基于c-51單片機(jī)出租車計(jì)價(jià)器的研究電子信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)(專業(yè)版)

　　

【正文】 可以說，前兩種掃描方式， CPU 對(duì)鍵盤的監(jiān)視是主動(dòng)進(jìn)行的，而后一種掃描方式， CPU對(duì)鍵盤的監(jiān)視是被動(dòng)進(jìn)行的。例如一個(gè) 4*4 鍵盤， 14H 鍵和 21H 鍵之間間隔 13，因此不利于散轉(zhuǎn)指令。 按鍵設(shè)置在行、列線交點(diǎn)上，行、列分別連接到按鍵開關(guān)的兩端。在乘客時(shí)顯示營(yíng)運(yùn)的單價(jià)、等待時(shí)間、路程、金額及時(shí)鐘。由于每一位由一個(gè) 8 位輸出口控 制段選碼，故在同一時(shí)間里每一位顯示的字符可以各不相同。 在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中使用 LED 還可構(gòu)成任意位的 LED 顯示器。 本設(shè)計(jì)采用 霍爾傳感器 A44E,用它來檢測(cè)車輪信號(hào)， 送到單片機(jī)中，經(jīng)處理計(jì)算后，送給顯示單元，原理圖如圖 45 所示： 圖 45 傳感器測(cè)距示意圖 根據(jù) 在霍爾電勢(shì)發(fā)生器的兩端加上電壓 VCC 后，根據(jù)物理學(xué)中的霍耳效應(yīng)原理，當(dāng)霍耳片處在磁場(chǎng)中時(shí)，霍爾傳感器 A44E 的輸出端輸出低電平。 ：串行時(shí)鐘輸入端。 復(fù)位信號(hào)是高電平有效，其有效時(shí)間應(yīng)持續(xù) 24 個(gè)振蕩脈沖周期（即二個(gè)機(jī)器周期）以上，若使用頻率為 6MHz 的晶振，則復(fù)位信號(hào)持續(xù)時(shí)間應(yīng)超過 4μ s才能完成復(fù)位操作。 若兩個(gè)端口都工作于方式 1，端口 C 還留下兩位，這兩位可以用作輸入 輸出，也具有置位 /復(fù)位功能。 (2)與 I/O 設(shè)備交換數(shù)據(jù)引腳 APO~PA:7A 口的 8 位輸入 /輸出線。 8563內(nèi)嵌掉電檢測(cè)器，當(dāng) VDD低于 Vlow時(shí) ,位 VL（ Voltage Low,秒寄存器的位7）被置 1，用于指明可能產(chǎn)生不準(zhǔn)確的時(shí)鐘 /日歷信息， VL標(biāo)志位只可以用軟件清除，當(dāng) VDD慢 速降低（例如以電池供電）達(dá)到 Vlow時(shí)，標(biāo)志位 VL被設(shè)置，這時(shí)可能會(huì)產(chǎn)生中斷。 ? MCS51 的定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器有兩種計(jì)數(shù)脈沖。 表 32 PC口線聯(lián)絡(luò)信號(hào)定義 方式 口位 作 PA 控制端口 作 PA 和 PB 控制端口 PC0 AINTR AINTR PC1 ABF ABF PC2 ASTB ASTB PC3 輸出 BINTR PC4 輸出 BBF PC5 輸出 BSTB RAM 單元及 I/O 口編址 8155 共有 256 個(gè) RAM 單元，加上 6 個(gè)可編址的端口，這 6 個(gè)端口是：命令/狀態(tài)寄存器、 PA 口、 PB 口、 PC 口、定時(shí)器 /記數(shù)器低 8 位以及定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器高 8 位。 8155 內(nèi)部的 I/O 口與 RAM 是分開編址的，因此要使用控制信號(hào)進(jìn)行區(qū)分。 ALE是地址鎖存信號(hào)輸入線。 ● Vcc— 電源電壓 +5V。 目前，我國(guó)采用的 AT24CX系列串行芯片 EEPROM主要是由 ATMEL， MICROCHIP，XICOR， NATIONAL 等幾家公司提供。在掉電模式下，保存 RAM 的內(nèi)容并且凍結(jié)振蕩器，禁止所用其他芯片功能，直到下一個(gè)硬件復(fù)位為止。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的 /PSEN信號(hào)將不出現(xiàn)。當(dāng) P3 口寫入“ 1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。 VCC：供電電壓。 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)要求 所設(shè)計(jì)的出租車計(jì)價(jià)系統(tǒng) ,要求可以設(shè)置起步價(jià)， (如 5 公里內(nèi) 10 元 ) ,5 公里后開始按每公里增加費(fèi)用 ,每公里的單價(jià)為 1. 6 元。 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求 本設(shè)計(jì)采用 AT89C51 單片機(jī)為主控器，以 A44E 霍爾傳感器測(cè)距，實(shí)現(xiàn)對(duì)出租車的多功能的計(jì)價(jià)設(shè)計(jì)，并采用掉電存儲(chǔ)單元 AT24C02 來實(shí)現(xiàn)在系統(tǒng)掉電的時(shí)候保存單價(jià)和系統(tǒng)時(shí)間等信息，輸出采用 6段數(shù)碼顯示管。