51单片机出租车计价器开题报告.doc

届毕业设计（论文）开题报告

题 目 基于单片机的出租车计价器设计
学 院
专 业
姓 名
指导教师
起止日期

年 月 日
毕业设计开题报告
一、课程目的意义：
随着生活水平的提高，人们已不再满足于衣食住的享受，出行的舒适已受到越来越多人的关注。于是，出租车行业以低价高质的服务给人们带来了出行的享受。但是总存在着收费纠纷困扰着出租车行业的发展，而解决这一矛盾的最好的方法就是改善计价器，用更加精良的计费器更好的为乘客提供方便快捷的服务。
我国在70年代开始就出现出租车，但那时的计费系统大都是国外进口的,不但不够准确，价格还十分的昂贵。随着改革开放的深入，出租车行业的发展势头已十分的突出。出租车计费器从最开始的只显示路程，需要司机自己定价，按四舍五入法计算，到能够自动计费，以及现在的能够打印发票和语音提示，按时间自动变换单价等功能。随着城市的旅游业的发展，出租车行业已成为城市的窗口，象征着一个城市的文明程度。现在各大中城市出租车行业都已普及自动计费器，所以计费器技术的发展已成定局。而部分小城市尚未普及，,但随着城市建设日益加快，象征着城市面貌的出租车行业也将加速发展，计价器的普及也是毫无疑问的，所以未来出租车计费器的市场还是十分潜力的。出租车计费器时乘客与司机双方的交易准则，它是出租车行业的重要标志，具有良好性能的计费器无论是对广大出租车司机还是乘客来说都是有必要的。因此，出租车计费器的研究也是十分有价值的。
近些年出租车计价器都是应用了单片机技术制造出来的，单片机是微型机的一个主要分支，在结构上的最大特点是把CPU、存储器、定时器和多种输入/输出接口电路集成在一块超大规模集成电路芯片上。所以本次设计中采用51系列单片机作为控制芯片进行设计，用较少的硬件和适当的软件相互配合可以轻易的实现设计要求，且灵活性强，用汇编语言进行编程。利用单片机丰富的I/O端口，以其控制的灵活性实现对里程计费、价格调整和时钟显示功能
二、设计方案：
方案一：采用数字电路控制，其实现方案框图，如图1所示。采用传感器件，输出脉冲信号，经过放大整形作为移位寄存器的脉冲，实现计价，但是考虑到这种电路过于简单，性能不够稳定，而且电路不够实用。模拟电路和数字电路设计的计价器整体电路的规模较大，用到的器件多，造成故障率高，难调试，对于模式的切换需要用到机械开关，机械开关时间久了会造成接触不良，功能不易实现。数字电路实现方案框图，如图1所示。
移位寄存器
金额
显示
单价
显示
里程传感器
电源电路
及保护电路

图1、数字电路实现方案框图
方案二：采用单片机控制。利用单片机丰富的I/O端口，及其控制的灵活性，有较大的活动空间，便于修改。不但能实现基本的里程计价功能和价格调节、时钟显示功能，而且能在很大的程度上扩展功能，还可以方便的对系统进行升级。为此我们采用了单片机进行设计，相对来说功能强大，用较少的硬件和适当的软件相互配合可以很容易的实现设计要求。单片机控制实现方案框图，如图2所示：
按键
控制

89C51

单片机

数码管显示驱动电路
单 价
显 示

总 价
显 示
可擦除存储器
霍尔测速

图2、单片机控制实现方案框图
综上对比，采用方案一数字电路设计的计价器整体电路的规模较大，用到的器件多，造成故障率高，难调试，对于模式的切换需要用到机械开关，机械开关时间久了会造成接触不良，功能不易实现。而方案二单片机有较大的活动空间，利用单片机丰富的I/O端口，及其控制的灵活性，不但能实现基本的里程计价功能和价格调节、时钟显示功能，而且能在很大的程度上扩展功能，还可以方便的对系统进行升级。采用了单片机进行设计，相对来说功能强大，用较少的硬件和适当的软件相互配合可以很容易的实现设计要求。因此采用方案二作为本次设计的实现方案。

三、设计内容：
1、系统的硬件构成：
硬件由以下几个部件组成硬件设计主要包括单片机AT89S51、数据显示部件、A44E霍尔传感器电路、AT24C02 掉电存储单元的设计、里程计算及计价单元的设计。在硬件设计过程中，充分利用各部件的功能，实现多功能的出租车计价器设计。
（1）单片机模块：本设计是利用单片机作为核心控制器件，它将键盘输入的控制信号内部进行处理和转换，再将处理后的数字信号一方面送给D/A转换电路进行数模转换，另一方面送给显示电路，显示输出数值。
（2）传感模块：通过安装在车轮上的霍尔传感器A44E检测到的信号，送到单片机，经处理计算,送给显示单元的。当车轮转动一周时，霍尔传感器将有一个脉冲的低电平，单片机外部中断检查到传递给单片机进行转速计算。传感器检测示意图，如3所示。

图3、传感器检测示意图
（3）数据存数模块：每当设定一次单价，系统就自动调用存储程序，将单价信息保存在AT24C02电可擦除存储存储器内。当系统重新上电的时候，自动调用读存储器程序，将存储器内的单价等信息，读到缓存单元中，供主程序使用。、掉电存储单元的设计图，如图4所示。

