基于51單片機(jī)的出租車計(jì)價(jià)器畢業(yè)設(shè)計(jì)論文

1、<p><b>　　第一章 緒論</b></p><p>　　1.1出租車計(jì)價(jià)器的研究背景及意義</p><p><b>　　1.1.1研究背景</b></p><p>　　當(dāng)今社會(huì)，隨著生活水平的日益提高，衣食住的享受已不能滿足人們的需求，出行的舒適度已受到越來越多人的關(guān)注。于是，出租車行業(yè)以低價(jià)高質(zhì)的服務(wù)給人

2、們帶來了出行的享受，所以越來越受到廣大群眾的歡迎。</p><p>　　我國在70年代開始出現(xiàn)出租車，但那時(shí)的計(jì)費(fèi)系統(tǒng)大都是國外進(jìn)口不但不夠準(zhǔn)確，價(jià)格還十分昂貴。重慶市起重機(jī)廠是我國的第一家生產(chǎn)計(jì)價(jià)器企業(yè)，最早的計(jì)價(jià)器全部采用機(jī)械齒輪結(jié)構(gòu)，只能完成簡單的計(jì)程功能?？梢赃@么說，早期的計(jì)價(jià)器就是一個(gè)里程表，并且，總存在著買賣糾紛等各種問題困擾著行業(yè)的發(fā)展。而改良出租車計(jì)價(jià)器是在出租車行業(yè)中解決這一矛盾的最好方法，用更

3、加精良的計(jì)價(jià)器來為乘客提供更加優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。</p><p>　　隨著改革開放日益深入，出租車行業(yè)的迅猛發(fā)展，國內(nèi)各機(jī)械廠家紛紛推出國產(chǎn)計(jì)價(jià)器。出租車計(jì)價(jià)器的功能從剛開始的只顯示路程（需要司機(jī)自己定價(jià)，計(jì)算后四舍五入），到能夠自主計(jì)費(fèi)，以及現(xiàn)在的能夠打發(fā)票和語音提示、按時(shí)間自主變動(dòng)單價(jià)等功能。出租車行業(yè)已成為象征著城市文明的窗口，現(xiàn)在各大中城市出租車行業(yè)都已普及自動(dòng)計(jì)價(jià)器，計(jì)價(jià)器技術(shù)的發(fā)展已成定局，所以未來汽車計(jì)價(jià)

4、器的市場還是十分有潛力的。</p><p>　　1.1.2 研究意義</p><p>　　凡乘過出租車的人都知道，只要汽車開動(dòng)，隨著行駛里程的增加，就會(huì)看到汽車前面的計(jì)價(jià)器里程數(shù)字顯示的讀數(shù)從零逐漸增大，而當(dāng)行駛到某一值時(shí)（如3KM）計(jì)費(fèi)數(shù)字顯示開始從起步價(jià)（如7元）增加。當(dāng)出租車到達(dá)某地需要在那里等候時(shí)，司機(jī)只要按一下“計(jì)時(shí)”鍵，每等候一定時(shí)間，計(jì)費(fèi)顯示就增加一個(gè)該收的等候費(fèi)用。汽車?yán)^續(xù)

5、行駛時(shí)，停止計(jì)算等候費(fèi)，繼續(xù)增加里程計(jì)費(fèi)。到達(dá)目的地，便可按顯示的數(shù)字收費(fèi)。</p><p>　　出租車計(jì)價(jià)的的原理簡單的概括為以下幾個(gè)方面：</p><p>　　里程傳感器：采集車速信號(hào),(也可以自己做車速傳感器,采用霍爾效應(yīng)做)，車速信號(hào)為脈沖信號(hào),采集脈沖信號(hào)的頻率就可以得到車速，可以用到芯片的定時(shí)器捕獲。如果車速大于一定的值，采用公里數(shù)計(jì)算價(jià)格,如果車速小于這個(gè)值,就可以用時(shí)間計(jì)算

6、。</p><p>　　計(jì)算公里數(shù)：應(yīng)用芯片計(jì)算其公里數(shù)。</p><p>　　計(jì)算時(shí)間：用到芯片定時(shí)器確定時(shí)間，或者用RTC中斷采集到更精確的時(shí)間。</p><p>　　顯示：用數(shù)碼管或液晶顯示公里數(shù)，時(shí)間，以及價(jià)格，可以用芯片驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管或者用芯片驅(qū)動(dòng)液晶空車牌來提供計(jì)價(jià)器計(jì)價(jià)的信號(hào)。</p><p>　　打印機(jī)：打印機(jī)來打印所需要的票據(jù)，

7、通過排線連接計(jì)價(jià)器主機(jī)。</p><p>　　隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，產(chǎn)生了第二代計(jì)價(jià)器。它采用了手搖計(jì)算機(jī)與機(jī)械結(jié)構(gòu)相結(jié)合的方式，實(shí)現(xiàn)了半機(jī)械半電子化。此時(shí)它在計(jì)程的同時(shí)還可以完成計(jì)價(jià)的工作。</p><p>　　大規(guī)模集成電路的發(fā)展又產(chǎn)生了第三代計(jì)價(jià)器，也就是全電子化的計(jì)價(jià)器。它的功能也在不斷完善.當(dāng)單片機(jī)出現(xiàn)并應(yīng)用于計(jì)價(jià)器后，現(xiàn)代出租車計(jì)價(jià)器的模型也就基本具備了，它可以完成計(jì)程，計(jì)價(jià)，顯

8、示等基本工作。</p><p>　　本次設(shè)計(jì)的目的在于現(xiàn)在各大中城市出租車行業(yè)都已普及自動(dòng)計(jì)價(jià)器，通過學(xué)習(xí)與實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，將所學(xué)的知識(shí)更好的與生活相聯(lián)系，做到“學(xué)有所用，學(xué)以致用”。通過前面的介紹，我們可以非常清楚的了解道到出租車計(jì)價(jià)器是出租車行業(yè)發(fā)展的重要標(biāo)志，是出租車中最重要的工具，并且它關(guān)系著交易雙方的利益，具有良好性能的計(jì)價(jià)器無論是對廣大出租車司機(jī)朋友還是乘客來說都是很必要的。所以，我們在設(shè)計(jì)的過程中為們必須

9、做到，簡單、精確、實(shí)用、耐用。由于采用模擬電路和數(shù)字電路設(shè)計(jì)的計(jì)價(jià)器整體電路的規(guī)模較大，用到的器件多，造成故障率高，難調(diào)試，不利于推廣。為此在各種利弊權(quán)衡之后，最終決定采用單片機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)。單片機(jī)相對來說功能強(qiáng)大，用較少的硬件和適當(dāng)?shù)能浖嗷ヅ浜暇涂梢院苋菀椎膶?shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)要求，對于初學(xué)者來說簡單易上手，且靈活性強(qiáng)，可以通過軟件編程來完成更多的附加功能。</p><p>　　1.2 單片機(jī)概覽</p>&

10、lt;p>　　1.2.1 單片機(jī)的含義</p><p>　　單片機(jī)（Single Chip Microcomputer，SCMC）亦稱單片微電腦或單片微型計(jì)算機(jī)，國際上統(tǒng)稱為微控制器（Microcontrollor,MCU,μC），是一類內(nèi)部集成了計(jì)算機(jī)核心技術(shù)的智能芯片。當(dāng)今世界把計(jì)算機(jī)分為嵌入式計(jì)算機(jī)和通用計(jì)算機(jī)兩大類，二單片機(jī)正是屬于后者。嵌入式計(jì)算機(jī)是以嵌入式系統(tǒng)的形式隱藏在各種裝置、產(chǎn)品和系統(tǒng)中。

11、如果說把人看成是一個(gè)系統(tǒng)，人腦就是一臺(tái)典型的嵌入式計(jì)算機(jī)。嵌入式系統(tǒng)的核心部件有以下3類：嵌入式微處理器、嵌入式DSP處理器和微控制器。顧名思義，微控制器主要用于控制領(lǐng)域，用于實(shí)現(xiàn)各種控制測試和控制功能。雖然微控制器只是一塊芯片，但是從組成和和功能上來看，它已經(jīng)具備了計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的屬性，因此可以稱之為單片微型計(jì)算機(jī)（Single Chip Microcomputer，SCMC）,簡稱單片機(jī)。</p><p>　　如