論文詳細(xì)闡述了該計(jì)價(jià)器的總體設(shè)計(jì)：時(shí)鐘電路模塊、掉電存 儲(chǔ)模塊、里程檢測(cè)模塊、 LED 顯示模塊、鍵盤模塊、打印模塊等。目前全世界的計(jì)價(jià)器中有 90%為臺(tái)灣所生產(chǎn)。方案框圖如 圖 22 所 示 : 圖 22 編碼器方案 方案三： 采用單片機(jī)控制。當(dāng)空車燈打上乘客下車時(shí)，打印好票據(jù) ,單片機(jī)將營(yíng)運(yùn)數(shù)據(jù)信息存儲(chǔ)到 AT24C02 中 ,等待出租車再次啟動(dòng)后單次金額與里程等信息清零復(fù)位 , 就此完成一次計(jì)價(jià)。 ～ ～ + + 圖 31 AT89C51的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖 P0驅(qū)動(dòng) P2驅(qū)動(dòng) P0鎖存器 P2鎖存器動(dòng) FPEROM RAM RAM 地址寄存器 B寄存器 ACC TMP2 TMP1 堆棧指針 ALU PSW 指令寄存器 定時(shí)控制 P1鎖存器 P3鎖存器 中斷、串行口和定時(shí)器 P1驅(qū)動(dòng) P1驅(qū)動(dòng) OSC ~ ~ 程序地址寄存器 DPTR 緩沖 PC增加 1 PC PSEN 圖 32 AT89C51管腳結(jié)構(gòu)圖 P2 口： P2 口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 口緩沖器可接收，輸出 4 個(gè)TTL 門電流，當(dāng) P2 口被寫“ 1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過一個(gè) ALE 脈沖。如采用外部時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)器件， XTAL2應(yīng)不接。 AT24CX 系列 EEPROM 為串行的用電擦除的可編程 CMOS 只讀存儲(chǔ)器。英注意，對(duì)AT24C08 芯片，雖然第 7腳也定義為 WP，但實(shí)際不起作用。其中，與 CPU 相連的引腳有 CE 、 IO/M 、 AD0～ ADALE、 RD、 WR 和 RESET。 芯片 8155 基本結(jié)構(gòu)及工作方式 8155 芯 片為 40 引腳雙列直插封裝，單一的 +5V 電源，其引腳排列如圖 34所 示： 圖 34 8155引腳排列圖 在與單片機(jī)接口的方向， 8155 提供如下信號(hào)： ? AD7～ AD0—— 地址數(shù)據(jù)復(fù)用線。 當(dāng) PA 或 PB 以中斷方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送時(shí)，所需要的聯(lián)絡(luò)信號(hào)由 PC 提供，其中 PC2～ PC0 是為 PA 提供， PC5～ PC3 是為 PB 提供。 8155 的定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器的記數(shù)結(jié)構(gòu) ： 8155 的定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器是一個(gè) 14 位的減法計(jì)數(shù)器，由兩個(gè) 8 位寄存器構(gòu)成，以其中的低 14 位組成計(jì)數(shù)器，剩下的兩個(gè)高位（ M2,M1） 用于定義計(jì)數(shù)器輸出的信號(hào)形式。 當(dāng)一個(gè) RTC 寄存器被讀時(shí)，所有計(jì)數(shù)器的內(nèi)容被鎖存，因此，在傳送條件下，可以禁止對(duì)時(shí)鐘 /日歷芯片的錯(cuò)讀。 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。 輸出是鎖存的 。 晶振系統(tǒng) 本設(shè)計(jì)采用 PCF8563 作為芯片。晶體振蕩頻率范圍是 — 12MHz。 時(shí)鐘信號(hào)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(shí)鐘線 , 作為它的串行數(shù)據(jù)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(gè)發(fā)光二極管的陽極為高電平時(shí)，發(fā)光二極管點(diǎn)亮。動(dòng)態(tài)顯示需要 CPU 時(shí)刻對(duì)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(shí)間多。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(shí)，對(duì)應(yīng)的字段就點(diǎn)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。當(dāng)芯片編程時(shí)，該端加 +25V 編程電壓；當(dāng)使用時(shí)，該端加+5V 電源。而線反轉(zhuǎn)法則顯得很簡(jiǎn)練。 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)。