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-閱讀頁

　　

【正文】 一個掉電檢測器和一個 400KHzI2C 總線接口。前兩個寄存器（內存地址 00H， 01H） 用于控制寄存器和狀態寄存器，內存地址02H08H 用于時鐘計數器（秒 ~年計數器），地址 09H0CH 用于報警寄存器（定義報警條件）地址 0DH 控制 CLKOUT 管腳的輸出頻率，地址 0EH 和 0FH 分別用于定時器控制寄存器和定時器寄存器：秒、分鐘、小時、日、月、年、分鐘報警、小時報警、日報警寄存器，編碼格式為 BCD ，星期和星期報警寄存器不以 BCD 格式編碼。 8563時鐘芯片在本設計中具有以下功能： 1. 定時器功能 8位的倒計數器地址（ 0FH ）由定時器控制寄存器地址 0EH控制，定時器控制寄存器用于設定定時器的頻率（ 4096， 64， 1 或 1/60Hz ）以及設定定時器有效或無效定時器從軟件設置的 8 位二進制數倒計數每次倒計數結束定時器設置標志位 TF，定時器標志位 TF只可以用軟件清除， TF用于產生一個中斷（ /INT ）每個倒計數周期產生一個脈沖作為中斷信號 TI/TP 控制中斷產生的條件。 輸出 管腳 CLKOUT可以輸出可編程的方波。 CLKOUT為開漏輸出管腳，上電時輸出有效，無效時輸出為高阻抗。 8563內嵌掉電檢測器，當 VDD低于 Vlow時 ,位 VL（ Voltage Low,秒寄存器的位7）被置 1，用于指明可能產生不準確的時鐘 /日歷信息， VL標志位只可以用軟件清除，當 VDD慢 速降低（例如以電池供電）達到 Vlow時，標志位 VL被設置，這時可能會產生中斷。 （ POR）替換模式 POR 的持續時 間直接與振蕩器的起動時間有關。這種模式的設定要求 I2C總線管腳 SDA和 SCL的信號波形如下圖所示，圖中所有的時間值為所需的最小值。設置位 TESTC邏輯可消除替換模式，再次進入替換模式只有在設置 TESTC為邏輯 1后進行。 可編程并行接口 8255 為了連接鍵盤、顯示器等 并行輸入輸出的外圍設備，采用可編程并行接口 8255 來實現 AT89C51 單片機并行接口擴展。它有三個八 位并行 I/O 口。 內部結構圖如圖 36 所示 : 一、 8255 的引腳功能 : (1)CPU 與 8255 交換數據引腳 DO~D7:接數據總線。 /RD、 /WR:讀、寫線。 (2)與 I/O 設備交換數據引腳 APO~PA:7A 口的 8 位輸入 /輸出線。 PCO~PC7:作為 8位輸入 /輸出線 。 可對每一位實現按位“置位”或“復位”控制 : 作為 8255 的狀態口 。 圖 36 8255內部結構圖 二、 8255 操作方式 8255 有 3種工作方式可選擇，即方式 0、方式 方式 2。 任一端口可以作為輸入輸出 。 輸入是不鎖存 。 1的基本功能 : 用作一個或兩個選通端口 。 任一端口都可作為輸入或輸出 。 若兩個端口都工作于方式 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 /復位功能。 一個 8位的雙向總線端口 A 和一個 5 位控制端口 C。 5位控制端口是控制 A 口的。在 8255芯片工作前， 首先向 8255 的控制寄存器中輸入控制字。這種系統成本低廉、結構簡單，常用來構成簡單的控制系統。它在系統中的作用是設定，例如：可以設定時、分、秒。 時鐘可提供秒、分、時，通過設置 8563 的控制 /狀態寄存器選擇，時鐘方式經過初始校準后即可工作使用。 PCF8563是一款性價比極高的時鐘芯片它已被廣泛用于電表水表氣表電話傳真機便攜式儀器以及電池供電的儀器儀表等產品領域 電路連接圖如 圖 41所示 ： 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN u m be r R e v i s i o nS i z eBD a t e : 1 7 J u n 2 0 09 S he e t o f F i l e : C : \ D o c u m e n t s a n d S e t t i n gs \ O w n e r .L E N O V O D 3 B A 8 67 F \桌面 \ t i a n .d dbD r a w n B y:GND4I N T3O S C O2O S C1S D A5S C L6C O U T7V C C8U88 56 3R71 0KR61 0KV C CC21 5P FC10 .1 u FY27 2. 