12、果說單片機(jī)是國人給該類芯片定義的一個(gè)俗名或土名，那么微控制器則是國際上公認(rèn)的一個(gè)學(xué)名。單片機(jī)的稱呼是從它的外觀形態(tài)、外部表現(xiàn)、存在形式定名的，而微控制器的稱謂則是從它的內(nèi)在本質(zhì)、功能特點(diǎn)、應(yīng)用方向確定的。與單片機(jī)一詞成并列關(guān)系的有單片機(jī)、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，與微控制器一詞成并列關(guān)系的有未處理器、數(shù)字信號(hào)處理器等。</p><p>　　單片機(jī)就是把中央處理器CPU、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器RAM、只讀存儲(chǔ)器ROM、輸入/輸出端口I/

13、O等主要的計(jì)算機(jī)功能部件，都集成在一塊集成電路芯片上，從而形成一部概念上完整的微型計(jì)算機(jī)。換言之，把微型計(jì)算機(jī)的所有功能部件都集成并封裝在一塊芯片之內(nèi)而構(gòu)成一部超微型計(jì)算機(jī)，稱其為單片機(jī)。</p><p>　　單片機(jī)的設(shè)計(jì)目標(biāo)主要是增強(qiáng)“控制”能力，滿足實(shí)時(shí)控制（就是快速反應(yīng)）方面的需要。因此，它在硬件結(jié)構(gòu)、指令系統(tǒng)、I/O端口、功率消耗及可靠性等方面均有其獨(dú)特之處，其最顯著的特長之一就是具有非常有效的控制功能。

14、盡管單片機(jī)主要是為控制目的而設(shè)計(jì)的，他仍然具備通用型計(jì)算機(jī)的全部特征，“麻雀雖小，五臟俱全”。既然單片機(jī)是一部概念上完整的微型計(jì)算機(jī)，那么單片機(jī)的功能部件和工作原理與微型計(jì)算機(jī)也是基本相同的。</p><p>　　如圖1-1所示，一臺(tái)微型計(jì)算機(jī)是由運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器、輸入設(shè)備、和輸出設(shè)備和若干集成電路組成的。雖然微型計(jì)算機(jī)技術(shù)得到了充分的發(fā)展，但是微型計(jì)算機(jī)在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上仍然屬于經(jīng)典計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)是由計(jì)算

15、機(jī)的開拓者——數(shù)學(xué)家約翰·馮·諾依曼最先提出的，所以稱之為馮·諾依曼計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)。而8051系列單片機(jī)用的是哈佛結(jié)構(gòu)。 </p><p>　　圖1-1 微型計(jì)算機(jī)的基本結(jié)構(gòu)</p><p>　　1.2.2單片機(jī)的發(fā)展史</p><p>　　單片機(jī)誕生于1971年，經(jīng)歷了SCM、MCU、SoC三大階段，早期的SCM單片機(jī)都是8位或4位的

16、。其中最成功的是INTEL的8051，此后在8051上發(fā)展出了MCS51系列MCU系統(tǒng)。基于這一系統(tǒng)的單片機(jī)系統(tǒng)直到現(xiàn)在還在廣泛使用。隨著工業(yè)控制領(lǐng)域要求的提高，開始出現(xiàn)了16位單片機(jī)，但因?yàn)樾詢r(jià)比不理想并未得到很廣泛的應(yīng)用。90年代后隨著消費(fèi)電子產(chǎn)品大發(fā)展，單片機(jī)技術(shù)得到了巨大提高。隨著INTEL i960系列特別是后來的ARM系列的廣泛應(yīng)用，32位單片機(jī)迅速取代16位單片機(jī)的高端地位，并且進(jìn)入主流市場。</p><

17、;p>　　而傳統(tǒng)的8位單片機(jī)的性能也得到了飛速提高，處理能力比起80年代提高了數(shù)百倍。高端的32位Soc單片機(jī)主頻已經(jīng)超過300MHz，性能直追90年代中期的專用處理器，而普通的型號(hào)出廠價(jià)格跌落至1美元，最高端的型號(hào)也只有10美元。</p><p>　　當(dāng)代單片機(jī)系統(tǒng)已經(jīng)不再只在裸機(jī)環(huán)境下開發(fā)和使用，大量專用的嵌入式操作系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用在全系列的單片機(jī)上。而在作為掌上電腦和手機(jī)核心處理的高端單片機(jī)甚至可以直接

18、使用專用的Windows和Linux操作系統(tǒng)。</p><p>　　1.2.3單片機(jī)的特點(diǎn)及應(yīng)用范圍</p><p>　　高集成度，體積小，高可靠性</p><p>　　單片機(jī)將各功能部件集成在一塊晶體芯片上，集成度很高，體積自然也是最小的。芯片本身是按工業(yè)測控環(huán)境要求設(shè)計(jì)的，內(nèi)部布線很短，其抗工業(yè)噪音性能優(yōu)于一般通用的CPU。單片機(jī)程序指令，常數(shù)及表格等固化在RO

19、M中不易破壞，許多信號(hào)通道均在一個(gè)芯片內(nèi)，故可靠性高。</p><p><b>　　控制功能強(qiáng)</b></p><p>　　為了滿足對對象的控制要求，單片機(jī)的指令系統(tǒng)均有極豐富的條件:分支轉(zhuǎn)移能力，I/O口的邏輯操作及位處理能力，非常適用于專門的控制功能。</p><p>　　低電壓，低功耗，便于生產(chǎn)便攜式產(chǎn)品</p><p

20、>　　為了滿足廣泛使用于便攜式系統(tǒng)，許多單片機(jī)內(nèi)的工作電壓僅為1.8V～3.6V，而工作電流僅為數(shù)百微安。</p><p><b>　　易擴(kuò)展</b></p><p>　　片內(nèi)具有計(jì)算機(jī)正常運(yùn)行所必需的部件。芯片外部有許多供擴(kuò)展用的三總線及并行、串行輸入/輸出管腳，很容易構(gòu)成各種規(guī)模的計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)。</p><p><b>　

21、　優(yōu)異的性能價(jià)格比</b></p><p>　　單片機(jī)的性能極高，為了提高速度和運(yùn)行效率，單片機(jī)已開始使用RISC流水線和DSP等技術(shù)。單片機(jī)的尋址能力也已突破64KB的限制，有的已可達(dá)到1MB和16MB，片內(nèi)的ROM容量可達(dá)62MB，RAM容量則可達(dá)2MB。由于單片機(jī)的廣泛使用，因而銷量極大，各大公司的商業(yè)競爭更使其價(jià)格十分低廉，其性能價(jià)格比極高。</p><p>　　單片機(jī)

22、自20世紀(jì)70年代問世以來，以其鮮明的特點(diǎn)得到迅猛發(fā)展，已廣泛應(yīng)用于家用電器、智能玩具、智能儀器儀表、工業(yè)控制、航空航天等領(lǐng)域，經(jīng)過30多年的發(fā)展，性能不斷提高，品種不斷豐富，已經(jīng)形成自動(dòng)控制的一支中堅(jiān)力量。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國的單片機(jī)年容量已達(dá)1～3億片，且每年以大約16％的速度增長，但相對于國際市場我國的占有率還不到1％。這說明單片機(jī)應(yīng)用在我國有著廣闊的前景。對于從事自動(dòng)控制的技術(shù)人員來講，掌握單片機(jī)原理及其應(yīng)用已經(jīng)成為必不可少的學(xué)習(xí)任務(wù)。

23、</p><p>　　提到單片機(jī)的應(yīng)用，有人這樣說，“凡是能想到的地方，單片機(jī)都可以用的上”，這樣說并不夸張。因此，單片機(jī)的應(yīng)用十分廣泛，在工業(yè)控制領(lǐng)域、家電產(chǎn)品、智能化儀器儀表、計(jì)算機(jī)外部設(shè)備，特別是機(jī)電一體化產(chǎn)品中，都有重要的用途。其主要的用途可以分為以下幾個(gè)領(lǐng)域。</p><p><b>　　電信</b></p><p><b>

