1、最新设计报告出租车计价器设计任务设计要求基本要求发挥部分完成要求报告正文摘要及关键词一、方案论证与比较方案比较方案一方案二方案的确定二、工作原理框图及电路设计工作原理单元（功能）电路分析控制部分功能面板示意图特色功能三、程序框图主流程图计费状态图时间设置计费设置四、测试方法及结果指标测试设计与测试使用仪器测试数据误差分析及措施参考文献源程序英文摘要附录一 设计任务设计并制作一台出租车计价器二 设计要求1 基本要求（1）不同情况具有不同的计费标准 白天 晚上 途中等待（10min开始收费）（2）能够进行手动修改单价（3）具有数据复位功能（4）I/O口分配的简易要求 距离检测使用霍尔开关A44E
2、白天/晚上收费标准使用转换开关 数据清零开关 单价的调整（最好使用“+”和“-”键来控制）（5）数据输出 (采用LCM103) 单价输出 2位 路程输出 2位 总金额输出 3位（6）按键 启动计时开关 数据复位开关（清零） 白天/晚上转换开关2 发挥部分 能够在掉电的情况下存储单价等数据 能够显示当前的系统时间 语音播报数据信息三 完成要求 8月7日 到8日两天。 完成实际电路，总结报告。出租车计价器设计报告作者：牛振波 郭李晔 尤西帅（河南科技学院）摘要 随着社会的不断进步，人们生活水平的不断提高，现在一部分人都拥有了自己的私人汽车，也有很多人，由于经济条件的限制，还要靠乘坐出租汽车。但是现
3、阶段出租汽车的计费系统功能有时候并不能满足出租车司机的意愿，为此，我们采用单片微型计算机系统（Micro Control Unit 简写为MCU）设计了一款符合大众化的计费系统。关键词 计价器 单片机 MCU LCM103一、方案论证与比较1方案比较方案一使用数字电路和模拟电路来完成设计要求。显示器件有：LED显示，VFD显示，分段式数码管等等，针对显示单元电路这里可以使用分段式数码管来显示，分段式数码管分为共阳极和共阴极两种，对数码管的驱动针对不同的类型采用不同的芯片，共阴极数码管通常采用TTL系列的74LS48驱动，而共阳极数码管通常采用CMOS系列的CD4543来驱动；仅时钟显示电路框图
4、和实际电路如下图所示这样的庞大，整体电路规模可想而知。对于模式的切换需要用到机械开关，机械开关时间久了会造成接触不良，功能不易实现；整体电路的规模较大，用到的器件多，造成故障率高，难调试。方案二使用单片机来完成设计要求。单片机功能强大，用较少的硬件和适当的软件相互配合可以很容易的实现设计要求，且灵活性强，可以通过软件编程来完成更多的附加功能。针对计费模式的切换，通过软件编程就可以轻易而举的实现。避免了机械开关带来的不稳定因素。2方案的确定经过上面的两种方案的比较，显然第二种方案具有更大的优越性、灵活性，所以我们采用第二种设计方案进行设计。二、工作原理框图及电路设计1工作原理（1）工作原理框图
5、（2）单片机单元框图（3）工作原理电路图2单元（功能）电路设计分析（1）显示电路部分 传统的显示使用的是分段式7段数码管显示，这种显示电路应用起来体积庞大、布线不方便、功耗大、亮度对比度不能调整、编码方式需要重新计算，考虑到上述原因，我们决定显示电路采用具有10位8段带小数点的液晶显示模块LCM103来完成，这样不单单是减小了系统的体积，更为重要的是提高了整个系统运行的稳定性，外形如下图所示：功能特点它是10位8段带（8.8.8.8.8.8.8.8.8.8.）小数点液晶显示模块，内含看门狗(WDT)/时钟发生器，2 种频率的蜂鸣驱动电路，内置显示RAM，可显示任意字段笔划，3-4 线串行接口，
6、可与任何单片机、接口IC 接口。低功耗特性显示状态50A(典型值)，省电模式1A，工作电压2.45.2V，视角对比度可调，显示清晰,稳定可靠,使用编程简单，是仪器仪表、手持便携仪器、电话系列、家用电器、运动器材、医疗保健仪器、智能充电器等的最佳通用型显示模块。应用场合特别适用于低电压（电池）供电仪器, 如智能煤气表、水表、暖气表、有线电视表、税收监控器、通讯产品、遥控器等产品。实际参数： 时序图a 读数据RAM时序图b 写命令/数据时序c 联系写数据时序管脚说明注释：B 处焊盘为用户需降低功耗时外加32.768KHz 晶体。A 处两焊盘分别接VDD 与VLCD。接口示意图/RD、/IRQ、BZ
