出租车计价器课程报告.doc

目 录一、概论31、前言32、设计的意义33、设计任务34、设计的目的和要求4二、系统总体方案及硬件设计51、系统总体方案52、霍尔传感器检测单元53、键盘调整单元6三、软件设计81、系统主程序82、中断程序92.1、里程计数中断程序92.2、中途等待中断程序92.3、计算程序92.4、显示程序92.5、键盘程序10四、Proteus软件仿真11五、实物图12六、程设计心得体会13参考文献13附1：源程序代码14附2：系统原理图22一、概论1、前言计价器是出租汽车的经营者和乘坐出租汽车的消费者之间用于公平贸易结算的工具,因而计价器计价准确与否,直接关系到经营者和消费者的经济利益依据国家有关法律、法规,出租汽车计价器是列入国家首批强制检定的工作计量器具之一,也是近年来国家质量技术监督部门强化管理的六类重点计量器具之一在出租车是城市交通的重要组成部分,行业健康和发展也获得越来越多的关注汽车计价器是乘客与司机双方的交易准则,它是出租车行业发展的重要标志,是出租车中最重要的工具它关系着交易双方的利益具有良好性能的计价器无论是对广大出租车司机朋友还是乘客来说都是很必要的出租车已经成为我国城市公共交通的重要组成部分和现代化城市必备的基础设施,成为人们工作、生活中补课缺少的交通工具。

而出租车计价器在出租汽车服务行业中占着极为重要的地位,因为出租车必须安装出租车计价器才能投入正常的运营出租车计价器是一种能根据乘客乘坐汽车行驶距离和等候时间的多少进行计价,并直接显示车费值得计量器具计价器是出租汽车经营者和乘坐出租汽车的消费者之间用于公平贸易结算的工具,因而计价器准确与否,直接关系到经营者和消费者的经济利益依据国家有关法律、法规,出租车计价器是列入国家首批强制检定的工作计量器具之一,也是近年来国家质量技术监督部门强化管理的的六类重点计量器具之一2、设计的意义在出租车时城市交通的重要组成部分的大环境下,行业的健康和发展也获得越来越多的关注汽车计价器是乘客与司机双方的交易准则,它是出租车行业发展的重要标志,是出租车种最重要的工具她关系着交易双方的利益具有良好性能的计价器无论是对广大出租车司机朋友还是乘客来说都是很必要的因此,汽车计价器的研究也是十分有应用价值的,尤其是对于出租车行业有着极其重要的意义3、设计任务本设计是采用AT89C51单片机为主控器,以霍尔传感器测距,实现对出租车的多功能的计价设计,输出采用8段数码显示管本电路设计的计价器不但能实现基本的计价,而且还能根据单程,返程和起步来调节单价,并实现了暂停和等待时间查询的功能。

4、设计的目的和要求目的：通过单片机课程设计,熟练掌握c语言的编程方法,将理论联系到实践中去,提高我们的动脑和动手的能力通过出租车计价器系统的设计,掌握单片机个资源的使用方法,和简单程序的编写,最终提高我们的逻辑抽象能力基本要求：<1>能显示里程,单位为公里,最后一位为小数位<2>能显示金额数,单位为元,最后一位为小数位<3>可设定单程价格和往返价格,单程价格为2元/公里,往返价格为1.5元/公里<4>车速<5公里/小时的时间累积为总等待时间,每5分钟等待时间相当于里程数增加1公里<5>起步公里数为3公里,价格为5元,若实际距离大于3公里,按规则3计算价格<6>按暂停键,计价器可暂停计价,按查询键,可显示总等待时间二、系统总体方案及硬件设计1、系统总体方案模拟计数器系统主要由四大模块组成：霍尔传感器、AT89C51单片机、独立键盘霍尔传感器安装在车轮的旁侧,主要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,再根据价格等相关数据进行金额的计算,计算好的金额、里程都实时地显示在数码管上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。

总体方案结构图如下：独立键盘调整切换AT89C51单片机数码管 显示电路脉冲输入 霍尔传感器计算输出图2.1 系统总体结构框图2、霍尔传感器检测单元属于开关型的霍尔器件,其工作电压围比较宽〔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,而且其最高检测频率可达到1MHZ集成霍耳开关由稳压器A、霍耳电势发生器<即硅霍耳片>B、差分放大器C、施密特触发器D和OC门输出E五个基本部分组成在输入端输入电压Vcc,经稳压器稳压后加在霍尔电势发生器的两端,根据霍尔效应原理,当霍尔片处在磁场中时,在垂直于磁场的方向通以电流,则与这二者相垂直的方向上将会产生霍尔电势差VH输出,该VH信号经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达到工作点〔即Bop〕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,三极管截止,使OC门输出高电压,这种状态为关这样两次电压变换,使霍尔开关完成了一次开关动作 霍尔传感器原理如图5所示P3.2霍尔传感器小磁铁AT89C51单片机图2.4 传感器测距示意图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所示本系统选择了将霍尔传感器的脉冲输出口接到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5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200次时,即1公里,单片机就控制将金额自动增加,如图2.5〔霍尔传感器〕图2.5 霍尔传感器 3、键盘调整单元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所示图2.6 键盘调整模块S1：接P1.1口,实现路程和单价的切换S2：接P1.2口,实现单程和往返程的切换S3：接P1.3口,实现清零功能〔在按下查询总价键之后实现〕S4：接P1.4口,暂停功能S5：接P1.5口,对等待时间进行查询S6：接P1.6口,查询总价三、软件设计1、系统主程序在主程序模块中,需要完成对各参量和接口的初始化、出租车起步价和单价的初始化以及中断、计算、循环等工作另外,在主程序模块中还需要设置启动/清除标志寄存器、里程寄存器和价格寄存器,并对它们进行初始化然后,主程序将根据各标志寄存器的容,分别完成启动、清除、计程和计价等不同的操作。

