毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告 学生在开题报告上主要写的内容是：一、论文选题的目的与意义；二、选题的现状和前景展望（例如：交通灯控制电路的现状、发展趋势等）； 三、设计的主要内容和技术要求；四、可行性分析、研究方法和设计步骤。 商丘工学院关于毕业论文（设计）及其摘要撰写格式的要求毕业论文（设计）是高等学校教学计划的重要组成部分，是综合性实践教学环节，其目的是培养学生综合所学知识独立分析问题和解决问题的能力。为了统一规范毕业论文（设计）的撰写、编辑、印刷，以及便于论文管理、储存、检索、利用、交流、传播，根据国家制订的有关标准（UDC001.81、GB7718-87），特对毕业论文及其摘要的编写格式提出如下统一要求：一、撰写要求1.毕业论文（设计）要以单面打印的形式提出，论文主体文字为宋体小四号字，章标题为黑体小2号字，节标题为黑体小3号字，条标题为黑体4号字，款、项标题为黑体小4号字。章节层次以少为宜，格式统一，具体到哪一层次以实际论文需要而定。2.论文必须用阿拉伯数字连续编排页码。页码由正文首页开始，封面、封底不编入页码。3.论文须用A4（$2×$2）标准大小白纸印制，要求纸的四周留足空白边缘，以便装订、复制和批注。每一面的上方（天头）和左侧(订口)应分别留边25mm以上，下方(地脚)和右侧(切口)应分别留边20mm以上。二、撰写论文（设计）的基本格式毕业论文（设计）应包括前置、主体、附录、结尾四部分。（一）前置头部分包括内容如下：1.封面和封底：由学校统一格式，学生从学校网站下载，内容要求打印。2.题目：应在25字以内，能简明、具体、确切地表达论文（设计）的特定内容。3.中文摘要：在300字以内。摘要是对毕业论文（设计）内容不加注释和评论的阐述，即不通过阅读毕业论文（设计）全文即可获得全文的主要信息和结论，是一篇可以独立使用的短文。论文摘要应说明研究工作的目的、方法、成果和结论。要突出本文的新见解或创新性的成果。4.关键词：论文（设计）关键词一般3至5个，黑体4号字，排在摘要左下方。5．目录：由论文（设计）的章节以及附录、参考文献等序号、提名和页码组成。以上3、5项，需用罗马数字单独编写页码。（二）主体部分主体部分包括：绪论（前言）、正文、结论或建议、尾注、参考文献、附录和结尾部分等，字数应在3000——5000字。1.绪论或前言：主要说明研究工作的目的、涉及范围、相关领域的前人研究成果、研究设想、研究方法、理论意义和实际价值。此部分起用阿拉伯数字编写页码，页码居中设置。2.正文：是毕业论文（设计）的核心部分，占主要篇幅，主要是论述作者的研究工作，要求实事求是，客观准确，合乎逻辑，层次分明，语言简练。3.结论和建议：是毕业论文（设计）最终和总体的结论，是整篇论文（设计）的精华。结论应该简练、完整、准确。着重阐述自己研究的创造性成果，新的见解、发现和发展。以及在本研究领域中的地位和作用、价值和意义，还可以进一步提出需要讨论的问题和意义。4.尾注：毕业论文（设计）中凡属原文引用了他人的观点、结论、数据等，须加上注释，统一为尾注。5.参考文献：列举论文（设计）正文引用的参考文献，参考文献的著录仍按原文献语种为原则。5.1 文献是期刊时，其格式为[编号].作者（作者为多人的要按原刊顺序写全）.文章题目名.期刊名.年份.期数.页码；5.2 文献是图书时，其格式为：[编号].作者（作者为多人的要按原书顺序写全）.书名.出版单位.年份.版次.页码；5.3 文献是学术成果时，其格式为：[编号].作者（作者为多人的要按顺序写全）.项目名.授奖.鉴定单位.时间。（三）附录部分附录是在正文主体的补充项目，并不是必需的。下列内容可以作为附录：1.为了整篇材料的完整，插入正文又有损于编排条理性和逻辑性的材料。2.由于篇幅过大，或取材于复制件不便编入正文的材料。3.对一般读者并非必须阅读，但对本专业同行有参考价值的资料。（四）结尾部分包括以下内容：在学期间发表的论文及科研成果清单：其格式见参考文献格式。（五）其他说明1.除封面封底，论文（设计）均需居中设置页眉，奇数页的页眉为“商丘科技职业学院毕业论文（设计）”，偶数页的页眉为论文题目，统一为宋体5号字。2.论文（设计）中的表、图要按章排序。3.论文（设计）中的英文缩写在第一次出现时，应标明完整单词，论文（设计）中所用符号，应有说明，或在附录中统一做出说明。论文整体排序：封面-----中文摘要---目录---正文—结论—参考文献希望大家严格按照格式要求进行论文设计、编辑排版。