出租车计价系统的设计(编辑修改稿)

出租车计价系统的设计(编辑修改稿)内容摘要：

停止、复位。 其中加速键可使出租车的速度由 0 公里上升到 100 公里，减速键 使出租车的速度由 100 公里下降到 0 公里，而复位键则使出租车进入空车状态。 您好。 欢迎乘坐本公司出租汽车， 谢谢。 2020 年ⅹⅹ月ⅹⅹ日ⅹⅹ时ⅹⅹ分ⅹⅹ秒 有人 起步价： 元 总里程：ⅹⅹⅹ . ⅹⅹ公里 总金额：ⅹⅹⅹ . ⅹⅹ元 7 3 系统硬件电路设计 本出租车计价系统的硬件结构主要由以下几个部分组成的： 控制单元模块（ AT89C51单片机系统）、实时 时钟模块、 语音播放模块、液晶显示驱动模块、票据打印模块、按键扫描模块等。 下面做详细的介绍。 控制单元及相关扩展电路设计 控制单元模块：即 AT89C51 单片机系统， 包括系统初始化、脉冲的产生、里程的识别和费率的计算、各功能模块的的组织和管理等。 控制单元模块在系统中起着重要的作用。 AT89C51 是一种低电压高性能 CMOS 8 位单片机，可以和 MCS51产品指令系统完全兼容，其基本特性如下：有 128 字节的片内 RAM， 32 个可编程 I/O 端口，两个 16位定时 /计数器，一个 5 向量两级中断结构，允许 6 个中断源，一个全双工串行通信口，片内振荡器及时钟电路。 同时，其全静态逻辑的工作频率范围为 0～ 24MHz，并且支持两种软件可选的节电工作模式。 空闲方式停止 CPU 的工 作，但允许 RAM，定时/计数器，串行通信口及中断系统继续工作。 掉电方式保存 RAM 中的内容，但振荡器停止工作并禁止其他所有部件工作直到下一个硬件复位 [7]。 AT89C51 的引脚 制造工艺为 CHMOS 的 MCS— 51系列单片机都采用 40引脚的双列直插封装（ DIP）方式，在 40 条引脚中有两条用于电流的引脚，两条外接晶体的引脚， 4 条控制或其它电源复用的引脚， 32 条 I/0 口 ，具体见下图 ： 图 AT89C51引脚 Pin of AT89C51 AT 89 C 511111098765432 3938373635343332313029282726252423222120191817161514131240P 1 . 0 VccP 0 . 0P 0 . 1P 0 . 2P 0 . 3P 0 . 4P 0 . 5P 0 . 6P 0 . 7EA / V ppP 1 . 7P 1 . 5P 1 . 4P 1 . 3P 1 . 2P 1 . 1T 0 P 3 . 4RE T / V pdT 1 P 3 . 5P 1 . 6RX D P 3 . 0P 2 . 7P 2 . 0XTAL 2WR P 3 . 6INT 0 P 3 . 2TXD P 3 . 1P S E NV ssINT 1 P 3 . 3RD P 3 . 7XTAL 1P 2 . 6P 2 . 5P 2 . 4P 2 . 3P 2 . 2P 2 . 1ALE / P RO G出租车计价系统的设计 8 （ 1）主电 源引脚 Vss 和 Vcc： Vcc 接 +5V 电源 （ 2）外接晶体引脚 XTAL XTAL2 ： XTAL1 为内部振荡电源电路反相放大器的输入端，是外接晶体的一个引脚，当采用外接晶体时，此引脚接地。 XTAL2 为内部振动的反相放大器的输出端，是外接晶体的另一端，当采用外接晶体时，此引脚接振荡器。 （ 3）控制或其它电源复位引脚 RET/Vpd、 ALE/PORG 和 EA/Vpp。 此外， MCS— 51系列有四个 8位并行 I/O 口共 32 根 I/0 线 ，每个口 均为双向口，用 P0— P3 表示，每个口都有一个 8 位的锁存器，复位后，他们的状态全为“ 1”。 P0 口，双向 8 位漏极开路型双向 I/0 口，在访问外部存储器时，它是分时传送的，低字节地址和数据总线 P0口能以吸引电流的方式驱动八个 LSTTL 负载。 P1 口， 8 位并行输入 /输出口，也是一个准双向口带有内部提升电险，它能驱动（吸收或输出电流）四个 LSTTL 负载。 