单片机优秀课程设计出租车计价器.doc
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1、河南理工大学微机原理和单片机接口技术课程设计汇报出租车计价器设计姓 名: 郝高锋 蒋亚光 学 号:专业班级:指导老师: 所在学院: 电气工程和自动化学院 04月 10 日摘要本设计是一个基于单片机出租车计价器。本设计关键完成功效有计时,计费,统计里程,空车显示,暂停,测速等。用到硬件关键有C51单片机,直流电动机,霍尔传感器等。经过霍尔传感器及单片机外部中止功效,统计车轮旋转圈数,经过车轮周长计算里程。因为使用单片机系统附带数码管显示只有四个数码管,所以每次只能显示一个数据:里程、费用或等候时间。为了全部数据全部能在数码管上显示,加入了按键。第五个键能够显示里程,第六个键能够显示等候时间,第五
2、个键和第六个键全部没有按话就是显示费用。本设计还附有测速功效,经过单片机内部计时器计时,经过每分钟测得里程计算出车速度。经过测得速度判定使用里程计费还是经过时间计费,这么也比较人性化。本设计另一个人性化之处于于能够暂停计费,这么能够随时暂停计费,支持部分收费。本设计空车提醒功效对司机和乘客全部有好处,方便乘客叫车,也能够降低司机麻烦。本设计经过灯提醒表示某个键被按下,这么能让司机和乘客很清楚看到按了什么键。当按下开启计费键后绿灯会亮,这么就会让司机很轻易判定是不是按了开启计费键,以免造成无须要损失。当按下暂停键时,红灯就会亮,这么方便乘客判定是不是暂停了计费,有利于保障乘客正当权益。而空车则有
3、黄灯提醒,这么乘客只要看到黄灯就能判定是空车能够方便乘客叫车。本设计关键有三部分组成,分别是霍尔传感器测量部分、单片机处理部分、数码显示部分。霍尔传感器测量部分关键是由硬件组成不需要太多编程,而单片机处理部分关键任务是编程,数码管显示部分是单片机扩张部分。下面对本设计进行部分简单功效总体描述。加电以后系统默显示三公里内费用,此时处于初始状态;第一个键是计费开启键,按下以后开始计费同时绿灯亮;第二个键是计费暂停键,按下以后计费暂停同时红灯亮;第三个键是空车提醒键,按下以后黄灯亮,同时等候时间、里程、费用等全部归零;第四个键是单程和往返转换键,能够实现单程、往返转化;第五个键是里程查询键,按了以后
4、数码管显示里程数;第六个键是等候时间查询键,按了以后能够查询等候时间。关键字:C51单片机 霍尔传感器 费用 里程 等候时间 中止 计时器1概述1.1出租车起源出租车是一个公共交通工具,通常是短途、往返于同一城市不一样地点。其收费通常比其它公共交通高,比如:公交车、地铁等。出租车起源于英国。1620年,伦敦出现了第一家四轮马车出租车队,尽管整个车队才有四辆马车,不过车夫们穿着统一订做制服,行驶于街道十分拉风,随即这一行业开始迅猛发展起来。1654年,英国议会颁布了出租马车管理法令,并给出租马车主发放营业许可证。 1886年卡尔本茨发明了以汽油发动机为动力三轮汽车,这十二个月被称为汽车元年。而直
5、到1897年,世界上第一家出租汽车企业才在德国斯图加特成立。中国出租车行业最早是始于清朝末年,当初有部分德国商人和法国商人在中国办了洋车行,包含上海、北京、青岛、宁波等口岸城市。建国以后出租车行业曾经存在过一阵子,到文革期间出租车被看成资本主义尾巴给根本割掉了。以后文革以后有缓慢发展,到改革开放后有了较大发展。1.2出租车计价器研究现实状况出租车计价器大约经历了四个发展阶段,一、传统全部由机械元器件组成机械式,二、半电子式即用电子线路替换部分机械元器件,三、集成电路式,四、单片机式。使用单片机设计出租车计价器功效很强大,能够满足计时、计程、计费、查看、存放、统计等多个计量功效。利用编程可设计出
6、多个不一样计费模式,不一样情况采取不一样收费方法,使司机在工作中能够应付多种突发情况,设计理念愈加人性化,符合当今社会需要。其多种功效由键盘控制,操作简单。且计价器造价低廉,安装方便,优势显著。1.3出租车计价器发展趋势伴随单片机性能不停提升而价格却不停下降,单片机控制得到更广泛应用。外围芯片不停发展使得计价器功效愈加强大,性能愈加稳定。伴随电子技术发展和对计价器不停改善和完善,产生了很多附加功效。比如: (1)存放功效,可存放多项营运数据,便于查询。新型数据存放器应用使得计价器营运数据在掉电情况下还能够保留;(2)永久时钟功效,在非营运状态下,日历时钟芯片使用使计价器能够显示永久时钟;(3)
