出租车计价器的设计毕业设计论文.docx

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出租车计价器的设计毕业设计论文

本科毕业设计论文

题目：

出租车计价器的设计

系别：

电气与信息工程

专业：

自动化

班级：

自动化701学号：

07010226

学生姓名：

指导老师：

2011年6月

毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明

原创性声明

本人郑重承诺：

所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。

尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。

对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。

作者签名：

　　　　　日　期：

指导教师签名：

　　　　　日　　期：

使用授权说明

本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：

按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。

作者签名：

　　　　　日　期：

学位论文原创性声明

本人郑重声明：

所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。

除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。

对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。

本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。

作者签名：

日期：

年月日

学位论文版权使用授权书

本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。

本人授权　　　　大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。

涉密论文按学校规定处理。

作者签名：

日期：

年月日

导师签名：

日期：

年月日

注意事项

1.设计（论文）的内容包括：

1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）

2）原创性声明

3）中文摘要（300字左右）、关键词

4）外文摘要、关键词

5）目次页（附件不统一编入）

6）论文主体部分：

引言（或绪论）、正文、结论

7）参考文献

8）致谢

9）附录（对论文支持必要时）

2.论文字数要求：

理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。

3.附件包括：

任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）。

4.文字、图表要求：

1）文字通顺，语言流畅，书写字迹工整，打印字体及大小符合要求，无错别字，不准请他人代写

2）工程设计类题目的图纸，要求部分用尺规绘制，部分用计算机绘制，所有图纸应符合国家技术标准规范。

图表整洁，布局合理，文字注释必须使用工程字书写，不准用徒手画

3）毕业论文须用A4单面打印，论文50页以上的双面打印

4）图表应绘制于无格子的页面上

5）软件工程类课题应有程序清单，并提供电子文档

5.装订顺序

1）设计（论文）

2）附件：

按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）次序装订

指导教师评阅书

指导教师评价：

一、撰写（设计）过程

1、学生在论文（设计）过程中的治学态度、工作精神

□优□良□中□及格□不及格

2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度

□优□良□中□及格□不及格

3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力

□优□良□中□及格□不及格

4、研究方法的科学性；技术线路的可行性；设计方案的合理性

□优□良□中□及格□不及格

5、完成毕业论文（设计）期间的出勤情况

□优□良□中□及格□不及格

二、论文（设计）质量

1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？

□优□良□中□及格□不及格

2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？

□优□良□中□及格□不及格

三、论文（设计）水平

1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义

□优□良□中□及格□不及格

2、论文的观念是否有新意？

设计是否有创意？

□优□良□中□及格□不及格

3、论文（设计说明书）所体现的整体水平

□优□良□中□及格□不及格

建议成绩：

□优□良□中□及格□不及格

（在所选等级前的□内画“√”）

指导教师：

（签名）单位：

（盖章）

年月日

评阅教师评阅书

评阅教师评价：

一、论文（设计）质量

1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？

□优□良□中□及格□不及格

2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？

□优□良□中□及格□不及格

二、论文（设计）水平

1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义

□优□良□中□及格□不及格

2、论文的观念是否有新意？

设计是否有创意？

□优□良□中□及格□不及格

3、论文（设计说明书）所体现的整体水平

□优□良□中□及格□不及格

建议成绩：

□优□良□中□及格□不及格

（在所选等级前的□内画“√”）

评阅教师：

（签名）单位：

（盖章）

年月日

教研室（或答辩小组）及教学系意见

教研室（或答辩小组）评价：

一、答辩过程

1、毕业论文（设计）的基本要点和见解的叙述情况

□优□良□中□及格□不及格

2、对答辩问题的反应、理解、表达情况

□优□良□中□及格□不及格

3、学生答辩过程中的精神状态

□优□良□中□及格□不及格

二、论文（设计）质量

1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？

□优□良□中□及格□不及格

2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？

□优□良□中□及格□不及格

三、论文（设计）水平

1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义

□优□良□中□及格□不及格

2、论文的观念是否有新意？

设计是否有创意？

□优□良□中□及格□不及格

3、论文（设计说明书）所体现的整体水平

□优□良□中□及格□不及格

评定成绩：

□优□良□中□及格□不及格

教研室主任（或答辩小组组长）：

（签名）

年月日

教学系意见：

系主任：

（签名）

年月日

摘要

随着出租车行业的发展，出租车已经是城市交通的重要组成部分，从加强行业管理以及减少司机与乘客的纠纷出发，具有良好性能的计价器对出租车司机和乘客来说都是很必要的。

本电路以AT89S51单片机为中心，本电路中用模拟开关测距，实现对出租车计价，采用AT24C02实现在系统掉电的时候保存单价，输出采用8段数码显示管显示行驶的总里程和总金额。

本文模拟出租车计价器的设计，进行里程的显示，预设起步价和起步公里数；行程按全程收费，有复位功能和启动功能，启动后，开始计价。

本文采用单片机进行设计，可以用较少的硬件和适当的软件相互配合来实现设计要求，且灵活性强，可以通过软件编程来完成更多的附加功能。

软件采用C语言编写，通过调试，论文完成了任务书的要求，达到了预期目标。

关键词：

出租车计价器，单片机AT89S51，断电保护，8段数码显示管

ABSTRACT

Asthetaxiindustrydevelopment,thetaxiisanimportantpartofurbantrafficfromstrengtheningtrade,andtoreducethedriverandpassengersmanagement,basedonthedisputehasgoodperformanceofthemetertaxidriversandpassengersalikeisverynecessary.

