出租車計價器畢業(yè)設(shè)計

1、<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　現(xiàn)在各大中城市出租車行業(yè)都已普及自動計價器，所以計價器技術(shù)的發(fā)展已成定局。而部分小城市尚未普及，但隨著城市建設(shè)加快，象征著城市面貌的出租車行業(yè)也將加速發(fā)展，計價器的普及也是毫無疑問的，所以未來汽車計價器的市場還是十分有潛力的。本系統(tǒng)以STC89C54單片機為核心，用電機模擬車輪運轉(zhuǎn)，A04E霍爾傳感器測電機轉(zhuǎn)數(shù)。文章詳細介紹

2、了出租車計價器的硬件電路和軟件設(shè)計。硬件部分利用霍爾元件將電機每轉(zhuǎn)一圈的脈沖數(shù)傳入單片機系統(tǒng)，然后單片機系統(tǒng)將信號經(jīng)過處理送顯示。軟件部分用C語言進行編程，采用模塊化設(shè)計思想。該系統(tǒng)實現(xiàn)了對出租車里程的測量統(tǒng)計，并能將出租車的里程數(shù)、候時時間、時距并計總價用LCD實時顯示。</p><p>　　關(guān)鍵詞：里程，霍爾元件，LCD顯示，時距并計</p><p><b>　　Abstra

3、ct</b></p><p>　　It is the major cities in the taxi industry has universal automatic meter now，and meter technology development is a foregone conclusion. And some small cities not yet universal, but wit

4、h increasing speed up urban construction, a symbol of taxi industry will also accelerate development, and the popularity meter is no doubt, therefore, the future of the automobile market valuation is still potential. By

5、STC89C54 as kernel, electric motor imitating wheel revolving, using A04E Hall element to measur</p><p>　　Keywords: Mileage,Hall element,LCD,Time and mileage counting together </p><p><b>　　

6、目 錄</b></p><p><b>　　第一章 緒論1</b></p><p><b>　　1.1課題背景1</b></p><p>　　1.2課題的主要任務(wù)及內(nèi)容2</p><p>　　第二章 出租車計價器系統(tǒng)總體方案設(shè)計4</p><p>　　2

7、.1 任務(wù)分析與實現(xiàn)4</p><p>　　2.2 出租車計價器系統(tǒng)硬件方案設(shè)計4</p><p>　　2.2.1 里程測量傳感器的設(shè)計5</p><p>　　2.2.2 方案的確定7</p><p>　　2.3 出租車計價器系統(tǒng)軟件方案設(shè)計7</p><p>　　第三章 出租車計價器系統(tǒng)硬件電路設(shè)計9&l

8、t;/p><p><b>　　3.1 概述9</b></p><p>　　3.2 傳感器及其測量系統(tǒng)9</p><p>　　3.2.1 霍爾傳感器的測量原理10</p><p>　　3.2.2 集成開關(guān)型霍爾傳感器11</p><p>　　3.3 單片機的原理及應(yīng)用12</p>

9、<p>　　3.3.1 單片機原理簡介12</p><p>　　3.3.2 單片機的引腳功能介紹13</p><p>　　3.3.3 單片機中斷系統(tǒng)介紹16</p><p>　　3.3.4 單片機定時/計數(shù)功能介紹18</p><p>　　3.4 單片機外圍電路的設(shè)計19</p><p>　　3.

10、4.1 時鐘電路的設(shè)計19</p><p>　　3.4.2 復(fù)位電路的設(shè)計20</p><p>　　3.4.3 顯示電路的設(shè)計22</p><p>　　第四章 出租車計價器系統(tǒng)軟件程序設(shè)計25</p><p><b>　　4.1 概述25</b></p><p>　　4.2 出租車計價器

11、系統(tǒng)總體程序設(shè)計25</p><p>　　4.3 中斷子程序的設(shè)計26</p><p>　　4.4 數(shù)據(jù)處理子程序的設(shè)計27</p><p>　　第五章 系統(tǒng)調(diào)試與分析29</p><p>　　5.1 硬件電路的搭建29</p><p>　　5.2 調(diào)試故障及原因分析29</p><p&

12、gt;　　5.3 調(diào)試結(jié)果29</p><p>　　5.3.1 候時顯示29</p><p>　　5.3.2 里程顯示30</p><p>　　5.3.3 停車總價顯示31</p><p>　　第六章 社會經(jīng)濟效益分析32</p><p><b>　　結(jié)束語33</b></p&g

13、t;<p><b>　　致 謝34</b></p><p><b>　　參考文獻35</b></p><p>　　附錄Ⅰ 出租車計價器系統(tǒng)硬件系統(tǒng)原理圖37</p><p>　　附錄Ⅱ 元件清單38</p><p>　　附錄Ⅲ 程序清單39</p><p&

14、gt;<b>　　第一章 緒論</b></p><p><b>　　1.1課題背景</b></p><p>　　隨著我國經(jīng)濟的迅速發(fā)展，人民生活水平的顯著提高，城市的交通日趨完善，出租車計價器的應(yīng)用也越來越廣泛。雖然私家車的擁有量在大幅度地提高，但是出租車還是在我國的交通運輸中承擔著重要的角色，出租車計價器是出租車上必不可少的重要儀器，它是負責(zé)出

15、租車營運收費的專用智能化儀表。用戶不僅要求計價器性能穩(wěn)定、計價準確而且對它的要求也越來越高。</p><p>　　近年來，我國出租汽車行業(yè)迅猛發(fā)展，出租汽車已經(jīng)成為我國城市公共交通的重要組成部分和現(xiàn)代化城市必備的基礎(chǔ)設(shè)施，成為人們工作、生活中不可缺少的交通工具。出租汽車服務(wù)行業(yè)和出租汽車計價器緊密相關(guān)，因為出租汽車必須安裝出租汽車計價器才能投入營運。出租汽車計價器是一種能根據(jù)乘客乘坐汽車行駛距離和等候時間的多少進

16、行計價，并直接顯示車費值的計量器具。計價器是出租汽車的經(jīng)營者和乘坐出租汽車的消費者之間用于公平貿(mào)易結(jié)算的工具，因而計價器計價準確與否，直接關(guān)系到經(jīng)營者和消費者的經(jīng)濟利益。依據(jù)國家有關(guān)法律、法規(guī)，出租汽車計價器是列入國家首批強制檢定的工作計量器具之一，也是近年來國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督部門強化管理的六類重點計量器具之一。</p><p>　　出租車行業(yè)在我國是八十年代初興起的一項新興行業(yè)，隨著我國國民經(jīng)濟的高速發(fā)展，出租汽

17、車已成為城市公共交通的重要組成部分。多年來國內(nèi)普遍使用的計價器只具備單一的計量功能。目前全世界的計價器中有90%為臺灣所生產(chǎn)。現(xiàn)今我國生產(chǎn)計價器的企業(yè)有上百家，主要是集中在北京，上海，沈陽和廣州等地。</p><p>　　現(xiàn)在出租車是城市交通的重要組成部分，行業(yè)健康和發(fā)展也獲得越來越多的關(guān)注。汽車計價器是乘客與司機雙方的交易準則，它是出租車行業(yè)發(fā)展的重要標志，是出租車中最重要的工具。它關(guān)系著交易雙方的利益。具有良