24、;　　家用電器</b></p><p><b>　　計(jì)算機(jī)外圍設(shè)備</b></p><p><b>　　辦公自動(dòng)化</b></p><p><b>　　工業(yè)控制</b></p><p><b>　　商用電子</b></p><

25、;p><b>　　電子玩具</b></p><p><b>　　儀器儀表</b></p><p><b>　　汽車電子</b></p><p><b>　　軍用電子</b></p><p>　　1.2.4 51系列單片機(jī)</p><

26、;p>　　51系列單片機(jī)是在美國Intel公司于20世紀(jì)80年代推出的MCS-51系列高性能8位單片機(jī)的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的，它在單一芯片內(nèi)集成了并行I/O口、異步串行口、16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、中斷系統(tǒng)、片內(nèi)RAM和片內(nèi)ROM,以及其他一些功能部件?，F(xiàn)在51系列單片機(jī)已經(jīng)有了很大的發(fā)展，除了Intel公司之外，Philips、Siemens、Fujutsu、OKI、Atmel、SST、Winbond等公司都推出了以8051為核心的新一

27、代8位單片機(jī)。不同公司推出的51具有各自的功能和特點(diǎn)，但它們的內(nèi)核都是以Intel公司的MCS-51為基礎(chǔ)的，并且指令系統(tǒng)兼容，從而給用戶帶來了廣闊的選擇范圍，同時(shí)又可以采用相同的開發(fā)工具。</p><p>　　51系列單片機(jī)在存儲(chǔ)器上的配置上采用所謂“哈佛”結(jié)構(gòu)，即在物理上具有獨(dú)立的程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，而在邏輯上采用相同的地址空間，利用不同的指令和尋址方式進(jìn)行訪問，可分別尋址64KB的程序存儲(chǔ)空間和64KB

28、的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間，充分滿足工業(yè)測量控制的需要。</p><p>　　80C51系列單片機(jī)指的是MCS-51系列和其他公司的衍生產(chǎn)品、變異產(chǎn)品、派生產(chǎn)品的總稱。有些衍生產(chǎn)品是再標(biāo)準(zhǔn)MCS-51基礎(chǔ)上精簡部分一覺和縮減產(chǎn)品功能二形成的（例如AT89C1051、AT89C2051、51LPC系列、LPC900系列等）。而越來越多的衍生產(chǎn)品是在標(biāo)準(zhǔn)MCS-51的基礎(chǔ)上增加了一些片內(nèi)外設(shè)模塊，還增強(qiáng)了一些實(shí)用功能而形成的（例

29、如，F(xiàn)lash程序存儲(chǔ)器、EEPROM數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器模塊ADC、數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器模塊DAC、可編程計(jì)數(shù)器陣列PCA、雙數(shù)據(jù)指針、看門狗功能WDT、模擬比較器、SPI串口、I2C串口、CAN串口、I-Wire串口、USB串口、雙串行通信接口UART、在系統(tǒng)內(nèi)編程ISP、在應(yīng)用中編程IAP、融入可編程邏輯器件PLD、增加并行端口、無線收發(fā)接口、紅外線收發(fā)接受扣等功能）。這些增強(qiáng)的51兼容產(chǎn)品，給傳統(tǒng)的80C51單片機(jī)注入了新的

30、活力，也拓展了更廣泛的應(yīng)用開發(fā)前景。</p><p>　　一個(gè)單片機(jī)芯片包括：</p><p>　　中央處理器CPU，它是單片機(jī)的核心，用于產(chǎn)生各種控制信號(hào)，并完成對數(shù)據(jù)的算術(shù)邏輯運(yùn)算與傳送；</p><p>　　內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM，用于存放可以讀寫的數(shù)據(jù)；</p><p>　　內(nèi)部程序存儲(chǔ)器ROM，用于存放程序指令或某些常數(shù)表格；<

31、/p><p>　　21個(gè)特殊功能寄存器；</p><p>　　4個(gè)8位的并行I/O接口P0、P1、P2、和P3，每個(gè)口都可以用做輸入或者輸出；</p><p>　　2個(gè)（8051）或3個(gè)（8052）定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，用來作外部事件計(jì)數(shù)器，也可以用來定時(shí)；</p><p>　　內(nèi)部中斷系統(tǒng)具有5個(gè)中斷源，2個(gè)優(yōu)先級(jí)的嵌套中斷結(jié)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)二級(jí)中斷服務(wù)

32、程序嵌套，每一個(gè)中斷源都可以用軟件程序規(guī)定為高優(yōu)先級(jí)中斷或低優(yōu)先級(jí)中斷；</p><p>　　一個(gè)可編程全雙工串行接口，可以用于異步接受發(fā)生器；</p><p>　　內(nèi)部時(shí)鐘，單晶體和微調(diào)電容需要外接，振蕩頻率可以高達(dá)40MHZ。</p><p>　　一個(gè)具有位尋址功能、適于邏輯運(yùn)算的位處理器。</p><p>　　80C51單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)

33、如圖1-2所示，其核心部件為中央處理單元或中中央處理器（CPU），它包括運(yùn)算電路和控電路兩大部分。運(yùn)算電路以算術(shù)邏輯單元為核心，包括累加器（ACC）、寄存器(B）、程序狀態(tài)字（PSW）和兩個(gè)暫存寄存器(TMP)等。算術(shù)邏輯單元是一個(gè)8位的全加器，它通過各部分的共同作用可以實(shí)現(xiàn)各種算術(shù)運(yùn)算邏輯運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳輸和程序轉(zhuǎn)移等功能?？刂破髟趩纹瑱C(jī)內(nèi)部協(xié)調(diào)各功能部件之間的數(shù)據(jù)傳送和運(yùn)算操作，是保證單片機(jī)各部分能在程序運(yùn)行過程中自動(dòng)而協(xié)調(diào)工作的指揮樞

34、紐。</p><p>　　P0.0～P0.7 P2.0～P2.7</p><p>　　圖1-2 80C51單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　1.2.5 單片機(jī)的學(xué)習(xí)方法</p><p>　　知識(shí)上，其實(shí)不需要多少東西，會(huì)簡單的C語言，知道51單片機(jī)的基本結(jié)構(gòu)就可以了。一般的大學(xué)畢業(yè)生都可以了，自學(xué)過這2門課程的高中生也夠條件。設(shè)備

35、上，一般是建議購買一個(gè)仿真器，單片機(jī)的學(xué)習(xí)分兩方面，一方面是單片機(jī)的原理及內(nèi)部結(jié)構(gòu)，另一方面是單片機(jī)的接口技術(shù)。這些都是需要平時(shí)多積累，多動(dòng)手，多思考，這樣才能學(xué)好單片機(jī)技術(shù)。</p><p>　　單片機(jī)學(xué)習(xí)的4個(gè)階段</p><p><b>　　整體了解</b></p><p>　　要知道單片機(jī)是什么，單片機(jī)有何用，如何系統(tǒng)學(xué)習(xí)單片機(jī)，單片機(jī)

36、系統(tǒng)設(shè)計(jì)的流程是怎樣的，需要掌握哪些輔助軟件。了解這些之后，我們的學(xué)習(xí)就有了目標(biāo)和方法。</p><p><b>　　揭秘　</b></p><p>　　單片機(jī)很難學(xué)，是因?yàn)槠鋬?nèi)部結(jié)構(gòu)、編程語言抽象，且實(shí)際應(yīng)用中與其他電子技術(shù)和元器件知識(shí)相互關(guān)聯(lián)，需結(jié)合起來一起設(shè)計(jì)開發(fā)產(chǎn)品。所以，第二階段要了解單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)是怎樣的，單片機(jī)開發(fā)經(jīng)常會(huì)用到哪些電子技術(shù)和元器件知識(shí)，如

