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1、基于单片机的出租车计价器的设计学生姓名：朱如秋学号：070404350169班级：07机电一体化指导老师：程曦职称：助教学校：江苏城市职业学院张家港办学点摘要1第1章方案选择与论证21.1 出租车计价器的发展概况21.2 出租车计价器的发展阶段21.3 功能简介31.4 方案论证3第2章硬件电路设计5第3章软件设计103.1 程序模块103.2 程序流程图113.3 测试方法与仪器133.4测试数据及测试结果分析13第4章新型产品的将来15第5章总结16第6章参考文件和附录176. 1参考文献176.2电路原理图18致谢20基于单片机的出租车计价器的设计朱如秋内容摘要：本电路以P89C58单片
2、机为中心、采纳A44E霍尔传感器测距，实现对出租车里程统计，并进行计价。采纳看门狗电路MAX8131.实现上电复位、手动复位和监视电压功能，时钟芯片DS1302在系统掉电的时保存单价、里程、车轮长度等信息和显示时间，人机界面采纳液晶显示，为减小功耗可将液晶屏背光灯设为手动可调。并采纳炜煌A6热敏打印机打印基本信息。本电路设计的计价器不但能实现计价功能，而且还能依据白天、黑夜自动调整计价模式，中途等待处理以及为避开一些作弊行为设计的防作弊功能。经检测本设计基本实现了设计要求的基本和发挥部分，同时还有肯定的创新。关键字：计价器：霍尔传感器；掉电爱护；防作弊技术指标：1、主限制器：系列单片机P89C
3、582、以P89C58单片机为中心、采纳A44E霍尔传感器测距，实现对出租车里程统计，并进行计价。采纳看门狗电路MAX8131.实现上电复位、手动复位和监视电压功能，时钟芯片DS1302在系统掉电的时保存单价、里程、车轮长度等信息和显示时间，人机界面采纳液晶显示，为减小功耗可将液晶屏背光灯设为手动可调。第一章方案选择与论证1.1 出租车计价器的发展概况出租车行业在我国是八十年头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。多年来国内普遍运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
4、是集中在北京，上海，沈阳和广州等。我国第一家生产计价器的是重庆市起重机厂，最早的计价器全部采纳机械齿轮构，只能完成简洁的计程功能，可以说，早期的计价器就是个里程表。随着科学技术的发展，产生了其次代计价器。它采纳了手摇计算机与机械结构相结合的方式，实现了半机械半电子化。此时它在计程的同时还可完成计价的工作。大规模集成电路的发展又产生了第三代计价器，也就是全电子化的计价器。它的功能也在不断完善。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，其金额值是计程和计时时间的函数。出租车计价器在最初运用时具备的主要功能是依据行驶里程计价，要求精
5、度高，牢靠性好。随着电子技术的发展以及对计价器的不断改进和完善，便产生了诸多的附加功能。例如：（I）1.ED显示功能，数码管的运用让计价器实现多屏显示的功能，可同时显示各项营运数据，使乘客一目了然；（2）永久时钟功能，在非营运状态下，日历时钟芯片的运用使计价器可以显示永久时钟；存储功能，可存储多项营运数据，便于查询。新型数据存储器的应用使得计价器的营运数据在掉电状况下还可以保存10年。1.2 出租车计价器的发展阶段出租车行业在我国是八十年头初兴起的一项产业，随着出租车的产生，计价器也应运而生。但当时在我国还没有一家企业能够生产，因此早期的计价器是由台湾引进的。我国的第一家生产计价器企业是重庆市
6、起重机厂，最早的计价器全部采纳机械齿轮结构，只能完成简洁的计程功能，可以说早期的计价器就是一个里程表。随着科学技术的发展，产生了其次代计价器。它采纳了手摇计算机与机械结构相结合的方式，实现了半机械半电子化。此时它在计程的同时还可以完成计价的工作。大规模集成电路的发展又产生了第三代计价器，也就是全电子化的计价器。它的功能也在不断完善.当单片机出现并应用于计价器后，现代出租车计价器的模型也就基本具备了，它可以完成计程，计价，显示等基本工作。单片机以及外围芯片的不断发展促进了计价器的发展。出租车计价器在最初运用时具备的主要功能是依据行驶里程计价，要求精度高，牢靠性好。1.3功能简介步入21世纪，出租
