基于c-51單片機出租車計價器的研究電子信息科學與技術專業(參考版)

　　

【正文】 因此，打印機是不可缺少的外部設備。由于列線通過電阻與 +5V 相連，所以列線的狀態始終為高電平。在行線和列線的交點處有 一個鍵，由于行線和列線分別與鍵的不同端相連，平時鍵處于斷開狀態，所以行線和列線互不相通。 鍵盤具體連接圖 采用了以 8255 作 4*4 鍵盤的接口。為了進一步提高 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，才執行鍵盤掃描并執行該按鍵功能程序，如果無鍵按下， CPU 將不理睬鍵盤。其間 CPU 不能干任何其他工作，如果 CPU工作量大，這種方 法將不能適應。 2定時掃描工作方式 定時掃描工作方式是利用單片機內部定時器產生定時中斷， CPU 響應中斷后對鍵盤進行掃描，并在有鍵按下時識別出該鍵并執行相應的功能程序。 1編程掃描方式 CPU 鍵盤的掃描 采取程序控制方式，一旦進入鍵掃描狀態，則反復地掃描鍵盤，等待操作者從鍵盤上輸入命令或數據。其基本原則是既要保證能及時響應按鍵操作，又要不過多占用 CPU 的工作時間。 CPU 在忙于各項工作任務時，如何兼顧鍵盤的輸入、取決于鍵盤的工作方式。無論以何種方式編碼，均應以處 理問題方便為原則，而最基本的是鍵所處的物理位置即行號和列號，它是各種編碼之間相互轉換的基礎，編碼相互轉換可通過查表的方法實現。以常常采用依次排列鍵號的方式對按鍵進行編碼。但是這種編碼對于不同行的鍵，離散性大。對于矩陣式鍵盤，按鍵的位置由行號和列號唯一確定，所以分別對行號和列號進行二進制編碼，然后將兩值合成一個字節，高 4位為行號，低 4位為列號將是非常直觀的。綜合兩步的結果，則可確定按鍵所在的行和列，從而識別出所按的鍵。而線反轉法則顯得很簡練。 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為零電平，則可確定此行線此列交叉點處的按鍵被按下。由于矩陣鍵盤中行、列線為多鍵共用，名按鍵均影響該鍵所在行和列的電平。列線如果此時電平為低，則行線電平為低；列線電平如果為高，則行線電平亦為高。行線通過上拉電阻接到 +5V 上。在按鍵數量較多的場合，矩陣鍵盤與獨立式鍵盤相比，要節省很多 I/O 口。引腳如 圖 410 所 示： 圖 410 6116引腳圖 引腳功能如下： A10A0： 11 位地址線 D7D0：數據輸出 G：地 /W：寫選通信號 存儲器擴展電路圖如 圖 411 所 示： 鍵盤模塊 矩陣式鍵盤接口設計 矩陣式鍵盤適用于按鍵數量較多的場合，它由行線和列線組成，按鍵位于行、列的交叉點上。當使用時，它為片選信號 /E，低電平有效；當芯片編程時，它為編程控制信號 P，用于引入編程脈沖。當芯片編程時，該端加 +25V 編程電壓；當使用時，該端加+5V 電源。當 /OE=0 時，輸出緩沖器打開，被尋址單元的內容可以被讀出。 2716 的擴展與 6116 的擴展 程序存儲器擴展只讀存儲器芯片。例如： ALE 信號用于外部程序存儲器的地址鎖存控制、 PSEN 信號用于外部程序存儲器的讀選通、 EA 信號用于外部程序存儲器的訪問控制等。 存儲區擴展模塊 引言 AT89C51 通過 P0 和 P2 口可為擴展存儲器提供 16 位地址，使擴展存 儲器的尋址范圍達 64KB。當為空車時 ,為了節電 ,只顯示時間 ,為供司機查看時間提供方便 ,當司機要查詢以往的營運數據時 ,按查詢鍵可提供顯示 。由此可見，共陽極接法的段選碼與共陰極接法 的段選碼是邏輯“非”關系。數字量與段的對應關系如表 42所示： 表 42 數碼管數字量與段的對應關系表 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 dp g f e d c b a 例如：當加到陽極的數字量為 00111111B=3FH 時，除 dp,g 不發光外，其他6 段均發光，因此顯示一個 0 字符。