電路方案：基于51單片機(jī)的出租車計價器的設(shè)計

在科學(xué)技術(shù)和經(jīng)濟(jì)水平快速發(fā)展的21世紀(jì)，乘坐出租車和網(wǎng)約車出行已經(jīng)成為一種非常重要的交通出行方式。行業(yè)的轉(zhuǎn)型發(fā)展讓出租車行業(yè)迎來了一場新紀(jì)元。但是在出租車行業(yè)迅速發(fā)展的同時，也出現(xiàn)了很多問題。經(jīng)營管理不善，司機(jī)服務(wù)不規(guī)范，隨意定價收款的現(xiàn)象也是層出不窮。為了根治這種現(xiàn)象，出租車計價器孕育而生。出租車計價器的問世不僅減少了行業(yè)的亂象，而且讓管理者和經(jīng)營者更加誠信的服務(wù)乘客，在很大程度上改善了行業(yè)風(fēng)氣。

運(yùn)用所學(xué)的知識和專業(yè)技能，以STC89C52系列單片機(jī)為核心設(shè)計一個簡易的出租車計價器系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)出租車計價器的穩(wěn)定運(yùn)行。用霍爾傳感器測速測量出租車的實(shí)時速度，用延時實(shí)現(xiàn)調(diào)速功能。設(shè)計的出租車計價器還需具有顯示時鐘和測量溫度的功能，并且能夠自動計算費(fèi)用、設(shè)置起步價、設(shè)置每公里價格。設(shè)計選用STC89C52單片機(jī)作為控制器，自帶AD轉(zhuǎn)換，當(dāng)一邊有按鍵按下時，另一邊以數(shù)字的形式在LCD12864顯示屏上顯示出相應(yīng)的車速、溫度、時間以及總價。

總體設(shè)計框圖如圖1-1所示，設(shè)計主要由單片機(jī)模塊，按鍵控制模塊和LCD12864顯示模塊組成，它們的作用分別為：

綜上所述，根據(jù)在校所學(xué)以及掌握的理論知識，對51系列單片機(jī)的掌握更為熟練，同時價格也更為便宜的。51系列的單片機(jī)適用于相對簡單較為容易實(shí)現(xiàn)的電路。51系列單片機(jī)比PIC系列單片機(jī)更容易實(shí)現(xiàn)設(shè)計要求，因此選擇使用方案一設(shè)計。

2.2 顯示模塊的方案論證

綜上所述，再結(jié)合出租車計價器的設(shè)計要求，選擇LCD顯示屏作為設(shè)計的顯示模塊。因?yàn)樵O(shè)計需要實(shí)現(xiàn)的功能較多，LED數(shù)碼管能夠顯示的的內(nèi)容單一，選用LED數(shù)碼管，無法滿足設(shè)計的顯示需要。相反LCD12864顯示屏具有顯示多樣化，可承載的內(nèi)容多，可以做到高精度的操作。綜上所述，顯示模塊采用方案二設(shè)計。

2.3電動機(jī)的方案論證

綜上所述，由于光電轉(zhuǎn)速傳感器對環(huán)境的要求較大同時需要光源才能進(jìn)行測速，相反霍爾傳感器測速對環(huán)境要求較低，結(jié)構(gòu)簡單，再加上學(xué)習(xí)過霍爾傳感器的相關(guān)理論知識，對霍爾傳感器掌握程度遠(yuǎn)高于光電式轉(zhuǎn)速傳感器。因此選用霍爾傳感器作為設(shè)計的測速模塊。

依據(jù)所選的方案，選用STC89C52作為出租車計價器的主控芯片，利用STC89C52的各個端口，實(shí)現(xiàn)設(shè)計所需要的各個功能。單片機(jī)端口可以控制顯示模塊、驅(qū)動電機(jī)模塊、溫度傳感器模塊、霍爾傳感器模塊以及DS1302時鐘模塊，還能控制各個按鍵的功能。設(shè)計使用單片機(jī)的P10，P11接口和直流電機(jī)驅(qū)動模塊相連。使用P37接口與溫度傳感器模塊相連。使用P12，P13，P14接口連接K1，K2，K3按鍵。用P32接口連接霍爾傳感器模塊。用P20，P21，P22接口連接DS1302時鐘芯片。P9接口連接復(fù)位電路。P18，P19接口連接晶振電路。電路設(shè)計簡單，STC89C52芯片模塊電路設(shè)計如圖3-1所示。

