模式出租車是否高速行駛時(shí)間設(shè)定OK，進(jìn)入計(jì)費(fèi)模式日期、時(shí)間調(diào)整按鍵是否按下Time set over鍵是否按下進(jìn)行時(shí)間日期的調(diào)整液晶顯示年月日時(shí)分秒單片機(jī)液晶初始化操作NYN圖4-3 主程序流程圖主程序見附錄5 Proteus ISIS 仿真結(jié)果5.1 出租車停止行駛時(shí)圖5-1 出租車停止時(shí)當(dāng)頻率選擇在10Hz以下的情況時(shí)，出租車停止行駛，按一下按鍵E/C，切換至計(jì)費(fèi)模式，LOW燈點(diǎn)亮，采用計(jì)時(shí)收費(fèi)，100s按照1km收費(fèi)，

35、1km 收費(fèi)1.4元，起步價(jià)為6元（含3km）。5.2 出租車行駛時(shí)圖5-2 出租車行駛時(shí)當(dāng)頻率選擇在50Hz，150Hz，211Hz的情況下時(shí)，出租車中速、高速、超高速行駛，按一下按鍵E/C，切換至計(jì)費(fèi)模式，RUN燈點(diǎn)亮，采用計(jì)價(jià)收費(fèi)，每行駛1公里收費(fèi)1.4元，起步價(jià)為6元（含3公里）。5.3 出租車暫停計(jì)費(fèi)時(shí)圖5-3 出租車暫停計(jì)費(fèi)時(shí)出租車正在行駛的過(guò)程中，按下PAUSE鍵，將會(huì)停止計(jì)費(fèi)。5.4 顯示時(shí)間和日期圖5-4 顯示時(shí)間和日期出租車不計(jì)費(fèi)時(shí)，按下E/C鍵，就會(huì)切換顯示模式，同時(shí)還可根據(jù)需要，按下N鍵或P鍵選中要調(diào)整的日期或者時(shí)間，然后按+ 或- 鍵就可以隨意修改時(shí)間和日期了。5.5

36、 仿真結(jié)果分析以上是出租車計(jì)價(jià)器具體計(jì)價(jià)的四種情況，其他情況和此相類似。本設(shè)計(jì)中用虛擬的儀表發(fā)生頻率模擬了四個(gè)霍爾傳感器脈沖，共用了四個(gè)頻率開關(guān)的ON和OFF來(lái)選擇頻率，不同的頻率模擬了汽車不同的行駛情況，10Hz以下時(shí)模擬汽車停止行駛，計(jì)價(jià)方式為按時(shí)計(jì)費(fèi)，每過(guò)100s收費(fèi)1.4元；50Hz，150Hz，211Hz分別模擬汽車中速，高速，超高速的行駛狀態(tài)，計(jì)價(jià)方式為計(jì)程計(jì)費(fèi)，每行駛1km收費(fèi)1.4元，起步價(jià)為6元（含3km）。計(jì)時(shí)用DS1302作為時(shí)間基準(zhǔn)來(lái)計(jì)時(shí)，N鍵和P鍵為調(diào)節(jié)時(shí)間的導(dǎo)航鍵，+鍵和-鍵可以調(diào)節(jié)時(shí)間和日期，E/C鍵切換顯示模式。本設(shè)計(jì)雖然成功通過(guò)仿真，但還是有很多需要改進(jìn)的地方

37、，對(duì)實(shí)際使用場(chǎng)合的一些環(huán)境因素考慮不周，應(yīng)增加此方面的處理，更好的提高計(jì)價(jià)器的準(zhǔn)確性和精確性。6 總結(jié)通過(guò)這次的論文設(shè)計(jì)，使我將理論和實(shí)際真正結(jié)合了起來(lái)，這次的設(shè)計(jì)不但讓我對(duì)單片機(jī)有了更深刻的認(rèn)識(shí)，而且還學(xué)到了其他一些芯片的很多知識(shí)，對(duì)Proteus ISIS 仿真軟件也能較好的運(yùn)用。感觸最深的就是畫圖和編程了，也是單片機(jī)最重要的部分。這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)讓我明白了：在以后的學(xué)習(xí)和工作中一定要把理論和實(shí)際結(jié)合起來(lái)，不能只會(huì)理論而不會(huì)實(shí)際，那是不現(xiàn)實(shí)的，只有實(shí)際的做了，你才會(huì)知道自己究竟掌握了多少東西，永遠(yuǎn)不要做一個(gè)眼高手低的人。這次我設(shè)計(jì)的是基于單片機(jī)的出租車計(jì)價(jià)器的設(shè)計(jì)，總體來(lái)看還是比較簡(jiǎn)單的，可