37、何將一條條編程指令組合成一段段有效的程序。</p><p><b>　　解密　</b></p><p>　　之所以單片機(jī)能成為控制核心，設(shè)計(jì)出包羅萬象的應(yīng)用系統(tǒng)來，是因?yàn)殚_發(fā)者利用了單片機(jī)提供的種種功能及各種外設(shè)。所以，第三階段我們要掌握單片機(jī)的各種功能，再加上諸如傳感器、模數(shù)轉(zhuǎn)換、掃描顯示、串行、中斷的應(yīng)用思維，結(jié)合更多的元器件、電子電路知識(shí)，逐個(gè)學(xué)習(xí)、體會(huì)實(shí)際的單

38、片機(jī)系統(tǒng)的秘密。</p><p><b>　　遠(yuǎn)航　</b></p><p>　　通過以上三個(gè)階段，讀者基本就可掌握單片機(jī)的應(yīng)用了。但要設(shè)計(jì)出豐富的單片機(jī)系統(tǒng)，解決復(fù)雜的實(shí)際問題，還需要了解更多的外設(shè)知識(shí)及其與單片機(jī)的聯(lián)系（如電動(dòng)機(jī)、各類存儲(chǔ)器、繼電器、紅外管等）。這些需要不斷的學(xué)習(xí)和積累。有時(shí)候，接到一些開發(fā)任務(wù)，就需要你針對這個(gè)任務(wù)自覺地去搜集、學(xué)習(xí)相關(guān)知識(shí)，在實(shí)

39、踐中不斷載學(xué)習(xí)和提高。</p><p>　　第二章 計(jì)價(jià)器的功能設(shè)計(jì)與方案</p><p><b>　　2.1 功能設(shè)計(jì)</b></p><p>　　此次出租車計(jì)價(jià)器的設(shè)計(jì)內(nèi)容主要包括：起步價(jià)，白天/晚上不同收費(fèi)，拼車收費(fèi)3個(gè)部分。根據(jù)調(diào)查，煙臺(tái)地區(qū)的出租車計(jì)價(jià)器收費(fèi)情況如下：</p><p>　　起步價(jià)為7元，不超過3

40、公里不額外收費(fèi)；</p><p>　　超過3公里但不超過10公里時(shí)，白天每公里2元，晚上每公里2.5元；拼車時(shí)白天每公里1元，晚上1.5元；</p><p>　　超過10公里時(shí)，白天每公里2.5元，晚上每公里3.5元；拼車時(shí)白天每公里2元，晚上每公里3元。</p><p>　　顯示部分才用LED液晶顯示屏，分為6位。里程顯示3位，精確到公里；價(jià)格顯示3位，精確到元。

41、</p><p><b>　　2.2 設(shè)計(jì)方案</b></p><p>　　圖2-1 總體設(shè)計(jì)方案圖</p><p>　　AT89C51單片機(jī)有較大的活動(dòng)空間，利用其豐富的IO端口，及其控制的靈活性，不但能實(shí)現(xiàn)基本的里程計(jì)價(jià)功能和價(jià)格調(diào)節(jié)、時(shí)鐘顯示功能，而且能在很大的程度上擴(kuò)展功能，還可以方便的對系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)。用較少的硬件和適當(dāng)?shù)能浖嗷ヅ浜峡?/p>

42、以很容易的實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)要求。</p><p>　　按鍵控制：通過按鍵控制行駛里程數(shù)，白天/晚上，拼車計(jì)價(jià)方式的轉(zhuǎn)換。</p><p>　　脈沖輸入：用計(jì)數(shù)脈沖代替車輪上的霍爾元件，給單片機(jī)里程信號(hào)，進(jìn)行里程計(jì)數(shù)。</p><p>　　AT89C51單片機(jī)：計(jì)價(jià)器的核心，完成控制，運(yùn)算等工作。</p><p>　　LED顯示單元：采用動(dòng)態(tài)顯示的方法

43、，顯示金額與里程。</p><p>　　譯碼器單元：選用74LS138譯碼器進(jìn)行片選譯碼，同時(shí)對P1口地址進(jìn)行拓展實(shí)現(xiàn)顯示部分的選擇</p><p>　　串行口驅(qū)動(dòng)單元：由于單片機(jī)的P0口及P1口的驅(qū)動(dòng)電路較小，不足以驅(qū)動(dòng)LED顯示單元的顯示，因此需要外接驅(qū)動(dòng)將電流增大。</p><p><b>　　第三章 硬件設(shè)計(jì)</b></p>

44、<p>　　3.1 控制核心芯片AT89C51</p><p>　　AT89C51是一種帶4K字節(jié)FLASH存儲(chǔ)器（FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓、高性能CMOS 8位微處理器，它的可擦除只讀存儲(chǔ)器可以反復(fù)擦除1000次。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸出

45、管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃速存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器，AT89C51單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。</p><p>　　3.1.1 AT89C51的主要特性</p><p>　　與MCS-51系列單片機(jī)產(chǎn)品兼容；</p><p>　　4K字節(jié)在系統(tǒng)可編程Flash存儲(chǔ)器（片內(nèi)具有4K

46、字節(jié)閃速存儲(chǔ)器）；</p><p>　　1000次擦寫周期；</p><p>　　128Bytes的內(nèi)部RAM單元；</p><p>　　4個(gè)8位I/O口，即32位可編程I/O口線；</p><p>　　2個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器；</p><p><b>　　6個(gè)中斷源；</b></p>

47、;<p>　　可編程全雙工串行口；</p><p>　　低功耗空閑和掉電模式；</p><p><b>　　掉電后中斷可喚醒；</b></p><p><b>　　看門狗定時(shí)器</b></p><p><b>　　雙數(shù)據(jù)指針</b></p><

48、p>　　靈活的ISP在線編程功能（字或字節(jié)模式）；</p><p>　　寬范圍的工作電壓，VCC的允許變化范圍為了2.7～6.0V；</p><p>　　可設(shè)置為待機(jī)狀態(tài)和掉電狀態(tài)；</p><p>　　振蕩器及時(shí)鐘電路，全靜態(tài)工作方式，時(shí)鐘頻率可為0Hz~24MHz。具有全靜態(tài)的工作方式，表明它不一定要求連續(xù)的工作時(shí)鐘定時(shí)，在等待內(nèi)部事件期間，時(shí)鐘頻率可降至

49、0；</p><p>　　AT89C51芯片在出廠時(shí)，閃存處于可擦除狀態(tài)，各地址單元內(nèi)容為FFH，可隨時(shí)進(jìn)行編程。編程是按字節(jié)進(jìn)行的。編程電壓VPP有高壓12V的，也有低壓5V的。</p><p>　　3.1.2 AT89C51單片機(jī)的引腳圖：</p><p>　　圖3-1 AT89C51單片機(jī)引腳圖</p><p>　　下面對其主要引腳進(jìn)

50、行簡介：</p><p><b>　　VCC：供電電壓。</b></p><p><b>　　GND：接地</b></p><p>　　P0口：P0口為一個(gè)8位漏級(jí)開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當(dāng)P0口的管腳第一次寫1時(shí)，被定義為高阻輸入。</p><p>　　P1口：P1口是一個(gè)內(nèi)部

51、提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。</p><p>　　P2口：P2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個(gè)TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故,P2口在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。</p><

52、p>　　P3口：P3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個(gè)TTL門電流。</p><p>　　P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示：</p><p>　　P3.0 RXD（串行輸入口）</p><p>　　P3.2 /INT0（外部中斷0）</p><p>　　P3.4 T0（計(jì)時(shí)器0外部輸入）&l

53、t;/p><p>　　P3.5 T1（計(jì)時(shí)器1外部輸入）</p><p>　　P3.6 /WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通）</p><p>　　P3.7 /RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通）</p><p>　　P3口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。</p><p>　　RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持RST腳

54、兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。</p><p>　　ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的低位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過一個(gè)ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時(shí)，

55、 ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。</p><p>　　/PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的/PSEN信號(hào)將不出現(xiàn)。</p><p>　　/EA/VPP：當(dāng)/EA保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存

