基于c-51單片機(jī)出租車計價器的研究電子信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)(完整版)

　　

【正文】 用具有斷電保護(hù)功能的 RAM 和電可擦存儲器 EEPROM。有余輸入至內(nèi)部時鐘信號要通過一個二分頻觸發(fā)器，因此對外部時鐘信號的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度 。注意加密方式 1 時， /EA 將內(nèi)部鎖定為 RESET；當(dāng)/EA 端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。如想禁止 ALE 的輸出可在 SFR8EH 地址上置 0。 P3口也可作為 AT89C51 的一些特殊功能口，如 表 31 所示： P3口管腳 備選功能 RXD（串行輸入口） TXD（串行輸出口） /INT0（外部中斷 0） /INT1（外部中斷 1） T0（記時器 0 外部輸入） T1（記時器 1 外部輸入） /WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通） /RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通） P3口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。并因此作為輸入時， P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。 P0口： P0口為一個 8 位漏級開路雙向 I/O 口，每腳可吸收 8TTL 門電流。 AT89C51單片機(jī) 數(shù)據(jù)存儲及時鐘模塊 里程采集模塊 顯示模塊 存儲區(qū)擴(kuò)展 模塊 鍵盤模塊 打印模塊 圖 24 硬件電路框圖 AT89C51 單片機(jī) 數(shù)據(jù)存儲及時鐘模塊 里程采集模塊 顯示模塊 存儲區(qū)擴(kuò)展模塊 鍵盤模塊 打印模塊 第 3 章 相關(guān)芯片介紹 控制核心芯片 AT89C51 主要特性 ● 與 MCS51 系列單片機(jī)產(chǎn)品兼容 ● 4K 字節(jié)在系統(tǒng)可編程 Flash 存儲器（片內(nèi)具有 4K 字節(jié)閃速存儲器） ● 1000 次擦寫周期 ● 128Bytes 的內(nèi)部 RAM 單元 ● 4 個 8位 I/O 口，即 32 位可編程 I/O 口線 ● 2 個 16 位定時器 /計數(shù)器 ● 6 個中斷源 ● 可編程全雙工串行口 ● 低功耗空閑和掉電模式 ● 掉電后中斷可喚醒 ● 看門狗定時器 ● 雙數(shù)據(jù)指針 ● 靈活的 ISP 在線編程功能（字或字節(jié)模式） ● 寬范圍的工作電壓， VCC 的允許變化范圍為了 ～ ● 可設(shè)置為待機(jī)狀態(tài)和掉電狀態(tài) ● 振蕩器及時鐘電路，全靜態(tài)工作方式，時鐘頻率可為 0Hz~24MHz。當(dāng)總計費金額達(dá)到 30 元后 ,每公里將加收 50 %的空駛費 ,遇有特殊情況停車時 ,可設(shè)為不計費 ,以保證乘客權(quán)益。 以單片機(jī)為核心 ,設(shè)計上采用 89S51 單片機(jī)為主控器，以 A44E 霍爾傳感器測距，并采用 AT24C02 實現(xiàn)在系統(tǒng)掉電的時候保存單價和系統(tǒng)時間等信息，輸出采用 7 段數(shù)碼顯示管。具體要求： 實現(xiàn)當(dāng)前車速的檢測 實現(xiàn)運行里程的檢測 實現(xiàn)出租車費用的計算，時數(shù)據(jù)的顯示等功能。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。 LED demonstration 第 1 章 緒論 前言 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。 本課題主要研究出租車計價器的硬件設(shè)計。 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(jì)的高速發(fā)展，出租汽車已成為城市公共交通的重要組成部分。因此，汽車計價器的研究也是十分有一個應(yīng)用價值的。當(dāng)判斷是解碼寫入器發(fā)送的解碼時，解碼器的單片機(jī)接收此解碼，并利用 12C 總線協(xié)議將解碼保存到 EEPROM 中去；當(dāng)判斷是編碼器發(fā)送的編碼時，解碼器的單片機(jī)先接收此編碼，然后讀出自己 EEPROM 中的解碼，將其與接收到的編碼相比較，如果相同則解碼器單片機(jī)通過一個 I/0 口向計價裝置發(fā)出計價脈沖，否則不發(fā)出計價脈沖。 