38、以在以后考慮增加一些特殊的功能，使其在計(jì)價(jià)的同時(shí)還可有一定的記憶功能，這樣的話，無(wú)論是對(duì)出租車司機(jī)還是對(duì)廣大消費(fèi)者都是一個(gè)很好的保護(hù)措施，計(jì)價(jià)器的功能也會(huì)變的更加強(qiáng)大！參考文獻(xiàn)1 康華光.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)（第四版）M.北京:高等教育出版社,1998.52 劉和平,劉躍.單片機(jī)原理及使用M.重慶:重慶大學(xué)出版社,2004.2 3 張靖武,周靈彬.單片機(jī)系統(tǒng)PROTEUS設(shè)計(jì)和仿真M.北京:電子工業(yè)出版社,2008.74 楊剛,周群.電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)和實(shí)踐M.北京:電子工業(yè)出版社,2004.6 5 郝鴻安.555集成電路實(shí)用大全M.上海:上?？茖W(xué)普及出版社,2000.3 6 吳運(yùn)昌.模擬電子線路基礎(chǔ)M

39、.廣州:華南理工大學(xué)出版社, 2005.8 7 沈任元,吳勇.常用電子元器件簡(jiǎn)明手冊(cè)M.北京:機(jī)械工業(yè)出版社, 2004.78 陳有卿.555時(shí)基集成電路原理和使用M.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2006.49 李群芳,肖看.單片機(jī)原理接口及使用嵌入式系統(tǒng)技術(shù)基礎(chǔ)M.北京:清華大學(xué)出版社,2005.410 劉南平,孫蕙芹.單片機(jī)實(shí)訓(xùn)和開發(fā)教程M.北京:科學(xué)出版社,2008.1011 樓然苗,李光飛.51系列單片機(jī)設(shè)計(jì)實(shí)例M.北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2003.412 陳明熒.89C51單片機(jī)課程設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)教材M.北京:清華大學(xué)出版社,2004.5附 錄 /出租車計(jì)價(jià)器 設(shè)計(jì)/該模擬程序折合規(guī)則：1

40、km-1m，等待100s-1km-1m，1m-1.4元/底層規(guī)則：若脈沖個(gè)數(shù)/秒 10，則判為低速,1m-200個(gè)脈沖#include#include#include#include#includeuchar code univalent2 = 1,40;/保存單價(jià)的數(shù)組，0-里程單價(jià)整數(shù)位，1-里程單價(jià)小數(shù)位uchar code time_pos7 = 4,-1,7,10,4,7,10; /各時(shí)間在液晶上的顯示位置uchar code money_pos4 = 4,7,4,7; /計(jì)價(jià)器價(jià)格各位在液晶上的顯示位置bit config_ok = 0; /0-未配置完成，1-配置完成bit st

41、ate = 0;/當(dāng)前儀表的運(yùn)行狀態(tài)，0-全速（計(jì)里程），1-低速（計(jì)時(shí)間）bit pause = 0;/計(jì)價(jià)停止?fàn)顟B(tài)位，0-正常計(jì)價(jià)，1-暫停計(jì)價(jià)uint pulse_count = 0; /脈沖計(jì)數(shù)器uint pulse_count_tmp = 0;uint time_count = 0;/保存等待計(jì)時(shí)的變量，單位為秒，10s-1km-1.4元uint mileage_count_new = 0,mileage_count_old = 0;/保存里程的變量，通過(guò)差值計(jì)算里程變化，單位為km，1km-1.4元,uchar idata time7 = 0x09,0x1,0x1,0x1,0x0,