18、好性能的計價器無論是對廣大出租車司機朋友還是乘客來說都是很必要的。</p><p>　　而自從單片微型計算機1976年問世以來發(fā)展非常迅速，現(xiàn)在已成為微型計算機一個很重要的分支，在現(xiàn)實生活中應(yīng)用越來越廣泛，已經(jīng)對人類產(chǎn)生了巨大的影響，尤其是美國Intel公司的MCS—51系列單片機，由于其集成度高、處理功能強、性能價格比高、可靠性高、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，可以靈活的與其他芯片組成眾多的測量電路用于速度、溫度、深度、高度、

19、濕度、光強等方面的測量和研究等特點，在我國現(xiàn)代化生活、生產(chǎn)中已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，如在工業(yè)檢測控制、儀器儀表、電子工業(yè)、機電一體化等眾多領(lǐng)域取得了令人矚目的成果。本設(shè)計利用MCS—51系列單片機擴展方便、可靠性能高、處理功能強、速度高等特點，實現(xiàn)對出租車里程的測量。</p><p>　　1.2課題的主要任務(wù)及內(nèi)容</p><p>　　本課題主要任務(wù)是利用霍爾元件、單片機等部件設(shè)計一個可用L

20、CD實時顯示里程、候時時間和總價的出租車計價器系統(tǒng)?；诖巳蝿?wù)，本課題的內(nèi)容主要分為軟件和硬件兩大部分，在遵循軟硬件相結(jié)合的原則下，先熟悉軟件環(huán)境，然后進行硬件電路設(shè)計，再根據(jù)設(shè)計的硬件進行軟件編程，進行模塊化設(shè)計，并對各模塊進行調(diào)試，再焊接電路板，最后軟硬件進行調(diào)試。</p><p>　　本文主要介紹了出租車計價器系統(tǒng)的設(shè)計思想、電路原理、方案論證以及元件的選擇等內(nèi)容，整體上分為硬件部分設(shè)計和軟件部分設(shè)計。&l

21、t;/p><p>　　本文首先扼要介紹了該課題的產(chǎn)生背景、主要任務(wù)和內(nèi)容；接著針對該課題的任務(wù)進行方案論證，包括硬件方案和軟件方案的設(shè)計；繼而具體介紹了出租車計價器系統(tǒng)的硬件設(shè)計，包括傳感器的選擇、單片機的選擇、顯示電路的設(shè)計；然后闡述了該出租車計價器系統(tǒng)的軟件設(shè)計，包括數(shù)據(jù)處理子程序的設(shè)計、顯示子程序的設(shè)計；最后針對仿真過程和硬件搭建過程中遇到的問題進行了具體說明與分析，對本次設(shè)計進行了系統(tǒng)的總結(jié)，并對其進行了綜合

22、經(jīng)濟效益分析。</p><p>　　本文的核心部分是第3、4、5章。這3章內(nèi)容具體介紹了硬件設(shè)計過程、軟件設(shè)計過程和系統(tǒng)仿真過程。</p><p>　　具體的硬件電路包括STC89C54單片機的外圍電路以及LCD顯示電路等。在電路板上每一個硬件電路焊接完成后，每一部分單獨調(diào)試，在各個部分調(diào)試成功后，聯(lián)調(diào)整個硬件電路，最后做出分析，得出結(jié)論。</p><p>　　軟件

23、設(shè)計包括：芯片的初始化程序、定時中斷采樣子程序、顯示子程序等，軟件采用C語言編寫，軟件設(shè)計的思想主要是自頂向下，模塊化設(shè)計，各個子模塊逐一設(shè)計，再分別進行調(diào)試，最后聯(lián)調(diào)整個程序，判斷是否達到預(yù)期的要求，得出結(jié)論。仿真是整個設(shè)計的重要一環(huán)，也是設(shè)計能否實現(xiàn)的關(guān)鍵。</p><p>　　第二章 出租車計價器系統(tǒng)總體方案設(shè)計</p><p>　　2.1 任務(wù)分析與實現(xiàn)</p>&l

24、t;p>　　本次畢業(yè)設(shè)計的題目是：出租車計價器系統(tǒng)設(shè)計。</p><p>　　其設(shè)計的任務(wù)是：以通用MCS-51單片機為處理核心，用傳感器將車輪的轉(zhuǎn)數(shù)轉(zhuǎn)換為電脈沖，進行處理后送入單片機。里程的測量，是經(jīng)過MCS-51的定時/計數(shù)器測出總的脈沖數(shù)乘以每圈5米，再經(jīng)過單片機的計算得出的，其結(jié)果通過LCD顯示器顯示出來。</p><p>　　本系統(tǒng)總體思路如下：假定輪圈的周長為L，在輪圈上

25、安裝m個永久磁鐵，則測得的里程值最大誤差為L/m。經(jīng)綜合分析，本設(shè)計中取m=1。當輪子每轉(zhuǎn)一圈，通過開關(guān)型霍爾元件傳感器采集到一個脈沖信號，并從引腳P3.3外部中斷1端輸入，傳感器每獲取一個脈沖信號即對系統(tǒng)提供一次計數(shù)中斷。每次中斷代表車輪轉(zhuǎn)動一圈，中斷數(shù)n與輪圈的周長L的乘積為里程值。</p><p>　　要求達到的各項指標及實現(xiàn)方法如下：</p><p>　　(1)利用霍爾傳感器產(chǎn)生里

26、程數(shù)的脈沖信號。</p><p>　　(2)對脈沖信號進行計數(shù)。</p><p>　　實現(xiàn)：利用單片機自帶的計數(shù)器T1對霍爾傳感器脈沖信號進行計數(shù)。</p><p>　　(3)對數(shù)據(jù)進行處理，要求用LCD顯示里程、候時時間和總價。</p><p>　　實現(xiàn)：利用軟件編程，對數(shù)據(jù)進行處理得到需要的數(shù)值。</p><p>

27、;　　最終實現(xiàn)目標：出租車計價器具有里程、候時時間與總價顯示功能，采用單片機作控制，顯示電路可顯示里程及總價。整個設(shè)計過程包括硬件電路的搭建，軟件的編程，系統(tǒng)的調(diào)試，調(diào)試通過后，固化程序，脫離開發(fā)系統(tǒng)運行。</p><p>　　2.2 出租車計價器系統(tǒng)硬件方案設(shè)計</p><p>　　自從1971年微型計算機問世以來，隨著大規(guī)模集成電路技術(shù)的不斷進步，微型機主要向兩個方向發(fā)展：一個向高速度

28、，高性能的高檔微型計算機方向發(fā)展。一個向穩(wěn)定可靠，小而廉價的單片機方向發(fā)展。所謂的單片機，就是把中央處理器CPU、只讀存儲器ROM、定時/計數(shù)器以及I/O 接口電路等集成在一塊集成電路芯片上的微型計算機。從組成和功能上看，它具有微型計算機的含義。</p><p>　　單片機由于將CPU、內(nèi)存和一些必要的接口集成到一個芯片上，并且面向控制功能將結(jié)構(gòu)作了一定的優(yōu)化，所以它有一般芯片不具有的特點：</p>

29、<p>　　(1)體積小、重量輕；</p><p>　　(2)電源單一、功耗低；</p><p>　　(3)功能強、價格低；</p><p>　　(4)全部集成在一塊芯片上，布線短、合理；</p><p>　　(5)數(shù)據(jù)大部分在單片機內(nèi)傳送，運行速度快、抗干擾能力強、可靠性高。</p><p>　　在本系統(tǒng)