56、儲(chǔ)器（0000H-FFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式1時(shí)，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)/EA端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。</p><p>　　XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。</p><p>　　XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。</p><p>

57、　　3.1.3 中斷服務(wù)系統(tǒng)簡介</p><p>　　由于在設(shè)計(jì)的過程中主要用到單片機(jī)的中斷服務(wù)系統(tǒng)，所以下面對中斷服務(wù)系統(tǒng)進(jìn)行簡介：</p><p>　　中斷的基本概念：可以舉例說明，例如：你正在家中看書，突然電話鈴響了，你放下書本，去接電話，和來電話的人交談，然后放下電話，回來繼續(xù)看你的書。這就是生活中的“中斷”的現(xiàn)象，就是正常的工作過程被外部的事件打斷了。</p>&l

58、t;p>　　中斷源及中斷請求：向單片機(jī)發(fā)出中斷請求的來源稱為中斷源。AT89C51單片機(jī)的中斷源共有5個(gè)，分別是兩個(gè)外部中斷源、兩個(gè)定時(shí)中斷源和一個(gè)串行中斷源。</p><p>　　中斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：為了保證系統(tǒng)安全可靠，使用靈活，51系列單片機(jī)的中斷系統(tǒng)采用多級(jí)管理的機(jī)制。為了為了解決多級(jí)嵌套問題，51單片機(jī)還設(shè)置了兩級(jí)中斷優(yōu)先級(jí)。51系列單片機(jī)的中斷系統(tǒng)由中斷源、中斷請求標(biāo)志位、中斷允許寄存器IE，中斷優(yōu)先

59、級(jí)寄存器IP及其他輔助電路。</p><p>　　中斷優(yōu)先級(jí)的控制原則和邏輯：低優(yōu)先級(jí)的請求不能打斷高優(yōu)先級(jí)的中斷服務(wù)；同級(jí)中斷之間不能嵌套；如果同級(jí)的多個(gè)中斷請求同時(shí)出現(xiàn)，其中斷響應(yīng)次序按單片機(jī)查詢次序確定，查詢次序?yàn)椋和獠恐袛? 定時(shí)器0 外部中斷1</p><p>　　定時(shí)中斷1 串行中斷。</p><p>　　中斷處理過程：要滿足單片

60、機(jī)的中斷響應(yīng)條件（有中斷源發(fā)出中斷請求；中斷源對應(yīng)的中斷允許位為1；中斷總允許位 EA=1），在滿足中斷響應(yīng)的條件下，CPU響應(yīng)中斷，硬件自動(dòng)將斷點(diǎn)地址壓入堆棧保護(hù)，在中斷服務(wù)完成后，先撤銷該中斷請求，CP然后返回原程序的斷點(diǎn)（既原來中斷的位置），繼續(xù)原來的程序。</p><p><b>　　3.1.4硬件圖：</b></p><p>　　圖3-2 AT89C51單片

61、機(jī)</p><p>　　3.2 LED顯示部分</p><p>　　LED（Light Emitling Diode）是發(fā)光二極管的縮寫,LED顯示器是由發(fā)光二極管顯示字段的單片機(jī)輸出設(shè)備。LED數(shù)碼管以發(fā)光二極管作為發(fā)光單元，顏色有單紅， 黃，藍(lán)，綠，白，黃綠等效果。單色，分段全彩管可用大樓，道路，河堤輪廓亮化，LED數(shù)碼管可均勻排布形成大面積顯示區(qū)域，可顯示圖案及文字，并可播放不同格式

62、的視頻文件。通過電腦下flash、動(dòng)畫、文字等文件，或使用動(dòng)畫設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)個(gè)性化動(dòng)畫，播放各種動(dòng)感變色的圖文效果。單片機(jī)應(yīng)用系常采用7段LED數(shù)碼管作為顯示器，這種顯示器具有耗電低、配置靈活、線路簡單、安裝方便、耐振動(dòng)、價(jià)格低廉且壽命長等優(yōu)點(diǎn)，因此應(yīng)用廣泛。</p><p>　　3.2.1 LED驅(qū)動(dòng)顯示原理：</p><p>　　LED數(shù)碼管顯示器可以文衛(wèi)共陰極和共陽極兩種結(jié)構(gòu)。<

63、/p><p>　　共陰極結(jié)構(gòu)：如果所有的發(fā)光二極管的陰極接在一起，稱為共陰極結(jié)構(gòu)，如圖3-3所示。</p><p>　　圖 3-3 共陰極結(jié)構(gòu) </p><p>　　圖 3-4共陽極結(jié)構(gòu)</p><p&g

64、t;　　共陽極結(jié)構(gòu)：如果所有的發(fā)光二極管的陽極接在一起，稱為共陽極結(jié)構(gòu)，如圖3-4所示。</p><p>　　單片機(jī)驅(qū)動(dòng)LED數(shù)碼管有很多方法，按顯示方式分，有靜態(tài)顯示和 動(dòng)態(tài)（掃描）顯示，按譯碼方式可分硬件譯碼和軟件譯碼之分。</p><p><b>　　靜態(tài)方式：</b></p><p>　　LED顯示器工作在靜態(tài)顯示方式下，共陰極或共陽極

65、點(diǎn)連接在一起接地或+5V；每位的段選線（a-dp）與一個(gè)8位并行口相連。如圖所示，該圖表示了一個(gè)四位靜態(tài)LED顯示器電路。該電路每一位可獨(dú)立顯示，只要在該位的段選線上保持段選碼電平，該位就能保持相應(yīng)的顯示字符。由于每一位由一個(gè)8位輸出口控制段選碼，故在同一時(shí)間里每一位顯示的字符可以各不相同。</p><p>　　N位靜態(tài)顯示器要求有N*8根I/O口線，占用I/O口資源較多。故在位數(shù)較多時(shí)往往采用動(dòng)態(tài)顯示方法。&l

66、t;/p><p><b>　　動(dòng)態(tài)方式</b></p><p>　　在多位LED顯示時(shí)，為了簡化電路，降低成本，將所有位的段選碼并聯(lián)在一起。由一個(gè)8位I/O口控制，而共陰點(diǎn)或共陽點(diǎn)分別由相應(yīng)的I/O口線控制。顯示時(shí)通過位控信號(hào)采用掃描的方法逐位的循環(huán)點(diǎn)亮各位數(shù)碼管。動(dòng)態(tài)顯雖然在任一時(shí)刻只有一位數(shù)碼管被點(diǎn)亮，但是由于人眼具有視覺暫留效應(yīng)，看起來與全部數(shù)碼管持續(xù)點(diǎn)亮的效果完全

67、一樣。</p><p>　　這兩種顯示方式各有利弊；靜態(tài)顯示雖然數(shù)據(jù)穩(wěn)定，占用很少的CPU時(shí)間，但每個(gè)顯示單元都需要單獨(dú)的顯示驅(qū)動(dòng)電路，使用的硬件較多；</p><p>　　動(dòng)態(tài)顯示雖然有閃爍感，占用的CPU時(shí)間多，但使用的硬件少，能節(jié)省線路板空間。所以在本次設(shè)計(jì)的過程中，顯示部分采用動(dòng)態(tài)顯示。</p><p>　　硬件譯碼就是顯示的段碼完全由硬件完成，CPU只要送

68、出標(biāo)準(zhǔn)的BCD碼即可，硬件接線有一定標(biāo)準(zhǔn)。</p><p>　　軟件譯碼是用軟件來完成硬件的功能，硬件簡單，接線靈活，顯示段碼完全由軟件來處理，是目前常用的顯示驅(qū)動(dòng)方式。</p><p><b>　　驅(qū)動(dòng)電流：</b></p><p>　　顯示效果： 由于LED屬于電流敏感元件，其正向壓降的分散性很大，并且還與溫度有關(guān)，為了保證數(shù)碼管具有良好的