42、0x0,0x0;/保存時(shí)間的數(shù)組uint money2=6,0; /保存車費(fèi)的數(shù)組，0-整數(shù)位,1-小數(shù)位uchar first_3_km = 0;void INT0_init(void);void INT1_init(void);void Delay(uint);void System_init(void);void Time_Show(uchar time_data7);void Run_Show_Time(uchar time_data7);void Money_Show(uint money2);void Show_Wait_Time(uint);void Show_Mileage(v

43、oid);void Run_BackGround(void);/運(yùn)行起來(lái)后，將在LCD上一直出現(xiàn)的void Run_BackGround(void)WriteChar(/, 3,0);WriteChar(:,10,0);WriteChar(:,13,0);WriteChar(.,3,1);WriteChar(Y,6,1);void Show_Mileage(void)WriteDecimal(pulse_count / 200,0,12,1);WriteInt(pulse_count % 200 / 10,0,0,13,1);WriteChar(.,12,1);WriteString(km,1

44、4,1);void Show_Wait_Time(uint time_count)WriteChar(s,15,1);WriteChar( , 10,1);WriteInt(time_count,1,4,11,1);void Money_Show(uint money2)WriteDecimal(money0,0,3,1);WriteDecimal(money1,1,3,1);void Run_Show_Time(uchar time_data7)WriteInt(BcdToInt(time_data2),1,2, 1,0);WriteInt(BcdToInt(time_data3),1,2,

45、 4,0);WriteInt(BcdToInt(time_data4),1,2, 8,0);WriteInt(BcdToInt(time_data5),1,2,11,0);WriteInt(BcdToInt(time_data6),1,2,14,0);void Time_Show(uchar time_data7)WriteChar(/,6,0);WriteChar(/,9,0);WriteChar(:,6,1);WriteChar(:,9,1);WriteInt(BcdToInt(time_data0),1,2, 4,0);WriteInt(BcdToInt(time_data2),1,2,

46、 7,0);WriteInt(BcdToInt(time_data3),1,2,10,0);WriteInt(BcdToInt(time_data4),1,2, 4,1);WriteInt(BcdToInt(time_data5),1,2, 7,1);WriteInt(BcdToInt(time_data6),1,2,10,1);void System_init(void)RstLcd();ClrLcd();P1 = 0x00;config_ok = 0;Time_Show(time);LcdPos(5,0);SetCur(3);INT1_init();while(config_ok = 0)

47、;/等待配置時(shí)間結(jié)束標(biāo)志ClrLcd();SetCur(1);WriteString(set time over.,0,0);Delay(60000);ClrLcd();Run_BackGround();P1= 0xff;void Delay(uint dtime) uint temp;for(temp=0;tempdtime;temp+);void INT0_init(void)EA = 0;IT0 = 1;EX0 = 1;EA = 1;void INT1_init(void)EA = 0;IT1 = 1;EX1 = 1;EA = 1;void main() uchar time_tmp7,

48、i;System_init();DS1302_GetData(time);pulse_count_tmp = pulse_count;mileage_count_new = mileage_count_old = 0;Money_Show(money);Run_Show_Time(time);Show_Mileage();while(1)if(config_ok = 0)/若設(shè)置時(shí)間未完成System_init();DS1302_GetData(time_tmp);if(!(P1 & 0x04)P1 &= 0xfe;P1 |= 0x02;pause = 0;if(time6 != time_t

49、mp6)Run_Show_Time(time_tmp);for(i = 0;i 7;i+)timei = time_tmpi;first_3_km = 0;money0 = 6;money1 = 0;mileage_count_new = mileage_count_old = 0;WriteString( ,0,1);WriteString( ,9,1);Money_Show(money);pulse_count = 0;Show_Mileage();time_count = 0;else if(pause = 0)INT0_init();if(time6 != time_tmp6)Run_Show_Time(time_tmp);for(i = 0;i 7;i+)timei = time_tmpi;if(pulse_count - pulse_count_tmp 2)/由等待時(shí)間換算公里數(shù),10s折合為1km(1m)money1 += 40;if(money1 99)mone