P2 口，是一个带有内部提升电阻的 8 位准双向 I/0 口，在访问外部存储器时它输出高八位地址， P2 口可以驱动四个 LSTTL 负载。 P3 口， 是一个带有内部提升电阻的 8 位双向 I/0 口，能驱动四个 LSTTL 负载，此外 P3口还用于第二功能，详见下表 引脚功能。 表 AT89C51 的 P3 口引脚功能表 Menu of P3 mouth of AT89C51 振荡器电路 （ 1）外部晶振的选用： AT89C51 的内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器。 该高增益反相放大器的输入端为芯片引脚 XTAL1，输出端为引脚 ATAL2。 这两端口引脚 第二功能 （串行输入口） （串行输出口 — ） （外部中断 0 输入线） （外部叫断 1 输入线） （定时器 0 外部输入） （定时器 1 外部输入） （外部数据存储器写选通信号输出） （外部数据存储器读选 通信号输出） 9 个引脚跨接石英晶体振荡器（简称晶振）和微调电容，就构成一个稳定的自激振荡器。 可取 C1=C2=30PF，具体的接法如下图 所示： 图 外部晶振电路 External crystal circuit AT89C51 的工作频率范围在 0～ 24MHz。 在此选用的是 12MHz 的晶振，振荡周期为1us，机器周期为 1us，所以这个晶振可以满足这个系统的要求。 晶振的频率越高，则系统的时钟频率也就越高，单片机的运行速度也就越快。 但反过来运行速度快对存储器的速度要求越高，对印制电路板（也称印刷电路板）的工艺要求也高，即要求鲜见的寄生电容要小。 为了提高温度稳定性，应采用温度稳定性能好的电容 [8]。 （ 2）振荡器电路原理 图 振荡器工作原理 Principle of oscillator BUSY 状态时钟 时钟发生器 P2 P1 fosc Rf 400 欧 振荡器 XTAL2 XTAL1 C2 C1 amp。 Q 247。 2 Q 247。 3 机器周期 247。 6 ALE 出租车计价系统的设计 10 单片机内含振荡 器电路，但晶体振荡器和电容在片外，由引脚 XTAL1 和 XTAL2连接到片内。 XTAL1 为振荡器反相放大器和时钟发生电路的输入端， XTAL2 为反相放大器的输出端。 振荡器电路工作原理如图 所示。 片内时钟发生器实质上是个 2分频的触发器，其输入来自振荡器 （ fosc） ，输出为 2 相时钟信号，即状态时钟信号，其频率为 fosc/2；状态时钟 3 分频后为 ALE 信号，其频率为 fosc/6；状态时钟 6 分频后为机器周期信号，其频率为 fosc/12。 振荡器的工作可以由特殊功能寄存器 PCON 中的 PD 为控制。 当 PD=1 时，振荡器停止工 作，系统进入低功耗工作状态。 里程计算与计价单元的设计 里程计算是通过安装在车轮上的霍尔传感器 A44E 检测到的信号，送到单片机，经处理计算，送给液晶显示单元的 [9]。 其原理如图 所示。 图 传感器测算里程原理图 Schematic of sensors calculating mileage 由于 A44E 属于开关型的霍尔器件，其工作电压范围比较宽（ ～ 18V），其输出的信号符合 TTL 电平标准，可以 直接接到单片机的 I/O 端口上，而且其最高检测频率可达到 1MHz。 当车灯为重车状态时（低电平），计价器开始工作。 传感器的输出信号经 5021光电耦合器后，再经电容滤波及 74HC14 芯片整形，送单片机的 口（ INT0）作为信号的输入端。 采用外部中断 0，车轮每转一圈（设车轮的周长是 ），霍尔开关检测并输出一个脉冲信号，引起单片机的中断，对脉冲计数。 当计数达到 1000 次时，也就是 1571m，单片机将金额增加，其计算公式：当前单价公里数 =金额。 不 传 感 器 小 磁 铁 车轮 耦合 滤波 整形 AT89C51 单片机 11 同车型的车轮直径可能不一样，通过软件设置车型，对不同车 轮直径的车进行调整。 