69、亮度均勻度，就需要使其具有恒定的工作電流，且不能受溫度及其它因素的影響。另外，當(dāng)溫度變化時(shí)驅(qū)動(dòng)晶片還要能夠自動(dòng)調(diào)節(jié)輸出電流的大小以實(shí)現(xiàn)色差平衡溫度補(bǔ)償。</p><p>　　安全性： 即使是短時(shí)間的電流超載也可能對發(fā)光管造成永久性的損壞，采用恒流驅(qū)動(dòng)電路后可防止由于電流故障所引起的數(shù)碼管的大面積損壞。 另外，我們所采用的超大型積體電路還具有級(jí)聯(lián)延時(shí)開關(guān)特性，可防止反向尖峰電壓對發(fā)光二極體的損害。超大型積體電路還具

70、有熱保護(hù)功能，當(dāng)任何一片的溫度超過一定值時(shí)可自動(dòng)關(guān)斷，并且可在控制室內(nèi)看到故障顯示。</p><p>　　本設(shè)計(jì)中用到8段LED顯示器，下面對其進(jìn)行簡要介紹：</p><p>　　8段LED顯示器由7條發(fā)光二極管組成顯示字段，并按“日”字形排列，其引腳圖如圖3-5所示。這8段發(fā)光管分別稱為a,b,c,d,e,f,g,有的還帶有一個(gè)小數(shù)點(diǎn)dp,8段LED由此得名，將8段發(fā)光管陰極都連在一起，

71、稱為共陰極接法，當(dāng)某個(gè)字段的陽極為高電平時(shí)，對應(yīng)的字段就點(diǎn)亮。共陽極接法是將LED顯示器的所有陽極并接后連到+5V電源上，當(dāng)某一字段的陰極為0時(shí)，對應(yīng)的字段就點(diǎn)亮。</p><p>　　圖 3-5 8段LED數(shù)碼管引腳圖</p><p>　　如：顯示一個(gè)“3”字，那么應(yīng)當(dāng)是a亮b亮g亮e不亮d亮f不亮c亮dp不亮。LED數(shù)碼管有一般亮和超亮等不同之分，也有0.5寸、1寸等不同的尺寸。小尺寸

72、數(shù)碼管的顯示筆畫常用一個(gè)發(fā)光二極管組成，而大尺寸的數(shù)碼管由二個(gè)或多個(gè)發(fā)光二極管組成，一般情況下，單個(gè)發(fā)光二極管的管壓降為1.8V左右，電流不超過30mA。發(fā)光二極管的陽極連接到一起連接到電源正極的稱為共陽數(shù)碼管，發(fā)光二極管的陰極連接到一起連接到電源負(fù)極的稱為共陰數(shù)碼管。</p><p>　　下面以共陰極接法說明顯示字符和數(shù)字量與段編碼關(guān)系。</p><p>　　由于加在7段陽極上的電壓可以

73、用數(shù)字量表示，對于共陰極，如果某位為1，則對應(yīng)段發(fā)光；如為0，則不發(fā)光。數(shù)字量與段的對應(yīng)關(guān)系如表3-1所示： </p><p>　　表3-1 數(shù)碼管數(shù)字量與段的對應(yīng)關(guān)系表</p><p>　　D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0</p><p>　　例如：

74、當(dāng)加到陽極的數(shù)字量為00111111B=3FH時(shí)，除dp,g不發(fā)光外，其他6段均發(fā)光，因此顯示一個(gè)0字符。對于共陽極接法，加到陰極的數(shù)字量為：11000000=C0H，則顯示0字符。由此可見，共陽極接法的段選碼與共陰極接法的段選碼是邏輯“非”關(guān)系。</p><p>　　3.2.2 硬件圖 </p><p>　　圖 3-6 LED顯示部分</p><p>　　顯示部分

75、分為兩部分：前一部分為總金額顯示，后一部分為里程顯示。在顯示的過程中，里程與金額同步顯示，里程沒增加一公里，金額會(huì)根據(jù)設(shè)定的規(guī)則發(fā)生相應(yīng)的變化。這樣設(shè)計(jì)的目的是讓顧客可以清楚的看到里程金額的變化，更加的簡單直觀，這樣就可以大幅度的避免顧客與司機(jī)之間的糾紛，讓旅途更加的愉快！</p><p><b>　　3.3 片選電路</b></p><p>　　在LED 數(shù)碼管顯示

76、的過程中，字形碼的輸出控制可采用硬件譯碼方式，如采用BCD-7段譯碼/驅(qū)動(dòng)器74LS1281、74LS49、74LS48、CD4511(共陰極)或74LS46、74LS47、CD4513（共陽極），也可用軟件表的方式將上述16進(jìn)制代碼經(jīng)接口輸出。</p><p>　　在本次設(shè)計(jì)的過程中，考慮到設(shè)計(jì)者在學(xué)習(xí)的過程中都74LS138譯碼器掌握的比較熟練，選擇它作為譯碼電路的譯碼器。在動(dòng)態(tài)顯示的過程中，各個(gè)數(shù)碼管的公共

77、端接在另一接口的不同位，完成數(shù)位選擇，即片選，控制各數(shù)碼管輪流點(diǎn)亮。</p><p><b>　　3.3.1 硬件圖</b></p><p>　　圖 3-7 譯碼器片選電路</p><p>　　3.3.2 74LS138簡介</p><p>　　74LS138的引腳圖如圖 3-8所示:</p><p&

78、gt;　　圖3-8 74LS138譯碼器引腳圖</p><p>　　74LS138 為3 線－8 線譯碼器，共有 54LS138和 74LS138 兩種線路結(jié)構(gòu)型式。</p><p><b>　　工作原理：</b></p><p>　　當(dāng)一個(gè)選通端（E1）為高電平，另兩個(gè)選通端（(/E2))和/(E3)）為低電平時(shí)，可將地址端（A0、A1、A2

79、）的二進(jìn)制編碼在Y0至Y7對應(yīng)的輸出端以低電平譯出。比如：A2A1A0=110時(shí)，則Y6輸出端輸出低電平信號(hào)。</p><p>　　利用 E1、E2和E3可級(jí)聯(lián)擴(kuò)展成 24 線譯碼器；若外接一個(gè)反相器還可級(jí)聯(lián)擴(kuò)展成 32 線譯碼器。</p><p>　　若將選通端中的一個(gè)作為數(shù)據(jù)輸入端時(shí)，74LS138還可作數(shù)據(jù)分配器。</p><p>　　可用在8086的譯碼電路

80、中，擴(kuò)展內(nèi)存。</p><p><b>　　引腳功能：</b></p><p>　　A.B.C：地址輸入端</p><p>　　STA（E1）：選通端</p><p>　　/STB（/E2）、/STC（/E3）：選通端（低電平有效）</p><p>　　/Y0~/Y7：輸出端（低電平有效）

81、 </p><p><b>　　3.4 驅(qū)動(dòng)電路</b></p><p><b>　　3.4.1 硬件圖</b></p><p>　　圖3-9 驅(qū)動(dòng)部分硬件圖</p><p>　　通過學(xué)習(xí)了解，我們可以知道，AT89C51單片機(jī)的P0口的輸出電流大約為10mA,P1口由于內(nèi)部具有上拉電阻，輸出電流

82、大約為30mA。6個(gè)8段二極管動(dòng)態(tài)顯示所需的驅(qū)動(dòng)電流大約為 6*8*10=480mA，因此，僅僅使用單片機(jī)是不足以驅(qū)動(dòng)顯示電路顯示的，還需要外加驅(qū)動(dòng)電路來驅(qū)動(dòng)顯示。</p><p>　　3.4.2 74ALS245簡介</p><p>　　74LS245是在單片機(jī)中用來驅(qū)動(dòng)led或者其他的設(shè)備的常用芯片，它是8路同相三態(tài)雙向總線收發(fā)器，可雙向傳輸數(shù)據(jù)。</p><p&

83、gt;<b>　　接收模式：</b></p><p>　　當(dāng)片選端/CE低電平有效時(shí)，DIR=“0”，信號(hào)由 B 向 A 傳輸；（接收）</p><p>　　DIR=“1”，信號(hào)由 A 向 B 傳輸；（發(fā)送）當(dāng)CE為高電平時(shí)，A、B均為高阻態(tài)。</p><p>　　由于P2口始終輸出地址的高8位，接口時(shí)74LS245的三態(tài)控制端1G和2G接地，

