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电子工程毕业论文
毕业论文
出租车计价系统
作者姓名：
专业、班级：
学号：
校内指导教师：
校外指导教师：
完成日期：
黄河水利职业技术学院自动化工程系
摘要
本设计的是一个基于单片机AT89S52的出租车自动计费设计,附有复位电路,时钟电路,键盘电路等。
复位电路是单片机的初始化操作,除了正常的初始化外,为摆脱困境,通过复位电路可以重新开始。
时钟电路采用12MHz的晶振,作为系统的时钟源,具有较高的准确性。
在上电时字符型液晶1602显示最初的起步价，里程收费，等待时间收费三种收费，通过按键可以调整起步价，里程收费，等待时间收费。
通过按键模拟出租车的运行，暂停，停止。
在1602液晶上可以显示运行的时间，运行时暂停的时间，通过计算可以得出总共的费用和总的路程。
在这里主要是以AT89S52单片机为核心控制器，P0口接1602液晶显示模块，P1口接按键的，通过按键输入。
关键词：
AT89S52、1602液晶、出租车计费器
ABSTRACT
ThedesignisbasedonamonolithicintegratedcircuitAT89S52taxibillingdesign,withresetcircuit,clockingcircuit,keyboardcircuit.Resetcircuitisinitialized,besidesthenormaloperationoftheinitialdilemma,asaforeigner,throughtheresetcircuitcanstartagain.12MHzadoptstheclockcircuit,asasystemofcrystaloscillator,higherclocksource.
Thecharactersinthecrystalthattheinitial1602,charges,feesmileagewaitingtime,threebuttonscanbeadjustedbychargingfees,justwaitingtime,mileage.Throughthesimulationofthetaxi,buttons,stop.SuspensionIntheliquidcrystaldisplaycanrun1602,operationtime,whensuspensioncanbeobtainedbythecomputationofthetotalcost.hereismainlyforthecorecontroller,AT89S52SCMP0mouthafter1602LCDmodule,P1mouthafterthekeys,throughthekeystroke.
Keyword：
AT89S52；1602LCD；Taxidevices
1课程设计书·······················································································3
1.1课程设计任务············································································3
1.2功能要求···················································································3
1.3课程设计方案············································································3
2硬件电路设计····················································································5
2.1振荡电路设计············································································4
2.2复位电路设计·············································································4
2.3键盘接口电路·············································································6
2.4显示电路···················································································6
2.5直流电机电路·············································································7
2.6单片机各引脚功能说明································································7
2.7L298和1602液晶的简介·····························································9
3软件设计·························································································13
3.1单片机资源··············································································13
3.2单片机模块··············································································13
3.3系统程序流程框图····································································16
4proteus调试····················································································17
4.1proteus介绍··············································································17
4.2proteus界面介绍·······································································17
4.3protues的简单使用····································································18
4.4仿真结果···················································································20
心得体会······························································································21
参考文献······························································································22