另外，同一个论文题目的学生，所设计内容不能雷同，否则不予通过。论文设计好后，先把电子版发[email protected]经审核通过同意打印后，方可打印上交。编号：_______________商丘工学院毕业论文（设计）题目：出租车计价器电路的设计 系 别： 机电工程系 专 业： 电子信息工程 班 级： 08电信2班 学生姓名： 李 普 指导教师： 徐忠根 成 绩： 2012 年 月摘 要出租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。因此，汽车计价器的研究也是十分有一个应用价值的。该系统由AT89S51单片机控制,满足计程、计时、计费、存储等多种计量功能为一体的出租车计价器的实用要求。相比于普通的模拟电路控制，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的实现设计要求，且灵活性强，可以通过软件编程来完成更多的附加功能。针对计费模式的切换，通过软件编程就可以轻易而举的实现。避免了机械开关带来的不稳定因素。关键词：出租车计价器、 AT89S51单片机 、光电传感器、里程计算、计价单元目 录第一章 前 言. 1第二章 设计要求. 22.1 基本功能. 22.3 扩展功能. 2第三章 系统的组成及工作原理. 33.1 系统的硬件构成及功能. 33.2 AT89S51单片机及其引脚说明. 4第四章 硬件电路方案设计. 74.1方案比较与确定. 74.2 里程计算、计价单元的设计. 74.3 显示单元电路设计. 94.4 键盘显示模块设计. 10第5章 系统的软件设计. 125.1 系统主程序设计. 125.2 定时中断服务程序. 145.3 显示服务程序. 145.4 键盘服务程序. 15第6章 系统调试与测试结果分析. 176.1 使用的仪器仪表和工具. 176.2 调试的方法. 17第7章 结论. 18参考文献. 19附录. 20附录1 总体设计电路图. 20附录2 元件清单. 20附录3 全部源程序. 21第1章 前 言本次课程设计利用单片机技术来实现一台多功能出租车计价器，具有性能可靠、电路简单、成本低等特点。1.1 出租车计价器概述计价器显示的营运金额是营运里程与价格的函数（等候时间一般折算成一定比例的里程来计算）。出租车计价器通过传感器与行驶车辆连接。出租汽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营运里程。目前市场上出租车计价器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、显示当前的系统时间、语音播报数据信息等功能。1.2 本设计任务1.2.1 设计任务设计一款基于AT89S51单片机的出租车计价器。1.2.2 设计要求1.基本要求(1) 不同情况具有不同的收费标准。l 白天 l 晚上l 途中等待（>10min 开始收费）(2) 能进行手动修改单价。(3) 具有数据的复位功能。(4) IO 口分配的简易要求。l 距离检测使用霍尔开关A44El 白天/晚上收费标准的转换开关l 数据的清零开关l 单价的调整（最好使用＋和－按键）(5) 数据输出（采用LCM103）。l 单价输出 2 位l 路程输出 2 位l 总金额输出 3 位(6) 按键。l 启动计时开关l 数据复位（清零）l 白天/晚上转换2.发挥部分(1) 能够在掉电的情况下存储单价等数据。(2) 能够显示当前的系统时间。(3) 语音播报数据信息。1.3 系统主要功能本课程设计所设计的出租车计价器的主要功能有：数据的复位、白天/晚上转换、数据输出、计时计价、单价输出及调整、路程输出、语音播报数据信息、实现在系统掉电的时候保存单价和系统时间等信息等功能。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，而且还能根据白天、黑夜、中途等待来调节单价，同时在不计价的时候还能作为时钟为司机同志提供方便。第2章 计价器硬件设计本系统的硬件设计主要包括单片机AT89S51、数据显示部件、A44E霍尔传感器电路、AT24C02 掉电存储单元的设计、里程计算及计价单元的设计。在硬件设计过程中，充分利用各部件的功能，实现多功能的出租车计价器设计。2.1 系统的硬件构成及功能计价器的单片机控制方案图如图1所示。它由以下几个部件组成：单片机AT89S51、总金额及单价显示部件、键盘控制部件，AT24C02 掉电存储控制、里程计算单元、串中显示驱动电路等。