3.1.2 系統(tǒng)晶振電路設(shè)計

晶振電路能夠產(chǎn)生和時鐘一樣準(zhǔn)確的振蕩電路，產(chǎn)生時鐘脈沖信號，用于控制單片機(jī)程序執(zhí)行的節(jié)拍和時序。Y1兩端接入單片機(jī)的XTAL1和XTAL2，接入兩個大小為30PF的電容。晶振電路設(shè)計如圖3-2所示。

3.1.3 復(fù)位電路設(shè)計

使用單片機(jī)的RST接口連接復(fù)位電路，設(shè)計的復(fù)位電路由10uF的電容和10k的電阻接入RESET按鍵組成復(fù)位電路，設(shè)計如圖3-3所示。

3.1.4 電源電路設(shè)計

本設(shè)計采用經(jīng)典的5V電源供電，為單片機(jī)提供電源，保障單片機(jī)工作電壓的溫度。電源電路設(shè)計如圖3-4所示。

???????3.2 按鍵控制電路設(shè)計

根據(jù)設(shè)計功能要求，設(shè)置三個控制按鍵，分別命名K1、K2、K3。利用單片機(jī)的P12，P13，P14接口實(shí)現(xiàn)對出租車計價器設(shè)計的各個功能要求。通過編寫軟件代碼，當(dāng)通電時，初始狀態(tài)為空車，初始狀態(tài)會顯示時鐘和溫度。按下K2按鍵可以驅(qū)動直流電機(jī)轉(zhuǎn)動，通過延時實(shí)現(xiàn)調(diào)速，再長按K2實(shí)現(xiàn)加速，長按K3實(shí)現(xiàn)減速。在電機(jī)轉(zhuǎn)動的同時可以利用霍爾傳感器測速，并且將速度顯示在LCD12864顯示屏上，這就實(shí)現(xiàn)了出租車計價器的測速并且顯示的功能。按下K1按鍵進(jìn)入乘客已上車界面，在電機(jī)轉(zhuǎn)動的同時進(jìn)行測速，自動計算總費(fèi)用并且將費(fèi)用顯示在LCD12864顯示屏上。再次按下K1按鍵進(jìn)入乘客已下車界面并且顯示總費(fèi)用。再按下K1將進(jìn)入設(shè)置起步價的界面按下K2起步價加1，按下K3起步價減1，設(shè)置完起步價后按下K1保存退出，這樣就實(shí)現(xiàn)了設(shè)置起步價的功能。繼續(xù)按下K1進(jìn)入設(shè)置每公里價格界面，按K2加一，按K3減一。設(shè)置完成后按下K1保存退出。按鍵控制電路設(shè)計如圖3-5所示。

3.3 顯示電路設(shè)計

根據(jù)設(shè)計的性能要求，設(shè)計了顯示燈電路設(shè)計，顯示燈電路由1K電阻R4和LED燈組成，當(dāng)出租車超速時，紅燈亮起提示超速。顯示電路設(shè)計如圖3-6所示。

4 系統(tǒng)軟件設(shè)計

系統(tǒng)需要使用到一下五種模式：無乘客、乘客以上車、乘客已下車、設(shè)置起步價、設(shè)置每公里價格。系統(tǒng)主函數(shù)程序設(shè)計流程如圖4-1所示。前三個模式下操作基本相同，模式一的基本參數(shù)比模式二和模式三少，因?yàn)楹竺鎯煞N模式涉及到計算公里數(shù)和總價等等參數(shù)?；緟?shù)包括溫度、時間、起步價、是否有乘客乘坐或乘客上下車狀態(tài)。以上所有模式按下K1都是切換到下一個模式，區(qū)別不同的是前三種模式下K2和K3是用于調(diào)速使用，后兩種模式是用于調(diào)節(jié)價格。初始化系統(tǒng)采集時鐘參數(shù)采集溫度參數(shù)顯示基本參數(shù)，接到乘客開始計費(fèi)，乘客下車設(shè)置下一次起步價和設(shè)置下一次每公里價格。

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