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-文庫吧資料

　　

【正文】 個方波 01 連續方波 10 單個脈沖 11 連續脈沖 圖 34 8155定時器 /計數器的輸出方式 時鐘芯片 8563 8563 的主要特性及管腳結構圖 特性： ?? 復 位電壓標準值 Vlow= ?? A VDD=,Tamb=25 ?? 1024Hz 32Hz 1Hz ?? ?? ?? ?? I2C 總線 (VDD= ) 其從地址讀 0A3H。 ? MCS51 的定時器 /計數器，計數溢出自動置位 TCON 寄存器的計數溢出標志位（ TE），供用戶以查詢或中斷方式使用；但 8155 的定時器 /計數器，計數溢出時向芯片外邊輸出一個信號（ TIMER OUT）。當定時工作時，由于芯片內部按機器周期提供固定頻率的計數脈沖；當計數工作時，從芯片外部引入計數脈沖。而 8155 的定時器 /計數器則只有一種固定的工作方式，即 14 位計數，通過軟件方法進行計數值加載。因此確定計數初值的方法是不同的。但是在使用上卻與 MCS51 的定時器 /計數器有許多不同之處。 8155 的定時器 /計數器 定時器 /計數器的記數結構 ： 8155 的定時器 /計數器是一個 14 位的減法計數器，由兩個 8 位寄存器構成，以其中的低 14 位組成計數器，剩下的兩個高位（ M2,M1） 用于定義計數器輸出的信號形式。 狀態字： 狀態字也是 8 位（但實際只使用 7 位，最高位沒定義）。 命令字： 命令字共 8 位，用于定義端口及定時器 /計數器工作方式。 表 33 8155的可編程端口 AD7 AD6 AD5 AD4 AD3 AD2 AD1 AD0 選 擇 0 0 0 命令 /狀態寄存器 0 0 1 PA 口 0 1 0 PB 口 0 1 1 PC 口 1 0 0 定時器 /計數器低 8 位 1 0 1 定時器 /計數器高 8 位 8155 的命令 /狀態寄存器 8155 有一個命令 /狀態寄存器，實際上這是兩個不同的寄存器，分別存放命令字和狀態字。為此 8155 引入了 8 位地址 AD2～ AD0,無論是 RAM 還是可編址口都使用這 8 位地址進行編址。數據輸入操作時， STB 是外設送來的選通信號；數據輸出時， STB 是外設送來的應答信號。 ? BF—— 緩沖器滿狀態信號（輸出），高電平有效。 聯絡信號共有 3 個，其中： ? INTR—— 中斷請求信號（輸出），高電平有效。 當 PA 或 PB 以中斷方式進行數據傳送時，所需要的聯絡信號由 PC 提供，其中 PC2～ PC0 是為 PA 提供， PC5～ PC3 是為 PB 提供。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)。 I/O 口及其工作方式 8155 的 3 個 I/O 口 ，分別以 PA、 PB 和 PC 稱呼，其中 PA 和 PB 都是 8 位通用輸入 /輸出口，主要用于數據的 I/O 傳送，它們都是數據口，因此只有輸入/輸出兩種工作方式。 ? RESET—— 復位信號。 IO/M =0,對 RAM 進行讀寫； IO/M =1，對 I/O 口進行讀寫。 ? IO/ M —— I/O 與 RAM 選擇信號。 ? WR —— 寫選通信號。除進行 AD7～ AD0 的地址鎖存控制外，還用于把片選信號 CE 和 IO/M 等信號進行鎖存。 芯片 8155 基本結構及工作方式 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 在與單片機接口的方向， 8155 提供如下信號： ? AD7～ AD0—— 地址數據復用線。 PB0～ PB7 是 B口的 8位輸入 /輸出線。 TMROUT 是計數輸出線。與外部設備連接的引腳有 TMRIN、 TMROUT、 PA0～ PAPB0～ PB7 和 PC0～ PC5。 RD、 WR 分別是讀、寫控制線。 AD0～ AD7 為地址數據總線。當 IO/M =1 時， CPU 是對 I/O 接口操作；當 IO/M =0 時， CPU 是對 RAM 操作。 CE 接到地址譯碼器上，由整個系統分配給高位地址，以保證任何時刻只有一個芯片可與 CPU 交換信息，不發生地址沖突。其中，與 CPU 相連的引腳有 CE 、 IO/M 、 AD0～ ADALE、 RD、 WR 和 RESET。為了能夠設置芯片的工作方式和了解芯片的狀態，內部還有命令寄存器和狀態寄存器。它有兩個 8位口 A、 B和一個 6位口 C，總可以擴展出 22 條接線。 ATC24C02 是目前最常用的型號，支持器件地址編碼，統一串行總線最多時可同時連接 1～ 8 片，支持硬件設置數據保護。 ● GND— 接地端。 ● TEST— 測試，用于對存儲器的檢測。但注意，有些型號的地址是無效的。 將這 3個引腳配置成不同的編碼值，可選中不同的芯片。英注意，對AT24C08 芯片，雖然第 7腳也定義為 WP，但實際不起作用。 當該引腳接地時，可以對整個存儲器進行正常讀 /寫操作；當其接電源 Vcc時，芯片就具有寫保護功能，被保護的區域因型號而異。 SDA 線上數據傳送順序是高位在先，低位在后。寫入串行 EEPROM 的數據用 SCL 上升沿同步，輸出數據用下降沿同步 ● SDA— 串行數據輸入 /輸出端，漏極開路結構。下面以 ATMEL 公司的產品進行說明。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。采用單一電壓 +5V，低功耗工作電流 1mA,備用狀態只有 10uA,端口為三態門 輸出，與 TTL 電平兼容。擦除 /寫入周期壽命一般都可達到 10 萬次以上。 AT24CX 系列 EEPROM 為串行的用電擦除的可編程 CMOS 只讀存儲器。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 總線協議，占用 I/O 口線少，芯片擴展配置方便靈活，讀 /寫操作相對簡單等優點。