基于Proteus的单片机出租车计价器的设计.doc

基于Proteus的单片机
出租车计价器的设计

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一、 设计背景
随着出租车行业的发展，对出租车计费器的要求也越来越高。二十世纪后半期，随着集成电路和计算机技术的飞速发展，数字系统也得到了飞速发展，其实现方法经历了由分立元件、SSI、MSI到LSI、VLSI以及UVLSI的过程。同时为了提高系统的可靠性与通用性，微处理器和专业集成电路（ASIC）逐渐取代了通用全硬件LSI电路，而单片机开发的系统以其体积小、重量轻、功耗低、速度快、成本低、保密性好而脱颖而出。
现在各大中城市出租车行业都已普及自动计费器，所以计费器技术的发展已成定局。而部分小城市尚未普及，但随着城市建设日益加快，象征着城市面貌的出租车行业也将加速发展，计费器的普及也是毫无疑问的，所以未来汽车计费器的市场还是十分有潜力的。

二、设计方案
1.设计功能：
计价功能:3.5公里以内（含3.5公里）价格为8 元, 超过3.5公里以后每0.5公里加0.8 元, 不足0.5公里按0.5公里计。
2.设计过程：
分为软件设计及硬件设计两个主要部分。其中，软件设计包括基于C语言的单片机源程序设计。硬件设计包括四个模块的设计即：主控模块，通信模块，电源模块，按键及显示模块。

三、软件设计
1.设计流程单片机的软件设计流程
如右图所示
其中初始化模块由硬件初始化和软件初
始化两部分组成, 硬件初始化主要是
对单片机及其它相关芯片进行初始

化; 而软件初始化主要是对各种软件
标志进行初始化, 同时将断电前保存
的各种状态数据读入单片机的RAM中。

2.单片机源程序

#include "at89x51.h"
#include "intrins.h"
#define uchar unsigned char
uchar a,b=0,temp=0x01;
unsigned
char table[]={ 0x3F,0x06,0x5B,0x4F,0x66,0x6D,0x7D,0x07,0x7F,0x6F, 0xBF,0x86,0xDB,0xCF,0xE6,0xED,0xFD,0x87,0xFF,0xEF };
unsigned char table1[]={ 0xBF,0x3F,0x3F,0x3F,0x3F,0xBF,0x3F,0x3F};
int m=0,n=10,ge=0,shi=0,h=0;
uchar n1=0,n2=0,n3=0,n4=0,n5=0,n6=0,n7=0,n8=0;

void delay (uchar t)
for(t1=0;t1<10;t1++)
for(t2=0;t2<t;t2++);
}

void init () {
P1_3=0;
P2=0xff;
P0=table[10];
delay(10);
}

void display ()
{
P2_0=0;
P0=table[n1+10];
delay(1);
P2_0=1;

P2_1=0;
if(h<3000) {
P0=table[n2];
delay(1);
P2_1=1;
}
else
{
P0=table[n2+n];
delay(1);
P2_1=1;
}

P2_2=0;
P0=table[n3];
delay(10);
P2_2=1;

P2_3=0;
P0=table[n4];
delay(1);
P2_3=1;

P2_4=0;
P0=table[n5];
delay(1);
P2_4=1;

P2_5=0;
P0=table[n6];
delay(1);
P2_5=1;

P2_6=0;
P0=table[n7];
delay(1);
P2_6=1;

P2_7=0;
P0=table[n8];
delay(1);
P2_7=1;
}

void display1()
{
{
n7=n7+8;
}
if(n7<10)
{
n7=n7;
}
else
{
n7=n7-10;
n6++;
}
if(n6==20) //
{
n6=10;
n5++;
}
if(n5==10)
{
n5=0;
n4++;
}
}
void main()
{
TMOD=0X01; TH0=0X00;
TL0=0X00;
ET0=1;
TR0=1;
init();
while(1)
{
if( P1_1==0 ) {
EA=0;
init();
break;
}
if(P1_0==0 )
{
EA=1;
}
else
{
EA=0;
}
display ();
}
}
void int0() interrupt 1
{
TH0=0X00;
TL0=0X00;
b++;
h++;
if(b==3) {
b=0;
if(n3<10)
{
n3++;
}
if(n3==10)
{
n3=0;
n2++;