利用单片机丰富的IO端口，及其控制的灵活性，实现基本的里程计价功能和价格调节、时钟显示功能。不但能实现所要求的功能而且能在很大的程度上扩展功能，而且还可以方便的对系统进行升级。具体电路参见“多功能出租车计价器总体电路图”。 $2$2$2$2$2$2$2$2$2$2$2$2$2$2$2图1 单片机控制方案图2.2 AT89S51单片机及其引脚说明AT89S51是美国ATMEL公司生产的低功耗，高性能CMOS 8位单片机，片内含4KB的可系统编程的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准8051指令系统及引脚。它集Flash程序存储器既可在线编程（ISP）也可用传统方法进行编程及通用 8位微处理器于单片芯片中，具有高性价比。AT89S51是一个有40个引脚的芯片，引脚配置如图2所示。$2图2 AT89S51引脚配置AT89S51芯片的40个引脚功能为：VCC 电源电压。GND 接地。RST 复位输入。当RST变为高电平并保持2个机器周期时，将使单片机复位。WDT溢出将使该引脚输出高电平，设置SFR AUXR的DISRTO位（地址8EH）可打开或关闭该功能。DISKRTO位缺省为RESET输出高电平打开状态。XTAL1 反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。XTAL2 来自反向振荡放大器的输出。P0口 一组8位漏极开路型双向I/O口。也即地址/数据总线复用口。作为输出口用时，每位能驱动8个TTL逻辑门电路，对端口写“$2可作为高阻抗输入端用。在访问外部数据存储器或程序存储器时，这组口线分时转换地址（低8位）和数据总线复用，在访问期间激活内部上拉电阻。在Flash编程时，P0口接收指令字节，而在程序校验时，输出指令字节，校验时，要求外接上拉电阻。P1口 一个带内部上拉电阻的8位双向I/O口，P1的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑门电路。对端口写“$2，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口。作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流（IIL）。Flash编程和程序校验期间，P1接收低8位地址。P1口部分端口引脚及功能如表1所示。表1 P1口特殊功能P1口引脚特殊功能P1.5MOSI（用于ISP编程）P1.6MOSI（用于ISP编程）P1.7SCK（用于ISP编程）P2口 一个带内部上拉电阻的8位双向I/O口。P1的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑门电路。对端口写“$2，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口。作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流（IIL）。在访问外部程序存储器或16位地址的外部数据存储器时，P2口送出高8位地址数据。在访问8位地址的外部数据存储器时，P2口线上的内容在整个访问期间不改变。Flash编程和程序校验期间，P2亦接收低8位地址。P3口 一个带内部上拉电阻的8位双向I/O口。P3的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑门电路。对P3口写“$2时，它们被内部的上拉电阻把拉到高电并可作输入端口。作输入端口使用时，被外部拉低的P3口将用上拉电阻输出电流（IIL）。P3口除了作为一般的I/O口线外，更重要的用途是它的第二功能，如表2所示。P3口还接收一些用于Flash闪速存储器编程和程序校验期间的控制信号。表2 P3口特殊功能P3口引脚特殊功能P3.0RXD（串行输入口）P3.1TXD（串行输出口）P3.2$2（外部中断0）P3.3$2（外部中断1）P3.4T0（定时器0外部输入）P3.5T1（定时器1外部输入）P3.6$2（外部数据存储器写选通）P3.7$2（外部数据存储器读选通）PSEN/ 程序储存允许输出是外部程序存储器的读先通信号，当AT89S51由外部程序存储器取指令（或数据）时，每个机器周期两次PSEN/有效，即输出两个脉冲。当访问外部数据存储器，没有两次有效的PSEN/信号。EA/VPP 外部访问允许。欲使CPU仅访问外部程序存储器，EA端必须保持低电平，需注意的是：如果加密位LB1被编程，复位时内部会锁存EA端状态。