共享单车计价器设计.docx

摘要：人类社会己经跨入了 21世纪，计算机系统己经渗入人类生活的各个领域, 随着互联网技术的快速发展和创新，继而带动了各行各业的创新和发展，同时给 我们的生活带来了日新月异的变化我们的衣食住行各个方面都发生了天翻地覆 的变化尤其是我们的出行方式也逐渐地由以前的自行车改为了共享单车，渐渐 地共享单车就开始出现了，现如今的我们外出开始选择共享单车，它的的出现不 仅缓解了城市拥堵的交通状况，而且对于环境保护也产生了重要的作用所以说 共享单车与我们的生活息息相关，给我们的生活带来了巨大的方便，它的出现一 方面体现了科技的快速发展，另一方面也改善了人们的生活水平但是随之而来 的关于共享单车计价的问题也时常发生一些争议，基于此论文对共享单车计价器 展开研究论文主要以单片机为核心，针对整个系统进行了设计，主要包括硬件和软件 的设计；硬件部分主要有历程检测部分，显示部分、按键部分以及时钟和存储数 据断电存储等儿个部分；对具体的硬件电路进行设计与制作；根据实际的功能需 求对共享单车计价器的软件部分进行了设计，主要有主程序的设计和各种子程序 的设计；最终设计出了以单片机为核心的共享单车计价器关键词：共享单车;计价器;单片机转换器等电路)集成到一块硅片上构成的一个小而完善的微型计算机系统，在工业控 制领域的广泛应用。

从上世纪80年代，由当时的4位、8位单片机，发展到现在的 32位300M的高速单片机单片微型计算机简称单片机，是典型的嵌入式微控制器(MicrocontrollerUnit), 单片机芯片常用英文字母的缩写MCU表示单片机，单片机又称单片微控制器，它不 是完成某一个逻辑功能的芯片，而是把一个计算机系统集成到一个芯片上相当于一 个微型的计算机，和计算机相比，单片机只缺少了 1/0设备概括的讲：一块芯片就 成了一台计算机它的体积小、质量轻、价格便宜、为学习、应用和开发提供了便利 条件同时，学习使用单片机是了解计算机原理与结构的最佳选择它最早是被用在 工业控制领域由于单片机在工业控制领域的广泛应用，单片机由芯片内仅有CPU的专用处理器 发展而来最早的设计理念是通过将大量外围设备和CPU集成在一个芯片中，使计算 机系统更小，更容易集成进复杂的而对体积要求严格的控制设备当中INTEL的Z80是最早按照这种思想设计出的处理器，当时的单片机都是8位或4 位的其中最成功的是INTEL的8031,此后在8031上发展出了MCS51系列单片机系 统因为简单可靠而性能不错获得了很大的好评尽管2000年以后ARM己经发展出 了 32位的主频超过300M的高端单片机，直到目前基于8031的单片机还在广泛的使 用。

在很多方面单片机比专用处理器更适合应用于嵌入式系统，因此它得到了广泛的 应用事实上单片机是世界上数量最多处理器，随着单片机家族的发展壮大，单片机 和专用处理器的发展便分道扬镰现代人类生活中所用的几乎每件电子和机械产品中都会集成有单片机电 话、计算器、家用电器、电子玩具、掌上电脑以及鼠标等电脑配件中都配有1-2部单 片机电瓶车上一般配备40多部单片机，复杂的工业控制系统上甚至可能有数百台 单片机在同时工作！单片机的数量不仅远超过PC机和其他计算的总和，甚至比人类 的数量还要多2.2.1单片机方案选择方案一:选择STC89C52核心芯片，以其作为主控芯片，设计合适的外围电路 这款芯片不仅有8KBROM,同时还有数据存储空间，容量为512字节；而且还有 EEPROM, 2K的存储空间与51系列的单片机基本上是兼容的，可以利用串口进行 下载方案二：选择以ATS8952芯片为核心控制芯片，与方案一中的芯片相比较，其程 序存储空间和数据存储空间都较小，分别为8K和256字节，并且没有EEPROMo从容量等一些性能角度比较，其实两种方案都能够满足基本的要求，但是综合性 价比，选择方案1，方案1不仅成本相对较低，而且稳定性也稍好。

STC89C52是一种低功耗、高性能CMOS 8位微控制器，具有2K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，亦适于常规编程 器在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash,使得STC89C52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STC89C52具有以下标 准功能，4k字节Flash, 128字节RAM, 32位I/O 口线，看门狗定时器，2个数据 指针，2个16位定时器/计数器，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，STC89C52可降至OHz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结合STC89C52来看，它本身具备非常高的性能，而且无需使用太多的功耗，针 对Atmel企业所研发出来的非易失性、而且具备超高密度的这样一种储存器来进行充 分利用，其中还携带了一个4K系统可编程Flash闪存，从整体构造上来看，实际上 是之前芯片的一个升级版。

除此之外，还给那些嵌入式控制体系的运用带来了极大便 利所以当前己经在很多领域里面得到了普及而根据它的有关特点来看，达到了四 十了引脚、以及三十二个可供外界进行使用的I/O 口，除了自带两个外中断口之外， 还具有两个16位可编程定时器，不过发挥重要作用的还是在于那两个全双工串行通 信口关键是这种单片机它既能够结合普通方式去实现相应的编程作业，同时还能够 直接达到编程目的甚至能够促进一般微处理器跟Flash存储器实现有机整合， 尤其是那种能够不断进行擦写的Flash存储器，对于相关费用起到了很好的节省作用为了满足不同用户的需求，STC89C52设计了多种封装形式以供用户进行选择， 其封装形式主要有PDIP、PQFP、TQFP以及PLCC等，用户可以根据制版的需要选 用合适的封装形式在设计中为了方便制作电路板，选择PDIP的封装形式STC89C52有40个插脚，可分为三类：电源和时钟插脚、编程控制插脚和I/O插 脚下面是对这三种类型的管脚的简要描述从STC89C52的时钟电路来看，它具有两个端口 XTAL1跟XTAL2,而且依次代 表着相应放大器的输入跟输出往往被当做是片内振荡器来进行使用，既能够兼容石 晶振荡，同时也不会跟陶瓷振荡之间产生任何的排斥。