}
if(n2==10)
{
n2=0;
n1++;
}
if(n1<1)
{
n4=n5=n7=n8=0;
n6=18;
}
// 运行到9.99
if(n1==9 && n2==9 && n3==9)
{
n1=m-9;
n2=0;
n3=0;
}
if(h>3000 && h<5700) //
{
if( n3==0 || n3==5)
display1();
}
if((n1==3 && n2==5 && n3==0) || (n1>3 && n2==0 && n3==0) || (n1>3 && n2==5 && n3==0))
display1();

}

}

3.仿真电路图

四、硬件设计
系统主要由一个STC89C52 单片机、74LS373、两个4 位数码管等组成。通用STC89C52 单片机芯片作为整个电路的核心部分、74LS373 作为LED 段选控制、开关输入控制信号。

包含主控，通信，按键及显示，
电源四个模块。
如右图所示。

1.主控模块
（1）STC89C52处理芯片 
①主要性能:
　　与MCS-51单片机产品兼容 、8K字节在系统可编程Flash存储器、 1000次擦写周期、全静态操作：0Hz～33Hz 、三级加密程序存储器 、 32个可编程I/O口线、三个16位定时器/计数器八个中断源、全双工UART串行通道、 低功耗空闲和掉电模式 、掉电后中断可唤醒 、看门狗定时器 、双数据指针、掉电标识符 。
②功能特性描述：
　　STC89C52 是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系统可编程Flash 存储器。使用高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51 产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在线系统可编程Flash，使得STC89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。 STC89C52具有以下标准功能： 8k字节Flash，256字节RAM， 32 位I/O 口线，看门狗定时器，2 个数据指针，三个16 位 定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。另外，STC89C52可降至0Hz静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU 停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。8 位微控制器 8K字节在系统可编程 Flash
　　P0 口：P0口是一个8位漏极开路的双向I/O口。作为输出口，每位能驱动8个TTL逻辑电平。对P0端口写“1”时，引脚用作高阻抗输入。
　　当访问外部程序和数据存储器时，P0口也被作为低8位地址/数据复用。在这种模式下， P0具有内部上拉电阻。
　　P1 口：P1 口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口，p1 输出缓冲器能驱动4 个 TTL 逻辑电平。对P1 端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。
此外，P1.0和P1.2分别作定时器/计数器2的外部计数输入（P1.0/T2）和时器/计数器2 的触发输入（P1.1/T2EX）。
　　P2 口：P2 口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口，P2 输出缓冲器能驱动4 个 TTL 逻辑电平。对P2 端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流。
　　在访问外部程序存储器或用16位地址读取外部数据存储器（例如执行MOVX @DPTR） 时，P2 口送出高八位地址。在这种应用中，P2 口使用很强的内部上拉发送1。在使用 8位地址（如MOVX @RI）访问外部数据存储器时，P2口输出P2锁存器的内容。在flash编程和校验时，P2口也接收高8位地址字节和一些控制信号。
P3 口：P3 口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口，p2 输出缓冲器能驱动4 个 TTL 逻辑电平。对P3 端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。
　　P3.5 T1(定时/计数器1)
　　P3.6 WR(外部数据存储器写选通)
　　P3.7 RD(外部数据存储器读选通)
　　RST——复位输入。当振荡器工作时，RST引脚出现两个机器周期以上高电平将是单片机复位。
ALE/PROG——当访问外部程序存储器或数据存储器时，ALE（地址锁存允许）输出脉冲用于锁存地址的低8位字节。一般情况下，ALE仍以时钟振荡频率的1/6输出固定的脉冲信号，因此它可对外输出时钟或用于定时目的。
　　PSEN——程序储存允许（PSEN）输出是外部程序存储器的读选通信号，当STC89C52由外部程序存储器取指令（或数据）时，每个机器周期两次PSEN有效，即输出两个脉冲，在此期间，当访问外部数据存储器，将跳过两次PSEN信号。
EA/VPP——外部访问允许，欲使CPU仅访问外部程序存储器（地址为0000H-FFFFH），EA端必须保持低电平（接地）。需注意的是：如果加密位LB1被编程，复位时内部会锁存EA端状态。如EA端为高电平（接Vcc端），CPU则执行内部程序存储器的指令。

