出租车计价器的设计.doc

太原工业学院毕业设计(论文)
1 绪论

1.1 课题背景

出租车行业在我国是八十年代初兴起的一项新兴行业，随着我国国民经济的高速发展，出租汽车已成为城市公共交通的重要组成部分。多年来国内普遍使用的计价器只具备单一的计量功能。目前全世界的计价器中有90％为台湾所生产。现今我国生产计价器的企业有上百家，主要是集中在北京，上海，沈阳和广州等地。出租汽车计价器是一种专用的计量仪器，它安装在出租汽车上，能连续累加，并指示出行程中任一时刻乘客应付费用的总数，其金额值是里程和计时时间的函数。
随着我国经济水平的提高以及汽车技术的发展，出租车也呈现出日益高档化的趋势。为了配合高档出租车的内饰风格，提升出租车的整体形象。更重要的目的是提高行业管理水平，减少司机与乘客人员之间的纠纷。因而性能优良的出租车计价器对本行业来说尤为重要。
现在各大中城市出租车行业都已普及自动计价器，所以计价器技术的发展已成定局。而部分小城市尚未普及，但随着城市建设的加快，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，所以未来计价器的市场还是十分有潜力的。
采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。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，且灵活性强，可以通过软件编程来完成更多的附加功能。
我们知道，只要乘坐的出租车启动，随着行驶里程的增加，就会看到司机旁边的计价器里程数字显示的读数从零逐渐增大，而当行驶到某一值时(如3km)计费数字显示开始从起步价（如8元）增加。当中途需要等待，等待时间超过5分钟时按走一公里的里程来计价。当乘客到站时，按下停止按键，计费数字显示总里程和总金额，它可以很直观的反映乘客使用情况。

1.2 设计目的与要求

1.2.1 设计目的

毕业设计是将理论与实践相结合的教学环节，通过综合运用教材及其他资料，使所学知识得到进一步加深和扩展，同时还培养设计能力和解决实际问题能力，进行基本技能的训练。
本设计的目的：
（1）进一步熟练Proteus、KeilC等软件的操作。
（2）以AT89S52单片机为中心、采用A44E霍尔传感器测距，实现对出租车里程统计，进行计价。
（3）本电路设计的计价器不但能实现计价功能，而且还能实现中途等待处理功能。

1.2.2 主要设计内容及基本要求

（1）设计内容：本电路以AT89S52单片机为中心、采用A44E 霍尔传感器测距，设计简单的出租车计价器。在出租车计价器的设计过程中，我们设计了出租车计价器的硬件、软件以及在汽车内的安装设计。其中主要的外围功能电路有：按键控制电路，时钟电路，复位电路，LCD液晶显示电路，霍尔传感器等。
（2）设计要求：通过对以上各功能的设计，制作出的出租车计价器应具有以下功能：设计的计价器不但能实现计价功能，而且还能实现中途等待处理；上电时显示祝福词，通过按下启动按键来开始计价，LCD液晶开始显示消费金额和行驶里程；按下模拟开关按键（相当于霍尔传感器）来产生一个脉冲信号，模拟行驶的里程，LCD液晶数开始显示所走里程和应付的金额，并不断计算；按下停止按键，停止计费，LCD液晶显示所走里程和乘客所需付总金额结束此次服务。

1.3 论文主要工作概述

（1）了解题目的背景；
（2）明确系统的方案选择，查阅相关资料明确设计要求；
（3）依据设计要求选择合适的控制器；
（4）学习相关芯片；
（5）设计原理框图；
（6）在Proteus制作对应的硬件系统；
（7）测试每部分硬件系统的正确性；
（8）绘制程序流程图；
（9）编译程序并在Keil C中调试；
（10）在Proteus环境下进行仿真测试直到成功。

2 系统硬件设计

2.1 方案选择

主控电路的选择
方案一：采用数字电路控制。将传感器输出的脉冲信号，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，而且不能调节单价，电路不够使用。
方案二：采用单片机控制。利用单片机丰富的I/O端口，以及控制的灵活性，实现基本的里程计价功能和价格调节。这种设计价格便宜，可扩展的功能强大，人机界面丰富[1]。