7、车已经广泛地出现在我们四周。随着人们生活水平的不断提高，出租车的运用频率也越来越高，出租车行业也以高质量的服务给人们带来了出行的享受。但是由于行业的特别性，出租车行业总存在着买纠纷，困扰着行业的发展。而在出租车行业中解决这一冲突的最好方法就是改良计价器，用更加精良的计价器来为乘客供应更加便利快捷的服务。30年前，我国出现了出租车，但是由于当时的经济水平，出租车并没有普遍在我们生活中出现。随着改革开放的深化，出租车行业的发展势头已特别突出。如今出租车在我国的交通运输中担当着重要的角色，出租车计价器是出租车上必不行少的重要仪器，它是负责出租车营运收费的专用智能化仪表。随着城市旅游业的发展，出租车行
8、业已成为城市的窗口，象征着一个城市的文明程度。1.4方案论证依据设计要求系统可分4个模块构成：主机电路、掉电爱护模块、信号采集模块和显示模块。（一）主机电路的选择方案一：采纳数字电路限制。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洁，性能不够稳定,而且不能调整单价，也不能依据天气调整计费标准，电路不够好用。方案二：采纳单片机限制。利用单片机丰富的I/O端口，及其限制的敏捷性，实现基本的里程计价功能和价格调整、时钟显示功能。综合考虑采纳方案二比较好。（二）掉电爱护方案一：采纳AT24C02oAT24C02是ATME1.公司的2KB字节的电可擦除存
9、储芯片，采纳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ImA,静态电流IOUA（5.5V）,芯片内的资料可以在断电的状况下保存40年以上，而且采纳8脚的DIP封装，运用便利。方案二：DS1302是美国DA1.1.AS公司推出的一种高性能、低功耗、带RAM的实时时钟，它可以在很小电流的后备电源（2.5V5.5V电源，在2.5V时耗电小于30OnA）下工作，利用DS1302的RAM就可以实现掉电爱护，而且很直观简洁的显示时间，可带来许多便利。所以选用方案二可以有更大的作用。（三）显示设计方案一：采纳液晶显示器（1.CD）显示。液晶屏功能强大，可显示各种字体的数字、汉字、图象，还
10、可以自定义显示内容，显示内容也较丰富；便利操作者读取信息及一些扩展功能的实现。占用系统IO口较少，有效地节约系统资源，使整个系统更加人性化。方案二：采纳1.ED数码管显示。数码管具有编程简洁，夜间显示效果好，但只能显示有限的符号和数码字，而且显示内容有限。能完成题目中的基本要求，假如还要增加详细功能的提示，则比较难实现。依据上述分析选用方案二。其次章硬件电路设计由设计要求设计出一款出租车计价器，该计价器由主控器P89C58限制，能自动调整白天、晚上计价模式及中途等待处理，可由按键手动限制单价、车轮周长调整、时间调整、背光灯设置以及收费信息打印等功能。由霍尔转速传感器A44E来来检测发动机主轴的
11、转数，以此推算行走里程。当后备电源低于肯定值时通过看门狗电路MAX8131.向单片机输出一个信号提示单片机进行掉电爱护。单价，里程等信息保存在时钟芯片DS1302中。作弊电路由光电耦合器设计，通过限制霍尔传感器的电源检测本次计价是否为车轮转动产生，以此判别作弊信号。总体电路框图为：图1总体电路框图本系统的功能实现详细可分一下几个单元实现，总体电路图参见附录Io（一）里程计算、计价单元及作弊单元的设计里程计算是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，其原理如图1所示。图2传感器测距示意图在霍尔电势发生器的两端加上电压VCC后，依据霍耳效应原理，当霍