30、中采用STC公司的89C54單片機，它具有功能豐富、性能穩(wěn)定的特點。</p><p>　　2.2.1 里程測量傳感器的設(shè)計 </p><p>　　(1)里程傳感器的設(shè)計</p><p>　　里程測量傳感器的選擇有以下幾種方案：使用光敏電阻對里程進行測量、利用編碼器對車輪的圈數(shù)進行測量、利用霍爾傳感器對里程進行測量、利用干簧管型傳感感器測量里程。這幾種方案都

31、是通過出租車車輪轉(zhuǎn)動產(chǎn)生脈沖數(shù)，然后根據(jù)脈沖數(shù)計算里程。</p><p><b>　?、倩魻杺鞲衅?lt;/b></p><p>　　霍爾傳感器是對磁敏感的傳感元件，常用于信號采集的有A04E、CS3020、CS3040等，這類傳感器是一個3端器件，外形與三極管相似，只要接上電源、地，即可工作，通常是集電極開路(OC門)輸出，工作電壓范圍寬，使用非常方便。A04E的外形如圖

32、2.1所示。</p><p>　　1-Vcc 2-GND 3-OUT</p><p>　　圖2.1 A04E外形圖</p><p>　　使用霍爾傳感器獲得脈沖信號，其機械結(jié)構(gòu)也可以做得較為簡單，只要在轉(zhuǎn)軸的齒輪盤上粘上一粒磁鋼，霍爾元件固定在前叉上，當車子轉(zhuǎn)動時霍爾元件靠近磁鋼，就有信號輸出，轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)時，就會不斷地產(chǎn)生脈沖信號輸出。如果在齒輪盤上粘上多粒磁

33、鋼，可以實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)一周，獲得多個脈沖輸出。在粘磁鋼時要注意，霍爾傳感器對磁場方向敏感，粘之前可以先手動接近一下傳感器，如果沒有信號輸出，可以換一個方向再試。這種傳感器不怕灰塵、油污，在工業(yè)現(xiàn)場應(yīng)用廣泛。</p><p><b>　　②光電傳感器</b></p><p>　　光電傳感器是應(yīng)用非常廣泛的一種器件，有各種各樣的形式，如透射式、反射式等，基本的原理就是當發(fā)射管光

34、照射到接收管時，接收管導(dǎo)通，反之關(guān)斷。以紅外光電傳感器為例，當有物體擋在紅外光電發(fā)光二極管和高靈敏度的光電晶體管之間時，傳感器將會輸出一個低電平，而當沒有物體擋在中間時則輸出為高電平，從而形成一個脈沖。該系統(tǒng)在出租車后輪的軸處保持著與輪子旋轉(zhuǎn)切面平行的方向延伸附加一個鋁盤，在這個鋁盤的邊沿處挖出若干個圓形過孔，把傳感器的檢測部分放在圓孔的圓心位置。每當鋁盤隨著后輪旋轉(zhuǎn)的時候，傳感器將向外輸出若干個脈沖。</p><p

35、><b>　?、酃怆娋幋a器</b></p><p>　　光電編碼器的工作原理與光電傳感器一樣，不過它已將光電傳感器、電子電路、碼盤等做成一個整體，只要用連軸器將光電傳感器的軸與轉(zhuǎn)軸相連，就能獲得多種輸出信號。它廣泛應(yīng)用于數(shù)控機床、回轉(zhuǎn)臺、伺服傳動、機器人、雷達、軍事目標測定等需要檢測角度的裝置和設(shè)備中。</p><p>　　2.2.2 方案的確定</p&g

36、t;<p>　　光敏電阻對光特別敏感，當白天行駛時，外界光源將導(dǎo)致光敏電阻發(fā)出錯誤信號；光敏電阻對環(huán)境的要求相當高，如果光敏或發(fā)光二極管被泥沙或灰塵所覆蓋，光敏電阻就不能再進行準確測量；而編碼器必須安裝在車軸上，安裝較為復(fù)雜；霍爾元件或干簧管不但不受天氣的影響，即使被泥沙或灰塵覆蓋也不會有影響，而且安裝方便。所以本設(shè)計采用霍爾元件對里程與速度進行測量，既簡單易行，又經(jīng)濟適用。</p><p>　　本

37、系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)框圖如圖2.2所示</p><p>　　圖2.2 系統(tǒng)原理框圖</p><p>　　其中LCD型號為1602，單片機型號為STC89C54，霍爾傳感器型號為A04E,鍵盤有調(diào)整起價按鍵、停車按鍵和系統(tǒng)復(fù)位按鍵三個按鍵。</p><p>　　2.3 出租車計價器系統(tǒng)軟件方案設(shè)計</p><p>　　硬件是基礎(chǔ)，軟件是靈魂。通過軟件

38、控制單片機的功能是單片機的主要特點和優(yōu)點，程序的設(shè)計要考慮合理性和可讀性。程序遵循模塊化設(shè)計的原則，采用自頂向下的設(shè)計方法。即先考慮整體目標，明確整體任務(wù)，然后把整體任務(wù)分成一個個子任務(wù)，子任務(wù)再分成子子任務(wù)，這樣逐層細分，同時分析層次間的關(guān)系與同一層次各任務(wù)間的關(guān)系，最后擬訂出各任務(wù)的細節(jié)。模塊化設(shè)計使程序的可讀性好、修改及完善方便。</p><p>　　軟件設(shè)計包括主程序、行車過程中里程表算子程序、中斷服務(wù)子

39、程序、顯示子程序等等。</p><p>　　中斷子程序是將傳感器產(chǎn)生的信號接入外部中斷 1，利用中斷和定時器對分別對里程進行累加、每轉(zhuǎn)5周的時間進行測量。</p><p>　　數(shù)據(jù)處理子程序是將進入單片機的脈沖信號與實際要顯示值之間有一定的對應(yīng)關(guān)系，經(jīng)過軟件編程顯示所需要的值。</p><p>　　顯示子程序是將數(shù)據(jù)處理的結(jié)果送顯示器顯示。</p>&

40、lt;p>　　本系統(tǒng)軟件總體流程圖如圖2.3所示。</p><p>　　圖2.3 軟件總體流程圖</p><p>　　圖中暫停與否通過電機是否暫停來判斷，是否到達目的地通過鍵盤上的停止按鍵控制，按下停止按鍵即為到達目的地。</p><p>　　第三章 出租車計價器系統(tǒng)硬件電路設(shè)計</p><p><b>　　3.1 概述<

41、;/b></p><p>　　出租車計價器系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計是本次畢業(yè)設(shè)計的基礎(chǔ)部分，它包括信號的捕獲、放大、整形，單片機的計算處理，LCD的實時顯示和單片機外圍基本電路的設(shè)計。而本章的兩大主要器件就是傳感器和單片機了。</p><p>　　傳感器在人們研究自然現(xiàn)象、規(guī)律以及生產(chǎn)實踐活動中，起著非常重要的作用。特別是在當今，科學(xué)技術(shù)的發(fā)展使人類進入了一個信息時代，在利用信息的過程中，

42、首先要解決的就是獲取準確可靠的信息。傳感器是獲取自然或生產(chǎn)領(lǐng)域中信息的關(guān)鍵器件，是現(xiàn)代信息系統(tǒng)和各種設(shè)備不可缺少的信息采集工具。磁傳感器是一種將磁學(xué)量信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘柕钠骷蜓b置。隨著信息產(chǎn)業(yè)、工業(yè)自動化、醫(yī)療儀器等的飛速發(fā)展和計算機應(yīng)用的普及，需要大量的傳感器將被測或被控的非電信號轉(zhuǎn)換成可與計算機兼容的電信號。作為輸入信號，這就給磁傳感器的快速發(fā)展提供了機遇，形成了磁傳感器的產(chǎn)業(yè)。其中最具代表的磁傳感器就是霍爾傳感器，在自動檢測系統(tǒng)中