串行芯片成本低，線路簡單，工作可靠，占用單片機口線資源少。具有斷電保護功能的 RAM 容量大，速度快，但占用線多，成本高， EEPROM 適合數據交換量少，對傳送速度要求不高的場合。 掉電存儲芯片 AT24C02 概述 單片機實現的儀器儀表，家用電器， 工業監控等系統中，對某些狀態參數，不僅要求能夠在線修改，而且斷電能保持，以備上電后恢復系統的狀態。但 RAM，定時器，計數器，串口和中斷系統仍在工作。此外， AT89C51 設有穩態邏輯，可以在低到零頻率的條件下靜態邏輯，支持兩種軟件可選的掉電模式。 芯片擦除 整個 PEROM 陣列和三個鎖定位的電擦除可通過正確的控制信 號組合，并保持ALE 管腳處于低電平 10ms 來完成。如采用外部時鐘源驅動器件， XTAL2應不接。該反向放大器可以配置為片內振蕩器。 XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。在 FLASH 編程期間，此引腳也用于施加 12V 編程電源（ VPP）。 /EA/VPP：當 EA 保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（ 0000HFFFFH），不管是否有內部程序存儲器。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩次 /PSEN 有效。如果微處理器在外部執行狀態 ALE 禁止，置位無效。此時， ALE只有在執行 MOVX， MOVC 指令是 ALE 才起作用。然而要注意的是：每當用作外部數據存儲器時，將跳過一個 ALE 脈沖。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。 ALE/PROG：當訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節。 表 31 AT89C51部分引腳功能表 端口引腳 復用功能 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（定時器 0 的外部輸入） T1（定時器 1 的外部輸入） /WR（外部數據存儲器寫選通） /RD （外部數據存儲器讀選通） RST：復位輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平， P3 口將輸出電流（ ILL）這是由于上拉的緣故。 P3口： P3口管腳是 8 個帶內部上拉電阻的雙向 I/O口，可接收輸出 4 個 TTL門電流。在給出地址“ 1”時，它利用內部上拉優勢，當對外部八位地址數據存儲器進行讀寫時， P2 口輸出其特殊功能寄存器的內容。這是由于內部上拉的緣故。 ～ ～ + + 圖 31 AT89C51的內部結構框圖 P0驅動 P2驅動 P0鎖存器 P2鎖存器動 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 定時控制 P1鎖存器 P3鎖存器 中斷、串行口和定時器 P1驅動 P1驅動 OSC ~ ~ 程序地址寄存器 DPTR 緩沖 PC增加 1 PC PSEN 圖 32 AT89C51管腳結構圖 P2 口： P2 口為一個內部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 口緩沖器可接收，輸出 4 個TTL 門電流，當 P2 口被寫“ 1”時，其管腳被內部上拉電阻拉高，且作為輸入。 P1 口管腳寫入 1 后，被內部上拉為高，可用作輸入， P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內部上拉的緣故。在 FLASH 編程時， P0 口作為原碼輸入口，當 FLASH 進行校驗時，P0輸出原碼，此時 P0 外部必須被拉高。當 P1 口的管腳第一次寫 1 時，被定義為高阻輸入。 GND：接地。 AT89C51 的內部結構框 圖如圖 31 所示： AT89C51 的管腳結構圖及管腳說明 如圖 32 所示 。編程是按字節進行的。具有全靜態的工作方式，表明它不一定要求連續的工作時鐘定時，在等待內部事件期間，時鐘頻率可降至 0。當空車燈打上乘客下車時，打印好票據 ,單片機將營運數據信息存儲到 AT24C02 中 ,等待出租車再次啟動后單次金額與里程等信息清零復位 , 就此完成一次計價。當無乘客時 ,單片機調用實時時間 芯片 8563 程序和 8255 串口顯示驅動程序 ,用 4 只 LED 進行時鐘顯示 。設計的整體電路框圖如 圖 24 所示，整個系統由單片機 A T89C51 控制電路、 A44E 霍爾傳感器電路、 AT24C02 存儲電路、 8563 時鐘電路、票據打印電路、按鍵鍵盤電路、 LED驅動顯示電路及電源電路組成。該電路系統能夠模擬實際出租汽車的啟動、停止、暫停、空車等狀態 ,可以顯示計費金額、行駛公里數、計 費開始時間等參數 ,而且各關鍵參數可以進行調整 ,以適應在實際應用中起步價、每公里價格和計費方式等參數的變化。在出租車運營過程中 ,當遇到堵車等情況而導致出租車處于等待狀態 ,則每等到五分鐘 (時速低于每小時5 公里 ) 費用加 1 元。 通過比較以上三種方案，單片機方案有較大的活動空間，不但能實現所有要求的功能而且能在很大的程度上擴展功能，而且還可以方便的對系統進行升級，所以我們采用第三種方案，用 AT89C51 單片機實現出租車計價的功能。單片機計算總價的公式為：總價 =起步價 +單價 *（總里程 起步里程）。利用單片機豐富的 I/O 端口，金額顯示 單價顯示 電源電路及保護電路 里程傳感器 移位寄存器電路 磁感應傳感器 編碼 器 解碼 器 計價 裝置 解碼寫入器 計價脈沖 及其控制的靈活性，實現基本的里程計價功能和價格調整、時鐘顯示功能。方案框圖如 圖 22 所 示 : 圖 22 編碼器方案 方案三： 采用單片機控制。當判斷是解