Flash存储器编程时，该引脚加上+12V的编程电压VPP。2.3 AT$202引脚图及其引脚功能AT$202芯片引脚配置如图3所示。$2图3 AT24C02引脚配置图AT$202芯片DIP封装，共有8个引脚，其中：A2~A0 地址引脚；SDA、SCL I$2总线接口；WP 写保护引脚，WP接VSS时，禁止写入高位地址，WP接VDD时，允许写入任何地址；VCC 电源端GND 接地端2.4 AT$202 掉电存储单元的设计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。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，静态电流10Ua(5.5V)，芯片内的资料可以在断电的情况下保存40 年以上，而且采用8 脚的DIP 封装，使用方便。其电路如图4所示。$2图 4 掉电存储电路原理图图中R8、R10 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SCL（移位脉冲）和SDA（数据/地址）与单片机传送数据。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。2.5 里程计算、计价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,送给显示单元的。其原理如图5所示。$2图 5 传感器测距示意图由于A44E 属于开关型的霍尔器件，其工作电压范围比较宽（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。A44E 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CC V ，经稳压器稳压后加在霍耳电势发生器的两端，根据霍耳效应原理，当霍耳片处在磁场中时，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耳电势差H V 输出，该H V 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OP B )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，通常称这种状态为“开”。当施加的磁场达到“释放点”(即rP B )时，触发器输出低电压，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，使霍耳开关完成了一次开关动作。我们选择了P3.2 口作为信号的输入端，内部采用外部中断0（这样可以减少程序设计的麻烦），车轮每转一圈（我们设车轮的周长是$2），霍尔开关就检测并输出信号，引起单片机的中断，对脉计数，当计数达到1000 次时，也就是1 公里，单片机就控制将金额自动的加增加，其计算公式：当前单价×公里数=金额。2.6 数据显示单元设计由于设计要求有单价（2 位）、路程（2 位）、总金额（3 位）显示输出，加上我们另外扩展了时钟显示（包含时分秒的显示），采用LCD 液晶段码显示，在距离屏幕1 米之外就无法看清数据，不能满足要求，而且在白天其对比度也不能够满足要求，因此我们采用6 位LED数码管的分屏显示，如图6 所示：$2$2$2$2时钟显示（图中显示为12 点0 分46 秒）$2总金额和单价显示（图中显示为总金额55.3元,每公里4.6 元）$2路程和单价显示（图中显示为总路程12 公里,当前单价4.6 元）$2单价调整显示（图中显示为右起白天单价4 .6 元/晚上7.8 /中途等待1.2 元）图 6 采用6 位LED数码管的分屏显示数据的分屏的显示是通过按键S1 来实现切换的，如图7 所示。在出租车不走的时候，按下S1，可以实现数据的分屏显示；车在行走的时候只有总金额和单价显示屏在显示，当到达目的地的时候，客户要求查看总的里程的时候，就可以按下S1 切换到里程和单价显示屏，供客户查询。显示电路的电路原理图如图7所示。$2$2S1切换显示屏$2$2图 8 显示器图 8 显示器原理图从单片机串口输出的信号先送到左边的移位寄存器（74HC164）,由于移位脉冲的作用，使数据向右移，达到显示的目的。移位寄存器74HC164还兼作数码管的驱动，插头1（header1）接电源，插头2（header2）接数据和脉冲输出端。电路中的三个整流管D1~D3 的作用是降低数码管的工作电压，增加其使用寿命。
毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告 学生在开题报告上主要写的内容是：一、论文选题的目的与意义；二、选题的现状和前景展望（例如：交通灯控制电路的现状、发展趋势等）； 三、设计的主要内容和技术要求；四、可行性分析、研究方法和设计步骤。 商丘工学院关于毕业论文（设计）及其摘要撰写格式的要求毕业论文（设计）是高等学校教学计划的重要组成部分，是综合性实践教学环节，其目的是培养学生综合所学知识独立分析问题和解决问题的能力。为了统一规范毕业论文（设计）的撰写、编辑、印刷，以及便于论文管理、储存、检索、利用、交流、传播，根据国家制订的有关标准（UDC001.81、GB7718-87），特对毕业论文及其摘要的编写格式提出如下统一要求：一、撰写要求1.毕业论文（设计）要以单面打印的形式提出，论文主体文字为宋体小四号字，章标题为黑体小2号字，节标题为黑体小3号字，条标题为黑体4号字，款、项标题为黑体小4号字。章节层次以少为宜，格式统一，具体到哪一层次以实际论文需要而定。2.论文必须用阿拉伯数字连续编排页码。页码由正文首页开始，封面、封底不编入页码。3.论文须用A4（$2×$2）标准大小白纸印制，要求纸的四周留足空白边缘，以便装订、复制和批注。每一面的上方（天头）和左侧(订口)应分别留边25mm以上，下方(地脚)和右侧(切口)应分别留边20mm以上。二、撰写论文（设计）的基本格式毕业论文（设计）应包括前置、主体、附录、结尾四部分。（一）前置头部分包括内容如下：1.封面和封底：由学校统一格式，学生从学校网站下载，内容要求打印。2.题目：应在25字以内，能简明、具体、确切地表达论文（设计）的特定内容。3.中文摘要：在300字以内。摘要是对毕业论文（设计）内容不加注释和评论的阐述，即不通过阅读毕业论文（设计）全文即可获得全文的主要信息和结论，是一篇可以独立使用的短文。论文摘要应说明研究工作的目的、方法、成果和结论。要突出本文的新见解或创新性的成果。4.关键词：论文（设计）关键词一般3至5个，黑体4号字，排在摘要左下方。5．目录：由论文（设计）的章节以及附录、参考文献等序号、提名和页码组成。以上3、5项，需用罗马数字单独编写页码。（二）主体部分主体部分包括：绪论（前言）、正文、结论或建议、尾注、参考文献、附录和结尾部分等，字数应在3000——5000字。1.绪论或前言：主要说明研究工作的目的、涉及范围、相关领域的前人研究成果、研究设想、研究方法、理论意义和实际价值。此部分起用阿拉伯数字编写页码，页码居中设置。2.正文：是毕业论文（设计）的核心部分，占主要篇幅，主要是论述作者的研究工作，要求实事求是，客观准确，合乎逻辑，层次分明，语言简练。3.结论和建议：是毕业论文（设计）最终和总体的结论，是整篇论文（设计）的精华。结论应该简练、完整、准确。着重阐述自己研究的创造性成果，新的见解、发现和发展。以及在本研究领域中的地位和作用、价值和意义，还可以进一步提出需要讨论的问题和意义。4.尾注：毕业论文（设计）中凡属原文引用了他人的观点、结论、数据等，须加上注释，统一为尾注。5.参考文献：列举论文（设计）正文引用的参考文献，参考文献的著录仍按原文献语种为原则。5.1 文献是期刊时，其格式为[编号].作者（作者为多人的要按原刊顺序写全）.文章题目名.期刊名.年份.期数.页码；5.2 文献是图书时，其格式为：[编号].作者（作者为多人的要按原书顺序写全）.书名.出版单位.年份.版次.页码；5.3 文献是学术成果时，其格式为：[编号].作者（作者为多人的要按顺序写全）.项目名.授奖.鉴定单位.时间。（三）附录部分附录是在正文主体的补充项目，并不是必需的。下列内容可以作为附录：1.为了整篇材料的完整，插入正文又有损于编排条理性和逻辑性的材料。2.由于篇幅过大，或取材于复制件不便编入正文的材料。3.对一般读者并非必须阅读，但对本专业同行有参考价值的资料。（四）结尾部分包括以下内容：在学期间发表的论文及科研成果清单：其格式见参考文献格式。（五）其他说明1.除封面封底，论文（设计）均需居中设置页眉，奇数页的页眉为“商丘科技职业学院毕业论文（设计）”，偶数页的页眉为论文题目，统一为宋体5号字。2.论文（设计）中的表、图要按章排序。3.论文（设计）中的英文缩写在第一次出现时，应标明完整单词，论文（设计）中所用符号，应有说明，或在附录中统一做出说明。论文整体排序：封面-----中文摘要---目录---正文—结论—参考文献希望大家严格按照格式要求进行论文设计、编辑排版。