43、，利用霍爾傳感器測轉(zhuǎn)數(shù)是一種最基本的測量工作。</p><p>　　自從1971年微型計算機問世以來，隨著大規(guī)模集成電路技術(shù)的不斷進步，微型機主要向兩個方向發(fā)展：一個向高速度，高性能的高檔微型計算機方向發(fā)展。一個向穩(wěn)定可靠，小而廉價的單片機方向發(fā)展。所謂的單片機，就是把中央處理器CPU、只讀存儲器ROM、定時/計數(shù)器以及I/O 接口電路等集成在一塊集成電路芯片上的微型計算機，可見它的功能非常強大。單片機是本次設(shè)計

44、的核心部件，它是信號從采集到輸出的橋梁，而且肩負計算、定時、信息處理等功能。下面我們就具體介紹一下硬件電路設(shè)計的過程。</p><p>　　3.2 傳感器及其測量系統(tǒng)</p><p>　　本次設(shè)計信號的捕獲采用的是霍爾傳感器，霍爾器件是一種磁傳感器。用它們可以檢測磁場及其變化，可在各種與磁場有關(guān)的場合中使用?；魻柶骷曰魻栃?yīng)為其工作基礎(chǔ)。 霍爾器件具有許多優(yōu)點，它們的結(jié)構(gòu)牢固、

45、體積小、重量輕、壽命長、安裝方便、功耗小、頻率高(可達1MHz)、耐震動、不怕灰塵、油污、水汽及煙霧等的污染或腐蝕。霍爾線性器件的精度高、線性度好；霍爾開關(guān)器件無觸點、無磨損、輸出波形清晰、無抖動、無回跳、位置重復(fù)精度高。取用了各種補償和保護措施的霍爾器件工作溫度范圍寬，可達－55℃～150℃。按照霍爾器件的功能可將它們分為：霍爾線性器件和霍爾開關(guān)器件，前者輸出模擬量，后者輸出數(shù)字量。 按被檢測對象的性質(zhì)可將它們的應(yīng)用分為：直接應(yīng)用和間

46、接應(yīng)用。前者是直接檢測出受檢測對象本身的磁場或磁特性，后者是檢測受檢對象上人為設(shè)置的磁場，用這個磁場來作被檢測的信息的載體。通過它，將許多非電、非磁的物理量例如力、力矩、壓力、應(yīng)力、位置、位移、速度、加速度、角度、角速度、轉(zhuǎn)數(shù)、轉(zhuǎn)速以及工作狀態(tài)發(fā)生變化的時間等，轉(zhuǎn)變成電量來進行檢測和控制。 </p><p>　　3.2.1 霍爾傳感器的測量原理</p><p>　　霍爾傳感器是利用霍爾效應(yīng)

47、制成的一種磁敏傳感器。在置于磁場中的導(dǎo)體或半導(dǎo)體通入電流I，若電流垂直磁場B，則在與磁場和電流都垂直的方向上會出現(xiàn)一個電勢差Uh，這種現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)。利用霍爾效應(yīng)制成的元件稱為霍爾元件。因為它具有結(jié)構(gòu)簡單、頻率響應(yīng)寬、靈敏度高、測量線性范圍大、抗干擾能力強以及體積小、使用壽命長等一系列特點，因此被廣泛應(yīng)用于測量、自動控制及信息處理等領(lǐng)域。霍爾效應(yīng)原理圖如圖3.1所示。</p><p>　　圖3.1 霍爾效應(yīng)原理

48、圖</p><p>　　3.2.2 集成開關(guān)型霍爾傳感器</p><p>　　A04E集成霍爾開關(guān)由穩(wěn)壓器A、霍爾電勢發(fā)生器(即硅霍爾片)B、差分放大器 C、施密特觸發(fā)器D和OC門輸出E五個基本部分組成，如圖3.2（a）所示。(1)、(2)、(3)代表集成霍爾開關(guān)的三個引出端點。在電源端加電壓Vcc，經(jīng)穩(wěn)壓器穩(wěn)壓后加在霍爾電勢發(fā)生器的兩端，根據(jù)霍爾效應(yīng)原理，當霍爾片處在磁場中時，在垂直于磁

49、場的方向通以電流，則與這二者相垂直的方向上將會產(chǎn)生霍爾電勢差VH輸出，該VH信號經(jīng)放大器放大后送至施密特觸發(fā)器整形，使其成為方波輸送到OC門輸出。當施加的磁場達到工作點時，觸發(fā)器輸出高電壓(相對于地電位)，使三極管導(dǎo)通，此時OC門輸出端輸出低電壓，通常稱這種狀態(tài)為開 。當施加的磁場達到釋放點時，觸發(fā)器輸出低電壓，三極管截止，使OC門輸出高電壓，這種狀態(tài)為關(guān) 。這樣兩次電壓變換，使霍爾開關(guān)完成了一次開關(guān)動作。工作點與釋放點的差值一定，此差

50、值稱為磁滯，</p><p>　　圖3.2 集成開關(guān)型霍爾傳感器</p><p>　　在此差值內(nèi)，V0保持不變，因而使開關(guān)輸出穩(wěn)定可靠，這也就是集電成霍爾開關(guān)傳感器優(yōu)良特性之一。傳感器主要特性是它的輸出特性，即輸入磁感應(yīng)強度B與輸出電壓V0之間的關(guān)系。A04E集成霍爾開關(guān)是單穩(wěn)態(tài)型，由測量數(shù)據(jù)作出的輸出特性曲線如圖 3.2(b)所示。測量時 在1、2兩端加5V直流電壓,在輸出端3與1之間接

51、一個2k的負載電阻，如圖3.3所示。</p><p>　　圖3.3 集成霍爾開關(guān)接線圖</p><p>　　3.3 單片機的原理及應(yīng)用</p><p>　　3.3.1 單片機原理簡介</p><p>　　單片微型計算機是指集成在一個芯片上的微型計算機，也就是把組成微型計算機的各種功能部件，包括CPU(CentralProcessingUnit

52、)、隨機存儲器RAM(RandomAccess Memory)、只讀存儲器ROM(Read-onlyMemory)、基本輸入/輸出(input/output)接口電路。定時器/計數(shù)器等部件都制作在一塊集成芯片上，構(gòu)成一個完整的微型計算機從而實現(xiàn)微型計算機的基本功能。單片機內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖如圖3.4所示。</p><p>　　單片機實質(zhì)上是一個芯片。在實際應(yīng)用中，通常很少將單片機直接和被控對象進行電氣連接，必須外加各

53、種擴展接口電路、外部設(shè)備、被控對象等硬件和軟件，才能構(gòu)成一個單片機應(yīng)用系統(tǒng)。</p><p>　　圖3.4 單片機內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖</p><p><b>　　(1)中央處理器</b></p><p>　　中央處理器是單片機最核心的部分，主要完成運算和控制功能。</p><p><b>　　(2)內(nèi)部存儲器<