图4、掉电存储单元的设计图
（4）输入模块：本设计中需要用到七个按键，通过行列扫描才驱动键盘，由于单片机的内部上拉，按键没按下时，处于稳定的高电平，当有按键按下时，单片机可扫描检查到低电平。而不会引起按键的误操作，提高按键电路的抗干扰能力。
（5）显示模块：采用四个共阳级的8段数码管，用单片机一组I/O口作为数据口向数码管发送数据信息，而用另一组I/O口对数码管进行位选，从而实现动态显示。在位选信号中采用74LS07实现对数码管进行驱动。
（6）供电电路：220V市电经220V/9V变压器降压后得到的9V交流电压，经三端稳压器7805得到+5V的电压。

2、软件设计：
在主程序模块中，需要完成对各接口芯片的初始化、出租车起价和单价的初始化、中断向量的设计以及开中断、循环等待等工作。另外，在主程序模块中还需要设置启动/清除标志寄存器、里程寄存器和价格寄存器，并对它们进行初始化。然后，主程序将根据各标志寄存器的内容，分别完成启动、清除、计程和计价等不同的操作启动计价，将根据里程寄存器中的内容计算和判断出行驶里程是否已超过起价公里数。若已超过，则根据里程值、每公里的单价数和起价数来计算出当前的累计价格，并将结果存于价格寄存器中，然后将时间和当前累计价格送显示电路显示出来。当到达目的地的时候，由于霍尔开关没有送来脉冲信号，就停止计价，显示当前所应该付的金额和对应的单价，到下次启动计价时，系统自动对显示清零，并重新进行初始化过程。
（1）主程序
系统在上电复位后，先对定时器0和定时器1进行设置和赋值，再进行系统各参数初始化设置，开启用于显示模块的定时器0，再进行按键扫描，通过键处理函数对各模块进行控制。在硬件没有任何触发信号时，主程序进行反复循环执行，并时刻检测触发端口是否有触发信号。系统初始化完成后,启动时钟系统随后进入正常工作状态。
（2）定时子程序
时间子函数部分主要用于产生时钟信号，实现对等待计时部分电路的等待计时。该部分主要采用单片机定时器0来实现，编程时需要对定时器进行各项设置并对计数器输入初始值，每次对单片机进行复位时都要重复以上步骤。在该程序中定时器0，工作于方式1，16位定时方式。
（3）扫描子程序
在本设计中采用了按键来切换各种不同状态，而系统需要时刻查询按键信息，因此需要采用按键扫描来实时查询按键情况，在该程序中单独编写了按键扫描子程序，在有按键信息时进行程序调用和跳转，该按键扫描子程序中还嵌套了按键扫描程序以处理在有客情况下的状态切换。

四、预期成果：
1. 输入电压 DC1：00实行基价，从21:00~7:00实行基价上浮20%；
3. 里程从0km~3k 24V±5%；
2. 时间从3km~2km基价，4km~9km实行价格1，10km~20km实行价格2，超过20km后实行价格3；
4. 用数码管直接显示里程、当前计费标准、需支付总金额数，显示清晰直观；
5. 系统稳定性好，能可靠工作。

五、进度安排
2010年11月20日—2010年11月30日：查阅资料、实习、设计题目确定；
2010年12月01日—2011年02月20日：收集整理资料；
2011年02月21日—2011年02月22日：下发任务书；
2011年02月23日—2011年03月04日：完成开题报告；
2011年03月05日—2011年04月17日：元器件购买、硬件电路安装与调试；
2011年04月18日—2011年04月22日：设计任务中期检查；
2011年04月23日—2011年05月22日：进一步完善程序编写及软硬件调试；
2011年05月23日—2011年05月27日：准备毕业设计验收；
2011年05月28日—2011年06月02日：完成论文，准备答辩。
六、主要参考文献：
[1] 张鑫, 华臻陈书谦. 单片机原理及应用[M]. 北京工业出版社. 2005.
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[3] 阎石. 数字电子技术基础[M]. 北京: 高等教育出版社, 2006.
[4] 潭浩强. C程序设计[M]. 北京:清华大学出版社, 2004.
[5] 张毅刚, 刘杰. MCS-51单片机原理及应用[M]. 哈尔滨: 哈尔滨工业大学出版社, 2004.
[6] 李萍. AT89S51单片机原理、开发月应用实例[M]. 北京: 中国电力出版社, 2008.
[7] 魏宋扬. 出租汽车计价器常见故障及分析处理[J]. 中国测试, 2009, 35(5): 126-127.
[8] 万福君, 潘松峰, 刘芳. MCS-51单片机原理、系统设计及应用[M].北京:清华大学出版社, 2008.
[9] 马忠梅, 籍顺心等. 单片机的C语言应用程序设计[M]. 北京: 北京航空航天大学出版社, 2005.
[10] 黄遵熹. 单片机原理接口与应用[M]. 西安: 西北工业大学出版社, 2000.
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[17] 张小虎, 刘洁. 基于单片机的出租车计价器编码传感器的设计[J]. 自动化技术与应用, 2005, (24): 10.

指导教师意见（对课题设计（研究）内容的深度、广度及设计（研究）方案的意见和对毕业设计（论文）结果的预测等）

指导教师签名：
年 月 日
系（教研室）审核意见：

系主任签名：
年 月 日
注：开题报告应在指导教师指导下由学生填写，经指导教师及系审核后生效。