7、可不用，用三线接口即可：/CS、/WR、DATA。VDD 为2.7-3.3V时VLCD与VDD短接。注释：由于LCM103 内部有上拉电阻,为保证低功耗,每次送数之后,/CS、/RD、/WR、DATA 必须接高电平或悬浮。根据采用的MCU不同,采用不同方式接口,不必使用分压电阻。若MCU 与LCM103 工作电压相同，可直接相接。B 晶体为选用。（2）掉电存储电路部分存储电路用来保存数据，一般的存储芯片在掉电以后，内部数据全部丢失，我们要采用一种能够在突然掉电情况下，把内部的数据保存起来，等到重新接通电源时候恢复正常的显示。这就意味着此种存储器必须是可擦写的，并且对数据的存储不需要外加电源就能
8、完成。这样以来，我们会首先考虑到使用FLASH闪存（Flash Mermory此存储器又称作PEROM）或者是E2PROM（Electrically Erasable Programmable Read Only Memory）等类似的芯片。相对而言FLASH闪存的容量一般都很大，像我们经常接触的U盘等，然而我们要保存的信息量很小，没有必要使用FLASH闪存，为此我们选择了E2PROM24C02。E2PROM特点它是电擦除可编程只读存储器，其突出优点是能够在线擦除和改写，无须像EPROM那样必须使用紫外线照射才能擦除。E2PROM具有ROM的非易失性的优点，又能像RAM那样随机地进行读/写，每
9、个单元可重复进行10000次改写，保留信息时间长达20年，不存在EPROM在日光下信息缓慢丢失的现象。外形示意图外形图和内部框图如下图所示：此存储器使用DIP8封装形式，看起来像普通的双排直插式集成电路。功能和特点a 可在低到2.5V的单电源条件下工作b 低功耗CMOS技术额定电流的典型值为1mA5.5V电源条件下，等待电流典型值为10A3.0V电源条件下，等待电流典型值为5Ac 由两个或者四个256字节块(2x256x8)和（4x256x8)构成d 输入端接有施密特触发器滤波器，用以抑制噪声e 消除接地冲激的输出斜率控制f 两线串行接口总线，与I2CTM兼容g 100KHZ92.5V0和40
10、0KHZ(5V)兼容h 自定时写周期(包含自动擦除)i 16个字节的页面写缓冲器j 页面写周期的典型值为2Msk 整个存储器具有硬件写保护l 可被用作串行ROMm 可提供工厂编程芯片(QTP)n ESD保护4,000Vo 1,000,000擦/写周期(典型值)p 数据保存时间40年q 8脚DIP、8引线或者14引线SDIC封装r 提供很宽的温度适用范围 商用：0+70 工业用：-40+85注：I2C是菲利浦公司的商标管脚功能及其说明管脚名称管脚功能VSS接地端SDA串行地址/数据I/O端SCL串行时钟端WP写保护输入端VCC+2.5+5.5电源端A0、A0、A2无内部连接注意事项a SDA串行
11、地址/数据输人/输出端这是一个双向传输端用于传送地址和数据进入器件或从器件发出数据。它是一个漏极开路端，因此要求接一个上拉电阻到Vcc端（典型值如下：100KHZ为10K，400KHZ时为1K。）对于一般的数据传输，只有在SCL为低电平期间，SDA才允许变换。在SCL为高电平期间SDA的变化，留给指示开始和停止条件。b SCL串行时钟端此输入端用于同步传输和发出器件的数据c WP端此端必须接到Vss或者Vcc;如果此端连接到Vss，一般存储器操作使能（读/写整个存储器）;如果此端连接到Vcc，写操作禁止。整个存储器是写保护的。读操作不受影响;当WP被使能（连接到Vcc），允许用户可将24C02