2.2 系统框图

如图2.1为出租车计价器的整个设计框图，主要由五部分电路组成：主控部分、显示部分、传感器部分、输入部分、其他部分。

AT89S52单片机
复位电路
时钟电路
显示总里程
和总价格
霍尔传感器
（模拟开关）
按键控制

图2.1出租车计价器系统框图

(1) 主控部分
控制器不仅是处理数据的核心部位，而且还是控制各部分如何工作的部件。这一部分我们选用的是AT89S52单片机。
(2) 显示部分
显示器件是直接接触乘客的器件，这一部分的好坏给乘客的印象最深刻，因此这一部分是提升品质的部分。我们选用的是1602液晶。
(3) 传感器部分
传感器部分是公平的源头，如果传感器不稳定直接导致计价的不准。这样很容易引起司机与乘客之间的纠纷。因而传感器的设计选择尤为重要。
(4) 输入部分
输入部分较上面两个部分来说较为简单和次要，输入部分主要是完成计价开始与结束的功能。
(5) 其他部分
其他部分主要是指器件的连接部分中间环节等。

2.3 硬件电路设计

本设计硬件组成主要包括：AT89S52单片机、显示电路、复位电路、时钟电路、按键电路、A44E霍尔传感器。

2.3.1 AT89S52主要性能参数

（1）与MCS-51单片机产品兼容
（2）8K字节在系统可编程Flash闪速存储器
（3）1000次擦写周期
（4）全静态操作：0Hz～24MHz
（5）三级加密程序存储器
（6）32个可编程I/O口线
（7）三个16位定时器/计数器
（8）八个中断源
（9）全双工UART串行通道
（10）低功耗空闲和掉电模式
（11）掉电后中断可唤醒
（12）看门狗定时器
（13）双数据指针
（14）掉电标识符

2.3.2 AT89S52 功能特性概述

AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系统可编程Flash存储器。使用Atmel公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于党规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash，使得AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。
(1) AT89S52具有以下标准功能： 8k字节Flash，256字节RAM，32 位 I/O 口线。如图2.2AT89S52引脚图，看门狗定时器，2 个数据指针，三个 16 位定时器/计

图2.2 AT89S52引脚图

数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。另外，AT89S52 可降至 0Hz 静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。
(2) AT89S52的内部组成
AT89S52内部有8个部件组成，即CPU、时钟电路、数据存储器、串行口、并行口（P0～P3）、定时计数器和中断系统，它们均由单一总线连接并被集成在一块半导体芯片上，即组成了单片微型计算机，AT89S52就是MCS-51系列单片机中的一种。如图2.3。