致谢····································································································23
附录1元件清单···················································································24
附录2程序清单···················································································25
附录3原理图······················································································33
1课程设计任务书
1.1课程设计任务
设计一个出租车自动计费器，计费包括起步价、行车里程计费、等待时间计费三部分，用1602液晶显示总金额，运行时间，暂停时间，最大值为99.9元，起步价为5.0元，3Km之内起步价计费，超过3Km，设速度为100m/s，10s增加1.3元（即1KM增加1.3元），等待时间单价为每分钟1.5元，用液晶显示总里程，同时用液晶显示等待时间和运行花费时间。
设计要求：
一、计费功能
费用的计算是按行驶里程收费。
设起步价为5.00元。
1、当里程<3km时，按起价计算费用
2、当里程>3km时，每公里按1.3元计费
3、等待累计时间>2min时，按1.5元/min计费
二、显示功能
1、显示行驶里程：
用四位数字显示，显示方式为“XXXX”,单位为km。
计程范围0-99km，精确到1km。
2、显示等候时间：
用两位数字显示，显示方式为“XX”,单位为min。
计时范围0-59min，精确到1min。
3、显示总费用：
用四位数字显示，显示方式为“XXX.X”,单位为元。
计价范围0-999.9元，精确到0.1元。
1.2功能要求
本出租车自动计费，上电后显示最初的起步价，里程计费单价，等待时间计费单价，通过按键可以调节起步价，里程计费单价，等待时间计费单价。
同时具有运行，暂停，停止等状态，可以显示运行的时间，同时可以显示暂停的时间，具有累加功能，暂停和运行时间在暂停和运行前一次的状态上计时。
出租车停止后能够显示行驶的总费用。
1.3课程设计方案
方案一：
采用数字电子技术，利用555定时芯片构成多谐振荡器，或采用外围的晶振电路作为时钟脉冲信号，采用计数芯片对脉冲尽心脉冲的计数和分频，最后通过译码电路对数据进行译码，将译码所得的数据送给数码管显示，一下是该方案的流程框图，方案一如图1.1所示：
图1.1方案一
案二：
采用EDA技术，根据层次化设计理论，该设计问题自顶向下可分为分频模块，控制模块计量模块、译码和动态扫描显示模块，其系统框图如图1.2所示：
图1.2方案二
方案三：
采用MCU技术，通过单片机作为主控器，利用1602字符液晶作为显示电路，采用外部晶振作为时钟脉冲，通过按键可以方便调节，一下是方案三的系统流程图，本方案主要是必须对于数字电路比较熟悉，成本又高。
方案图如图1.3所示：
图1.3方案三
方案总结：
通过各个方案的比较本次采用方案三，不但控制简单，而且成本低廉，设计电路简单。
2硬件电路设计
2.1振荡电路
单片机内部有一个高增益、反相放大器，其输入端为芯片引脚XTAL1，其输出端为引脚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（电容和一般取33pF）。
这样就构成一个稳定的自激振荡器。
振荡电路脉冲经过二分频后作为系统的时钟信号，再在二分频的基础上三分频产生ALE信号，此时得到的信号时机器周期信号。
振荡电路如图2.1所示：
图2.1振荡电路
2.2复位电路设计
复位操作有两种基本形式：
一种是上电复位，另一种是按键复位。
按键复位具有上电复位功能外，若要复位，只要按图中的RESET键，电源VCC经电阻R1、R2分压，在RESET端产生一个复位高电平。
上电复位电路要求接通电源后，通过外部电容充电来实现单片机自动复位操作。
上电瞬间RESET引脚获得高电平，随着电容的充电，RERST引脚的高电平将逐渐下降。
RERST引脚的高电平只要能保持足够的时间（2个机器周期），单片机就可以进行复位操作。
按键复位电路图如图2.2所示。
图2.2复位电路
2.3键盘接口电路
（1）独立式键盘：
独立式键盘中，每个按键占用一根I/O口线，每个按键电路相对独立。
I/O口通过按键与地相连，I/O口有上拉电阻，无键按下时，引脚端为高电平，有键按下时，引脚电平被拉低。
I/O口内部有上拉电阻时，外部可不接上拉电阻。
键盘接口电路如图2.3所示：
图2.3键盘接口电路
2.4显示电路
对于现实电路我们可以采用数码管，也可以采用液晶显示，液晶又分字符型和点阵型，我们使用的液晶是字符型液晶，并且带字符库的，不需要查找代码。
英文字符就可。
液晶电路使用时，如果发现液晶不亮可以调节连接液晶的点位器，改变液晶的亮度。
显示电路如图2.4所示：
图2.4显示电路
2.5直流电机电路
该直流电机主要是通过驱动芯片L298来驱动，这款芯片可以同时驱动2个直流电机，可以用直流电或PWM脉冲波驱动第5,7脚为控制电机的正反转，一个接负电压，一个接正电压，第6脚ENA控制电机的转速，通过PWM可以控制转速，这里我们给它一个高电平就可以了。
直流电机电路如图2.5所示：
图2.5直流电机电路
2.6单片机各引脚功能说明
AT89S52电路图如图2.6所示：
VCC：
供电电压。
GND：
接地。
P0口：
P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门流。
当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。
P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。
在FIASH编程时，P0口作为原码输入口，当FIASH进行
校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。
P1口：
P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。
图2.6AT89S52
P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。
在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。
P2口：
P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。
并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。
这是由于内部上拉的缘故。
P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。
在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。
P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。
P3口：
P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。
当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。
作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。
P3口也可作为AT89S52的一些特殊功能口，如表2.1所示。
表2.1AT89S52的一些特殊功能口
管脚
备选功能