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，當某一字段的陰極為 0 時，對應的字段就點亮 下面以共陰極接法說明顯示字符和數字量與段編碼關系。 本設計中主要用 7 段 LED 顯 示器，下面對其進行簡要介紹。顯示時通過位控信號采用掃描的方法逐位的循環點亮各位數碼管。 （ 2）動態方式 在多位 LED 顯示時，為了簡化電路，降低成本，將所有位的段選碼并聯在一起。 N 位靜態顯示器要求有 N*8 根 I/O 口線，占用 I/O 口資源較多。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，該位就能保持相應的顯示字符。 LED 顯示器的顯示方式 （ 1）靜態方式： LED 顯示器工作在靜態顯示方式下，共陰極或共陽極點連接在一起接地或+5V；每位的段選線（ adp）與一個 8 位并行口相連。 硬件譯碼就是顯示的段碼完全由硬件完 成， CPU 只要送出標準的 BCD 碼即可，硬件接線有一定標準。動態顯示需要 CPU 時刻對顯示器件進行數據刷新，顯示數據有閃爍感，占用的 CPU時間多。 用單片機驅動 LED 數碼管有很多方法，按顯示方式分，有靜態顯示和動態（掃描）顯示，按譯碼方式可分硬件譯碼和軟件譯 碼之分。 在多位 LED 顯示時，為了簡化電路，降低成本，將所有位 LED 的段選線并接在一起，在某一刻時，將要顯示的字符段碼同時送到每一個顯示器的各段，但是只讓這一位 LED 顯示。段選線控制顯示字符的字 型，而位選線控制顯示位的亮、暗。 如 8 位 LED 顯示器有 8 根位選線和 8χ 8 根段選線。共陽極與共陰極的段選碼互為反碼。 控制不同組合的二極管導通，就能顯示各種字符。 通常的七段 LED 顯示塊中有 八個發光二極管，故也稱為八段顯示器。這種顯示塊有共陰極和共陽極兩種，如上圖所示，共陰極 LED顯示塊的發光二極管陰極共地，如圖中所示，當某個發光二極管的陽極為高電平時，發光二極管點亮。 如圖 47所 示：七段 LED 顯示塊 霍爾傳感器 單片機 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 顯示塊是由發光二極管顯示字段的顯示器件。為了觀察和監視鍵盤輸入的信息，為了了解系統的工作情況以及得到系統完成任務的結果，系統應設有顯示裝置。通 過計算將脈沖增加體現在金額和里程上。當車輪轉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據采集。霍爾器件有許多優點，它們的結構牢固，體積小，重量輕，壽命長，安裝方便，功耗小，頻率高（可達1MHZ），耐震動，不怕灰塵、油污、水汽及鹽霧等的污染或腐蝕。用它們可以檢測磁場及其變化，可在各種與磁場有關的場合使用。當系統重新上電時 ,自動調用讀存儲器程序 ,將存儲器內的數據信息 ,讀到緩存單元中 ,供主程序使用，保存在 AT24C02 中的數據是不能隨意進行改動的 ,此外出租車 營運過程中的一些營運數據 ,如 :單次出租的營運額和營運里程、一段時間內的營運總額和總路程等 ,也存儲在 AT24C02 中 ,以便出租車公司及司機查詢 ,使出租車司機更方便的管理營運數據 ,出租車行業得到更有效的管理。 時鐘信號線 SCL 與數據線 SDA 需外接 ,其作用是減少 A T24C02 的靜態功耗 ,AT24C02 采用 I2C 總線與 AT89C51 相連 ,AT89C51 的 作為它的串行時鐘線 , 作為它的串行數據線。當把 WP 接地時，允許芯片執行一般讀寫操作；當把 WP 接到 VCC 時，則對芯片實施寫保護。 WP：寫保護端。由于在 EEPROM 內部，SCL 和 SDA 是漏極開路結構的，所以，使用時需要外接上拉電阻。在時鐘上升沿把數據寫入 EEPROM；在時鐘為下降沿時把數據從 EEPROM 中讀出來。 ：地線。數據存儲部分的作用是在電源斷開時 ,存儲當前設定的單價信息。在本次設計中，我們選取晶振頻率為 6MHz,C1 和 C2 的值均為 30uF。晶體振蕩頻率范圍是 — 12MHz。其 復位電路如下表示： 表 41 復位電路表 復位電路連接圖如下： 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 時鐘電路產生的振蕩脈沖經過觸發器進行二分頻之后，才能為單片機的時鐘脈沖信號。按鍵手動復有電平方式和脈沖方式兩種。 CPU 從初始化工作，由狀態表可知，復位后：程序寄存器為 0000H 開始執行程序，內部 RAM 不受復位影響。復位之后，使 ALE、 PSEN、 P0、 P P2 口的輸出均為高電平（即為輸入狀態），復位后，內部寄存器的 狀態如表 1 所示。 AT89C51 單片機有一個引腳 RST，它是施密特觸發器的輸入端，其輸出端接復位電路的輸入。 PCF8563是 PHILIPS公司推出的一款工業級內含 I2C總線接口功能的具有極低功耗的多功能時鐘 /日歷芯片 I2C總線通訊方式不但使外圍電路及其簡潔而且也增加了芯片的可靠性同時每次讀寫數據后內嵌的字地址寄存器會自動產生增量當然作為時鐘芯片 。計價器在出租車空車行駛時需要顯示實時時鐘 ,因為它的時鐘是作為白天 / 晚上單價自動轉換的一個基準 ,而且計價器的時鐘顯示能為司機和乘客提供方便 ,所以選擇一個好的時鐘芯片對計價器很重要。 晶振系統 本設計采用 PCF8563 作為芯片。 第 4 章 系統硬件設計 最小系統 單片機最小系統，是指能維持單片機運行的最簡單配置的系統。 這些操作方式可以由 CUP輸出到 8255的控制字來選擇。 輸出和輸出是鎖存的 。 2的主要功能 : 方式 2只用于端口 A。 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。 每一個端口包含 8 位的數據端口，三條控制線，提供中斷邏輯 。 輸入輸出有 16 種不 同的組合。 輸出是鎖存的 。 0的基本功能 : 兩個 8位口，兩個 4 位口 。 專用聯絡信號線。 作為兩個 4 位輸入 /輸出線 :PCO~PC PC4~PC7。 PBO~PB:7B 口的 8 位輸入 /輸出線。 AO、 Al:內部寄存器尋址。 /CS:片選。其各口功能可由軟件選擇，使用靈活，通用性強。 8255 的內部結構及管腳功能 8255 是 Intel 公司生產的一種通用的可編程的并行接口電路。在普通模式時設置 TESTC為邏輯 0沒有意義，除非想阻止進入 POR 替換模式。 當進入替換模式時，芯片立即停止復位，操作通過 I2C總線進入 EXT__CLK 測試模式。一種內嵌的長時間起動的電路可使 POR失效，這樣可使設備測試加速。 8563有 16個寄存器，其中 00H01H為控制方式寄存器、 09H0CH為報警功能寄存器、 0DH為時鐘輸出寄存器、 0EH和 0FH為定時器功能寄存器、 02H08H為秒年時間寄存器。 8563包含一個片內復位電路，當振蕩器停止工作時，復位電路開始工作，在復位狀態下， 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。 CLKOUT 頻率寄存器地址 0DH，決定方波的頻率， CLKOUT可以輸出 ( 缺省值 )， 1024， 32， 1Hz 的方波。當讀定時器時返回當前倒計數的數值。 當一個 RTC 寄存器被讀時，所有計數器的內容被鎖存，因此，在傳送條件下，可以禁止對時鐘 /日歷芯片的錯讀。 所有 16 個寄存器設計成可尋址的 8位并行寄存器，但不是所有位都有用。具體由 M M1 兩位定義： M2 M1= 00 單個方波 M2 M1= 01 連續方波 M2 M1= 10 單個脈沖 M2 M1= 11 連續脈沖 這 4 種輸出形式如圖 34所示： M2M1 開始計數 終止計數 ↓ ↓ 00 單