串行接口
中断系统
并行接口
定时/计数器
RAM
时钟电路路
ROM

CPU
部分

T0
T1
T2
P0 P1P2P3
T R

图2.3 单片机组成框图

① CPU中央处理器
中央处理器是AT89S52的核心，它的功能是产生控制信号，把数据从存储器或输入口送到CPU，或将CPU数据写入存储器或送到输出端口。还可以对数据进行逻辑和算术的运算。
② 时钟电路
AT89S52内部有一个频率最大为33MHz的时钟电路，它为单片机产生时钟序列，但需要外接石英晶体做振荡器和微调电容调整频率。
③ 内存
内部存储器可分做程序存储器和数据存储器，AT89S52内部集成了8K的ROM和256RAM 。
④ 定时/计数器
AT89S52有两个16位的定时计数器，每个定时器和计数器都可以设置成定时的方式和计数的方式，但只能用其中的一个功能，以定时或计数结果对计算机进行控制。
⑤ 并行I/O口
MCS-51有四个8位的并行I/O口，P0，P1，P2，P3，以实现数据的并行输入输出。
⑥ 串行口
它有一个全双工的串行口，它可以实现计算机间或单片机同其它外设之间的通信，该串行口功能较强，可以作为全双工异步通讯的收发器，也可以作为同步移位器用。
⑦ 中断控制系统
AT89S52有六个中断源，既外部中断两个，定时计数器中断三个，另外还有一个串行中断，全部的中断分为高和低的两个输出级。
(3) AT89S52管脚介绍
AT89S52的制作工艺为HMOS，采用40管脚双列直插式DIP封装参见图2.2引脚说明如下：
VCC：电源。
GND：接地。
P0 口：P0口是一个8位漏极开路的双向I/O口。作为输出口，每位能驱动8个TTL逻辑电平。对P0端口写“1”时，引脚用作高阻抗输入。
当访问外部程序和数据存储器时，P0口也被作为低8位地址/数据复用。在这种模式下，P0具有内部上拉电阻。
在 flash编程时，P0口也用来接收指令字节；在程序校验时，输出指令字节。程序校验时，需要外部上拉电阻。
P1 口：P1 口是一个具有内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口，P1 输出缓冲器能驱动 4 个TTL 逻辑电平。对 P1 端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流。
此外，P1.0和P1.2分别作定时器/计数器2的外部计数输入（P1.0/T2）和时器/计数器2的触发输入（P1.1/T2EX），具体如下表2.1所示。
在flash编程和校验时，P1口接收低8位地址字节。
表2.1
引脚号
第二功能
P1.0
T2（定时器/计数器T2的外部计数输入），时钟输出
P1.1
T2EX（定时器/计数器T2的捕捉/重载触发信号和方向控制）
P1.5
MOSI（在系统编程用）
P1.6
MISO（在系统编程用）
P1.7
SCK （在系统编程用）

P2 口：P2 口是一个具有内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口，P2 输出缓冲器能驱动 4 个TTL 逻辑电平。对 P2 端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。
在访问外部程序存储器或用16位地址读取外部数据存储器（例如执行MOVX @DPTR）时，P2 口送出高八位地址。在这种应用中，P2 口使用很强的内部上拉发送 1。在使用8位地址（如MOVX @RI）访问外部数据存储器时，P2口输出P2锁存器的内容。
在flash编程和校验时，P2口也接收高8位地址字节和一些控制信号。P3 口：P3 口是一个具有内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口，p2 输出缓冲器能驱动 4 个TTL 逻辑电平。对 P3 端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。
P3口亦作为AT89S52特殊功能（第二功能）使用，如下表2.2所示。
在flash编程和校验时，P3口也接收一些控制信号。
RET：复位输入。晶振工作时，RST脚持续2 个机器周期高电平将使单片机复位。看门狗计时完成后，RST 脚输出 96 个晶振周期的高电平。特殊寄存器 AUXR(地址 8EH)上的DISRTO位可以使此功能无效。DISRTO默认状态下，复位高电平有效。
：地址锁存控制信号（ALE）是访问外部程序存储器时，锁存低 8 位地址的输出脉冲。在flash编程时，此引脚（）也用作编程输入脉冲。在一般情况下，ALE 以晶振六分之一的固定频率输出脉冲，可用来作为外部定时器或时钟使用。然而，特别强调，在每次访问外部数据存储器时，ALE脉冲将会跳过。 如果需要，通过将地址为8EH的SFR的第0位置 “1”，ALE操作将无效。这一位置 “1”，ALE仅在执行 MOVX 或MOVC指令时有效。否则，ALE将被微弱拉高。这个 ALE使能标志位（地址为8EH的SFR的第0位）的设置对微控制器处于外部执行模式下无效。

表2.2
引脚号
第二功能
P3.0
RXD（串行输入）
P3.1
TXD（串行输出）
P3.2
（外部中断0）
P3.3
（外部中断1）
P3.4
T0（定时器0外部输入）
P3.5
T1（定时器1外部输入）
P3.6
（外部数据存储器写选通）
P3.7
（外部数据存储器写选通）