其集成霍尔开关外形及接线如图 所示。 图 集成霍尔开关外形及接线图 Integrated Hall switch appearance and wiring diagram 扩展存储器的设计 MCS— 51 系列单片机由于其芯片结构引脚等原因，单片机内 ROM、 RAM 等功能部件的数量在使用时往往感到不够，因此需要在片外进行扩展，以满足实际系统的需要。 现在大容量的 EPROM 存储器发展很快，价格也日趋便宜，采用大容量 8KB 以上存贮器比采用小容量的更为适宜。 其典型产品有： 271 273„„ 27512 等，由于这次设计采用的是 AT89C51 里边带有一块 8k 的 EPROM，所以不需再扩展 EPROM，而考虑到这次设计所要完成的功能，需扩展一片 2817A 芯片作为储存之用。 [10] （ 1） 2817A 存储芯片简介 2817A 存储芯片的容量规格是： 2K8。 芯片外形是 28 条引脚双列直插式。 单一5V工作电源支持读出和写入操作。 读出时间不超过 250 纳秒 ，写入时间 10毫秒。 图 2817A引脚 Pin of 2817A 出租车计价系统的设计 12 A10～ A0： 11 条地址线 D7～ D0： 8条数据线 CE：片选输入控制线，低有效。 OE：读出控制，低有效。 WE：写入（编程）控制，低有效。 RDY／ BUSY ：编程状态指示。 高电平表示可以写入 ， 低电平表示需要等待。 下表为 2817A 的工作方式： 表 2817A的工作方式 Methods of work of 2817A CE OE WE BUSY A10～ A0 D7～ D0 功能说明 1 Ⅹ Ⅹ 高阻 高阻 高阻 静态隔离 0 0 1 高阻 输入地址 输出数据 读出数据 0 1 0 0 输入地址 输入数据 编程写入 （ 2） AT89C51 外扩 2817A 的设计 图 2817A与 AT89C51接口电路图 Interface circuit of 2817A and AT89C51 13 2817A 与 AT89C51 单片机的硬件连接图如图 所示。 在图 中， 2817A 既可作为外部的数据存储器，又可作为程序存储器。 AT89C51 通过 查询 2817A 的RDY/BUSY 引脚状态来完成对 2817A 的写操作。 2817A 的片选信号由 提供，在系统中有其他 ROM 和 RAM 存储器时，需统一考虑编址问题。 连线说明： ①地址线。 图 中， 2817A 的 11条地址线（ A0～ A10，容量为 2K 8 位， 211=2 1024=2K）中的低 8 位 A0～ A7 通过锁存器 74LS373 与 P0口连接，高 3 位 A8～ A10直接与 P2 口的 ～ 连接。 ②数据线。 2817A 的 8 位数据线直接与单片机的 P0口相连。 ③控制线。 单片机与 2817A 的控制线连接采用了将外部数据存 储器空间和程序存储器空间合并的方法，使得 2817A 既可以作为程序存储器使用，又可以作为数据存储器使用。 单片机中用于控制存储器的管脚有以下三个： PSEN —— 控制程序存储器的读操作，执行指令的取指阶段和执行 MOVX A,@A+DPTR 指令时有效； RD —— 控制数据存储器的读操作，执行 MOVX @DPTR,A 和 MOVX @Ri,A 时有效； WR —— 控制数据存储器的 写操作，执行 MOVX A,@DPTR 和 MOVX A,@Ri 时有效。 ④ CE ：直接接地。 由于系统中只扩展了一个程序存储器芯片，因此片选端直接接地，表示 2817A 一直被选中。 ⑤ OE ： AT89C51 的程序存储器读选通信号和数据存储器读信号经过“与”操作后，与 2817A 的读允许信号相连。 这样，只要其中一个有效，就可以对 2817A 进行读操作。 也就是说，对 2817A 既可以看作程序存储器取指令，也可以看作数据存储器读出数据。 ⑥ WE ：与 AT89C51 的数据存储器写信号相连，只要执行数据存储器写操作指令，就可以往 2817A 中写入数据。 ⑦。