基于单片机的出租车计费器系统设计毕业设计

基于单片机的出租车计费器系统设计毕业设计内容摘要：

访问程序存储器控制信号 EA 可用于外部程序存储器扩展，确定对 ROM 的读操作是针对哪个存储器的，当 EA 为高电平时，针对的是外部程序存储器，当 EA 为低电平时对 ROM 的读操作针对的是内部和外部程序存储器，并且从内部程序存储器开始读。 外部程序储存器读选通信号 PSEN 为读外部 ROM 时的使能端，高电平有效。 复位端 用于单片机的复位操作， 2 个机器周期以上持续高电平有效。 \VSS 电源和接地端 VCC 为电源输入端，接 +5V直流电源， VSS 接地。 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 12 单片机的中断系统 1. 单片机的中断源 80C51 的中断系统具有 6个中断源，即 2 个外部 中断、 2 个定时中断和 2个串行中断。 中断源及其对应的中断向量如表 所示 表 80C51的中断 中断名称 中断向量 外部中断 0 0003H 定时器中断 0 000BH 外部中断 1 0013H 定时器中断 1 001BH 串行发送中断 0023H 串行接收中断 0023H 在 80C51 的中断系统中，外部中断是由外部原因引起的，共有两个中断源，即外部中断 0 和外部中断 1。 它们的中断请求信号分别由引 脚 INT0()和INT1()引入。 外部中断请求有两种信号方式：电平方式和脉冲方式。 两种信号方式可通过有关控制位进行定义。 电平方式的中断请求是低电平有效。 只要单片机在中断请求引入端（ INT0或 INT1）上采样到有效的低电平信号，即为中断请求。 脉冲方式的中断请求则是脉冲的下降沿有效。 在两个相邻机器周期所进行的两次采样中，若前一次为高，后一次为低，即为中断请求信号。 为此，脉冲方式的中断请求信号的高、低电平状态都应至少维持一个机器周期，才能确保负脉冲的跳变能被采样到。 定时中断是为满足定时或计数 的需要而设置的。 在单片机芯片内部有 2个定时器 /计数器 T0 和 T1，所以定时器中断也有 2 个：定时器 1 中断和定时器 0 中断。 当计数器溢出时，表明定时时间到或计数时间满，这时内部电路就产生中断请求。 由于这种中断请求是在芯片内部发生的，因此，在芯片上没有对应的中断请求引入端。 西安航空职业 技术学院 毕业设计论文 13 2. 中断控制 具体到 80C51，中断控制的内容共有 4项：中断允许控制、中断请求标志、中断优先控制和外中断触发方式控制。 (1)中断允许控制寄存器 IE 该寄存器用于控制是否允许使用中断。 中断允许寄存器地址为 A8H，位地址为AFHA8H。 寄存器位定义及位地址如表 所示。 表 寄存器 IE 位地址 AFH AEH ADH ACH ABH AAH A9H A8H 位符号 EA ES ET1 EX1 ET0 EX0 其中 EA是中断允许总控制位； EX0 和 EX1 是外部中断允许控制位； ET0 和 ET1 是定时器中断允许控制位； ES 是串行中断允许控制位。 (2)定时器控制寄存器 TCON 寄存器地址为 88H，位地址为 8FH88H。 虽然该寄存器名称为定时器控 制寄存器，但多数位都是为中断控制而设置的。 位定义及位地址如表 所示 表 寄存器 TCON 位地址 8FH 8EH 8DH 8CH 8BH 8AH 89H 88H 位符号 TF1 TR1 TF0 TR0 IE1 IT1 IE0 IT0 TF0 和 TF1 是定时器（ T0和 T1）计数溢出标志位。 当计数器产生计数溢出时，相应的溢出标志位由硬件置 1，并自动产生定时中断请求。 此外，这两位也可以作为状态位供查询使用。 IE0 和 IE1 是外部中断请求标志位。 当 CPU 采样到 INT0(或 INT1)端出现中断请求 信号时，对应位由硬件置 1，即保存外部中断请求。 在中断响应完成后转向中断服务时，再由硬件自动清 0。 IT0 和 IT1 是外部中断触发方式控制位。 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 14 (3)中断优先级控制寄存器 IP 各中断的优先级通过中断优先级控制寄存器 IP 设定。 该寄存器地址为 B8H,位地址为 BFHB8H，其位定义及位地址如表 所示 表 寄存器 IP 位地址 BFH BEH BDH BCH BBH BAH B9H B8H 位符号 PS PT1 PX1 PT0 PX0 PX0 是外部中 断 0 优先级设定位； PT0 是定时器 0中断优先级设定位； PX1 是外部中断 1 优先级设定位； PT1 是定时器 1中断优先级设定位； PS 是串行中断优先级设定位。 通过中断优先级控制寄存器可把 80C51 的全部中断分为高、低两个优先级，对应位为 0表示低优先级，为 1 表示高优先级。 单片机最小系统 单片机的最小系统由单片机，时钟电路，复位电路共同组成。 80C51 芯片中的高增益反相放大器，其输入端为引脚 XTAL1，输出端为引脚XTAL2。 通过这两个引脚在芯片外并接石英晶体振荡器和两只电容器。 石英晶 体为一感性元件，与电容构成振荡回路，为片内放大器提供正反馈和振荡所需的相移条件，从而构成一个稳定的自激振荡器，从而为单片机提供时钟电路。 