：外部程序存储器选通信号（）是外部程序存储器选通信号。
当 AT89S52从外部程序存储器执行外部代码时，在每个机器周期被激活两次，而在访问外部数据存储器时，将不被激活。
/VPP:访问外部程序存储器控制信号。为使能从0000H 到FFFFH的外部程序存储器读取指令，必须接GND。
为了执行内部程序指令，应该接VCC。
在flash编程期间，也接收12伏VPP电压。
XTAL1:振荡器反相放大器和内部时钟发生电路的输入端。
XTAL2:振荡器反相放大器的输出端。
芯片擦除：
整个PEROM阵列和三个锁定位的电擦除可通过正确的控制信号组合，并保持管脚处于低电平10ms 来完成。在芯片擦操作中，代码阵列全被写“1”且在任何非空存储字节被重复编程以前，该操作必须被执行。
此外，AT89S52设有稳态逻辑，可以在低到零频率的条件下静态逻辑，支持两种软件可选的掉电模式。在闲置模式下，CPU停止工作。但RAM，定时器，计数器，串口和中断系统仍在工作。在掉电模式下，保存RAM的内容并且冻结振荡器，禁止所用其他芯片功能，直到下一个硬件复位为止。
经过计算和考虑，51系列的AT89S52即可满足我们所设计的产品。AT89S52不用像8031一样外接存储器，节约了空间，提高了稳写性能，而且其内部资源正好可以满足存储要求，再高级的单片机一般多是用在比较精密麻烦的电器设计上，我们这里所设计的计价器是一个较为简单的控制系统，使用AT89S52就完全可以达到我们设计的要求，如果使用更高性能的单片机就会造成资源的浪费，所以我们选AT89S52作为我们的主机电路核心器件。

2.3.3 霍尔传感器

里程计算是通过安装在车轮上的霍尔传感器检测到的脉冲信号，送到单片机产生中断，单片机再根据程序设定，计算出里程。其原理如图2.4所示。

图2.4 霍尔传感器计数原理框图
霍尔传感器的工作原理
霍尔传感器选用A44E集成传感器如图2.5所示。A44E集成霍尔开关由稳压管A、霍尔电势发生器(即硅霍尔片)B、差分放大器C、施密特触发器D和OC门输出E这五个基本部分组成。在输入端施加输入电压Vcc，经稳压管施加后加在霍尔电势发生
器的两端，根据霍尔效应原理，当霍尔处在磁场中时，在垂直于磁场的方向通以电流，则在于这两者相垂直的方向上将会产生霍尔电势差HV输出，该HV信号经放大器放
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。当施加的磁场

图2.5 霍尔传感器A44E结构

达到工作点时，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，通常这种状态为“开”。当施加的磁场达到释放点时，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”[2]。这样通过两次电压变换，使霍尔开关完成一次开关动作见图2.6。
集成霍尔开关A44E的外形及接线如图2.7，图2.8所示。
系统中选择P3.2口作为信号的输入端，采用外部中断0，车轮每转一圈（设车轮的周长是1米），霍尔开关就检测并输出信号，引起单片机的中断，对脉冲计数，当计数达到1000次时，也就是1公里，单片机就控制将金额增加。

图2.6 霍尔传感器A44E结构

图2.7 外形
OUT
+4.5～12V
2K
A44E

图2.8 接线

2.3.4 显示电路的设计

(1) 1602简介
1602上的液晶板上排着若干 5×7 点阵的字符显示位,每个显示位可显示1个字符，每行 16位，有两行。其控制器内部有80×8位的RAM缓冲区。模块内部的控制器常用的有11条控制指令，丰富的指令可以完成液晶的时序控制、工作方式设置和数据显示等。
(2) 1602引脚说明：
VSS为地电源
VDD接5V正电源
VO为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地电源时对比度最高。
RS为寄存器选择，高电平选择数据寄存器、低电平选择指令寄存器。
R/W为读写信号线，高电平进行读操作，低电平进行写操作。当RS和RW共同为低电平时（00）可以写入指令或者显示地址；当RS为低电平RW为高电平时（01）可以读入忙信号；当RS为高电平RW为低电平时（10）可以写入数据。
E端为使能端，当E端由高电平跳变成低电平时，液晶模块执行命令。
D0-D7为8位双向数据线。
1602液晶能够同时显示16x02即32个字符。（16列2行）
1602液晶模块内部的字符发生存储器（CGROM)已经存储了160个不同的点阵字符图形，这些字符有：阿拉伯数字、英文字母的大小写、常用的符号和日文假名等，每一个字符都有一个固定的代码，比如大写的英文字母“A”的代码是01000001B（41H），显示时模块把地址41H中的点阵字符图形显示出来，我们就能看到字母“A”。
因为1602识别的是ASCII码，试验可以用ASCII码直接赋值，在单片机编程中还可以用字符型常量或变量赋值，如’A’。
(3) 1602液晶指令
1602通过D0-D7的8位数据端传输数据和指令。
① 显示模式设置： (初始化)
0011 1000 [0x38] 设置16×2显示，5×7点阵，8位数据接口；
② 显示开关及光标设置：(初始化)详见表2.3
表2.3
指令码
功能