另外，同一个论文题目的学生，所设计内容不能雷同，否则不予通过。论文设计好后，先把电子版发[email protected]经审核通过同意打印后，方可打印上交。编号：_______________商丘工学院毕业论文（设计）题目：出租车计价器电路的设计 系 别： 机电工程系 专 业： 电子信息工程 班 级： 08电信2班 学生姓名： 李 普 指导教师： 徐忠根 成 绩： 2012 年 月摘 要出租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。因此，汽车计价器的研究也是十分有一个应用价值的。该系统由AT89S51单片机控制,满足计程、计时、计费、存储等多种计量功能为一体的出租车计价器的实用要求。相比于普通的模拟电路控制，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的实现设计要求，且灵活性强，可以通过软件编程来完成更多的附加功能。针对计费模式的切换，通过软件编程就可以轻易而举的实现。避免了机械开关带来的不稳定因素。关键词：出租车计价器、 AT89S51单片机 、光电传感器、里程计算、计价单元目 录第一章 前 言. 1第二章 设计要求. 22.1 基本功能. 22.3 扩展功能. 2第三章 系统的组成及工作原理. 33.1 系统的硬件构成及功能. 33.2 AT89S51单片机及其引脚说明. 4第四章 硬件电路方案设计. 74.1方案比较与确定. 74.2 里程计算、计价单元的设计. 74.3 显示单元电路设计. 94.4 键盘显示模块设计. 10第5章 系统的软件设计. 125.1 系统主程序设计. 125.2 定时中断服务程序. 145.3 显示服务程序. 145.4 键盘服务程序. 15第6章 系统调试与测试结果分析. 176.1 使用的仪器仪表和工具. 176.2 调试的方法. 17第7章 结论. 18参考文献. 19附录. 20附录1 总体设计电路图. 20附录2 元件清单. 20附录3 全部源程序. 21第1章 前 言本次课程设计利用单片机技术来实现一台多功能出租车计价器，具有性能可靠、电路简单、成本低等特点。1.1 出租车计价器概述计价器显示的营运金额是营运里程与价格的函数（等候时间一般折算成一定比例的里程来计算）。出租车计价器通过传感器与行驶车辆连接。出租汽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营运里程。目前市场上出租车计价器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、显示当前的系统时间、语音播报数据信息等功能。1.2 本设计任务1.2.1 设计任务设计一款基于AT89S51单片机的出租车计价器。1.2.2 设计要求1.基本要求(1) 不同情况具有不同的收费标准。l 白天 l 晚上l 途中等待（>10min 开始收费）(2) 能进行手动修改单价。(3) 具有数据的复位功能。(4) IO 口分配的简易要求。l 距离检测使用霍尔开关A44El 白天/晚上收费标准的转换开关l 数据的清零开关l 单价的调整（最好使用＋和－按键）(5) 数据输出（采用LCM103）。l 单价输出 2 位l 路程输出 2 位l 总金额输出 3 位(6) 按键。l 启动计时开关l 数据复位（清零）l 白天/晚上转换2.发挥部分(1) 能够在掉电的情况下存储单价等数据。(2) 能够显示当前的系统时间。(3) 语音播报数据信息。1.3 系统主要功能本课程设计所设计的出租车计价器的主要功能有：数据的复位、白天/晚上转换、数据输出、计时计价、单价输出及调整、路程输出、语音播报数据信息、实现在系统掉电的时候保存单价和系统时间等信息等功能。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，而且还能根据白天、黑夜、中途等待来调节单价，同时在不计价的时候还能作为时钟为司机同志提供方便。第2章 计价器硬件设计本系统的硬件设计主要包括单片机AT89S51、数据显示部件、A44E霍尔传感器电路、AT24C02 掉电存储单元的设计、里程计算及计价单元的设计。在硬件设计过程中，充分利用各部件的功能，实现多功能的出租车计价器设计。2.1 系统的硬件构成及功能计价器的单片机控制方案图如图1所示。它由以下几个部件组成：单片机AT89S51、总金额及单价显示部件、键盘控制部件，AT24C02 掉电存储控制、里程计算单元、串中显示驱动电路等。