12、/24C04B/08B用作串行ROM。d A0.A1.A2端这些端没有被24C02/24C04B/08B使用。它们可以不连接，或者连接到Vss，Vcc。（3）路程测量电路部分 对于行驶路程，我们采用霍尔器件来检测。把磁性物质固定于车轮的某个位置，通过计数器来测量出车轮转过的圈数，根据车轮的周长来计算行驶过的路程。霍尔效应简介在一块通电的半导体薄片上，加上和片子表面垂直的磁场B，在薄片的横向两侧会出现一个电压，如右图中的VH，这种现象就是霍尔效应，是由科学家爱德文霍尔在1879年发现的。VH称为霍尔电压。这种现象的产生，是因为通电半导体片中的载流子在磁场产生的洛仑兹力的作用下，分别向片子横向两侧
13、偏转和积聚，因而形成一个电场，称作霍尔电场。霍尔电场产生的电场力和洛仑兹力相反，它阻碍载流子继续堆积，直到霍尔电场力和洛仑兹力相等。这时，片子两侧建立起一个稳定的电压，这就是霍尔电压。 在片子上作四个电极，其中C1、C2间通以工作电流I，C1、C2称为电流电极，C3、C4间取出霍尔电压VH，C3、C4称为敏感电极。将各个电极焊上引线，并将片子用塑料封装起来，就形成了一个完整的霍尔元件（又称霍尔片）。A44E集成开关型霍尔传感器(V)(a) (b)上图是集成开关型霍尔传感器原理图A44E集成霍尔开关由稳压器A、霍尔电势发生器(即硅霍尔片)B、差分放大器C、施密特触发器D和OC门输出E五个基本部分
14、组成，如下图所示。(1)、(2)、(3)代表集成霍尔开关的三个引出端点。在输入端输入电压Vcc，经稳压器稳压后加在霍尔电势发生器的两端，根据霍尔效应原理，当霍尔片处在磁场中时，在垂直于磁场的方向通以电流，则与这二者相垂直的方向上将会产生霍尔电势差VH输出，该VH信号经放大器放大后送至施密特触发器整形，使其成为方波输送到OC门输出。当施加的磁场达到“工作点”(即BOR)时，触发器输出高电压(相对于地电位)，使三极管导通，此时OC门输出端输出低电压，通常称这种状态为“开”。当施加的磁场达到“释放点”(即BOR)时，触发器输出低电压，三极管截止，使OC门输出高电压，这种状态为“关”。这样两次电压变换
15、，使霍尔开关完成了一次开关动作。BOR与BOR的差值一定，此差值BH=BOR-BH称为磁滞，在此差值内，Vo保持不变，因而使开关输出稳定可靠，这也就是集电成霍尔开关传感器优良特性之一。为此，我们选用开关型霍尔器件，来获得我们需要的信号。（4）单片机系统 单片微型计算机(MCU)，我们采用的是低功耗、高性能的AT89S51。内含有4KB的快闪可编程/擦除只读存储器(FPEROM-Flash Programmable and Erasable Read Only Memory)的8 位CMOS微控制器，使用高密度、非易失存储技术制造，可与80C51引脚和指令系统完全兼容。主要性能包括与MCS-51
16、微控制器产品系列兼容；片内有4KB的可在线重复编程的FLASH闪存；存储器可循环写入/擦除1000次；存储数据可保存10年；工作电压可以从2.76V；全静态工作可从0HZ16MHZ；程序存储器具有3级加密保护；1288位内部RAM；32条可编程I/O线；两个16位定时器/计数器；5个中断源和2个优先级；可编程全双工串行通道；空闲状态维持低功耗和掉电状态保存存储内容。3控制部分（1）按键名称 设置键 加一键 退出键 确定键（2）显示功能说明 当计费系统未启动时候，状态指示灯的红灯亮，并且最后四位显示当前的系统时间。当有客户乘坐时间，司机可以手动点击一下右下方的确定键，计费系统开始工作，原来的系统
17、时间显示部分变成应付金额显示，系统时间的显示隐藏，但是还在运行中，同时状态指示灯的绿灯亮，表示进入正常计费状态。当时钟的时间显示是：6：00:0019：59:59时间段时候，计费模式按照白天的标准计费；当时间显示是：20：00:005：59:59时间段时候，计费模式自动转换成晚上的计费标准。单价显示部分显示的是当前的计费模式（白天和晚上计费标准不一致），这个模式是自动转换的，它受到系统时间的控制，路程显示部分是当前汽车行驶过的路程具体显示（精确到0.1公里），如果是默认值（即3公里/5元），应付金额会根据单价和路程自动的累加，应付金额（路程3）单价，这里减去3 的原因是在起步时候已经包含3公里