54、;/b></p><p>　　內(nèi)部存儲器包括內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器（內(nèi)部RAM）和內(nèi)部程序存儲器。存儲器是由大量的寄存器所組成，其中每一個寄存器就稱為一個存儲單元。</p><p><b>　　(3)定時/計數(shù)器</b></p><p>　　單片機的定時器和計數(shù)器是同一結(jié)構(gòu)，只是計數(shù)器記錄的是單片機外部發(fā)生的事件，由單片機的外部電路提供計數(shù)信號；

55、而定時器是由單片機內(nèi)部提供一個非常穩(wěn)定的計數(shù)信號。</p><p><b>　　(4)中斷系統(tǒng)</b></p><p>　　中斷系統(tǒng)在計算機中起著十分重要的作用，是現(xiàn)代計算機系統(tǒng)中廣泛采用的一種實時控制技術(shù)，能對突發(fā)事件進行及時處理，從而大大提高系統(tǒng)的實時性能。</p><p>　　(5)串行I/O接口</p><p>

56、　　串行I/O口的數(shù)據(jù)各位按順序傳輸，其特點是需要一對傳輸線，成本低；但速度慢，效率低，適合靜態(tài)顯示。</p><p>　　(6)并行I/O接口</p><p>　　并行I/O接口的數(shù)據(jù)所有位同時傳送。其特點是傳輸速度快，效率高；但傳送多少位就需要多少根傳輸線，因此傳送成本高，適合動態(tài)顯示。</p><p>　　3.3.2 單片機的引腳功能介紹</p>

57、<p>　　STC89C54是STC公司生產(chǎn)的低電壓，高性能CMOS 8位單片機，片內(nèi)含8k bytes的可反復(fù)擦寫的只讀程序存儲器（EPROM）和256 字節(jié)的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（RAM），器件采用STC公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，與標準MCS-51指令系統(tǒng)及8052產(chǎn)品引腳兼容，片內(nèi)置通用8位中央處理器（CPU）和Flash存儲單元，功能強大，STC89C54單片機適合于許多較為復(fù)雜控制場合應(yīng)用。</p&g

58、t;<p>　　圖3.5 STC89C54引腳圖</p><p>　　STC89C54提供以下標準功能：8k字節(jié)Flash閃速存儲器，256字節(jié)內(nèi)部RAM，32個I/O口線，3個16位定時/計數(shù)器，一個全雙工串行通信口，片內(nèi)具有振蕩器及時鐘電路。同時，STC89C54可降至0Hz的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式?？臻e方式停止CPU的工作，但允許RAM，定時/計數(shù)器，串行通信口及中斷系

59、統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式保存RAM中的內(nèi)容，但振蕩器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一個硬件復(fù)位。STC89C54管腳圖如圖3.5所示。STC89C54的主要管腳功能如下：</p><p>　　P0.0～P0.7：P0口是一組8位漏極開路型雙向I/O口，也是地址/數(shù)據(jù)總線復(fù)用口。作為輸出口用時，每位能吸收電流的方式驅(qū)動8個TTL邏輯門電路，對端口P0寫“1”時，可作為高阻抗輸入端用。在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器或程序存儲

60、器時，這組口線分時轉(zhuǎn)換地址（低8位）和數(shù)據(jù)總線復(fù)用，在訪問期間激活內(nèi)部上拉電阻。</p><p>　　P1.0～P1.7：P1是一個帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P1的輸出緩沖極可驅(qū)動（吸收或輸出電流）4個TTL邏輯門電路。對端口寫“1”，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作輸入口。</p><p>　　P2.0～P2.7：P2是一個帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2的輸出

61、緩沖極可驅(qū)動（吸收或輸出電流）4個TTL邏輯門電路。對端口P2寫“1”，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作輸入口。</p><p>　　P3.0～P3.7：P3是一個帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P3的輸出緩沖極可驅(qū)動（吸收或輸出電流）4個TTL邏輯門電路。對端口P3寫“1”，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作輸入口。</p><p>　　ALE：地址鎖存控制信號。

62、在系統(tǒng)擴展時，ALE用于控制把P0口輸出的低8位地址鎖存起來，以實現(xiàn)低位地址和數(shù)據(jù)的隔離。此外，由于ALE是以晶振1／6的固定頻率輸出的正脈沖，因此，可作為外部時鐘或外部定時脈沖使用。</p><p>　?。和獠砍绦虼鎯ζ髯x選通信號。在讀外部ROM時，有效(低電平)，以實現(xiàn)外部ROM單元的讀操作。</p><p>　　：訪問程序存儲控制信號。當信號為低電平時，對ROM的讀操作限定在外部程序

63、存儲器；當信號為高電平時，對ROM的讀操作是從內(nèi)部程序存儲器開始，并可延至外部程序存儲器。</p><p>　　RST：復(fù)位信號。當輸入的復(fù)位信號延續(xù)兩個機器周期以上的高電平時即為有效，用以完成單片機的復(fù)位初始化操作。</p><p>　　XTALl和XTAL2：外接晶體引線端。當使用芯片內(nèi)部時鐘時，此二引線端用于外接石英晶體和微調(diào)電容；當使用外部時鐘時，用于接外部時鐘脈沖信號。</

64、p><p>　　VSS：地線。 </p><p>　　VCC：+5V電源。</p><p>　　以上是MCS-51單片機芯片40條引腳的定義及簡單功能說明。</p><p>　　由于工藝及標準化等原因，芯片的引腳數(shù)目是有限制的。例如，MCS-51系列把芯片引腳數(shù)目限定為40條，但單片機為實現(xiàn)其功能所需要的信號數(shù)目卻遠遠超過此數(shù)，因此

65、就出現(xiàn)了需要與可能的矛盾。如何解決這個矛盾? “兼職”是唯一可行的辦法，即給一些信號引腳賦以雙重功能。如果把前述的信號定義為引腳第一功能的話，則根據(jù)需要再定義的信號就是它的第二功能。下面介紹一些信號引腳的第二功能。</p><p>　　P3 口線的第二功能。P3的8條口線都定義有第二功能，如表3.1所示</p><p>　　表3.1 P3口引腳與第二功能</p><p

66、>　　(2) EPROM存儲器程序固化所需要的信號。有內(nèi)部EPROM的單片機芯片(例如8751)，為寫入程序需提供專門的編程脈沖和編程電源，這些信號也是由信號引腳以第二功能的形式提供的，即：</p><p>　　編程脈沖：30腳(ALE/)</p><p>　　編程電壓(25V)：31腳(/VPP)</p><p>　　(3) 備用電源引入。MCS-51單片機

67、的備用電源也是以第二功能的方式由9腳(RST/VPD)引入的。當電源發(fā)生故障，電壓降低到下限值時，備用電源經(jīng)此端向內(nèi)部RAM提供電壓，以保護內(nèi)部RAM中的信息不丟失。</p><p>　　3.3.3 單片機中斷系統(tǒng)介紹</p><p>　　在本次設(shè)計當中，中斷部分的設(shè)計尤為重要，所謂中斷，是當計算機執(zhí)行正常程序時，系統(tǒng)中出現(xiàn)某些急需處理的事件，CPU暫時中止當前的程序，轉(zhuǎn)去執(zhí)行服務(wù)程序，以

