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-在線瀏覽

　　

【正文】 方的交易準則，它是出租車行業發展的重要標志，是出租車中最重要的工具。具有良好性能的計價器無論是對廣大出租車司機朋友還是乘客來說都是很必要的。 系統設計的要求 本設計采用 AT89C51 單片機為主控器，以 A44E 霍爾傳感器測距，實現對出租車的多功能的計價設計，并采用掉電存儲單元 AT24C02 來實現在系統掉電的時候保存單價和系統時間等信息，輸出采用 6段數碼顯示管。具體要求： 實現當前車速的檢測 實現運行里程的檢測 實現出租車費用的計算，時數據的顯示等功能。采用傳感器件，輸出脈沖信號，經過放大整形作為移位寄存器的脈沖，實現計價，但是考慮到這種電路過于簡單，性能不夠穩定，而且不能 調節單價，也不能根據天氣調節計費保準，電路不夠實用。 編碼器的單片機通過一個 I/O 口來檢測磁感應傳感 器信號，當確定為傳感器產生的信號時，就通過另一個 I/O 口向解碼器的單片機發送一組編碼，而解碼器的單片機則首先判斷當前準備接收的數據是編碼器發送的編碼還是解碼寫入器發送的解碼。解決了以往計價器計價不準確、使用 壽命短等缺點，但此方法通常使干擾信號也能產生計數脈沖，分立元件過于復雜，電路穩定性不好。 以單片機為核心 ,設計上采用 89S51 單片機為主控器，以 A44E 霍爾傳感器測距，并采用 AT24C02 實現在系統掉電的時候保存單價和系統時間等信息，輸出采用 7 段數碼顯示管。原理結構如圖 23 所 示 ： 圖 23 單片機控制方案 本電路設計的計價器不但能實現基本的計價，而且還能根據白天，黑夜，中途等待來調節單價，但同時在不計價的時候還能作為時鐘為司機同志提供方便。 AT89C51作為一個單片微型計算系統，靈活性高，其強大的控制處理功能和可擴展功能為設計電路提供了很好的選擇。 系統總體設計要求 所設計的出租車計價系統 ,要求可以設置起步價， (如 5 公里內 10 元 ) ,5 公里后開始按每公里增加費用 ,每公里的單價為 1. 6 元。當總計費金額達到 30 元后 ,每公里將加收 50 %的空駛費 ,遇有特殊情況停車時 ,可設為不計費 ,以保證乘客權益。 本課題研究的主要內容是設計出租車計價器的硬件電路。 單片機采集并判斷空車燈信號及路程檢測傳感器信號 ,當出租車啟動時 ,單片機檢測到霍爾傳感器的脈沖信號并進行里程計算。當空車燈掰下乘客上車時，通過 8563 獲取時間信息分辨白天 / 晚上 ,然后調用AT24C02 程序獲取白天 / 晚上的單價及起始價 ,便開始計價并顯示時間、里程和金額等信息 。 AT89C51單片機 數據存儲及時鐘模塊 里程采集模塊 顯示模塊 存儲區擴展 模塊 鍵盤模塊 打印模塊 圖 24 硬件電路框圖 AT89C51 單片機 數據存儲及時鐘模塊 里程采集模塊 顯示模塊 存儲區擴展模塊 鍵盤模塊 打印模塊 第 3 章 相關芯片介紹 控制核心芯片 AT89C51 主要特性 ● 與 MCS51 系列單片機產品兼容 ● 4K 字節在系統可編程 Flash 存儲器（片內具有 4K 字節閃速存儲器） ● 1000 次擦寫周期 ● 128Bytes 的內部 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 ● 雙數據指針 ● 靈活的 ISP 在線編程功能（字或字節模式） ● 寬范圍的工作電壓， VCC 的允許變化范圍為了 ～ ● 可設置為待機狀態和掉電狀態 ● 振蕩器及時鐘電路，全靜態工作方式，時鐘頻率可為 0Hz~24MHz。 AT89C51 芯片在出廠時，閃存處于可擦除狀態，各地址單元內容為 FFH，可隨時進行編程。編程電壓 VPP 有高壓 12V 的，也有低壓5V的。 VCC：供電電壓。 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。 P0 能夠用于外部程序數據存儲器，它可以被定義為數據 /地址的第八位。 