3.1主程序流程图当汽车运行起来时,就启动计价,根据里程寄存器中的容计算和判断行驶里程是否已超过起步价公里数若已超过,则根据里程值、每公里的单价数和起步价数来计算出当前的总金额,并将结果存于总金额寄存器中；中途等待时,脉冲输入小于设定值时,当时间超过等待设定值时,开始进行计时,并把等待价格加到总金额里,然后将总金额、里程送数码管显示出来程序流程如图所示2、中断程序2.1、里程计数中断程序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,当里程计数器对里程脉冲计满1500次时,进入里程计数中断服务程序中,里程变量加一主函数中总金额也相应地变化在中途等待中断程序中,每1ms产生一次中断,将由当前里程计算出速度值送入某个缓存变量把当前速度值与预先设定的速度值相比较,当小于设定的车速时,进入等待计时等待时间5分钟相当于里程增加一公里流程如图3.4所示：图3.2中断流程2.2、中途等待中断程序在中途等待中断程序中,每1ms产生一次中断,将当前里程值送入某个缓存变量,每5分钟将缓存变量中的值和当前里程值比较,当汽车车速小于5公里/小时,将存储器里面的值与实时测量的值比较,当行进的里程小于5公里每分钟时,则进入等待计时,每5分钟记一次价格。

2.3、计算程序计算程序根据里程数分别进入不同的计算公式如果里程大于3公里,则执行公式：总金额=起步价+〔里程-3〕*单价+等待时间*等待单价；否则,执行公式：总金额=起步价+等待时间*等待单价程序流程图如图所示  3.3 计算程序流程图2.4、显示程序程序利用定时器每1ms产生一次中断,相应变量置位,点亮一个数码管,显示一位数据,利用主函数的循环,实现动态扫描显示,同时根据数码管余辉和人眼暂留现象,即可实现显示{0x3f,0x06,0x05b,0x04f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f}; //段码表示0-9图3.4显示子程序流程2.5、键盘程序键盘实质上是一组按键开关的集合,均利用机械触点的合、断作用按键在闭合及断开的瞬间均伴随有一连串的抖动,抖动反应在电压上就是呈现出高电平或低电平,为了确保CPU对一次按键动作只确认一次,必须消除抖动的影响去抖通常有硬件去抖和软件去抖两种方法,本程序使用软件延时去抖图3.5按键抖动信号波形对于独立式键盘判键,首先看有键按下不,如果有键按下则延时一会儿,在判断是否真的有键按下,如果确实有键按下,再判键释放,最后执行键功能程序。

判键子函数的流程框图如图3.5所示：图3.6判键子程序流程图四、Proteus软件仿真Proteus软件是来自英国Labcenter electronics公司的EDA工具软件,它组合了高级原理布图、混合模式SPICE仿真,PCB设计以及自动布线来实现一个完整的电子设计系统此系统受益于15年来的持续开发,被《电子世界》在其对PCB设计系统的比较文章中评为最好产品—"The Route to PCB CAD"Proteus 产品系列也包含了我们革命性的VSM技术,用户可以对基于微控制器的设计连同所有的周围电子器件一起仿真用户甚至可以实时采用诸如LED/LCD、键盘、RS232终端等动态外设模型来对设计进行交互仿真 其功能模块:—个易用而又功能强大的ISIS原理布图工具；PROSPICE混合模型SPICE仿真；ARES PCB设计PROSPICE 仿真器的一个扩展PROTEUS VSM:便于包括所有相关的器件的基于微处理器设计的协同仿真此外,还可以结合微控制器软件使用动态的键盘,开关,按钮,LEDs甚至LCD显示CPU模型支持许多通用的微控制器,如PIC,AVR,HC11以及89C51。

最新支持ARM交互的装置模型包括：LED和LCD显示,RS232终端,通用键盘,I2C,SPI器件强大的调试工具,包括寄存器和存储器,断点和单步模式IAR C-SPY 和Keil uVision2等开发工具的源层调试应用特殊模型的DLL界面-提供有关元件库的全部文件五、实物图实物展示图六、程设计心得体会通过这次课程设计,我掌握了数码管的识别和测试；熟悉了霍尔传感器的工作原理,了解了独立按键的分配方法；以及如何提高计时精度的性能等等,掌握了proteus应用的方法和技术,通过查询资料,也了解了出租车计价器的工作原理课程设计诚然是一门专业课,给我很多专业知识以及专业技能上的提升,同时又是一门讲道。