80C51 的时钟振荡电路如图 所示 西安航空职业 技术学院 毕业设计论文 15 图 单片机振荡电路 复位是单片机的硬件初始化操作。 经复位操作后，单片机系统才能开始正常工作。 80C51 有复位信号引脚 RST，用于从外界引入复位信号。 复位操作比较 简单，只有两种复位方式，即加电复位和手动复位。 (1)加电复位 加电复位是指通过专用的复位电路产生复位信号。 它是系统的原始复位方式，发生在开机加电时，是系统自动完成的。 加电复位是基本的、任何单片机系统都具有的功能。 (2)手动复位 手动复位也应通过专用的复位电路实现。 在单片机系统中，手动复位是必须具有的功能。 在调试或运行程序时，若遇到死机、死循环或程序跑飞等情况，手动复位是摆脱这种尴尬局面的最常用的方法。 这时，手动复位所完成的是一次重新启动操作。 在实际系统中，总是把加电复位电路和手动复位电路结合在一起，形 成一个既能加电复位，又能手动复位的公用复位电路。 在本次设计中加给 80C51 单片机的复位电路如图 所示 图 单片机复位电路 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 16 单片机的最小系统如图 所示 图 单片机的最小系统 西安航空职业 技术学院 毕业设计论文 17 脉冲形成电路 霍尔传感器介绍 脉冲形成电路即采用霍尔装置组合形成的电路。 应用霍尔传感器通过测量磁场强度，来得到稳定的脉冲方波信号，实现 出租车 转速的测量。 霍尔器件是一种磁传感器。 用它们可以检测磁场及其变化，可在各种与磁场有关的场合中使用。 霍尔器件以霍尔效应为其工作基础。 霍尔器件具有许多优点，它们的结构牢固，体积小，重量轻，寿命长，安装方便，功耗小，频率高（可达 1MHZ），耐震动，不怕灰尘、油污、水汽及盐雾等的污染或腐蚀。 霍尔线性器件的精度高、线性度好；霍尔开关器件无触点、无磨损、输出波形清晰、无抖动、无回跳、位置重复精度高（可达 μm 级）。 取用了各种补偿和保护措施的霍尔器件的工作温度范围宽，可达 5℃～ 150℃。 按照霍尔器件的功能可将它们分为 :霍 尔线性器件和霍尔开关器件。 前者输出模拟量，后者输出数字量。 按被检测的对象的性质可将它们的应用分为 :直接应用和间接应用。 前者是直接检测出受检测对象本身的磁场或磁特性，后者是检测受检对象上人为设置的磁场，用这个磁场来作被检测的信息的载体，通过它，将许多非电、非磁的物理量例如力、力矩、压力、应力、位置、位移、速度、加速度、角度、角速度、转数、转速以及工作状态发生变化的时间等，转变成电量来进行检测和控制。 霍尔效应 如图 ，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，如图 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。 图 霍尔效应 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 18 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 C C2 间通以工作电流 I， C C2 称为电流电极，C C4 间取出霍尔电压 VH， C 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）。 霍尔元件可用多种半导体材料制作，如 Ge、 Si、 InSb、 GaAs、 InAs、 InAsP 以及多层半导体异质结构量子阱材料等等。 InSb 和 GaAs 霍尔元件输出特性见图、图 . 这些霍尔元件大量用于直流无刷电机和测磁仪表。 图 InSb霍尔元件的输出特性 西安航空职业 技术学院 毕业设计论文 19 图 GaAs霍尔元件的输出特性 A44E霍尔传感器 在出租车计费系统的设计中采用型号为 A44E的霍尔传感器模拟车轮转动向单片机输出计数脉冲继而由单片机转换为里程数。 下面对 A44E霍尔传感器进行介绍。 A44E 芯片属于开关型的霍尔器件 ,其工作电压范围比较宽 (4. 5～ 18 V) ,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 1 MHz。 A44E 霍尔开 关集成电路应用霍尔效应原理 ,采用半导体集成技术制造的磁敏电路 ,它是由电压调整器、霍尔电压发生器、差分放大器、史密特触发器 ,温度补偿电路和集电极开路的输出级组成的磁敏传感电路 ,其输入为磁感应强度 ,输出是一个数字电压信号。 霍尔开关电路的输出特性见图 所示。 在输入端输入电压 V cc ,经稳压器稳压后加在霍耳电势发生器的两端 ,根据霍耳效应原理 ,当霍耳片处在磁场中时 ,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耳电势差 V H 输出 ,该 V H 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 BOP) 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 BRP )时 ,触发器输出低电压 ,三极管截止 ,使 OC 门输出高电压。