84、P2口與驅(qū)動(dòng)器輸入線對應(yīng)相連。P0口與74LS245輸入端相連,E端接地，保證數(shù)據(jù)線暢通。8051的/RD和/PSEN相與后接DIR，使得RD和PSEN有效時(shí)，74LS245輸入（P0.1←D1），其它時(shí)間處于輸出（P0.1→D1）。</p><p>　　3.5 里程計(jì)數(shù)單元</p><p>　　3.5.1 霍爾元件簡介</p><p><b>　　車輪&

85、lt;/b></p><p>　　圖3-10傳感器測距示意圖</p><p>　　在實(shí)際應(yīng)用的過程中，計(jì)算里程是通過安裝在車輪上的霍爾傳感器A44E檢測到的信號(hào)，送到單片機(jī)，經(jīng)處理計(jì)算,送給顯示單元的，其原理如圖3-10所示。</p><p>　　因?yàn)锳44E 屬于開關(guān)型的霍爾器件，它的工作電壓范圍比較寬（4.5～18V），其輸出的信號(hào)符合TTL 電平標(biāo)準(zhǔn)，可

86、以直接接到單片機(jī)的IO 端口上，而且其最高檢測頻率可達(dá)到1MHZ，所以在出租車行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用，集成開關(guān)型霍爾傳感器原理如圖3-11所示。</p><p>　　圖3-11 集成開關(guān)型霍耳傳感器原理圖</p><p>　　A44E 集成霍耳開關(guān)由穩(wěn)壓器A、霍耳電勢發(fā)生器(即硅霍耳片)B、差分放大器C、施密特觸發(fā)器D 和OC 門輸出E 五個(gè)基本部分組成。在輸入端輸入電壓CC V ，經(jīng)穩(wěn)壓器

87、穩(wěn)壓后加在霍耳電勢發(fā)生器的兩端，根據(jù)霍耳效應(yīng)原理，當(dāng)霍耳片處在磁場中時(shí)，在垂直于磁場的方向通以電流，則與這二者相垂直的方向上將會(huì)產(chǎn)生霍耳電勢差H V 輸出，該H V 信號(hào)經(jīng)放大器放大后送至施密特觸發(fā)器整形，使其成為方波輸送到OC 門輸出。當(dāng)施加的磁場達(dá)到工作點(diǎn).(即OP B )時(shí)，觸發(fā)器輸出高電壓(相對于地電位)使三極管導(dǎo)通，此時(shí)OC 門輸出端輸出低電壓，通常稱這種狀態(tài)為“開”。當(dāng)施加的磁場達(dá)到釋放點(diǎn)(即rPB )時(shí)，觸發(fā)器輸出低電壓，

88、三極管截止，使OC 門輸出高電這種狀態(tài)為“關(guān)”。這樣兩次電壓變換，使霍耳開關(guān)完成了一次開關(guān)動(dòng)作。</p><p>　　其集成霍耳開關(guān)外形及接線如圖3-12所示。</p><p>　　圖3-12集成霍耳開關(guān)外形及接線</p><p><b>　　3.5.2 硬件圖</b></p><p>　　圖 3-13 模擬脈沖<

89、/p><p>　　在應(yīng)用仿真的過程中，我們選擇了P3.3 口作為模擬信號(hào)的輸入端，內(nèi)部采用外部中斷1，一個(gè)脈沖代表一公里（這樣可以節(jié)省時(shí)間），單片機(jī)就會(huì)將金額隨著公里數(shù)的增加而增加。</p><p><b>　　3.6 按鍵單元 </b></p><p>　　在硬件部分添加按鈕的目的是：通過按鈕的閉合，來實(shí)現(xiàn)不同功能的要求。按鍵單元包括3個(gè)按鈕，其

90、功能分別為：</p><p>　　開始按鈕：當(dāng)顧客上車時(shí)按下開始按鈕，等待脈沖，開始里程計(jì)數(shù)與金額計(jì)算，與P3.0相連接；</p><p>　　白天/晚上按鈕：由于白天和晚上的計(jì)費(fèi)不同，進(jìn)入晚上時(shí)按下此按鈕，進(jìn)入晚上計(jì)費(fèi)系統(tǒng),與P3.1相連接；</p><p>　　拼車按鈕：當(dāng)有人拼車時(shí)按下此按鈕，進(jìn)入拼車計(jì)費(fèi)系統(tǒng)，與P3.2相連接。</p><

91、p>　　按鍵單元的硬件圖如下圖所示：</p><p>　　圖3-14 按鍵單元硬件圖</p><p>　　上拉電阻的作用：將不確定的信號(hào)固定在高電平。如果沒有按鍵按下的時(shí)候是高電平，有按鍵的時(shí)候是低電平按鍵的功能就是把單片機(jī)的引腳接地，現(xiàn)在問題出來了，但你按鍵松開的時(shí)候，如果沒有上拉電阻，那么單片機(jī)的引腳就會(huì)一直停留在低電平，讓單片機(jī)誤認(rèn)為一直有按鍵按下。</p>&

92、lt;p>　　反相器的作用：輸入高電平，輸出低電平，增大單片機(jī)的驅(qū)動(dòng)能力。</p><p>　　3.7 單片機(jī)最小系統(tǒng)</p><p>　　3.7.1 復(fù)位單元</p><p>　　51系列單片機(jī)的復(fù)位是靠外部電路實(shí)現(xiàn)的。單片機(jī)工作后只要在它的RESET引線上加載10ms以上的高電平，單片機(jī)就能有效的復(fù)位。在應(yīng)用系統(tǒng)中，有些外圍芯片也需要復(fù)位，如果這些芯片復(fù)

93、位端的復(fù)位電平要求與單片機(jī)復(fù)位電平要求一致，則可以將復(fù)位信號(hào)與之相連。</p><p>　　常用的復(fù)位電路如圖3-15所示：</p><p>　　圖3-15 復(fù)位電路</p><p>　　3.7.2 晶振電路</p><p>　　單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)高增益、反相放大器，其輸入端為芯片引腳XTAL1，其輸出端為引腳XTAL2。通過這兩個(gè)引腳在芯片外

94、并接石英晶體振蕩器和兩只電容（電容和一般取33pF）。這樣就構(gòu)成一個(gè)穩(wěn)定的自激振蕩器。振蕩電路脈沖經(jīng)過二分頻后作為系統(tǒng)的時(shí)鐘信號(hào)，再在二分頻的基礎(chǔ)上三分頻產(chǎn)生ALE信號(hào)，此時(shí)得到的信號(hào)是機(jī)器周期信號(hào)。</p><p>　　圖 3-16 晶振電路</p><p><b>　　第四章 軟件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　4.1 單片機(jī)的資源利用&

95、lt;/p><p>　　在設(shè)計(jì)的過程中，用到的單片機(jī)的資源主要有：</p><p>　　P0.0-P0.7:與數(shù)碼管相連接，作為段選口，輸出字形碼，完成字形的選擇與控制；</p><p>　　P3.0-P3.2：按鍵接口，完成不同功能的轉(zhuǎn)換；P3.3：外接脈沖，模擬行駛里程；</p><p>　　P1.5-P1.7：與74LS138譯碼器相連接，

96、完成數(shù)位選擇，控制各數(shù)碼管輪流點(diǎn)亮。</p><p><b>　　4.2 程序流程圖</b></p><p><b>　　中斷子程序:</b></p><p>　　圖 4-1 中斷程序流程圖</p><p>　　4.3 匯編程序：</p><p>　　如需要完整

97、程序,發(fā)郵件到1165864375@qq.com</p><p><b>　　結(jié)論與展望</b></p><p><b>　　5.1 工作總結(jié)</b></p><p>　　時(shí)光荏苒，寶貴的四年大學(xué)時(shí)光如白駒過隙，轉(zhuǎn)眼就到了畢業(yè)季。在這最后的大學(xué)生活中，我們迎來了大學(xué)最后一個(gè)重要的課程——畢業(yè)設(shè)計(jì)，它是衡量每個(gè)大學(xué)生知識(shí)掌