00001DCB
D=1开显示
D=0关显示
C=1显示光标
C=0不显示光标
B=1光标闪烁
B=0光标不闪烁

000001NS

N=1当读或写一个字符后地址指针加一，且光标加一
N=0当读或写一个字符后地址指针减一，且光标减一
S=1当写一个字符，整屏显示左移（N=1）或右移，以得到光标不移动而屏幕移动的效果
S=0当写一个字符，整屏显示不移动
③ 数据指针设置：
数据首地址为80H，所以数据地址为80H+地址码(0-27H，40-67H)
④ 其他设置：详见表2.4
（4）初始化过程（复位过程）
延时15ms
写指令38H（不检测忙信号）
延时15ms
写指令38H（不检测忙信号）
延时15ms
写指令38H（不检测忙信号）
（以后每次写指令、读/写数据操作之前均需检测忙信号）
写指令38H：显示模式设置
写指令08H：显示关闭
写指令01H：清屏
写指令06H：显示光标移动设置
写指令0CH：显示开及光标设置

表2.4
地址码
功能
01H
显示清屏，数据指针=0，所有显示=0
02H
显示回车，数据指针=0

（6）读操作时序图见图2.9

图2.9 读操作时序图

（7）写操作时序图见图2.10

图2.10 写操作时序图

2.3.5 复位电路的设计

通过某种方式，使单片机内各寄存器的值变为初始状态的操作称为复位。
单片机的复位是由外部的复位电路电路实现的，复位电路通常采用上电自动复位和按钮复位两种方式。上电自动复位是通过外部复位电路的电容充电来实现的。除了上电复位外还需要按键手动复位。按键手动复位有电平方式和脉冲方式两种。其中电平复位是通过RST端经电阻与电源VCC接通而实现的。当需要外部复位时，按下复位按钮即可达到复位目的。单片机的复位速度比外围I/O接口电路快。为了能够保证系统可靠的复位，在初始化程序中应安排一定的复位延时时间。

图2.11 上电复位

2.3.6 时钟电路的设计

MCS-51系列的单片机的各功能部件都是以时钟控制信号为基准，内部电路在时
钟信号的控制下，严格地按时序执行指令进行工作，单片机本身如同一个复杂的同步时序电路，为了保证其各个部分同步工作，电路要在唯一的时钟信号控制下，严格地按照时序进行工作。其实只需在时钟引脚连接上外围的定时控制元件，就可以构成一个稳定的自激振荡器。为更好地保证振荡器稳定可靠地工作，谐振器和电容应尽可能安装的与单片机芯片靠近。
本设计中使用的振荡电路，由12MHZ晶体振荡器和两个约30PF的电容组成，在XTAL1和XTAL2两端跨接晶体[4]，电容的大小不会影响振荡频率的高低。在整个系统中为系统各个部分提供基准频率，以防因其工作频率不稳定而造成相关设备的工作频率不稳定，晶振可以在电路中产生振荡电流，发出时钟信号。
G
N
D
XTAL2
18
XTAL1
19
ALE
30
EA
31
PSEN
29
RST
9
P0.0/AD0
39
P0.1/AD1
38
P0.2/AD2
37
P0.3/AD3
36
P0.4/AD4
35
P0.5/AD5
34
P0.6/AD6
33
P0.7/AD7
32
P1.0/T2
1
P1.1/T2EX
2
P1.2
3
P1.3
4
P1.4
5
P1.5
6
P1.6
7
P1.7
8
P3.0/RXD
10
P3.1/TXD
11
P3.2/INT0
12
P3.3/INT1
13
P3.4/T0
14
P3.7/RD
17
P3.6/WR
16
P3.5/T1
15
P2.7/A15
28
P2.0/A8
21
P2.1/A9
22
P2.2/A10
23
P2.3/A11
24
P2.4/A12
25
P2.5/A13
26
P2.6/A14
27
U1
AT89C52
C2
33p
C3
33p
X1
CRYSTAL