因此，打印機(jī)是不可缺少的外部設(shè)備。其基本原則是既要保證能及時(shí)響應(yīng)按鍵操作，又要不過多占用 CPU 的工作時(shí)間。 矩陣式鍵盤的識(shí)別 1掃描法 利用掃描法識(shí)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(diǎn)處的按鍵被按下。當(dāng) /OE=0 時(shí)，輸出緩沖器打開，被尋址單元的內(nèi)容可以被讀出。 本設(shè)計(jì)中主要用 7 段 LED 顯 示器，下面對(duì)其進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹。 用單片機(jī)驅(qū)動(dòng) LED 數(shù)碼管有很多方法，按顯示方式分，有靜態(tài)顯示和動(dòng)態(tài)（掃描）顯示，按譯碼方式可分硬件譯碼和軟件譯 碼之分。 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(cè)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。當(dāng)把 WP 接地時(shí)，允許芯片執(zhí)行一般讀寫操作；當(dāng)把 WP 接到 VCC 時(shí)，則對(duì)芯片實(shí)施寫保護(hù)。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(shí)鐘電路模塊 圖 43 時(shí)鐘電路連接圖 時(shí)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(shí)鐘脈沖信號(hào)。 第 4 章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 最小系統(tǒng) 單片機(jī)最小系統(tǒng)，是指能維持單片機(jī)運(yùn)行的最簡(jiǎn)單配置的系統(tǒng)。 0的基本功能 : 兩個(gè) 8位口，兩個(gè) 4 位口 。在普通模式時(shí)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。 所有 16 個(gè)寄存器設(shè)計(jì)成可尋址的 8位并行寄存器，但不是所有位都有用。 狀態(tài)字： 狀態(tài)字也是 8 位（但實(shí)際只使用 7 位，最高位沒定義）。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)。 PB0～ PB7 是 B口的 8位輸入 /輸出線。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。 當(dāng)該引腳接地時(shí)，可以對(duì)整個(gè)存儲(chǔ)器進(jìn)行正常讀 /寫操作；當(dāng)其接電源 Vcc時(shí)，芯片就具有寫保護(hù)功能，被保護(hù)的區(qū)域因型號(hào)而異。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(diǎn)外，還具有型號(hào)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(duì)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。在平時(shí)， ALE 端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的 1/6。 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(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。當(dāng)無乘客時(shí) ,單片機(jī)調(diào)用實(shí)時(shí)時(shí)間 芯片 8563 程序和 8255 串口顯示驅(qū)動(dòng)程序 ,用 4 只 LED 進(jìn)行時(shí)鐘顯示 。當(dāng)判斷是解碼寫入器發(fā)送的解碼時(shí)，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(shí)，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(gè) I/0 口向計(jì)價(jià)裝置發(fā)出計(jì)價(jià)脈沖，否則不發(fā)出計(jì)價(jià)脈沖。 出租車行業(yè)在我國(guó)是八十年代初興起的一項(xiàng)新興行業(yè)，隨著我國(guó)國(guó)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。 LED demonstration 第 1 章 緒論 前言 近年來，我國(guó)出租汽車行業(yè)迅猛發(fā)展，出租汽車已經(jīng)成為我國(guó)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。具體要求： 實(shí)現(xiàn)當(dāng)前車速的檢測(cè) 實(shí)現(xiàn)運(yùn)行里程的檢測(cè) 實(shí)現(xiàn)出租車費(fèi)用的計(jì)算，時(shí)數(shù)據(jù)的顯示等功能。當(dāng)總計(jì)費(fèi)金額達(dá)