68、對發(fā)生的更緊迫的事件進行處理，待處理結(jié)束后，CPU自動返回原來的程序執(zhí)行。STC89C54系列單片機的系統(tǒng)有5個中斷源，2個優(yōu)先級，可實現(xiàn)二級中斷服務(wù)嵌套。由片內(nèi)特殊功能寄存器中的中斷允許寄存器IE控制CPU是否響應(yīng)中斷請求；有中斷優(yōu)先級寄存器IP安排各優(yōu)中斷源的優(yōu)先級；同一優(yōu)先級內(nèi)各終端同時提出中斷請求時，由內(nèi)部的查詢邏輯確定其響應(yīng)次序。</p><p>　　本次設(shè)計采用的外部中斷方式包括外部中斷0和外部中斷1

69、，它們的中斷請求信號分別由單片機引腳/P3.2和/P3.3輸入。</p><p>　　外部中斷請求有兩種信號方式：電平觸發(fā)方式和脈沖觸發(fā)方式。電平觸發(fā)方式的中斷請求是低電平有效。只要在和引腳上出現(xiàn)有效低電平時，就激活外部中斷方式。脈沖觸發(fā)方式的中斷請求則是脈沖的負跳變有效。在這種方式下，在兩個相鄰機器周期內(nèi)，活引腳電平發(fā)生變化，即在第一個機器周期內(nèi)為高電平，第二個機器周期內(nèi)為低電平，就激活外部中斷。由此可見，在脈

70、沖方式下，中斷請求信號的高電平和低電平狀態(tài)都應(yīng)至少維持一個機器周期，以使CPU采樣到電平狀態(tài)的變化，本次設(shè)計所采用的觸發(fā)方式為脈沖觸發(fā)方式。</p><p><b>　　(1)中斷允許控制</b></p><p>　　CPU對中斷系統(tǒng)所有中斷以及某個中斷源的開放和屏蔽是由中斷允許寄存器IE控制的。IE的狀態(tài)可通過程序由軟件設(shè)定，某位設(shè)定為1，相應(yīng)的中斷源中斷允許；某位

71、設(shè)定為0，相應(yīng)的中斷源中斷屏蔽。CPU復(fù)位時，IE各位為0，禁止所有中斷。IE寄存器各位的定義如下。</p><p>　　EX0（IE.0）外部中斷允許位；</p><p>　　ET0（IE.1）定時/計數(shù)器T0中斷允許位；</p><p>　　EX1（IE.2）外部中斷允許位；</p><p>　　ET1（IE.3）定時/計數(shù)器T1中斷允許

72、位；</p><p>　　ES（IE.4）串行口中斷允許位；</p><p>　　EA（IE.7）CPU中斷允許位。</p><p>　　(2)中斷優(yōu)先級控制</p><p>　　STC89C54單片機有兩個中斷優(yōu)先級，即可實現(xiàn)二級中斷服務(wù)嵌套。每個中斷源的中斷優(yōu)先級都是由中斷優(yōu)先級寄存器IP中的相應(yīng)的狀態(tài)來規(guī)定的。IP的狀態(tài)由軟件設(shè)定，某位

73、設(shè)定為1，則相應(yīng)的中斷源為高優(yōu)先級中斷；某位設(shè)定為0.則相應(yīng)的中斷源為低優(yōu)先級中斷。單片機復(fù)位時，IP各位清0，各中斷源同為低優(yōu)先級中斷。IP寄存器各位的定義如下。</p><p>　　PX0(P.0)外部中斷優(yōu)先級設(shè)定位；</p><p>　　PT0(IP.1)定時/計數(shù)器T0中斷優(yōu)先級設(shè)定位；</p><p>　　PX1(IP.2)外部中斷中斷優(yōu)先級設(shè)定位；&l

74、t;/p><p>　　PT1(IP.3)定時/計數(shù)器T1中斷優(yōu)先級設(shè)定位；</p><p>　　PS(IP.4)串行口中斷優(yōu)先級設(shè)定位。</p><p>　　3.3.4 單片機定時/計數(shù)功能介紹</p><p>　　STC89C54單片機定時/計數(shù)器的工作由兩個特殊功能寄存器控制。TMOD用于設(shè)置其工作方式；TCON用于控制其啟動和中斷請求。&l

75、t;/p><p>　　(1)工作方式寄存器TMOD</p><p>　　工作方式寄存器TMOD用于設(shè)置定時/計數(shù)器的工作方式。</p><p>　　GATE：門控位。GATE=0時，只要用軟件使TCON中的TR0或TR1為1，就可以啟動定時/計數(shù)器工作；GATE=1時，要用軟件TR0或TR1為1，同時外部中斷引腳或也為高電平時，才能啟動定時/計數(shù)器工作。</p&g

76、t;<p>　?。憾〞r/計數(shù)模式選擇位。=0為定時模式； =1為計數(shù)模式。</p><p>　　M1M2：工作方式設(shè)置位。定時/計數(shù)器有4種工作方式，由M1M2進行設(shè)置。</p><p>　　本次設(shè)計TMOD為90H，即選通定時/計數(shù)器1、定時功能、工作方式1。工作方式16位定時/計數(shù)器。</p><p>　　(2)控制寄存器TCON</p>

77、;<p>　　TF1(TCON.7)定時/計數(shù)器T1溢出中斷請求標志位。定時/計數(shù)器T1計數(shù)溢出時由硬件自動置TF1為1。CPU響應(yīng)中斷后TF1由硬件自動清零。T1工作時，CPU可隨時查詢TF的狀態(tài)。所以，TF1可用作查詢測試的標志。TF1也可以用軟件置1或清零，同硬件置1或清零的效果一樣。</p><p>　　TR1(TCON.6)定時/計數(shù)器T1運行控制位。TR1置1時時，定時/ 計數(shù)器T1開始

78、工作；TR1置0時，定時/計數(shù)器T1停止工作。TR1由軟件置1或清0。</p><p>　　TF0(TCON.5)：定時/計數(shù)器T0溢出中斷請求標志位。</p><p>　　TR0(TCON.4)：定時/計數(shù)器T0運行控制位。</p><p>　　定時/計數(shù)器控制寄存器TCON是8位寄存器，地址為88H，可以位尋址。其高4位用于定時/計數(shù)器中斷控制，低4位借給外部中

79、斷，用做中斷標志和觸發(fā)方式選擇位。本次設(shè)計采用定時中斷，對系統(tǒng)的里程進行計數(shù)。</p><p>　　3.4 單片機外圍電路的設(shè)計</p><p>　　3.4.1 時鐘電路的設(shè)計</p><p>　　時鐘是單片機的心臟，單片機各功能部件的運行都是以時鐘頻率為基準，有條不紊地一拍一拍地工作。因此，時鐘頻率直接影響單片機的速度，時鐘電路的質(zhì)量也直接影響單片機系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

80、STC89C54片內(nèi)由一個反相放大器構(gòu)成振蕩器，可以由它產(chǎn)生時鐘。常用的時鐘電路有兩種方式，一種是內(nèi)部時鐘方式，另一種為外部時鐘方式。本設(shè)計采用前者。</p><p>　　單片機內(nèi)部有一個用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器，該高增益反相放大器的輸入為芯片引腳XTAL1，輸出端為引腳XTAL2。這兩個引腳跨接石英晶體振蕩器和電容，就構(gòu)成一個穩(wěn)定的自激振蕩器。單片機內(nèi)部時鐘方式的振蕩電路如圖3.6所</p>