图2.12 时钟电路

2.3.7 按键电路的设计

按键控制电路中，单片机的P2.7管脚接启动/停止按键，通过软件编程，上电时显示祝福词，通过按下启动按键来开始计价，LCD液晶开始显示消费金额和行驶里程；按下模拟开关按键（相当于霍尔传感器）来产生一个脉冲信号，模拟行驶的里程，LCD液晶数开始显示所走里程和应付的金额，并不断计算；按下停止按键，停止计费，LCD液晶显示所走里程和乘客所需付总金额结束此次服务。

2.3.8 硬件设计说明

单片机是单片机微型计算机的简称，单片机以其卓越的性能，得到广泛的应用，已经深入到各个领域。对单片机的控制，其实就是对I/O口的控制，无论单片机对外界进行何种控制，或接受外部的何种控制，都是通过I/O口进行的。51单片机总共有P0、P1、P2、P3四个8位双向输入输出端口，每个端口都有锁存器、输出驱动器和输入缓冲器。4个I/O端口都能作输入输出口用，其中P0和P2通常用于对外部存储器的访问。

GND
GND
XTAL2
18
XTAL1
19
ALE
30
EA
31
PSEN
29
RST
9
P0.0/AD0
39
P0.1/AD1
38
P0.2/AD2
37
P0.3/AD3
36
P0.4/AD4
35
P0.5/AD5
34
P0.6/AD6
33
P0.7/AD7
32
P1.0/T2
1
P1.1/T2EX
2
P1.2
3
P1.3
4
P1.4
5
P1.5
6
P1.6
7
P1.7
8
P3.0/RXD
10
P3.1/TXD
11
P3.2/INT0
12
P3.3/INT1
13
P3.4/T0
14
P3.7/RD
17
P3.6/WR
16
P3.5/T1
15
P2.7/A15
28
P2.0/A8
21
P2.1/A9
22
P2.2/A10
23
P2.3/A11
24
P2.4/A12
25
P2.5/A13
26
P2.6/A14
27
U1
AT89C52
脉冲信号
开始停止按钮

图2.13 按键电路

（1）单片机的31引脚/EA接高电平，使用内部ROM。
（2）C1,S1和R1是复位电路，形成一阶电路中的RC电路。
（3）C2 ,C3和X1（晶振）构成振荡电路，提供时钟信号。
（4）P2.7接开始停止按钮。
（5）P3.2接霍尔开关输出。
在这次设计中，我用到P0口、P2口和P3口，P0口为8位三态I/O口，此口为地址总线及数据总线分时复用；P2口为8位准双向口，与地址总线高八位复用；P0口和P2口都有一定的驱动能力，P0口得驱动能力较强。并用霍尔传感器产生脉冲信号[8]。
我们还设计了控制按键，能够很好的对出租车计价器控制，如启动/停止按键等。
当按下计价按键时，显示行驶里程和应付金额。我们可以方便地设计起步价格，单价，多少次脉冲加一次里程数，等待时间设置，等待时间加钱多少设置等。这是本次设计的优点，只要能看懂汉字就可以更改各项设置。
本次设计是依据山西省物价局最新出版的《太原市城市客运出租车运价调整》标准：当乘客的行驶里程小于三公里时总价等于起步价；行驶里程等于或大于三公里后，总计与行驶里程的关系式为：总价=起步价+单价×（总里程—起步里程），进行计价。本设计中，起步价为8元，起步里程为3公里，当然这些数据可以在程序中很方便地改写，以满足不同时期价格调整的需要。