98、握程度的關(guān)鍵，而且是對前面所學(xué)知識(shí)的一種檢驗(yàn)，更是對自己能力的一種提高，所以我們必須高度重視。畢業(yè)設(shè)計(jì)是學(xué)校對我們在大學(xué)中所學(xué)知識(shí)的一個(gè)綜合的檢驗(yàn)，工作做的好壞，直接體現(xiàn)了學(xué)生個(gè)人現(xiàn)階段學(xué)習(xí)動(dòng)手的強(qiáng)弱，我們必須以最飽滿的熱情，最專業(yè)的態(tài)度來對待它，爭取完美的完成這項(xiàng)任務(wù)。 經(jīng)過幾個(gè)月的奮戰(zhàn)我的畢業(yè)設(shè)計(jì)終于完成了，但是現(xiàn)在回想起來做畢業(yè)設(shè)計(jì)的整個(gè)過程，頗有心得，其中有苦也有甜，不過樂趣盡在其中！ 整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程可以大致

99、的總結(jié)如下：</p><p>　　接到任務(wù)書以后進(jìn)行選題，選擇方案，了解課題思路。拿到課題——《基于單片機(jī)的出租車計(jì)價(jià)器設(shè)計(jì)》的時(shí)候，雖然一開始有些迷茫，不知道何從下手，但是通過老師的知道，同學(xué)討論，以及去圖書館查閱資料，很快就在腦海中形成了大致的思路。俗話說的好“好的開端就相當(dāng)于成功了一半”，因此資料是否全面、可靠，關(guān)系到整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)的進(jìn)程?？傊?，不管通過哪種方式查的資料都是有利用價(jià)值的，要一一記錄下來以備后用

100、。很多時(shí)候，得到的資料只是一些零碎的片段，還需要通過自己的努力，將其整合在一起。在硬件設(shè)計(jì)時(shí)，我參考了課本上的LED動(dòng)態(tài)演示事例，通過自己的改造，添加了驅(qū)動(dòng)和按鍵，完成了初步的電路設(shè)計(jì)。軟件設(shè)計(jì)方面，大部分程序是靠自己的努力編寫而成的，LED的動(dòng)態(tài)顯示程序參考了書上的例題。初步設(shè)計(jì)大約在二周內(nèi)完成，之后的大部分時(shí)間都是在完善和修改，使出租車計(jì)價(jià)器達(dá)到既定的要求。在設(shè)計(jì)的過程中，最大的感受就是知識(shí)掌握的不牢靠，有很多簡單的錯(cuò)誤都發(fā)現(xiàn)不了，

101、而且還有眼高手低的毛病。通過本次課程設(shè)計(jì)，鞏固了我們學(xué)習(xí)過的專業(yè)知識(shí)，也使我們把理論與實(shí)踐從真正意義上相結(jié)合起來，考驗(yàn)了我們借助互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)搜集、查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料，和組織材料的綜合能</p><p>　　此次出租車設(shè)計(jì)的亮點(diǎn)在于它加入了拼車單元，使其更加的完善。不足之處在于沒有實(shí)時(shí)時(shí)鐘單元，因此還需要繼續(xù)努力與完善。</p><p><b>　　5.2 展望</b><

102、;/p><p>　　“養(yǎng)兵千日，用兵一時(shí)”。在畢業(yè)設(shè)計(jì)中，我為能用上四年所學(xué)而欣慰，同時(shí)我深深的感覺到了基礎(chǔ)知識(shí)的重要性。專業(yè)課學(xué)習(xí)時(shí)，老是感覺所學(xué)知識(shí)與實(shí)際相差太遠(yuǎn)。這種急功近利的思想使自己對一些專業(yè)課的學(xué)習(xí)有所放松，在畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程中，我深深的體會(huì)到了“書到用時(shí)方恨少”的含義。雖然遇到了不少的困難但從中我也學(xué)到了很多知識(shí)，更培養(yǎng)了我獨(dú)立工作與思考的能力，激發(fā)了我的創(chuàng)新意識(shí)，使我充分體會(huì)到了在創(chuàng)造過程中的探索的艱難

103、和成功的喜悅。雖然這個(gè)項(xiàng)目還不是很完善，但是在設(shè)計(jì)過程中所學(xué)到的東西是這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的最大收獲和財(cái)富，使我終身受益。 畢業(yè)以后我將繼續(xù)攻讀研究生，通過這次經(jīng)歷，我會(huì)更加的我的專業(yè)，努力的學(xué)習(xí)專業(yè)知識(shí)?！叭f丈高樓從地起”，切實(shí)做到理論聯(lián)系實(shí)際，學(xué)以致用。</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　在此，我要感謝我的指導(dǎo)老師，林老師，感謝

104、她的悉心指導(dǎo)，幫助我們開拓設(shè)計(jì)思路，精心點(diǎn)撥、熱忱鼓勵(lì)。由于在設(shè)計(jì)期間要進(jìn)行研究生復(fù)試，林老師耐心的給我鼓勵(lì)，讓我有精力和時(shí)間準(zhǔn)備復(fù)試才不至于手忙腳亂，使我做到復(fù)試和畢業(yè)設(shè)計(jì)兩不誤！</p><p>　　林老師知識(shí)淵博、經(jīng)驗(yàn)豐富而且非常的平易近人，對待學(xué)生更是知無不言言無不盡。在做畢業(yè)設(shè)計(jì)期間，有很多細(xì)小的問題，林老師都給以耐心的解答，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度使我在遇到問題事不會(huì)手足無措，而是更有信心去接受挑戰(zhàn)，更好的完成任務(wù)

105、，我論文設(shè)計(jì)的工作自始至終都是在林老師老師全面、具體、細(xì)心的指導(dǎo)下進(jìn)行的。從小到一個(gè)芯片的功能介紹，大至程序模塊的設(shè)計(jì)，無一不細(xì)致入微。我從林老師身上學(xué)到了很多，再次衷心的感謝她。</p><p>　　此外，我還要感謝在一起設(shè)計(jì)討論的同學(xué)，正是由于你們的幫助和支持，我才能克服一個(gè)又一個(gè)的困難和疑惑，直至本設(shè)計(jì)的順利完成， 感謝你們給予我的幫助。</p><p>　　在本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程和論文

106、編寫過程中，還有很多老師、同學(xué)和朋友都給予了我許多無私的幫助，尤其是我的導(dǎo)師倪志蓮教授給我提出了很多寶貴的修改意見，在這里，我向這些無私幫助我的人表示衷心的感謝！</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　朱定華，單片機(jī)微機(jī)原理、匯編與C51及接口技術(shù)，北京：清華大學(xué)出版社，2010</p><p>　　汪貴平，新編單片

107、機(jī)原理與應(yīng)用，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009</p><p>　　李學(xué)海，經(jīng)典80C51單片機(jī)輕松入門與上手，北京：清華大學(xué)出版社，2009</p><p>　　徐愛鈞，單片機(jī)原理實(shí)用教程——基于Prteus虛擬仿真，北京：電子工業(yè)出版社，2009</p><p>　　李朝青，單片機(jī)原理與接口技術(shù)[M].，北京：北京航天航空大學(xué)出版社，2005</p>

108、<p>　　Dabis.W.S. PCB and Design: A Structured Approach. Addison-Wesley Pub. Co 2003</p><p>　　姚福安，電子電路設(shè)計(jì)與實(shí)踐，山東：山東科學(xué)技術(shù)出版社，2002</p><p>　　閻石，數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)[M]，北京：高等教育出版社，2007 </p><p>　　

109、白云生，淺談51單片機(jī)在出租車計(jì)價(jià)器的應(yīng)用研究[J]，2006，(05)</p><p>　　徐維祥，單片機(jī)微型計(jì)算機(jī)原理與應(yīng)用[M]，大連：大連理工大學(xué)出版社，1996</p><p>　　周航慈，單片機(jī)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)[M]，北京：北京航天航空大學(xué)出版社，2005</p><p><b>　　附錄</b></p><p>&