通過比較以上三種方案，單片機(jī)方案有較大的活動空間，不但能實現(xiàn)所有要求的功能而且能在很大的程度上擴(kuò)展功能，而且還可以方便的對系統(tǒng)進(jìn)行升級，所以我們采用第三種方案，用 AT89C51 單片機(jī)實現(xiàn)出租車計價的功能。當(dāng)無乘客時 ,單片機(jī)調(diào)用實時時間 芯片 8563 程序和 8255 串口顯示驅(qū)動程序 ,用 4 只 LED 進(jìn)行時鐘顯示 。 AT89C51 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框 圖如圖 31 所示： AT89C51 的管腳結(jié)構(gòu)圖及管腳說明 如圖 32 所示 。 P1 口管腳寫入 1 后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入， P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。 P3口： P3口管腳是 8 個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O口，可接收輸出 4 個 TTL門電流。在平時， ALE 端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的 1/6。在由外部程序存儲器取指期間，每個機(jī)器周期兩次 /PSEN 有效。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。但 RAM，定時器，計數(shù)器，串口和中斷系統(tǒng)仍在工作。其系列串行 EEPROM 除具有體積小、功耗低、工作電壓有效范圍寬等特點外，還具有型號多，容量大， I2C 總線協(xié)議，占用 I/O 口線少，芯片擴(kuò)展配置方便靈活，讀 /寫操作相對簡單等優(yōu)點。這個系列的芯片有 8腳 DIP（雙列直插）封裝， 8 腳 SOIC（表面貼裝）封裝，一部分型號還有 14 腳SOIC 封裝。 當(dāng)該引腳接地時，可以對整個存儲器進(jìn)行正常讀 /寫操作；當(dāng)其接電源 Vcc時，芯片就具有寫保護(hù)功能，被保護(hù)的區(qū)域因型號而異。 ● TEST— 測試，用于對存儲器的檢測。為了能夠設(shè)置芯片的工作方式和了解芯片的狀態(tài)，內(nèi)部還有命令寄存器和狀態(tài)寄存器。 AD0～ AD7 為地址數(shù)據(jù)總線。 PB0～ PB7 是 B口的 8位輸入 /輸出線。 ? IO/ M —— I/O 與 RAM 選擇信號。因此 PC 口共具有 4 種工作方式，即：輸入方式 (ALT1),輸出方式 (ALT2),PA 口控制端口方式 (ALT3)以及 PA 和 PB 口控制端口方式 (ALT4)。數(shù)據(jù)輸入操作時， STB 是外設(shè)送來的選通信號；數(shù)據(jù)輸出時， STB 是外設(shè)送來的應(yīng)答信號。 狀態(tài)字： 狀態(tài)字也是 8 位（但實際只使用 7 位，最高位沒定義）。而 8155 的定時器 /計數(shù)器則只有一種固定的工作方式，即 14 位計數(shù)，通過軟件方法進(jìn)行計數(shù)值加載。 所有 16 個寄存器設(shè)計成可尋址的 8位并行寄存器，但不是所有位都有用。 8563包含一個片內(nèi)復(fù)位電路，當(dāng)振蕩器停止工作時，復(fù)位電路開始工作，在復(fù)位狀態(tài)下， I2C總線初始化，寄存器 TF、 VL、 TD TD0、 TESTC、 AE 被置邏輯 1，其它的寄存器和地址指針被清 0。在普通模式時設(shè)置 TESTC為邏輯 0沒有意義，除非想阻止進(jìn)入 POR 替換模式。 AO、 Al:內(nèi)部寄存器尋址。 0的基本功能 : 兩個 8位口，兩個 4 位口 。 若只有一個端口工作于方式 1，余下的其它位可以工作在方式 0。 第 4 章 系統(tǒng)硬件設(shè)計 最小系統(tǒng) 單片機(jī)最小系統(tǒng)，是指能維持單片機(jī)運行的最簡單配置的系統(tǒng)。 AT89C51 單片機(jī)有一個引腳 RST，它是施密特觸發(fā)器的輸入端，其輸出端接復(fù)位電路的輸入。其 復(fù)位電路如下表示： 表 41 復(fù)位電路表 復(fù)位電路連接圖如下： PC 0000H TCON 00H ACC 00H TL0 00H PSW 00H TH0 00H SP 07H TL1 00H DPTR 0000H TH1 00H P0P3 0FFH SCON 00H IP XX000000H SBUF 00H IE 0X000000H PCON 不定 TMOD 00H 0XXX0000B 圖 42 復(fù)位電路連接圖 時鐘電路模塊 圖 43 時鐘電路連接圖 時鐘電路產(chǎn)生的振蕩脈沖經(jīng)過觸發(fā)器進(jìn)行二分頻之后，才能為單片機(jī)的時鐘脈沖信號。 ：地線。當(dāng)把 WP 接地時，允許芯片執(zhí)行一般讀寫操作；當(dāng)把 WP 接到 VCC 時，則對芯片實施寫保護(hù)。霍爾器件有許多優(yōu)點，它們的結(jié)構(gòu)牢固，體積小，重量輕，壽命長，安裝方便，功耗小，頻率高（可達(dá)1MHZ），耐震動，不怕灰塵、油污、水汽及鹽霧等的污染或腐蝕。 如圖 47所 示：七段 LED 顯示塊 霍爾傳感器 單片機(jī) 小磁鐵 車輪 圖 46 里程檢測電路連接圖 圖 47 LED管腳配置圖 LED 顯示器原理 LED 顯示塊是由發(fā)光二極管顯示字段的顯示器件。共陽極與共陰極的段選碼互為反碼。 用單片機(jī)驅(qū)動 LED 數(shù)碼管有很多方法，按顯示方式分，有靜態(tài)顯示和動態(tài)（掃描）顯示，按譯碼方式可分硬件譯碼和軟件譯 碼之分。該電路每一位可獨立顯示，只要在該位的段選線上保持段選碼電平，該位就能保持相應(yīng)的顯示字符。 本設(shè)計中主要用 7 段 LED 顯 示器，下面對其進(jìn)行簡要介紹。當(dāng)為空車時 ,為了節(jié)電 ,只顯示時間 ,為供司機(jī)查看時間提供方便 ,當(dāng)司機(jī)要查詢以往的營運數(shù)據(jù)時 ,按查詢鍵可提供顯示 。當(dāng) /OE=0 時，輸出緩沖器打開，被尋址單元的內(nèi)容可以被讀出。在按鍵數(shù)量較多的場合，矩陣鍵盤與獨立式鍵盤相比，要節(jié)省很多 I/O 口。 矩陣式鍵盤的識別 1掃描法 利用掃描法識別具體按鍵的方法是：逐列置為零電平，檢查行線電平的變化，如果某行電平由高電平變?yōu)榱汶娖剑瑒t可確定此行線此列交叉點處的按鍵被按下。但是這種編碼對于不同行的鍵，離散性大。其基本原則是既要保證能及時響應(yīng)按鍵操作，又要不過多占用 CPU 的工作時間。為了進(jìn)一步提高 CPU 工作效率，可采用中斷掃描工作方式，即只有在鍵盤有鍵按下時，才執(zhí)行鍵盤掃描并執(zhí)行該按鍵功能程序，如果無鍵按下， CPU 將不理睬鍵盤。因此，打印機(jī)是不可缺少的外部設(shè)備。 鍵盤具體連接圖 采用了以 8255 作 4*4 鍵盤的接口。 1編程掃描方式 CPU 鍵盤的掃描 采取程序控制方式，一旦進(jìn)入鍵掃描狀態(tài)，則反復(fù)地掃描鍵盤，等待操作者從鍵盤上輸入命令或數(shù)據(jù)。以常常采用依次排列鍵號的方式對按鍵進(jìn)行編碼。而線反轉(zhuǎn)法則顯得很簡練。行線通過上拉電阻接到 +5V 上。當(dāng)芯片編程時，該端加 +25V 編程電壓；當(dāng)使用時，該端加+5V 電源。 存儲區(qū)擴(kuò)展模塊 引言 AT89C51 通過 P0 和 P2 口可為擴(kuò)展存儲器提供 16 位地址，使擴(kuò)展存 儲器的尋址范圍達(dá) 64KB。共陽極接法是將 LED 顯示器的所有陽極并接后連到 +5V電源上，當(dāng)某一字段的陰極為 0 時，對應(yīng)的字段就點亮 下面以共陰極接法說明顯示字符和數(shù)字量與段編碼關(guān)系。 N 位靜態(tài)顯示器要求有 N*8 根 I/O 口線，占用 I/O 口資源較多。動態(tài)顯示需要 CPU 時刻對顯示器件進(jìn)行數(shù)據(jù)刷新，顯示數(shù)據(jù)有閃爍感，占用的 CPU時間多。 如 8 位 LED 顯示器有 8 根位選線和 8χ 8 根段選線。這種顯示塊有共陰極和共陽極兩種，如上圖所示，共陰極 LED顯示塊的發(fā)光二極管陰極共地，如圖中所示，當(dāng)某個發(fā)光二極管的陽極為高電平時，發(fā)光二極管點亮。當(dāng)車輪轉(zhuǎn)動一圈時小磁鐵提供一個磁場，則霍爾傳感器 A44E 輸出一次低電平完成一次數(shù)據(jù)采集。 時鐘信號線 SCL 與數(shù)據(jù)線 SDA 需外接 ,其作用是減少 A T24C02 的靜態(tài)功耗 ,AT24C02 采用 I2C 總線與 AT89C51 相連 ,AT89C51 的 作為它的串行時鐘線 , 作為它的串行數(shù)據(jù)線。在時鐘上升沿把數(shù)據(jù)寫入 EEPROM；在時鐘為下降沿時把數(shù)據(jù)從 EEPROM 中讀出來。晶體振蕩頻率范圍是 — 12MHz。復(fù)位之后，使 ALE、 PSEN、 P0、 P P2 口的輸出均為高電平（即為輸入狀態(tài)），復(fù)位后，內(nèi)部寄存器的 狀態(tài)如表 1 所示。 晶振系統(tǒng) 本設(shè)計采用 PCF8563 作為芯片。 2的主要功能 : 方式 2只用于端口 A。 輸出是鎖存的 。 PBO~PB:7B 口的 8 位輸入 /輸出線。 8255 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及管腳功能 8255 是 Intel 公司生產(chǎn)的一種通用的可編程的并行接口電路