18、的费用。路程显示则是通过霍尔开关检测出来车轮的转动周数（获得到的脉冲个数），然后根据车轮的实际周长，通过单片机来计算出实际经过的路程。（2）按键功能操作说明 按键共有四个，从左到右按顺序依次是： 设置 加一 退出 确定 在系统时间显示状态下面，直接点击确定键可以进入计费模式，在计费模式下面如果点击以下退出键，立即退出计费模式，在退出计费模式的同时，存储器自动保存当前状态的全部数据信息。点击功能键进入时间设置模式，点击两下功能键进入单价设置模式，在设置模式下面，由加一键配合操作来完成设置，设置完成后要一定要点击确定键来保存我们的设置。4功能面板示意图5特色功能在完成要求功能的同时，本组在制作过程
19、中加入了自己的特色功能，使之功能更加完善，具体的功能如下：a 在没有进入计费状态时候显示当前的系统时间，并且增加了校时功能；b 白天与晚上的计费标准自动转换，无须使用转换开关来控制；c 设有起步价，默认是3公里/5元，可以手动调整；d 途中等待时间自动检测，并根据等待时间合理的计费（等待时候的费用和正常行驶费用标准不一致）；三、程序框图 A. 属性用于描述对象的状态，方法用于表示对象的行为四、测试方法及结果2. “项目管理器”的“数据”选项卡用于显示和管理_。1设计与测试使用的仪器单片机仿真器：WAVE 伟福 S51程序烧写器：TOPWIN TOP20042数据处理技术大致经历的三个发展阶段是
20、_人工_、_数据库系统_和_文件_。直流稳压电源：WY-303-2B DCC. “一方”表的普通索引，“多方”表的主索引或候选索引双踪示波器：40MHZcase n=7信号发生器/计数器：SP1642Bendfor数字万用表：DT9205B+计算机：Windows XP操作系统 256M内存2测试数据zap &删除所有的记录（1）计费模式测试【答案】P=P*I， S=S=9表1endif时间设置【答案】NULL计费模式显示是否正确20:016:0114:300:30(2)路程显示测量表2 计数器显示（脉冲个数）路程显示实际路程（3）中途等待测试表3等待前金额显示等待时间等待结束金额显示5min
21、10min15min30min3误差分析及措施五、附录1参考文献1 李朝青. 单片机原理及接口技术 M. 北京: 北京航空航天大学出版社，1998.112 徐维祥、刘旭敏. 单片机微型计算机原理与应用 M. 大连: 大连理工大学出版社，1996.53 张毅刚. MCS51单片机应用设计 M. 哈尔滨: 哈尔滨工业大学出版社，1990.114 *. LCM103 10 位8 段带小数点液晶显示模块技术说明书 EB/OL. http:/*, 2005.7.232源程序AbstrctWith the perpetual progress of the society,our standard of
22、living is ceaseless improve,in rencent years other of them has their own motorcar,but the larger number of the other restricted of economy,they have to by taxi on duty and off duty.Now the meterage system of the taxi has not satisfy the driver,So we design a system with MCU to satisfy most of them.Keyword：meterage Micro Control Unit MCU LCM103