③引脚图：见下图

（2）74LS373
　①功能说明：
　　373为三态输出的八 D 透明锁存器。373 的输出端 O0~ O7 可直接与总线相连。当三态允许控制端 OE 为低电平时，O0~O7 为正常逻辑状态，可用来驱动负载或总线。当 OE 为高电平时，O0~O7 呈高阻态，即不驱动总线，也不为总线的负载，但锁存器内部的逻辑操作不受影响。当锁存允许端 LE 为高电平时，O 随数据 D 而变。当 LE 为低电平时，O 被锁存在已建立的数据电平。　　
②引脚图：见上图

Dn
LE
OE
On
H
H
L
H
L
H
L
L
X
L
L
Q0
X
X
H
高阻态
③引出端符号：
　　D0～D7 数据输入端
　　OE 三态允许控制端（低电平有效）
　　LE 锁存允许端
　　O0~O7 输出端
④真值表：见右图

2.通信模块
右图为通信模块组成图, 它
主要由单片机的两个I/ O 口、
和一些电阻电容等组成。
图中电阻均为10kΩ , 电容均为
10μF;单片机的P30 为串行数据
接收脚、P31 为串行数据发送脚,

3.按键及显示模块
该模块由一片74LS373、20 个数
码管及组成。该模块有三个开关键,
分别设为A、B、C开关。空车状态
按下C开关,计费器进入载客
状态; 空车状态按下B 开关,
计费器进入计费状态; 若按下
A 开关,再次进入空车状态。

4.电源模块
该模块为稳压电源, 用于将输入电源变为稳定的5V 电源。

五、调试
为检验设计的电路和程序, 将调试的程序固化到制作的实物电路板单片机中, 得到的实物运行实验结果与Proteus 的仿真结果完全一致。

六、总结
1.作品设计总结
该设计结果完成了设计方案中所要求的功能。
通过出租车计费系统的设计中, 利用Proteus 软件极大地提高了工作效率, 这对于单片机应用系统、电子电路的开发等都有很大的实用价值。

2.个人课程心得
经过这段时间电子技术综合设计的学习，我更多的懂得了查找资料对电子设计的重要性。作为一个经验极其缺乏的学生来说，想通过老师在课堂上的讲解就能精通一门课程，尤其是想自己设计一个有点创新和复杂性的东西来，我个人认为那是不现实的。毕竟在课时有限的教学中，老师也只能讲解一些比较基础的重点的内容，所以作为一个大学生，我们要充分利用手上的工具和图书馆庞大的书籍，我们要不断的在探索中学习。
本次的实习，我们小组做的是出租车计费系统的设计。在课程开始之后，我们小组就去查找相关资料，经过几天的资料收集之后，我们开始动手尝试。我们分工合作，每人承担不同的任务，但又互相配合，互相帮助。我懂得了团队合作的重要性。
另外在本次实习中，我也复习了单片机原理及数字电子技术的一些相关知识，如时钟电路的工作原理，单片机基本程序设计原理，这些课堂知识为本次的学习做了辅导，正是有了这些知识，才使得我在实习过程中能够收获很大。因此作为一个在校大学生，虽然实践的机会比较少，但我一定要充分利用这些有限的课堂时间学到更多的知识。在学习的过程中有要不断的思考研究，利用每次机会充分锻炼自己！

七、参考文献
[1] 袁小平.电子技术综合设计教程［M］.北京：机械工业出版社,2008
[2] 胡汉才.单片机原理及其接口技术［M］.北京：清华大学出版社,2004
[3] 曹国清.可编程逻辑器件及VHDL设计技术［M］.徐州：中国矿业大学出版社,2003
[4]李华.MCS - 51 系列单片机实用接口技术[M] .北京:北京航天大学出版社,1999.
[5]周国运.单片机原理及应用:C语言版［M］.北京:中国水利水电出版社, 2009
[6]谭浩强.C程序设计［M］.北京：清华大学出版社,2004