P3.0RXD
（串行输入口）
P3.1TXD
（串行输出口）
P3.2/INT0
（外部中断0）
P3.3/INT1
（外部中断1）
P3.4T0
（记时器0外部输入）
P3.5T1
（记时器1外部输入）
P3.6/WR
（外部数据存储器写选通）
P3.7/RD
（外部数据存储器读选通）
P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。
RST：
复位输入。
当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。
ALE/PROG：
当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。
在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。
在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。
因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。
然而要注意的是：
每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。
如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。
此时，ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。
另外，该引脚被略微拉高。
如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。
/PSEN：
外部程序存储器的选通信号。
在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。
但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。
/EA/VPP：
当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。
注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET；当/EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。
在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。
XTAL1：
反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。
XTAL2：
来自反向振荡器的输出。
2.7L298和1602液晶的简介
2.7.1字符液晶1602的介绍
字符型液晶1602主要技术参数如表2.2所示：
表2.2字符型液晶1602主要技术参数
显示容量：
16*2个字符
芯片工作电压：
4.5—5.5V
工作电流：
2.0mA（5.0V）
模块最佳工作电压：
5.0V
字符尺寸：
2.95*4.35（W*H）mm
接口信号说明如表2.3所示：
表2.31602接口信号说明
编号
符号
引脚说明
编号
符号
引脚说明
1
Vss
电源地
9
D2
DataI/O
2
VDD
电源正极
10
D3
DataI/O
3
VL
液晶显示偏压信号
11
D4
DataI/O
4
Rs
数据/命令选择端（H/L）
12
D5
DataI/O
5
R/W
读/写选择端（H/L）
13
D6
DataI/O
6
E
使能信号
14
D7
DataI/O
7
D0
DataI/O
15
BLA
背光源正极
8
D1
DataI/O
16
BLK
背光源负极
控制器接口说明（HD44780及兼容芯片）
1、基本操作时序
a读状态：
输入：
Rs=L,Rw=H,E=H输出：
D0—D7=状态字
b写指令：
输入：
Rs=L,Rw=L,D0—D7=指令码输出：
无
E=高脉冲
C读数据：
输入：
Rs=H,Rw=L,E=H输出：
D0—D7=数据
d写数据：
输入：
Rs=H,Rw=L,D0—D7=数据输出：
无
E=高脉冲
状态字说明如表2.4所示：
表2.4状态字说明（a）
STA7
D7
STA6
D6
STA5
D5
STA4
D4
STA3
D3
STA2
D2
STA1
D1
STA0
D0
表2.5状态字说明（b）
STA0--6
当前数据地址指针的数值
STA7
读写操作使能
1：
禁止0：
允许
注：
对控制器进行读写操作之前，都必须进行读写检测，确保STA7为0
RAM地址映射图
控制器内部带有80*8位（80字节）的RAM缓冲区，对应关系如下图2.6所示：
表2.6RAM地址映射图LCD16字*2行
00
01
02
03
04
05
06
07
08
09
0A
0B
0C
0D
0E
0F
10
…
27
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
4A
4B
4C
4D
4E
4F
50
…
67
指令说明
初始化设置
显示模式设置如表2.7所示：
表2.7显示模式设置
指令码
功能
0
0
1
1
1
0
0
0
设置16*2显示，5*7点阵，8位数据接口
显示开关及光标设置如表2.8所示：
表2.8显示开关及光标设置
指令码
功能
0
0
0
0
1
D
C
B
D=1开显示；D=0关显示
C=1显示光标；C=0不显示光标
B=1光标闪烁；B=0光标不显示
0
0
0
0
0
1
N
S
N=1当读或写一个字符后地址指针加一，且光标加一
N=0当读或写一个字后地址指针减一，且光标减一
S=1当写一个字符后，整屏显示左移（N=1）或右移（N=0）,以得到光标不移动而屏幕移动的效果
S=0当写一个字符，整屏显示不移动
数据控制
控制器内部没有一个数据地址指针，用户可通过它们来访问内部的全部80字节RAM。
数据指针设置如表2.9所示
表2.9数据指针设置（a）
指令码
功能
80H+地址码（0—27H,40—67H）
设置数据地址指针
读数据：
见c
写数据：
见d
其它设置如表2.10所示
表2.10数据指针设置（b）
指令码
功能
01H
显示清屏：
1.数据指针清零
2.所有显示清零
02H
显示回车：
1.数据指针清零
供电电路如图2.7所示：
单电源（字符型模块）
双电源（字符和图形型模块）
图2.7供电电路
2.7.2L298驱动芯片简介
以下是L298驱动芯片的管脚图，如图2.8所示：
图2.8L298芯片图
1脚：
电流监测端A2脚：
输出端
3脚：
输出端4脚：
功率电源电压（+12V）
5脚：
输入端6脚：
时能端（通过电阻接地）
7脚：
输入端8脚：
GND接地
9脚：
逻辑电源电压端（+5V）10脚：
输入端
11脚：
使能端12脚：
输入脚
13脚：
输出端14脚：
输出端
15脚：
电流监测端B
3软件设计
3.1单片机资源使用
在本次设计中像电路键盘用到了P1口，其中P1.0到P1.4口作为键盘的输
入，直流电机电路的控制线用了P2口线，P3.0、P3.1、P3.2分别为led信号控制脚。
显示电路用到了P0和P2口，P0口为液晶的数据口。
3.2单片机软件模块设计
3.2.1中断子函数
对于中断程序，只要定时器计数满就会产生中断50ms中断一次，共计20次，秒钟加1，秒钟计满再分钟加，当分钟加到99时全部清零。
以下是中断子函数的流程图如图3.1所示：
图3.1中断子程序流程图
3.2.2判键子函数
对于独立式键盘判键，首先看有键按下不，如果有键按下则延时一会儿，在判断是否真的有键按下，如果确实
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