3 系统软件设计

3.1 编程工具-C51语言

AT89S52单片机的应用程序设计，使用C51语言进行程序设计虽然相对于汇编语言代码效率有所下降，但可以方便地实现程序设计模块化，代码结构清晰、可读性强，易于维护、更新和移植，适合较大规模的单片机程序设计。近年来，随着C51语言的编译器性能的不断提高，在绝大多数应用环境下，C51程序的执行效率已经非常接近汇编语言，因此，使用C51进行单片机程序设计已经成为单片机程序设计的主流选择之一。
51系列的单片机的程序设计语言主要有两种：一是汇编程序设计；二是C语言编程设计。两种程序设计语言都有各自的优点。用汇编语言编写和高级语言（C语言）比较起来节省空间，这样对于存储空间仅8Kb的芯片来说极之有利的，51系列单片机更能高速的运行。C语言编写的程序，虽然不像汇编那样速度快，但程序简单易行，并且需要较小的存储空间。C语言作为一种编译型程序设计语言，它兼顾了多种高级语言的特点，并具备汇编语言的功能。此外，C语言程序还具有完善的模块程序结构，从而为软件开发中采用模块化程序设计方法提供了有力的保障。因此，使用C语言进行程序设计已成为软件开发的主流。
本设计就是采用C语言编写的。由于采用模块化操作，使得主程序在修改，执行的时候显得方便易行。

3.2 系统程序设计

3.2.1 主程序模块

主程序流程图如图3.1所示，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、中断的设计及开中断、欢迎词显示等工作。

图3.1 主程序流程图

3.2.2 外部中断0服务程序

图3.2 外部中断0流程图
每当传感器输出一个电平信号就使单片机发生一次，当计够100次脉冲，并且路程大于等于开始路程时，将总价格加一定数额完成了计价功能同时记下了行驶里程。

3.2.3 定时器1中断服务程序

在定时中断服务程序中，每50ms产生一次中断，当产生6000次中断的时候，也就是5min后判断一次是否等待，如果等待将加一定的价格。程序流程图如图3.2。

图3.2 定时器1中断服务程序流程图

4 软件调试

软件调试是利用开发工具进行在线仿真调试。先是各个模块、各个子程序分别调试，最后进行整体调试。

4.1程序调试工具-KeilC

Keil C 软件是众多单片机应用开发的优秀软件之一，它集编辑，编译，仿真于一体，支持汇编和C语言等程序设计，界面友好，易学易用。
下面是Keil C软件的使用方法
进入 Keil C 后，屏幕如下图所示。几秒钟后出现编辑界。
启动Keil C时的屏幕如图4.1所示。
进入Keil C后的编辑界面如图4.2所示。

图4.1 Keil C欢迎界面

简单程序的调试
学习程序设计语言、学习某种程序软件，最好的方法是直接操作实践。下面通过我们本次的编程、调试过程同大家一起分享如何使用Keil C软件以及Keil C软件的基本调试技巧方法。
（1）建立一个新工程
单击Project菜单，在弹出的下拉菜单中选中New Project选项如图4.3所示。

图4.2 编辑界面

图4.3 新建工程

（2）然后选择你要保存的路径,输入工程文件的名字,比如保存到C51目录里,工程文件的名字为C51如图4.4所示,然后点击保存。

图4.4 保存路径

（3）这时会弹出一个对话框,要求你选择单片机的型号，你可以根据你使用的单片机来选择，Keil C几乎支持所有的51核的单片机,我这里还是以大家用的比较多的Atmel 的89C51来说明，如图4.5所示，选择89C51之后，右边栏是对这个单片机的基本的说明,然后点击确定。

