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毕业论文:出租车计价器设计

发表时间:2013/12/2 9:26:57

毕业论文:出租车计价器设计

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目 录
提要 1
1.出租车计价器概述 1
2.系统方案设计 2
2.1设计要求 2
2.2出租车计价器控制方案设计 2
3.出租车计价器硬件设计 3
3.1单片机最小系统设计 3
3.2速度及里程检测电路设计 4
3.2.1 A44E霍尔传感器检测电路设计 4
3.2.2 RPR-220光电传感器检测设计电路 5
3.3 AT24C02掉电存储电路设计 6
3.4 键盘电路设计 7
3.5数据显示电路设计 7
3.6 8255接口电路设计 8
3.7语音播报系统设计 9
4.软件设计 9
4.1系统主程序 9
4.2定时中断服务程序 11
4.3里程计数中断服务程序 11
4.4 中途等待中断程序 11
4.5显示程序 11
4.6计算程序 11
4.7键盘扫描程序 12
5.实验仿真结果分析 13
6. 结束语 15
6 参考文献: 16
附录A 系统源程序 17
附录B 系统原理图 32

提要
随着出租车行业的发展,出租车已经是城市交通的重要组成部分,从加强行业管理以及减少司机与乘客的纠纷出发,具有良好性能的计价器对出租车司机和乘客来说都是很必要的。而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。而采用单片机进行的设计,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地实现设计要求,且灵活性强,而且可以通过软件编程来完成更多的附加功能。本设计采用AT89S52单片机为主控器,以RPR-220光电传感器测距,实现对出租车的多功能的计价设计,并采用AT24C02实现
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。同时,白天和夜晚价格不同,可以进行切换。白天单价、夜晚单价、等待单价和起步价格都可通过独立键盘进行调节。(默认起步价为6元/3公里,里程单价白天为2元/公里,夜晚为元2.5/公里,等待计时单价0.5元/5分钟)。
2.2出租车计价器控制方案设计
计数器系统主要由六部分组成:AT89S52单片机、独立键盘、EEPROM AT24C02、RPR-22O光电传感器、ISD2560语音芯片和显示数码管。
本设计通过RPR-220光电传感器来检测汽车行进的公里数,并产生一系列相应的脉冲输出,脉冲送到单片机进行处理,单片机根据程序设定通过计算脉冲数换算出行驶公里数,再根据从EEPROM中读取的价格等相关数据进行金额的计算,计算好的金额、里程和单价都实时地显示在数码管上,同时在营运过程中根据上下车的不同状态来实现不同的语音功能播放。在乘客到达目的地时通过按键进行语音播报和打印乘车数据。独立键盘可以调节价格等相关数据,按下相应的按钮,产生信号交由单片机处理并实时显示出来,调节好的数据存储到EEPROM中,掉电后可以使调好的数据不丢失,下次得电后直接从EEPROM读到单片机,系统结构图如图2-1所示。

图2-1 系统结构图
3.出租车计价器硬件设计
3.1单片机最小系统设计
主控机系统采用了Atmel 公司生产的 AT89S52单片机,它含有256 字节数据存储器,内置8K 的电可擦除FLASH ROM,可重复编程,大小满足主控机软件系统设计,所以不必再扩展程序存储器。复位电路和晶振电路是AT89S52 工作所需的最简单外围电路。单片机最小系统电路图如图3-1所示。
AT89S52 的复位端是一个史密特触发输入,高电平有效。复位端若由低电平上升到高电平并持续2个周期,系统将实现一次复位操作。在复位电路中,按一下复位开关就使在复位端出现一段时间的高电平,外接11.0592M 晶振和两个30pF电容组成系统的内部。

图3-1 单片机最小系统图
3.2速度及里程检测电路设计
3.2.1 A44E霍尔传感器检测电路设计
A44E 属于开关型的霍尔器件,其工作电压范围比较宽(4.5~18V),其输出的信号符合TTL电平标准,可以直接接到单片机的IO 端口上。霍尔传感器有信号转换、电压放大、整形输出等功能,其原理如图3-2所示。