81、<p><b>　　示。</b></p><p>　　圖3.6 單片機片內(nèi)振蕩電路</p><p>　　電路中的電容C1和C2常選擇為30pF左右。對外接電容的值雖然沒有嚴格的要求，但電容的大小會影響振蕩器的高低、振蕩器的穩(wěn)定性、起振的快速性和溫度的穩(wěn)定性。而外接晶體的振蕩頻率的大小，主要取決于單片機的工作頻率范圍，每一種單片機都有自己的最大工作頻率，外

82、接的晶體振蕩頻率不大于單片機的最大工作頻率即可。此外，如果單片機有串行通信，則應(yīng)該選擇振蕩頻率除以串行通信頻率可以除盡的晶體。本設(shè)計晶振采用12MHz，則計數(shù)周期為</p><p>　　3.4.2 復(fù)位電路的設(shè)計</p><p>　　STC89C54單片機的復(fù)位輸入引腳RET為STC89C54提供了初始化的手段。有了它可以使程序從指定處開始執(zhí)行，即從程序存儲器中的0000H地址單元開始執(zhí)行

83、程序。在STC89C54的時鐘電路工作后，只要在RET引腳上出現(xiàn)兩個機器周期以上的高電平時，單片機內(nèi)部則初始復(fù)位。只要RET保持高電平，則STC89C54循環(huán)復(fù)位。只有當RET由高電平變成低電平以后，STC89C54才從0000H地址開始執(zhí)行程序。</p><p>　　本系統(tǒng)的復(fù)位電路是采用按鍵復(fù)位的電路，如圖3.7所示，是常用復(fù)位電路之一。單片機復(fù)位通過按動按鈕產(chǎn)生高電平復(fù)位稱手動復(fù)位。上電時，剛接通電源，電容

84、C相當于瞬間短路，+5V立即加到RET/VPD端，該高電平使STC89C54全機自動復(fù)位，這就是上電復(fù)位；若運行過程中需要程序從頭執(zhí)行，只需按動按鈕即可。按下按鈕，則直接把+5V加到了RET/VPD端從而復(fù)位稱為手動復(fù)位。復(fù)位后，P0到P3并行I/O口全為高電平，其它寄存器全部清零，只有SBUF寄存器狀態(tài)不確定。</p><p>　　圖3.7 按鍵復(fù)位電路</p><p>　　工作原理：上

85、電瞬間，RC電路充電，RST引腳出現(xiàn)高電平，只要RST端保持10ms以上高電平，就能使單片機有效地復(fù)位。</p><p>　　3.4.3 顯示電路的設(shè)計</p><p>　　本設(shè)計中采用LCD1602顯示。在單片機系統(tǒng)中，通常用LCD顯示器來顯示各種數(shù)字或符號。由于它具有顯示清晰、亮度高、使用電壓低、壽命長的特點，因此使用非常廣泛。</p><p>　　圖3.8為L

86、CD1602硬件接線圖。</p><p>　　圖3.8 顯示電路</p><p>　　圖3.9為LCD1602總線方式。</p><p>　　圖3.9 LCD1602總線方式</p><p>　　表3.2為LCD1602接口信號說明。</p><p>　　表3.2 LCD1602接口信號說明</p>

87、<p>　　表3.3為LCD1602基本操作時序。</p><p>　　表3.3 LCD1602基本操作時序</p><p>　　表3.4為LCD1602狀態(tài)字說明。</p><p>　　表3.4 LCD1602狀態(tài)字說明</p><p>　　表3.5為LCD1602 RAM地址映射。</p><p>

88、　　表3.5 LCD1602 RAM地址映射</p><p>　　表3.6為LCD1602指令說明。</p><p>　　表3.6 LCD1602指令說明</p><p>　　第四章 出租車計價器系統(tǒng)軟件程序設(shè)計</p><p><b>　　4.1 概述</b></p><p>　　在硬件設(shè)計

89、完畢之后，接下來就是設(shè)計中最核心和最為主要的軟件部分設(shè)計。所謂軟件設(shè)計就是把軟件需求變換成軟件的具體設(shè)計方案(即模塊結(jié)構(gòu))的過程。模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計即是根據(jù)要求和硬件設(shè)計的結(jié)構(gòu)，將整個系統(tǒng)的功能分成許多小的功能模塊，再根據(jù)這些小的功能模塊進行程序編寫的過程。這樣的設(shè)計方法，使得系統(tǒng)的整個功能和各部分的功能趨于明朗化。當系統(tǒng)出現(xiàn)問題，就可以根據(jù)功能設(shè)置找出問題的根源，從而更快地解決問題。所以說，在整個設(shè)計過程中，軟件設(shè)計必須與硬件設(shè)計緊密地結(jié)

90、合在一起。</p><p>　　基于霍爾傳感器出租車計價器系統(tǒng)的軟件設(shè)計包括上電初始化程序、中斷子程序、里程調(diào)用子程序等幾大部分。由于要實現(xiàn)很多功能，所以采用模塊化設(shè)計，下面就其主要部分分別加以分析。</p><p>　　4.2 出租車計價器系統(tǒng)總體程序設(shè)計</p><p>　　在主程序模塊中，需要完成對各接口芯片的初始化、出租車里程的初始化、中斷向量的設(shè)計以及開中

91、斷、循環(huán)等待等工作。另外，在主程序模塊中還需要設(shè)置啟動/清除標志寄存器、里程寄存器，并對它們進行初始化。然后主程序?qū)⒏鶕?jù)各標志寄存器的內(nèi)容，分別完成啟動、清除、計程等不同的操作。</p><p>　　P3.7高電平為顯示里程低電平啟動計時器。中斷0用于對輪子圈數(shù)的計數(shù)輸入，輪子每轉(zhuǎn)一圈，霍爾傳感器輸出一個低電平脈沖。將根據(jù)里程寄存器中的內(nèi)容計算和判斷出行駛里程數(shù)。中斷1用于控制定時器T1的啟/停，當輸入為0時關(guān)閉

92、定時器。此控制信號是將輪子圈數(shù)的計數(shù)經(jīng)二分頻后形成。其程序流程如圖4.1所示。</p><p>　　圖4.1 主程序流程圖</p><p>　　4.3 中斷子程序的設(shè)計</p><p>　　定時中斷是為滿足定時或計數(shù)的需要而設(shè)置的。為此在單片機內(nèi)部有兩個定時/計數(shù)器，以對其中的計數(shù)結(jié)構(gòu)進行計數(shù)的方法，來實現(xiàn)定時或計數(shù)功能。當結(jié)構(gòu)發(fā)生計數(shù)溢出時，即表明定時時間或計數(shù)值

93、已滿，這時就以計數(shù)溢出信號作為中斷請求，去置位一個溢出標志，作為單片機接受中斷請求的標志。這種中斷請求是在單片機芯片內(nèi)部發(fā)生的，因此無須在芯片上設(shè)置引入端。</p><p>　　定時/計數(shù)器控制寄存器TCON是8位寄存器，地址為88H，可以位尋址。其高4位用于定時/計數(shù)器中斷控制，低4位借給外部中斷，用做中斷標志和觸發(fā)方式選擇位。本設(shè)計采用定時中斷，對系統(tǒng)的里程進行計數(shù)。中斷子程序流程圖如圖4.2所示。</

94、p><p>　　圖4.2 中斷子程序流程圖</p><p>　　4.4 數(shù)據(jù)處理子程序的設(shè)計</p><p>　　(1) 里程計算子程序</p><p>　　外部中斷1服務(wù)程序用于對單片機P3.3口輸入的圈脈沖進行計數(shù)，為十六進制計數(shù)器。60H為低位，62H為高位。每次計數(shù)一次后，對里程數(shù)據(jù)進行一次存儲操作。當車輪每轉(zhuǎn)一圈，通過霍爾元件將脈沖數(shù)輸