12、耳片处在磁场中时，霍尔传感器的输出端输出低电平。当车轮转动一圈时小磁铁供应一个磁场，则霍尔传感器输出一次低电平完成一次数据采集。我们选择了P3.3口作为信号的输入端，内部采纳外部中断0,车轮每转一圈，霍尔开关就检测并输出信号，引起单片机的中断，对脉计数。通过计算将脉冲增加体现在金额和里程上。作弊及防作弊电路如图3所示，假如没有前置的电路很简洁人为的给单片机一个低电平，使计数增加，达到作弊的效果。当添加光电耦合器后，由光电耦合器限制传感器的电源，每检测到一个脉冲，在中断服务子程序里马上关闭传感器电源，正常状况因为传感器的输出关闭，输出应当变为高电平，这时立刻再检测输入端的信号，假如此时输入变为高
13、电平，说明当前检测到的脉冲的确是车轮滚动产生的，是真实的计数输入，累计加一。但假如检测到输入接着为低电平，只能说明有额外的低电平脉冲加载在传感器的输出端，是作弊，系统不进行累加，防止作弊。本电路中用来模拟作弊的信号由555芯片制作产生。该部分电路的电压由22OV电压经变压整流后通过一个7805产生5V电源供电，产生的频率F=I=四一，详细电路如图4所示。T(/?1+2)C1图4方波产生电路（二）按键及数据显示单元的设计依据要求我们设计了一个包括时间调整、车轮长度调整的功能键，还有单价上调和下调，复位，计价，作弊演示，液晶背光灯限制及打印八个按键。各键盘设置的功能如图所示：计价多功能键上升下调复
14、位打印背光设置作弊演示图5键盘功能示意图按下对应按键时调用对应的程序执行功能，其中复位按键还包含一个空车指示灯进行协助显示。显示部分要求显示单价、里程、总金额和另外扩展的时钟显示等各种信息，采纳1.CD显示很简洁满意要求。(三)掉电存储单元的设计当主电源低于IOV时单片机就要实行掉电爱护措施，我们采纳看门狗电路MAX8131.对电源电压进行监视，该芯片PFl的门限电压是1.25V,当电源电压为IOV时分压结果使PFI引脚的电压V等于1.25V,电源电压下降IOV以下时V小于1.25V,则PFO就从高电平跳变到低电平，将PFO连接单片机的外部中断P3.2口,当PFo从高电平跳变到低电平常触发中断
15、进行数据爱护，数据爱护采纳的是时钟芯片DS1302,该芯片内部有32个寄存器可以对数据进行读和写以刚好钟的设置，所以当掉电时将数据写入DS1302,重新上电后在从该芯片中读取数据，这样就完成了掉电爱护功能。因为MAX8131.的RESET引脚可以对复位门限电压4.65V进行监测，当电源电压超过复位门限电压4.65V,RESET端输出200MS的复位信号，所以将该引脚与单片机的复位端相接就能实现系统上电复位功能，另外在MR端接上一个开关，当按下开关时RESET输出复位脉冲，实现手动复位。详细电路如图6所示。(四)打印模块设计打印采纳炜煌A6热敏微型打印机。该系列打印机外形小巧，同时兼有RS232
16、和H1.电平输出，我们干脆选择TT1.电平和串口打印机，这样与单片机连接电路简洁，程序也不困难详细电路如图所示图7打印机电路（五）电源模块设计由于出租车供应的电源是12V的直流电源，所以我们要设计一个DC-DC转换模块给系统电路供应一个5V电源,开关电源限制芯片采纳MC34063,MC34063是一单片双极型线性集成电路，专用于直流-直流变换器限制部分。本电路中外接打印机驱动电流为3A所以要对MC34063进行扩流，除外接典型原件外再加上BU5O8A-NPN型大功率三极管构成降压式变换器输出5V-3A,为防止电源反接在输入端添加一个爱护二极管。电路如图8所示。图8第三章软件设计3.1程序模块该
17、计价系统的软件设计分为以下几个模块：1 .主程序模块在主程序模块中，须要完成对各接口芯片的初始化，出租车单价的初始化，中断向量的设计以及中断处理，循环等待等工作，还需推断当前时间自动切换夜间或是白天模式（我们自定晚上19点到其次天7点为夜间模式，计费模式则是白天6点到晚上23点单价为2元，23点到次日6点单价为3元，这两种单价是可调的）。当按下计价开关时，就启动计价，单片机依据里程寄存器中的内容计算和推断出行驶里程是否已超过起步价公里数（起步价2.5元5公里）。若已超过，则依据里程值、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