7、LCD显示功效,液晶屏使用让计价器实现多屏显示功效,可同时显示各项营运数据使乘客一目了然。1.4本设计目标及意义伴随人民生活水平提升,大家已经不再满足于衣食住享受,出行舒适程度已经受到越来越多人关注。于是,出租车行业以较低价格,较高服务质量,给大家带来了出行方便及享受。不过大量买卖纠纷困扰着行业发展。改良计价器是处理这一矛盾最好方法。用愈加精良计价器来为乘客提供愈加方便快捷、优良服务是本设计一大目标。凡坐过出租车人全部知道,只要汽车一开动,伴随行驶里程增加,汽车前面计价器,里程显示器显示读数就会从零逐步增大,而当行驶到某一值时(如3千米)计费数字显示器开始从起步价(如5元)增加。当出租车抵达某
8、地需要在那里等候时,司机按下“计时”键,每等候一定时间,计费显示就增加一个等候费用。汽车继续行驶时,停止计算等候费,继续增加里程计费。抵达目标地,便可按显示数字收费。中国在70年代开始出现出租车,但那时计费系统大全部是从国外进口,不仅不正确,而且价格还十分昂贵。伴随改革开放日益深入,出租车行业发展势头已十分突出,中国很多机械厂家全部推出了国产计价器。出租车计价器功效也从刚开始只显示旅程(需要司机自己定价,计算后四舍五入),发展到能够自主计费,和现在能够打发票和语音提醒、按时间自主变动单价等功效。伴随城市旅游业发展,出租车行业已成为城市窗口,象征着一个城市文明程度。所以能够本课题研究很有必需,意
9、义重大。2系统总体方案及硬件设计2.1计价器工作原理出租车计价器是依据乘客乘坐汽车行驶距离和等候时间多少进行计价,并在行程中同时显示费用。从起步价开始,当汽车程行驶未满3公里时,均按起步价计算。过3公里后,实现每1公里单价收费,中间遇暂停时,开始计时收费,测距收费和计时收费和便组成了乘客总车费。完整出租车计价器还应包含存放、查看、统计等功效。本计价器设计采取单片机控制。关键是利用单片机丰富I/O端口和其控制灵活性,实现基础里程计价功效、时钟显示功效、空车提醒等功效。其原理框图以下:里程键 盘 控 制89S51单片机里程计算单元串口显示驱动电路总金额显示等候时 间 原理框架图经过键盘控制计价器开
10、启、暂停、空车提醒及多种显示之间转换。测量单元是很关键单元,用来测量里程;同时和计时器配合工作也能够测速。而单片机是关键处理单元,处理按键信息及测量单元信息,并发出正确指令,在整个系统中作用就相当于人大脑。显示单元是一个关键人际交流单元,关键用来显示费用、里程、总等候时间等信息,为司机和乘客提供多种方便。2.2单片机单元单片机单元是本设计关键部分,采取是C51单片机。AT89C51是美国ATMEL企业生产低电压,高性能CMOS8位单片机,片内含4k bytes可反复擦写只读程序存放器(PEROM)和128 bytes随机存取数据存放器(RAM),器件采取ATMEL企业高密度、非易失性存放技术生
11、产,兼容标准MCS-51指令系统,片内置通用8位中央处理器(CPU)和Flash存放单元,功效强大AT89C51单片机可为您提供很多高性价比应用场所,可灵活应用于多种控制领域。关键性能参数:和MCS-51产品指令系统完全兼容 4k字节可重擦写Flash闪速存放器1000次擦写周期全静态操作:0Hz24MHz三级加密程序存放器1288字节内部RAM32个可编程IO口线2个16位定时计数器6个中止源可编程串行UART通道低功耗空闲和掉电模式单片机引脚图以下:AT89C51 提供以下标准功效:4k 字节Flash 闪速存放器,128字节内部RAM,32 个IO 口线,两个16位定时计数器,一个5向量
12、两级中止结构,一个全双工串行通信口,片内振荡器立即钟电路。同时,AT89C51可降至0Hz静态逻辑操作,并支持两种软件可选节电工作模式。空闲方法停止CPU工作,但许可RAM,定时计数器,串行通信口及中止系统继续工作。掉电方法保留RAM中内容,但振荡器停止工作并严禁其它全部部件工作直到下一个硬件复位。P0 口:P0 口是一组8 位漏极开路型双向IO 口,也即地址数据总线复用口。作为输出口用时,每位能吸收电流方法驱动8个TTL逻辑门电路,对端口写“1”可作为高阻抗输入端用。在访问外部数据存放器或程序存放器时,这组口线分时转换地址(低8位)和数据总线复用,在访问期间激活内部上拉电阻。在FIash编程