图3-2 霍尔传感器原理
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3-3所示。

图3-3 传感器测距示意图
若本系统选择了将A44E的脉冲输出口接到P3.3口外部中断1作为信号的输入端(这样可以减少程序设计的麻烦),车轮每转一圈(设车轮的周长是2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500次时,即1公里,单片机就控制将金额自动增加,如图3-4所示。

图3-4 A44E霍尔元件检测电路
3.2.2 RPR-220光电传感器检测设计电路
RPR-220是一种一体化反射型光电探测器。其发射器是一个砷化镓红外发射管,接收器是一个高灵敏度,硅平面光电三极管。采用DIP4封装,它具有灵敏度高,受离散光的干扰小,体积小,结构紧凑等特点。发射器和接收器都有两根引出脚,其中长脚为正极,短脚为负极。通过发射器发射出光线一部分能够返回,一部分不能返回,由此产生脉冲,通过脉冲计数,当计数达到500次时,即1公里,单片机就控制将金额自动增加,如图3-5所示。

图3-5 RPR-220 光电传感器检测电路
两种方案用于做检测电路都可以,都可以实现试验结果,本次毕业设计选择的是光电传感器检测里程。
3.3 AT24C02掉电存储电路设计
AT24C02 是ATMEL公司的2KB 字节的电可擦除存储芯片,采用两线串行的总线和单片机通讯,电压最低可以到2.5V,额定电流为1mA。在断电的情况下保存40 年以上,采用8 脚的DIP 封装,其中A2到A0为地址引脚,SDA、SCL为总线接口;WP为保护引脚,WP接VSS时,禁止写入高位地址,WP接VDD时,允许写入任何地址。AT24C02芯片引脚配置如图3-6所示。

图3-6 AT24C02引脚配置图
掉电存储单元的作用是在电源断开的时候,存储当前设定的单价信息。其电路如图3-7所示。

图 3-7 存储单元电路
图中R4、R5 是上拉电阻,其作用是减少AT24C02的静态功耗。由于AT24C02的数据线和地址线是复用的,采用串口的方式传送数据,所以只用两根线SC (时钟脉冲)和SDA(数据/地址)与单片机P1.6和P1.7口连接,进行传送数据。
每当设定一次单价,系统就自动调用存储程序,将单价信息保存在芯片内;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。
3.4 键盘电路设计
当单价等信息需要进行修改时,就要用到键盘进行修改。由于调节信息不多,故采用4个独立键盘即可,分别实现清零、切换、增大、减小和功能等作用。电路原理如图3-8所示。

图3-8 键盘调整电路设计
S1:接P1.0口,对上一次的计费进行清零,为下次载客准备。
S2:接P1.1口,实现白天和夜晚单价的切换;当功能键S4按下时,S2可对数据进行增大。
S3:接P1.2口,当功能键S4按下时,S3可对数据进行减小。
S4:接P1.3口,按1次,进入调整白天单价;按2次,进入调整夜晚单价;按3次,进入调整等待单价;按4次,进入调整起步价;按5次,返回。
S5: 接P1.3口, 当其按下时进行语音播报。
3.5数据显示电路设计
数码管有共阳极和共阴极两种接法,此次设计采用共阴极。LED显示器与单片机的接口采用静态显示与单片机接口时,共阴极或共阳极点连接在一起接地或高电平。静态显示器接口电路,在位数较多时,电路比较复杂,需要的接口芯片较多,成本也较高。动态LED显示接口由于各个数码管共用同一个段码输出口,分时轮流通电的,从而大大简化了硬件线路,降低了成本。LED显示器中每个发光二极管要通过5毫安-20毫安的电流才能达到正常亮度。在轮流显示过程中,每位数码管的点亮时间为1~2ms,由于人的视觉暂留现象及发光二极管的余辉效应,尽管实际上各个数码管并非同时点亮,但只要扫描的速度足够快,给人的印象就是一组稳定的显示数据,不会有闪烁感,动态显示的效果和静态显示是一样的,能够节省大量的I/O端口,而且 ……(未完,全文共20576字,当前仅显示3701字,请阅读下面提示信息。收藏《毕业论文:出租车计价器设计》