假设我们决定针对外部时钟源 驱动设备来进行运用，那么这个时候是可以直接断开XTAL2的主要原因是：1个 机器周期它本身就包括12个振荡周期存在着，要是被运用的振荡器已经可以达到12 兆赫的频率，那么则说明其振荡周期实际上就是l/12us,最终得出一微秒其实就是代 表着1个机器周期STC89C52不仅功耗低而且性能非常高，其是STC公司生产的一款微控制器，内 部有8KB的Flash与传统的51系列单片机相比较，其具有很多51系列没有的功能, 虽然芯片也是使用的经典的51内核，但是诸多的改进使其性能得到大幅度的提升 其8位CPU非常的灵活，有可编程的Flash,这样的特性使得STC89C52在很多场合都 成为一个有效的嵌入式选择方案其基本的标准功能有下面这些：Flash和RAM的容 量分别是8KB和512字节，具有看门狗，具有4级中断结构，具有串口功能，全双 工模式同时其功耗可以非常的低，能在0Hz下进行逻辑操作，节电模式也可以选择 在空闲的模式下，即使是CPU己经不工作了，但是其RAM,定时和计数等等都会继 续工作具有掉电保护的模式，数据存储器会被自动保存，停止工作，等待复位其 运行频率可以达到35MHz。

2.2.2 STC89C52 主要功能该单片机产品是宏晶公司的产品，其不仅与标准的51系列指令兼容，而且与51 系列的引脚也是兼容的该单片机的功能介绍如表2.2,对其引脚的介绍如图2.3所 不0表2.1单片机的主要功能特性与51系列指令集兼容Flash ROM可以反复的擦写，容量8KB一共有32个I/O通用口256x8bit 内部 RAM3个16位可编程定时/计数器中断工作的时钟范围是0到20MHz串行中断数目2个UART串行数据传送接受口2个外部中断源 总共有6个中断2个读写中断口线 可以进行加密，有3位加密保护低功耗空闲以及掉电模式 可以利用软件实现睡眠与唤醒功能2.2.（1） 一般都有两个电源引脚，正和负，40脚是VCC,电源的正极，一般都是5V供电，20脚是电压的负极，就是接地线2） 晶振线也是两根，19脚和20脚分别是晶振线，前者是振荡器的输入，后 者是输出，（3） 控制引脚则对应的有4根，分别是复位引脚地址锁存器使能信号，外部存储器片选信号以及程序存储器的控制信号，分别是9脚、30脚、29脚以及31脚4） 输入输出I/O 口一共有32个，和普通单片机类似，一共分成了 4组P0至IJP4,每组都含有8个口。

IOTT16Ts20.O.1.2.3.4.5.6.7P1PIPIP1PIP1PIP1R.ST P3.QKxDP3.1.TxDP3.2.TNTU P3 3 INT1P3.4.T0P3.5.T1P3.MVR P3.7/DRXTAL2XTAL1 GNDVCCPO.O 1*0. IPO.2P0.3PO.4 1*0.5PO.6 _PO.7 EA^Vpp PROGPSFNP2 _P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.040更36TT^234J29282726~252423 77图2.2 STC89C52引脚图PO 口：其有八位，都是可以实现输入和输出的双向I/O 口，根据实际的配置每 一位都可以作为输入和输出，但是为输入的时候，其对应的相关的锁存器必须置高, 同时可以驱动8个TTL类型的负裁;P1 口：其有八位，都是可以实现输入和输出的双向I/O 口，根据实际的配置每 一位都可以作为输入和输出，但是为输入的时候，其对应的相关的锁存器必须置高， 与P0 口不一样的是其可以驱动4个TTL类型的负载；P2 口：与P0和P1类似也是八位，既可以当作输入也可以当作输出，其可以与 外部的设备直接连接，除了有输入输出的作用外，其还可以作为地址总线来使用，一 般都是地址的高8位；P3 口：与P0和P1类似也是八位，其有双功能，具体的功能见表2.4所示。

表2.2 STC89C52 P3 口的第二功能端口功能第二功能P3.0RXD （串行输入口）P3.1TXD （串行输入口）P3.2INT/O （外中断（））P3.3INT/1 （外中断1）P3.4T0 （定时/计数器0）P3.5T0 （定时/计数器1）P3.6外部数据存储器写选通P3.7外部数据存储器读选通2.3行程测距模块选择距离的检测是很重要的一个的数据，其是整个共享单车系统的核心，对于距离检 测电路的选择也是十分重要的，在该设计中我们选择的是霍尔元件传感器来对共享单 车的行程距离进行检测选择了一款U18霍尔传感器，其检测原理如图2.5所示，主要是利用其电磁效应, 当霍尔传感器靠近安装在共享单车的轮上的小磁铁时，霍尔传感器会由于受到的磁场 不同，就会产生跳变的信号，就可以理解为共享单车运行的时候，霍尔传感器在转一 圈之后就会输出一个高脉冲霍尔传感器检测并输出信号到单片机的INTO或IN。