18、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，显示当前所应当付的金额和对应的单价，并打印客户凭条，在按下复位键系统自动对数据清零，并重新进行初始化过程，对下一个顾客乘坐时重新计价。2 .里程计数中断服务程序假设中断计数一次代表车轮转动10圈，每当霍尔传感器输出一个低电平信号就使单片机中断一次,计数值加一，程序依据计数值和车轮周长计算出里程数,然后程序又依据里程数和单价计算出总价。最终将结果送1.CD显示。3 .中途等待中断服务程序当单片机处在计价状态下时，片内的TO定时器便被启动。假如霍尔开关在规定的时间内没有输出信号，就对当前金额加上中途等待的单价（假设中途等待5分钟按
19、一公里计价，30秒内车轮没有转动则显示等待）。当霍尔传感器重新有信号输出的时候，就自动切换到正常的计价4 .显示子程序服务程序由于显示部分采纳液晶显示，所以只要将液晶进行初始化，在须要显示时调用显示函数对相应的字符及数据在液晶屏的详细位置进行显示。5 .键盘服务程序键盘采纳查询的方式，放在主程序中，当没有按键按下的时候，单片机循环主程序，一旦有按键按下，便转向相应的子程序处理，处理结束再返回。3.2程序流程图1.主程序流程图键I处理程序3.里程计数中断服务流程图图11里程计数中断服务流程图3.3测试方法与仪器(一)试验测试里程计价单元测试，掉电爱护单元测试，中途等待测试，发挥部分测试。(一)测
20、试仪器PC机、伟福仿真器、烧显器、数字万用表，秒表，自制手摇模拟车轮。(三)测试方法依据电路图焊接好电路板后上电，再依据设计要求逐一对各个功能以及发挥功能进行调试实现。3.4测试数据及测试结果分析(一)计价单元测试测试中我们主要从白天、晚上两种模式分别测试各项功能。再依据不同的单价，车轮长度，计算里程和总价，测试标准为2.5公里以内以起步价5元计，超过2.5公里以每公里按单价计价，假设模拟车轮转一圈实际车轮转10圈，测试结果如表1所不。表1里程计价测试数据模式单价（元）车轮长度（米）里程（公里）总金额（元）白天2.52.310252.02.02.551.51.71.55晚上3.52.57.52
21、13.02.02.552.51.5512测试结果与理论值相符，因为总金额为3为整数显示，所以系统在显示时自动将小数部分丢弃。达到设计要求。（二）中途等待测试在计价模式下，假如车轮在30秒内没有转动，则进入中途等待模式下，屏幕自动显示等待，5分钟后计价器按一公里加价。（三）发挥部分测试除设计要求的发挥部分以外我们还增加了防作弊和打印功能。为了演示作弊与防作弊我们另外用555电路制作一个方波信号，频率为IOHZ到50HZ连续可调，测试时采纳12HZ左右，占空比为9：1的方波。由功能键切换出作弊演示模式，在传感器的输出与地之间加上作弊信号后就可以人为进行作弊演示。测试结果，作弊演示时车轮转动与外加信
22、号都能计价，当正常模式时外加信号不能计价。我们将想要打印的信息以串行通信的方式发送给微型打印机，当按下打印键时，单片机将包括单价，里程，总金额和时间等信息发送给打印机起先打印，实现打印功能。（四）掉电单元测试不管系统处于何种状态，当电源小于IOV时，能把当前界面全部信息保存起来，从新上电后能显示原来界面。第四章新型产品的将来新型计价器以AT89S51单片机为核心，具备了计量功能、打印功能、语音功能、查寻功能等多项功能，整机功耗小于3.6W.计程误差和计时误差均在+0.5%1.0%之间，系统性能稳定、体积小、成本低。这种新型多功能计价器是新一代计价器的发展方向。操作更便利，可加光标上移键。新型计
23、价器运用的是以AT89S51单片机作为核心的限制元件，运用全双工串行口进行通信,其外接显示电路由741.S614和共阳极数码管构成,实现了扩展并行1/0接口的功能,来实现单价,起步价,返程价,郊区价,夜间价,低速价,显示和修改时间等功能,是一个低成本的出租车计价系统。以及灵敏的霍尔开关型器件，电源线路简洁好用，除可检测运用中电池性能外,也可用于新购买电池的质量检测,对参数进行适当调整,也用于其它规格Nicd电池的容量检测或作充电器用。AT89S51单片机具有指令系统丰富、功能强、性能牢靠、电路简洁、敏捷易扩展、成本低等优点，加上经过优化的程序，使其有很高的智能化水平。以P89C58单片机为核心