13、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8位双向IO口,P1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”,经过内部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)。FIash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8位双向IO口,P2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”,经过内部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
14、电阻,某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流(IIL)。在访问外部程序存放器或16位地址外部数据存放器(比如实施MOVXDPTR指令)时,P2口送出高8位地址数据。在访问8 位地址外部数据存放器(如实施MOVXRI 指令)时,P2 口线上内容(也即特殊功效寄存器(SFR)区中R2寄存器内容),在整个访问期间不改变。Flash编程或校验时,P2亦接收高位地址和其它控制信号。P3口:P3口是一组带有内部上拉电阻8 位双向IO 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。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。作输入端时,被外部拉低P3 口将用上拉电
15、阻输出电流(IIL)。P3口除了作为通常IO口线外,更关键用途是它第二功效,以下表所表示:端口引脚第二功效P30RXD(串行输入口)P31TXD(串行输出口)P32/INT0(外中止0)P33/INT1(外中止1)P34T0(定时计数器0外部输入)P35T1(定时计数器1外部输入)P36/WR(外部数据存放器写选通)P37/RD(外部数据存放器读选通)本设计使用单片机最小系统以下图:2.3里程计算里程计算是经过安装在车轮上霍尔传感器A44E检测到信号,送到单片机,经处理计算,送给显示单元。霍尔传感器是依据霍尔效应制作一个磁场传感器。在半导体薄片两端通以控制电流I,并在薄片垂直方向施加磁感应强度
16、为B匀强磁场,则在垂直于电流和磁场方向上,将产生电势差为UH霍尔电压。因为A44E 属于开关型霍尔器件,其工作电压范围比较宽(4.518V),其输出信号符合TTL 电平标准,能够直接接到单片机IO 端口上,而且其最高检测频率可达成1MHZ。差分放大器C、施密特触发器D 和OC 门输出E 五个基础部分组成。在输入端输入电压CC V ,经稳压器稳压后加在霍耳电势发生器两端,依据霍耳效应原理,当霍耳片处于磁场中时,在垂直于磁场方向通以电流,则和这二者相垂直方向上将会产生霍耳电势差H V 输出,该H V 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。当施加磁场达成“工作点”(
17、即OP B )时,触发器输出高电压(相对于地电位),使三极管导通,此时OC 门输出端输出低电压,通常称这种状态为“开”。当施加磁场达成“释放点”(即rP B )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”。这么两次电压变换,使霍耳开关完成了一次开关动作。里程测量原理图以下:本设计选择了P3.2 口作为信号输入端,内部采取外部中止0,车轮每转一圈(我们设车轮周长是1 米),霍尔开关就检测并输出信号,引发单片中止,对脉计数,当计数达成1000 次时,也就是1 公里,单片机就控制将金额自动加增加,算公式:单价 公里数=金额。2.4键盘控制及指示灯单元本设计是用了最小系统全
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