P1口： P1口是一個內部提供上拉電阻的 8位雙向 I/O 口， P1口緩沖器能接 收輸出 4TTL門電流。在 FLASH 編程和校驗時， P1 口作為第八位地址接收。并因此作為輸入時， P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。 P2口當用于外部程序存儲器或 16 位地址外部數據存儲器進行 存取時， P2口輸出地址的高八 位。 P2口在 FLASH編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。當 P3 口寫入“ 1”后，它們被內部上拉為高電平，并用作輸入。 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（外部數據存儲器寫選通） /RD（外部數據存儲器讀選通） P3口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。當 振蕩器復位器件時，要保持 RST 腳兩個機器周期的高電平時間。在 FLASH 編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。如想禁止 ALE 的輸出可在 SFR8EH 地址上置 0。另外，該引腳被略微 拉高。 /PSEN：外部程序存儲器的選通信號。但在訪問外部數據存儲器時，這兩次有效的 /PSEN信號將不出現。注意加密方式 1 時， /EA 將內部鎖定為 RESET；當/EA 端保持高電平時，此間內部程序存儲器。 XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內部時鐘工作電路的輸入。 AT89C51 的振蕩器特性 XTAL1 和 XTAL2 分別為反向放大器的輸入和輸出。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。有余輸入至內部時鐘信號要通過一個二分頻觸發器，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 。在芯片擦操作中，代碼陣列全被寫“ 1”且在任何非空存儲字節被重復編程以前，該操作必須被執行。在閑置模式下， CPU 停止工作。在掉電模式下，保存 RAM 的內容并且凍結振蕩器，禁止所用其他芯片功能，直到下一個硬件復位為止。斷電數據保護方法可選用具有斷電保護功能的 RAM 和電可擦存儲器 EEPROM。 EPROM 有并行和串行之分，并行 EEPROM 速度比串行快，容量大。 AT24CX系列串行 EEPROM是目前單片機應用系統中使用較多的 EEPROM芯片 。在智能化裝置中，正日益獲得廣泛應用。自定時寫周期包括自動擦除時間不超過 10ms，典型時間為 5ms。片內數據保存壽命可達 410 年以上。一般商業品工作溫度為 0～ +70℃，工業品為 40～ +85℃。 目前，我國采用的 AT24CX系列串行芯片 EEPROM主要是由 ATMEL， MICROCHIP，XICOR， NATIONAL 等幾家公司提供。 AT24C02 介紹 AT24C02 系列串行 EEPROM 引腳、容量及結構 目前我國應用最多的封裝形式是 8 腳封裝 ,如 圖 33 所 示： 圖 33 AT24C02型號和引腳 AT24C02 的 EEPROM 的引腳說明如下： ● SCL— 串行時鐘端，用于對輸入和輸出數據的同步。 使用時該引腳必須接一個 左右的上拉電阻。 ● WP— 寫保護，用于硬件數據保護功能。被保 護部分的讀操作不受影響，實際上這時被保護的區域就可以作為串行只讀存儲器。 A0， A1， A2— 片選或以頁面選擇地址輸入，用于 EEPROM 器件地址編碼。在同一串行總線上最多可擴充 8 片同一容量或不同容量的芯片。例如， AT24C16 所對應的 3個引腳均無效，因此使用 AT24C16 時只能尋址 1 片，同樣，使用 AT24C04 時刻尋址 4 片；使用 AT24C08 可尋址 2 片。 ● Vcc— 電源電壓 +5V。 ● NC— 未連接。 并行接口芯片 8155 概述 8155 是一個有 40 引腳的塑封芯片，功能較強，廣泛地應用在計算機電路中。它含一個可預置的計數器，計數范圍從 2 到 16383，可用于延時、計數或分頻，它內部有 256字節的 RAM，可以補 充 CPU 內部的不足。 8155 共有 40 個腳。 CE 是片選信號，當 CE =0 時，芯片才能與 CPU 交 換信息。 IO/M 是接口或內部 RAM 寄存器的選擇線。它一般接到 CPU 的地址線 A8 上。 ALE是地址鎖存信號輸入線。 RESET 是復位線 .當RESET=1 時， 8155 被復位。 TMRIN 是計數輸入線，接到待測的脈沖源。 PA0～ PA7 是 A 口的 8 位輸入 /輸出線。 PC0～ PC5 是 C 口的 6位輸入 /輸出線。 ? ALE—— 地址鎖存信號。 ? RD—— 讀選通信號。 ? CE —— 片選信 號。 8155 內部的 I/O 口與 RAM 是分開編址的，因此要使用控制信號進行區分。該信號是一個特殊信號，對它的使用要格外注意。 8155 以 600ns 的正脈沖進行復位，復位后 A、 B、C 口均置為輸入方式。而 PC 口則為 6 位口，它既可以作為數據口用于數據的 I/O傳送，也可以作為控制口，用于傳送控制信號和狀態信號，對 PA 和 PB 的 I/O操作進行控制。 當以無條件方式進行數據輸入 /輸出傳送時，由于不需要任何聯絡信號，因此 這時 PA、 PB 及 PC 都可以進行數據的輸入 /輸出操作。各聯絡信號的定義如表 32 所示。送給 MCS— 51 單片機的外中斷請求。 STB —— 選通信號（輸入），低電平有效。 表 32 PC口線聯絡信號定義 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 RAM 單元，加上 6 個可編址的端口，這 6 個端口是：命令/狀態寄存器、 PA 口、 PB 口、 PC 口、定時器 /記數器低 8 位以及定時器 /計數器高 8 位。對它們只需使用 AD2～ AD0 即可實現編址，如表 33所示。但由于對命令寄存器只需進行寫操作，而對狀態寄存器只需進行讀操作，因此把它們編為同一地址，合在一起稱之為命令 /狀態寄存器。對命令寄存器只能寫不能讀。用于寄存器各端口及定時器 /計數器的工作狀態。 8155 定時器 /計數器的記數結構如 表 33 所示： 表 33 8155定時器 /計數器的記數結構 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 T7 T6 T5 T4 T3 T2 T1 T0 定時器 /計數器的使用 ： 8155的定時器 /計數器與 MCS51單片機芯片內部的定時器 /計數器在功能上是完全相同的，即同樣具有定時和計數兩種功能 。具體表現在： ? 8155 的定時器 /計數器是減法計數，而 MCS51 的定時器 /計數器卻是加法計D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 M2 M1 T13 T12 T11 T10 T9 T8 數。 ? MCS51 的定時器 /計數器有多種工作方式。 ? MCS51 的定時器 /計數器有兩種計數脈沖。但 8155 的定時器 /計數器，不論是定時工 作還是計數工作，都由外部提供計數脈沖，其信號引腳就是 TIMER IN。而且這一信號還有脈沖和方波兩種形式，供用戶進行選擇。寫 0A2H PCF8563 的管腳排列及描述如圖 35所示： 圖 35 8563引腳圖 功能如表 34 所示： 表 34 8563管腳功能表 8563 的基本原理 8563 有 16個 8 位寄存器：一個可自動增量的地址寄存器，一個內置 的振蕩器（帶有一個內部集成的電容），一個分頻器（用于給實時時鐘 RTC 提供源時鐘），一個可編程時鐘輸出，一個定時器，一個報警器，