24、的计价器主要缺陷在于计价不精确、运用寿命短。新型计价器采纳以AT89S51单片机为主限制单元的编码解码技术,使每个出租车的计价器拥有不同的编码,从而防止出租车之间计价器的相互盗用，便于出租车公司对出租车的管理。同时,可以随时对单片机的外围电路进行扩展,并通过软件编程实现本系统的不断升级。第五章总结依据命题要求和测试结果，进行对比分析，实现如下功能：本设计完成了命题基本部分的全部要求，发挥部分的全部要求，并完成了额外的创新发挥：1）具有防作弊功能，并附加作弊演示。2）具有打印包含基本信息的客户凭条的功能。本设计还有许多可发挥空间，如进行刷卡付费及语音播报等，假如时间充裕我们将接着完善该设计。通过
25、这次设计，我最大的收获就是自己的动手实力和独立解决问题的实力得到了很大的提高。从方案形成到打算电路图，到设计程序，到调试每一个小小的步骤，我都得到了很好的熬炼。我学会了怎样有效的收集整合资料；我学会了怎样耐性地焊接电路；我学会了怎样细心地检查电路；我学会了怎样虚心地寻求帮助；我学会了我也明白了，许多书本上的东西光靠趴在书本上学是学不到其中的精髓的，我们必需亲自去试着实践了，亲自去经验失败了才能对它们真正的驾驭。理论必需联系实际，而实践试检验真理的唯一标准，我真正的懂得了这句话的真谛。在我以后的工作和生活中，我从今可以吸取许多阅历，凡事都要自己去动下手，去实践一下，遇到困难，恒久不要丢失一颗成功
26、的心，有耐性，有信念，有细心，有恒心，有虚心，只有这样，我才会在逆境中不断前进。第六章参考文件和附录6.1参考文献1 .C程序设计谭浩强清华高校出版社2 .单片机原理及应用张毅刚高等教化出版社3 .电子技术基础模拟部分康华光高等教化出版社4 .单片机典型外围器件及应用实例求是科技人民邮电出版社5 .单片机课程设计指导楼然苗李光飞北京航空航天高校出版社6 .2电路原理图附录2.A.操做说明1）首先打开计价器前端的电源开关按钮，红色指示灯亮表示电源供电正常，绿色指示灯亮表示空车。2）将传感器电路接到计价器前端的接口上，再按下计价器复位开关计价器复位。3）键盘功能如下:计价多功能键上升下调复位打印背
27、光设置作弊演示计价：当有乘客上车时按下计价按钮，计价器起先工作；多功能键：可以选择单价调整、时间调整、车轮周长调整；上升：可以对单价、时间、车轮周长上调；下调：可以对单价、时间、车轮周长下调；复位：对单价、里程、总价等数据进行复位；打印：到达目的地后，按下打印按钮则打印机打印出单价、里程、总价等信息；背光设置：为了省电，可以选择打开或者关闭1.CD的背光灯；作弊演示：按下此按钮后，计价器便可以进行作弊演示，对传感器上人为附加的脉冲计数，再按下此键，则作弊无效；乘客到达目的地都应当进行数据复位，即按一下复位按钮。致谢从论文选题到搜集资料，从写稿到反复修改，期间经验了喜悦、聒噪、苦痛和彷徨，在写作
28、论文的过程中心情是如此困难。如今，伴随着这篇毕业论文的最终成稿，困难的心情烟消云散，自己甚至还有一点成就感。那种感觉就犹如在一场盛大的颁奖晚会上，我在晚会现场看着其他人一个接着一个上台领奖，自己却始终未能被念到名字，经过了很长很长的时间后，最终有位嘉宾高喊我的大名，这时我遗忘了从前漫长的无聊的等待时间，欣喜万分地走向舞台，然后迫不及待地起先抒发自己的心情，发表自己的感想。这篇毕业论文的就是我的舞台，以下的言语便是有点成就感后在舞台上发表的发自肺腑的真诚谢意与感想：我要感谢，特别感谢我的导师程曦老师。她为人随和热忱，治学严谨细心。在闲聊中她总是能像知心挚友一样激励你，在论文的写作和措辞等方面她也
29、总会以“专业标准”严格要求你，从选题、定题起先，始终到最终论文的反复修改、润色，程老师始终仔细负责地赐予我深刻而细致地指导，帮助我开拓探讨思路，细心点拨、热忱激励。正是许老师的无私帮助与热忱激励，我的毕业论文才能够得以顺当完成，感谢程老师。“可怜天下父母心“，在我告辞学习生涯之时，请容许我向我最爱的家人表示真诚的谢意，想到他们，我总是感到暖和而安详。感谢我的爸爸、妈妈，正是因为有你们的激励和支持，才有了今日的我。你们的培育之恩，爱惜之情让我永生难忘。在我成功的时候，你们的笑容散发着华蜜、满意和荣耀的光线，照亮了我的前程；在我失败的时候，你们的眼神透露出理解、包涵和激励的信息，让我意气风发，鼓足了志气！