图4.5 选择单片机

（4）完成上一步骤后，屏幕如图4.6所示。

图4.6 工程树状图

（5）在图4.7中，单击“File”菜单，再在下拉菜单中单击“New”选项。

图4.7 新建文件

新建文件后屏幕如图4.8所示。

图4.8 打开的文件

（6）此时光标在编辑窗口里闪烁，这时可以键入用户的应用程序了，但笔者建议首先保存该空白的文件，单击菜单上的“File”，在下拉菜单中选中“Save As”选项单击，屏幕如图4.9所示，在“文件名”栏右侧的编辑框中，键入欲使用的文件名，同时，必须键入正确的扩展名。注意，如果用C语言编写程序，则扩展名为(.c)；如果用汇编语言编写程序，则扩展名必须为(.asm)。然后，单击“保存”按钮。
（7）回到编辑界面后，单击“Target 1”前面的“＋”号，然后在“Source Group1”上单击右键，弹出如图4.10菜单
（8）然后单击“Add File to Group ‘Source Group 1’” 屏幕图4.11所示。
（9）选中Test.c，然后单击“Add ”屏幕如图4.12所示。
注意“Source Group 1”文件夹中多了一个子项“Text1.c”，子项的多少与所增加的源程序的多少相同。

图4.9 文件保存

图4.10 添加到工作组

（10）现在，请输入如下的C语言源程序:
　#include <reg52.h> 　　　　　　　 　//包含文件
　#include <stdio.h>
　void main(void) 　　　　　　　　　　//主函数
　{　　　　
　　SCON=0x52；
　　TMOD=0x20；
　　TH1=0xf3；
　　TR1=1； 　　　　　　　　　　　//此行及以上3行为PRINTF函数所必须
　　printf(“Hello I am KEIL. \n”)； 　　//打印程序执行的信息
　　printf(“I will be your friend.\n”)；
　　while(1)；
　}

图4.11 添加工作组（副）

图4.12 编译的文件

在输入上述程序时，读者已经看到了事先保存待编辑的文件的好处了吧，即Keil C会自动识别关键字，并以不同的颜色提示用户加以注意，这样会使用户少犯错误，有利于提高编程效率。程序输入完毕后，如图4.13所示。

图4.13 正在编写的程序

（11）在上图中，单击“Project”菜单，再在下拉菜单中单击“Built Target”选项（或者使用快捷键F7），编译成功后，再单击“Project”菜单，在下拉菜单中单击“Start/Stop Debug Session”（或者使用快捷键Ctrl+F5）,屏幕如图4.14所示
（12）调试程序:在上图中，单击“Debug”菜单，在下拉菜单中单击“Go”选项，（或者使用快捷键F5），然后再单击“Debug”菜单，在下拉菜单中单击“Stop Running”选项（或者使用快捷键Esc）；再单击“View”菜单，再在下拉菜单中单击“Serial Windows #1”选项，就可以看到程序运行后的结果，其结果如图4.15所示

图4.14 仿真过程

图4.15 仿真结果

至此，我们在Keil C上做了一个完整工程的全过程。但这只是纯软件的开发过程，如何使用程序下载器看一看程序运行的结果呢？
10）单击“Project”菜单，再在下拉菜单中单击“” 在图4.16中，单击“Output”中单击“Create HEX File” 选项，使程序编译后产生HEX代码，供下载器软件使用。把程序下载到AT89S51单片机中。

图4.16 生成hex文件

4.2单片机仿真软件在线调试-Proteus

前面详细介绍了Keil C软件的使用，Proteus的使用在此不再赘述。
（1）打开Proteus软件。
（2）选择file菜单下的open design选项，找到所需的元器件，元器件上单击右键选中，再单击左键对其进行命名和赋值，接着在编辑器左边的一栏中，找出并绘制设计所要的各种元器件，按照电路图连接后并保存。
（3）将用KeilC编译产生的hex文件下载到单片机中，双击AT89S52单片机，在对话框中把保存过的hex文件打开，再单击确定。
（4）单击左下角运行按钮，进行软件仿真调试，进行现象的查看，能清楚地观察到芯片上每一个引脚的电平变化，红色代表高电平，蓝色代表低电平；并在1602液晶上显示相应的数据。如果现象不正确，则在KeilC中单步调试程序，并在Proteus 观察现象，哪一步不正确则对该段的程序进行修改，调试直到仿真完全成功为止。
该仿真中霍尔传感器采