95、入單片機內(nèi)，通過計數(shù)器計出脈沖數(shù)，再用乘法子程序算出里程數(shù)。里程處理子程序流程圖如圖4.3所示。</p><p>　　圖4.3 里程處理子程序流程圖</p><p>　　(2)總價計算子程序</p><p>　　本系統(tǒng)設(shè)定3公里起價8元(可切換9元、10元)，之后每550米加價1元。每候時3分鐘加價1元。總價為里程費用與候時費用的總和。總價處理子程序流程圖如圖4.4

96、所示。</p><p>　　圖4.4 總價處理子程序流程圖</p><p>　　第五章 系統(tǒng)調(diào)試與分析</p><p>　　5.1 硬件電路的搭建</p><p>　　在完成仿真實驗后，就可以按照仿真的電路原理圖搭建硬件電路，將源代碼燒寫到單片機里就完成了本次畢業(yè)設(shè)計的任務(wù)。</p><p>　　5.2 調(diào)試故障及原因

97、分析</p><p>　　在本次軟件仿真和硬件搭建過程中大大小小遇到了若干問題，具體故障和解決方法如下：</p><p><b>　　(1)LCD不顯示</b></p><p>　　LCD與主板接觸不良。</p><p>　　(2)P0口顯示高阻態(tài)</p><p>　　正常情況下P0口輸出應(yīng)為高(

98、紅色)低(藍色)互換，但在實際情況下P0口出現(xiàn)了高阻態(tài)(灰色)，經(jīng)翻閱資料查得P0口做I/O口是應(yīng)接上拉電阻。在加上上拉電阻后，P0口輸出正常。</p><p>　　(3)傳感器輸出電壓過小</p><p>　　在焊接硬件過程中測量傳感器輸出端高電壓0.2V到0.3V之間，達不到4V以上，經(jīng)分析在傳感器輸出端叫2K的上拉電阻，傳感器輸出端輸出電壓在正常范圍內(nèi)變化。</p>&

99、lt;p><b>　　(4)單片機不計數(shù)</b></p><p>　　在磁鐵來回靠近霍爾傳感器時單片機始終顯示4個0，經(jīng)檢查傳感器工作正常，指示燈電路工作也正常，在換了一塊單片機后電路正常工作，判定原單片機已被燒毀。</p><p><b>　　5.3 調(diào)試結(jié)果</b></p><p>　　5.3.1 候時顯示<

100、;/p><p>　　候時顯示如圖5.1所示，圖中右上部分即為候時時間。</p><p><b>　　圖5.1 候時顯示</b></p><p>　　5.3.2 里程顯示</p><p>　　里程顯示如圖5.2所示，圖中左下部分即為里程值。</p><p><b>　　圖5.2 里程顯示<

101、;/b></p><p>　　5.3.3 停車總價顯示</p><p>　　停車總價顯示如圖5.3所示，圖中右下部分即為總價。</p><p>　　圖5.4 停車總價顯示</p><p>　　第六章 社會經(jīng)濟效益分析</p><p>　　本系統(tǒng)操作簡單，易于實現(xiàn)。硬件部分采用的器件應(yīng)用較廣泛，且價格低廉，如STC

102、89C54單片機、A04E霍爾傳感器等等。這就意味著所有的器件功能比較強大、穩(wěn)定。尤其是本次設(shè)計的核心元件STC89C54單片機，軟件技術(shù)成熟，并具有種類齊全的支持芯片。這類微處理器既可用作控制器又適合于做數(shù)據(jù)處理，而且成本也甚是低廉。軟件采用模塊化設(shè)計，可讀性強，方便二次開發(fā)。</p><p>　　本次設(shè)計電路簡單、低成本，而且能夠滿足出租車司機對計價器的要求，具有廣泛的應(yīng)用前景。</p><

103、;p><b>　　結(jié)束語</b></p><p>　　該課題的主要任務(wù)是開發(fā)一個以MCS-51單片機為核心的出租車計價器系統(tǒng)。本設(shè)計主要分為硬件部分和軟件部分，硬件部分著重考慮硬件電路的簡單性，故盡可能簡化硬件電路，節(jié)省線路板的空間，達到硬件電路最優(yōu)化設(shè)計。軟件采用C語言編寫，采用模塊化設(shè)計思想，程序可讀性強。通過仿真、實驗驗證了系統(tǒng)的可行，能滿足設(shè)計要求，達到設(shè)計的指標，實現(xiàn)對出租車

104、里程、候時時間和總價的計算功能，并用LCD顯示，里程根據(jù)以下公式求得：</p><p>　　里程=脈沖總數(shù)×車輪周長</p><p>　　根據(jù)此公式將最終顯示出里程。當車輪轉(zhuǎn)動，小磁片滑過霍爾元件時，霍爾元件輸出一脈沖，可根據(jù)車輪周長計算里程。</p><p>　　通過實驗證明本次設(shè)計符合設(shè)計的要求，能實現(xiàn)對里程、候時時間和總價的顯示，功能性較強，具有一定

105、的實踐意義，將會在許多場合應(yīng)用。</p><p>　　本次畢設(shè)使我們將大學(xué)四年所學(xué)的知識進行了匯總，在收集資料，確定方案的過程中，我學(xué)到許多知識，也弄懂了許多以前不是很清楚的問題。在做畢業(yè)設(shè)計的過程中，是我們所學(xué)知識的一次升華，把理論知識運用到了實際當中。也使我們從中得到了鍛煉。</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　

106、在本次畢業(yè)設(shè)計過程中我獲益匪淺，同時也遇到了許多困難，在看到我的畢業(yè)設(shè)計題目時，我的感性認識讓我感覺題目挺簡單，但在理性分析和實際操作過程中卻處處碰壁，這都是由于基礎(chǔ)知識不牢造成的，最后在李老師的耐心指導(dǎo)下，我從簡單的編程學(xué)起，逐漸對題目有了一定程度的認識和理解，對具體的細節(jié)有了清晰的認識，終于明白那句古話“磨刀不誤砍柴工”的深刻含義。以后在做畢業(yè)設(shè)計的過程中才感到得心應(yīng)手，我從中學(xué)到了許多新知識。</p><p&g

107、t;　　在這里我要感謝我的指導(dǎo)老師，是她的耐心教導(dǎo)，和不厭其煩地講解，使我順利地完成了畢業(yè)設(shè)計。也要感謝我的同學(xué)們，在我遇到困難時主動幫我解決，使我很快地攻克了一個又一個難關(guān)。同時也要感謝實驗室的老師，是他們不厭其煩的幫助我解決問題，使我能順利完成畢業(yè)設(shè)計。</p><p>　　畢業(yè)設(shè)計已經(jīng)結(jié)束，但是它卻給我留下了美好的回憶，在做畢業(yè)設(shè)計的過程中加深了師生的感情和同學(xué)之間的友誼，覺得每一天都是那么的充實和愉快。&

108、lt;/p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　彭為.黃科.雷道中.單片機典型系統(tǒng)設(shè)計[M].北京:電子工業(yè)出版社，2005:156-185</p><p>　　賈伯年. 傳感器技術(shù)[M]. 南京: 東南大學(xué)出版社, 2000: 239-240</p><p>　　樓然苗, 李光飛. 51系列單片機設(shè)計

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