基于单片机的出租车计价器设计毕业设计.doc
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1、基于单片机的出租车计价器设计摘 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实现在系统掉电的时候保存单价等信息,通
2、过ISD2560实现语音播报功能,输出采用8段数码管进行显示。本次毕业设计设计的计价器不但能实现基本的计价,而且还能根据白天,黑夜和中途等待来调节单价,同时具有语音播报和数据打印功能。关键词:出租车计价器;单片机;AT89S52;光电传感器;语音播报Abstract Along with the development of industry, taxi cab is an important part of urban transportation, strengthen management and reduce from drivers and passengers, the dispu
3、te has good performance on the meter taxi drivers and passengers alike is very necessary. While using analog and digital circuit design of the whole circuit meter, use of large scale, high failure than devices, debugging. The design and MCU, relatively powerful functions, use less of the hardware an
4、d software of appropriate coordination can be easily realized design requirements, and flexibility, can be accomplished by software programming additional functions. This design USES for the master, AT89S52 SCM in RPR - 220 distance of photoelectric sensor, the valuation of the taxi multifunctional
5、design, and using AT24C02 realization of power system, through such information preservation unit ISD2560 realizing speech function, using digital output for 8 pipe display This circuit design, not only can realize the basic meter, and can according to the valuation, but also according to day and ni
6、ght and wait to adjust the unit half-way, both in voice and data printing.Keywords: The meter taxi, SCM, AT89S52 devices, Photoelectric sensor, Speech目 录1绪论11.1出租车计价器概述11.2论文主要工作12系统方案设计32.1设计要求32.2出租车计价器控制方案设计43出租车计价器硬件设计53.1单片机最小系统设计53.2速度及里程检测电路设计63.2.1A44E霍尔传感器检测电路设计63.2.2RPR-220光电传感器检测设计电路73.3A
7、T24C02掉电存储电路设计83.4键盘电路设计93.5数据显示电路设计93.6 8255接口电路设计113.7语音播报系统计113.8票据打印电路设计124软件设计144.1系统主程序144.2定时中断服务程序154.3里程计数中断服务程序164.4中途等待中断程序164.5显示程序164.6计算程序174.7键盘扫描程序175实验调试 195.1电路的安装与调试195.2中途等待测试215.3掉电单元测试216总结22致谢23参考文献24附录A系统源程序25附录B系统原理图411绪论1.1出租车计价器概述 随着交通行业的发展,出租车已经成为城市交通生活中必不可少的一部分,从加强行业管理和减
8、少司机与乘客之间的纠纷出发,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。出租车计价器是出租车营运收费的专用智能化仪表,随着电子技术的发展,出租车计价器技术也在不断进步和提高,国内出租车计价器已经经历了四个阶段的发展,从传统的全部由机械元器件组成的机械式,到半电子式即用电子线路代替部分机械元器件的出租车计价器,再从集成电路式到目前的单片机系统设计的出租车计价器。 出租车计价器显示的总金额是由公里数(等候时间一般折算成一定比例的里程来计算)与单价联合组成。出租车计价器通过传感器与行驶车辆连接。出租车的实际里程通过传感器的脉冲信号在计价器里折算成一定的计价公里数目。目前市场上出租车计价器
9、功能主要有具有数据的复位功能、白天/晚上转换功能、数据输出功能、计时计价功能等等,但能够进行语音播报数据信息和打印功能的出租车计价器还是比较少见的,针对这一点我们来设计一款多功能出租车计价器,在原有功能的基础上增加单价输出、单价调整、路程输出、语音播报数据信息和打印数据等功能,来方便广大司机与乘客。1.2论文主要工作(1)方案的初步论证与选择我通过搜集题目的相关资料,参照了目前通用的设计思想和设计方法,选择了几套设计方案进行了分析比较,最终选定了以单片机来实现设计要求。单片机功能强大,用硬件和软件结合可以很容易的实现设计要求,且灵活性强,同时可以通过软件编程来完成更多的附加功能。(2)硬件设计
10、紧扣设计方案,以其为指导思想从功能和电气特性两方面选择合适的器件。经过对比选择选定AT89S52单片机为主控器件,RPR-220光电传感器来检测距离,独立键盘来实现功能的调整,AT24C02来实现存储功能,ISD2560语音芯片来实现语音播报和用数码管来实现数据显示。(3)软件设计根据硬件特点和设计要求,采用C语言来编写程序。程序功能分为中断程序、就算程序、显示程序、语音播报程序、数据存储等几个功能上相对独立的模块。然后按照所划分的模块逐个编写和调试,最后将独立的模块整合起来。 2系统方案设计2.1设计要求现代社会中,出租车计价器与人们的生活联系越来越密切,人们对它的要求也越来越高,因而设计一
11、款多功能出租车计价器来满足人们的正常需要就显得十分必要,本设计满足了以下功能要求:起步费用:由用户设定起步价将其保存在电路中,传感器检测的行车里程在起步价费用里程内,就关闭行车里程计费程序,显示器一直显示起步价。当行车里程超过了起步价费用里程,计费程序才启动计费。行车里程计费:通过传感器将出租车的行驶距离送入处理电路中,然后换算成行车里程,根据行车里程和已经设定好的单价计算出所需行车的费用,将这个费用送进总费用的显示缓存区。等待计费:在行车路途中,传感器检测到汽车速度低于设定值时,这时候就要启动等候计费程序的中途等待程序,因故停车超过5分钟的按0.5元/5分钟。语音播报:当有乘客上车时,致以欢
12、迎词,如欢迎乘坐本车等信息;当到达目的地乘客下车时,致以结束语,如谢谢乘坐等,同时播报本次行程所花费的金额,里程。打印功能:在到达目的地结束本次行程时,可以将本次乘车里程、单价、花费金额等打印出来,以便供有需要的顾客存根。整个行车过程中的总费用=起步价+行车费用+等候费用,这个费用在总费用显示缓冲区完成求和之后通过数码管显示出来,乘客能够直观明了的查看出来,十分方便。要求出租车计价器根据乘客乘坐汽车行驶距离和等候时间的多少进行计价,并在行程中同步显示车费值。从起步价开始,当汽车程行驶未满3公里时,均按起步价计算。过3公里后,实现每1公里单价收费,中间遇暂停时,里程数不再增加,开始计时收费,测距
13、收费和测时收费的和便构成了一位乘客的车费。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
14、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8
15、K 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。图3-1 单片机最小系统图 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。 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(
16、4.518V),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
17、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
18、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
19、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
20、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。若采用共阴极结构,那么阴极公共点接地,各阳极独立,接高电平者发光,阳极接地者呈暗淡。反之则相反。此次设计采用共阴极。 LED显示器与单片机的接口一般有
21、静态显示和动态显示两种方式。LED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12ms,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
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