7 68 K H ZBTB A T T E R YP 1. 1P 1. 2V C CD11 N 41 4 8D21 N 41 4 8 圖 41 8563晶振電路 復位電路 單片機在啟動運行時都需要進行復位操作，以便使 CPU 和系統中的其它部件都處于某一確定的初始狀態，并從這個狀態開始工作。 復位信號是高電平有效，其有效時間應持續 24 個振蕩脈沖周期（即二個機器周期）以上，若使用頻率為 6MHz 的晶振，則復位信號持續時間應超過 4μ s才能完成復位操作。 RST 變為低電平后，便又退出復位狀態。 復位有電復位和按鍵手動復位兩種。本次設計中，為方便人的操作，采用按鍵手動復位的按鍵電平復位。一般電容 C3 和 C4 取 30uF 左右。晶體振蕩頻率高，則系統的時鐘頻率也高，單片機運行也就快，但反過來運行速度快對存儲器的速度要求就高，對印刷電路板的工藝要求也高（線間寄生電容要?。?。 掉電存儲模塊 利用 I2C 總線原理接線，采用掉電保護單元 AT24C02。 電路連接情況如 圖 44 所 示： 圖 44 掉電存儲電路連接圖 AT24C02 的引腳功能和意義如下： ： +5V 電源。 ：串行時鐘輸入端。 ：串行數據 I/O 端，用于輸入和輸出串行數據。 ， A1， A2：是芯片引腳。通過此引腳可提供硬件數據保護。 WP 接地是因為 WP為寫保護引腳，由于 AT24C02 不具有寫保護功能，所經該引腳接地。當通過按鍵設定一次數據完畢后 (如 :晝夜單價、等候時間、起租里程、起租金額等 ) ,系統就自動調用 存儲程序 ,將數據信息保存在芯片內 。 里程檢測模塊 霍爾傳感器是一種磁傳感器?；魻柶骷曰魻栃獮槠涔ぷ骰A。 本設計采用 霍爾傳感器 A44E,用它來檢測車輪信號， 送到單片機中，經處理計算后，送給顯示單元，原理圖如圖 45 所示： 圖 45 傳感器測距示意圖 根據 在霍爾電勢發生器的兩端加上電壓 VCC 后，根據物理學中的霍耳效應原理，當霍耳片處在磁場中時，霍爾傳感器 A44E 的輸出端輸出低電平。我們選擇了 口作為信號的輸入端，內部采用外部中斷 0，車輪每轉一圈，霍爾開關就檢測并輸出信號，引起單片機的中斷，對脈沖計數。電路圖如下所示： LED 顯示模塊 LED 顯示器介紹 在單片機應用系統中，為了控制系統的工作狀態，以及向系統中輸入數據和信息，系統應設有按鍵或鍵盤。單片機最常用的顯示裝置是 LED 顯示器。在單片機應用系統中通常使用的是七段 LED。共陽極 LED 顯示塊的發光二極管陽極并接，當某個二極管的陰極為低電平時，該二極管點亮。其中七個二極管構成七筆字型“ 8”，一個發光二極管構成小數點。設 8位控制器按低到高的次序依次控制 LED 顯示塊的 a~f 和小數點 dp,我們稱控制器輸出的控制 LED 顯示塊顯示字符的 8 位字節數據為段選碼。 在單片機應用系統中使用 LED 還可構成任意位的 LED 顯示器。每根位選線控制該位的LED 的 8根段選線控制該位 LED 顯示什么字符。顯然，多位 LED 控制線占用太多。下一時刻又送下一位 LED 要顯示字符的段碼，并只讓下一位 LED 顯示 ?? .如此輪流，使每位顯示該為的字符，這樣不斷的循環送出響應的段選碼﹑位選碼，就可以獲得視覺穩定的顯示狀態。靜態顯示就是顯示驅動電路具有輸出鎖存功能，單片機將所要顯示的數據送出后就不再管，直到下一次顯示數據需要更新時再傳送一次新數據，顯示數據穩定，占用很少的 CPU 時間。這兩種顯示方式各有利弊；靜態顯示雖然數據穩定，占用很少的 CPU時間，但每個顯示單元都需要單獨的顯示驅動電路，使用的硬件較多；動態顯示雖然有閃爍感，占用的 CPU 時間多，但使用的硬件少，能節省線路板空間 ，更重要的是能節省成本 。軟件譯碼是用軟件來完成硬件的功能，硬件簡單，接線靈活，顯示段碼完全由軟件來處理，是目前常用的顯示驅動方式。