利用单片机丰富的IO端口，及其控制的灵活性，实现基本的里程计价功能和价格调节、时钟显示功能。不但能实现所要求的功能而且能在很大的程度上扩展功能，而且还可以方便的对系统进行升级。具体电路参见“多功能出租车计价器总体电路图”。 $2$2$2$2$2$2$2$2$2$2$2$2$2$2$2图1 单片机控制方案图2.2 AT89S51单片机及其引脚说明AT89S51是美国ATMEL公司生产的低功耗，高性能CMOS 8位单片机，片内含4KB的可系统编程的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准8051指令系统及引脚。它集Flash程序存储器既可在线编程（ISP）也可用传统方法进行编程及通用 8位微处理器于单片芯片中，具有高性价比。AT89S51是一个有40个引脚的芯片，引脚配置如图2所示。$2图2 AT89S51引脚配置AT89S51芯片的40个引脚功能为：VCC 电源电压。GND 接地。RST 复位输入。当RST变为高电平并保持2个机器周期时，将使单片机复位。WDT溢出将使该引脚输出高电平，设置SFR AUXR的DISRTO位（地址8EH）可打开或关闭该功能。DISKRTO位缺省为RESET输出高电平打开状态。XTAL1 反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。XTAL2 来自反向振荡放大器的输出。P0口 一组8位漏极开路型双向I/O口。也即地址/数据总线复用口。作为输出口用时，每位能驱动8个TTL逻辑门电路，对端口写“$2可作为高阻抗输入端用。在访问外部数据存储器或程序存储器时，这组口线分时转换地址（低8位）和数据总线复用，在访问期间激活内部上拉电阻。在Flash编程时，P0口接收指令字节，而在程序校验时，输出指令字节，校验时，要求外接上拉电阻。P1口 一个带内部上拉电阻的8位双向I/O口，P1的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑门电路。对端口写“$2，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口。作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流（IIL）。Flash编程和程序校验期间，P1接收低8位地址。P1口部分端口引脚及功能如表1所示。表1 P1口特殊功能P1口引脚特殊功能P1.5MOSI（用于ISP编程）P1.6MOSI（用于ISP编程）P1.7SCK（用于ISP编程）P2口 一个带内部上拉电阻的8位双向I/O口。P1的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑门电路。对端口写“$2，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口。作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流（IIL）。在访问外部程序存储器或16位地址的外部数据存储器时，P2口送出高8位地址数据。在访问8位地址的外部数据存储器时，P2口线上的内容在整个访问期间不改变。Flash编程和程序校验期间，P2亦接收低8位地址。P3口 一个带内部上拉电阻的8位双向I/O口。P3的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑门电路。对P3口写“$2时，它们被内部的上拉电阻把拉到高电并可作输入端口。作输入端口使用时，被外部拉低的P3口将用上拉电阻输出电流（IIL）。P3口除了作为一般的I/O口线外，更重要的用途是它的第二功能，如表2所示。P3口还接收一些用于Flash闪速存储器编程和程序校验期间的控制信号。表2 P3口特殊功能P3口引脚特殊功能P3.0RXD（串行输入口）P3.1TXD（串行输出口）P3.2$2（外部中断0）P3.3$2（外部中断1）P3.4T0（定时器0外部输入）P3.5T1（定时器1外部输入）P3.6$2（外部数据存储器写选通）P3.7$2（外部数据存储器读选通）PSEN/ 程序储存允许输出是外部程序存储器的读先通信号，当AT89S51由外部程序存储器取指令（或数据）时，每个机器周期两次PSEN/有效，即输出两个脉冲。当访问外部数据存储器，没有两次有效的PSEN/信号。EA/VPP 外部访问允许。欲使CPU仅访问外部程序存储器，EA端必须保持低电平，需注意的是：如果加密位LB1被编程，复位时内部会锁存EA端状态。