如圖所示，該圖表示了一個四位靜態 LED 顯示器電路。由于每一位由一個 8 位輸出口控 制段選碼，故在同一時間里每一位顯示的字符可以各不相同。故在位數較多時往往采用動態顯示方法。由一個 8 位 I/O 口控制，而共陰點或共陽點分別由相應的 I/O 口線控制。動態顯雖然在任一時刻只有一位數碼管被點亮，但是由于人眼具有視覺暫留效應，看起來與全部數碼管持續點亮的效果完全一樣。 7 段 LED 顯示器由 7條發光二極管組成顯示字段，并按“日”字形排列，這7段發光管分別稱為 a,b,c,d,e,f,g,有的還帶有一個小數點 dp,7 段 LED 由此得名，將 7段發光管陰極都連在一起，稱為共陰極接法，當某個字段的陽極為高電平時，對應的字段就點亮。 由于加在 7 段陽極上的電壓可以用數字量表示，對于共陰極，如果某位為 1，則對應段發 光；如為 0，則不發光。對于共陽極接法，加到陰極的數字量為：11000000=C0H，則顯示 0字符。 本設計的電路連接圖如 圖 48 所示 ： 圖 48 LED顯示連接圖 如果采用 LCD 液晶顯示 ,在距離屏幕 1 m 之外就無法看清數據 ,而且在白天其對比度也不能夠滿足要求 ,因此采用高亮度 LED 數碼管顯示。在乘客時顯示營運的單價、等待時間、路程、金額及時鐘。此外，還有一些引腳信號也是提供存儲器擴展使用的。存儲器的擴展包括：程序存儲器（ ROM）的擴展和數據存儲器（ RAM）的擴展。 的信號引腳如 圖 49 所 示： 圖 49 2716引腳圖 主要引腳功能如下： A10A0： 11 位地址 D7D0：數據輸出 /OE： 輸出允許信號。 VPP：編程電源。 /E/P：雙重功能輸出控制線。 是靜態 RAM 的典型芯片，存儲容量 2KB，該芯片為 CMOS 工藝，因此具有功耗低的特點。如一個 3*3 的行、列結構可以構成一個有 9個按鍵的鍵盤。 按鍵設置在行、列線交點上，行、列分別連接到按鍵開關的兩端。平時無按鍵動作時，行線處于高電平狀態，而當有按鍵按下時，行線電平 狀態將由與此行線相連的列線電平決定。這一點是識別矩陣式鍵盤是否被按下的關鍵。因此各按鍵彼此相互發生影響，所以必須將行、列信號配合起來并做適當的處理，才能確定閉合鍵的位置。 圖 411 存儲 器擴展電路圖 2線反轉法 掃描法要逐列掃描查詢，當被按下的鍵處于最后一列時，則要經過多次掃描才能最后獲得此按鍵所處的行列值。線所轉法的操作步驟也分兩步：第 1 步，將行線編程為輸入線，列線編程為輸出線，并使輸出線輸出全為零電平，則行線電平由高到低所在行為按鍵所在行；第 2 步，則將行線編程為輸出線，列線為輸入線，并使輸出線輸出為全零電平，則列線中電平由高到低所在的列為按鍵所在列。 矩陣式鍵盤的編碼 對于獨立式按鍵鍵盤，由于按鍵 的數目少，可根據實際需要靈活編碼。如 12H 表示第一行、第 2 列的按鍵、 A4H 表示第 10 行、第 4 列的按鍵等。例如一個 4*4 鍵盤， 14H 鍵和 21H 鍵之間間隔 13，因此不利于散轉指令。以 4*4 鍵盤為例，可以編號為 01H， 02H， ...， 0FH， 10H 共 16 個。 矩陣式鍵盤的工作方式 在單片機應用系統中，鍵盤掃描只是 CPU 工作內容之一。鍵盤的工作方式的選取應根據實際應用系統中 CPU 工作的忙、閑情況而定。鍵盤的工作方式通常有 3種：編程掃描、定時掃描和中斷掃描。而在執行鍵入命令或處理鍵入進程當中， CPU 不再響應鍵入要求，直到 CPU 返回重新掃描鍵盤為止。 3中斷工作方式 鍵盤工作于編程狀態時， CPU 要不間斷地對鍵盤進行掃描工作，以監視鍵盤的輸入情況，直到有鍵被按下為止。定時掃描進了一大步，除了定時監視一下鍵盤輸入情況處，其余時間可進行其他任務的處理，因此 CPU 效率提高了?？梢哉f，前兩種掃描方式， CPU 對鍵盤的監視是主動進行的，而后一種掃描方式， CPU對鍵盤的監視是被動進行的。鍵盤分為行線和列線，本鍵盤共有 4條行線 4 條列線。接口時，行線一端接輸入口，另一端懸空；而列線一端經電阻接 +5V 電源，另一端接輸入口。 圖 412 8255作鍵盤接口電路 打印 模塊 在單片機控制應用系統當中，常用用紙介質來記錄系統運行數據的需要，以備存檔或查閱