Flash存储器编程时，该引脚加上+12V的编程电压VPP。2.3 AT$202引脚图及其引脚功能AT$202芯片引脚配置如图3所示。$2图3 AT24C02引脚配置图AT$202芯片DIP封装，共有8个引脚，其中：A2~A0 地址引脚；SDA、SCL I$2总线接口；WP 写保护引脚，WP接VSS时，禁止写入高位地址，WP接VDD时，允许写入任何地址；VCC 电源端GND 接地端2.4 AT$202 掉电存储单元的设计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。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，静态电流10Ua(5.5V)，芯片内的资料可以在断电的情况下保存40 年以上，而且采用8 脚的DIP 封装，使用方便。其电路如图4所示。$2图 4 掉电存储电路原理图图中R8、R10 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SCL（移位脉冲）和SDA（数据/地址）与单片机传送数据。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。2.5 里程计算、计价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,送给显示单元的。其原理如图5所示。$2图 5 传感器测距示意图由于A44E 属于开关型的霍尔器件，其工作电压范围比较宽（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。A44E 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CC V ，经稳压器稳压后加在霍耳电势发生器的两端，根据霍耳效应原理，当霍耳片处在磁场中时，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耳电势差H V 输出，该H V 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OP B )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，通常称这种状态为“开”。当施加的磁场达到“释放点”(即rP B )时，触发器输出低电压，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，使霍耳开关完成了一次开关动作。我们选择了P3.2 口作为信号的输入端，内部采用外部中断0（这样可以减少程序设计的麻烦），车轮每转一圈（我们设车轮的周长是$2），霍尔开关就检测并输出信号，引起单片机的中断，对脉计数，当计数达到1000 次时，也就是1 公里，单片机就控制将金额自动的加增加，其计算公式：当前单价×公里数=金额。2.6 数据显示单元设计由于设计要求有单价（2 位）、路程（2 位）、总金额（3 位）显示输出，加上我们另外扩展了时钟显示（包含时分秒的显示），采用LCD 液晶段码显示，在距离屏幕1 米之外就无法看清数据，不能满足要求，而且在白天其对比度也不能够满足要求，因此我们采用6 位LED数码管的分屏显示，如图6 所示：$2$2$2$2时钟显示（图中显示为12 点0 分46 秒）$2总金额和单价显示（图中显示为总金额55.3元,每公里4.6 元）$2路程和单价显示（图中显示为总路程12 公里,当前单价4.6 元）$2单价调整显示（图中显示为右起白天单价4 .6 元/晚上7.8 /中途等待1.2 元）图 6 采用6 位LED数码管的分屏显示数据的分屏的显示是通过按键S1 来实现切换的，如图7 所示。在出租车不走的时候，按下S1，可以实现数据的分屏显示；车在行走的时候只有总金额和单价显示屏在显示，当到达目的地的时候，客户要求查看总的里程的时候，就可以按下S1 切换到里程和单价显示屏，供客户查询。显示电路的电路原理图如图7所示。$2$2S1切换显示屏$2$2图 8 显示器图 8 显示器原理图从单片机串口输出的信号先送到左边的移位寄存器（74HC164）,由于移位脉冲的作用，使数据向右移，达到显示的目的。移位寄存器74HC164还兼作数码管的驱动，插头1（header1）接电源，插头2（header2）接数据和脉冲输出端。电路中的三个整流管D1~D3 的作用是降低数码管的工作电压，增加其使用寿命。