ThiselectriccircuittakesAT89S51monolithicintegratedcircuitasacenter,andinthiselectriccircuittoreplacewithanalogswitchtomeasuretherange,whichrealizestherentalcarvaluation.TheuseofAT224C02istopreservetheunitpricewhenthepresentsystempowerisfailure.Theoutputuses8sectionsofdigitaldisplaytubes,demonstratingthatgoesthetotalcourseandtheaggregateamount.Thedesignofsimulatedrentalcarmileagefaremeter,themetercandemonstratethecourseofrode,preinstallstartpriceandstartdistanceinkilometer.Thetravelingschedulerealizesaccordingtotheentirejourney,attachingtheresetfunctionandthestartfunction.Thefaremeterstartsthevaluationafterthebeginning.

Thepaperusethemonolithicintegratedcircuittocarryonthedesignandusethelittlehardwareandthesuitablesoftwarecoordinationtorealizethedesignmutuallyandflexibly,furthermorewecancompletethemoreadditionalfunctionsthroughthesoftwareprograms.SoftwarearewritteninClanguage,bydebugging,thesiscompletedtheassignmentofrequirements,reachthedesiredobjectives.

KEYWORDS:

Taximeter,MicrocontrollerAT89S51,PowerPreservation,EightDigitalDisplayTube

1前言

1.1选题意义

近年来，随着出租车的普及使其成为人们工作，生活不可缺少的交通工具。

出租车行业的收费标准也随之被人们日益重视，出租车计价器已成为乘客和驾驶员之间公正合理收费的依据，起到双方“公平称”的作用。

汽车计价器是乘客与司机双方的交易准则，它是出租车行业发展的重要标志，是出租车中最重要的工具。

具有良好性能的计价器无论是对广大出租车司机朋友还是乘客来说都是很必要的。

微型计算机已经广泛应用于各行各业，促进了社会的进步。

作为今天的设计人员，必须很好的掌握微型计算机的概念与技术。

书本上学习的知识通常只是理论上的东西，而现实工作中的则是与实际结合很紧密的事情。

所以实践是必不可少的掌握所学内容的阶段。

现在各大中城市出租车行业都已普及自动计价器，所以计价器技术的发展已成定局。

随着城市建设益加快，象征着城市面貌的出租车行业也将加速发展，计价器的普及也是毫无疑问的，所以未来汽车计价器的市场还是十分有潜力的。

因此，汽车计价器的研究也是十分有一个应用价值的。

1.2国内外研究现状

我国在70年代开始出现出租车，但那时的计费系统大都是国外进口不但不够准确，价格还十分昂贵。

随着改革开放益深入，出租车行业的发展势头已十分突出，国内各机械厂家纷纷推出国产计价器。

出租车计价器的功能从刚开始的只显示路程（需要司机自己定价，计算后四舍五入），到能够自主计费，以及现在的能够打发票和语音提示、按时间自主变动单价等功能。

出租车计价器就是单片微型计算机的一个典型的应用。

现在市面上的出租车计价器品种繁多、功能强大。

作为一个毕业设计的课题,本着从大处着眼,从小处入手的原则,对单片机的应用做了一些初步的尝试和探讨。

出租车计价器一般采用模拟电路和数字电路设计的计价器整体电路的规模较大，用到的器件多，造成故障率高，难调试，对于模式的切换需要用到机械开关，机械开关时间久了会造成接触不良，功能不易实现。

为此我们采用了单片机进行设计，相对来说功能强大，用较少的硬件和适当的软件相互配合可以很容易的实现设计要求，且灵活性强，可以通过软件编程来完成更多的附加功能。

现在可采用的设计方案较多，比如可采用单片机、PLC、VHDL、DSP、FPGA、ARM等等。

各种方案都有各自的优点，如果采用模拟电路和数字电路设计的计价器，整体的电路规模会比较大，用到的器件比较多，造成故障率高，很难调试，所以我们采用单片机方案。

在这里主要介绍单片机方案：

单片机硬件与软件结合，硬件设计简单，单片机的接口较为丰富，可以很容易扩展出许多外部设备，并且软件调试过程容易实现。

编程语言采用C语言，使用起来较为简单，软硬件接口设置方便。

在本设计中，采用AT89S51单片机为主控器，并采用AT24C02实现在系统掉电的时候保存单价等信息，输出采用8段数码管显示。

1.3本文主要工作

本文设计了一台出租车计价器，完成了一下工作：

1）通过查阅相关资料，深入了解出租车计价器的工作原理；

2）复习“MCS-51单片机原理及C语言程序设计”，掌握其接口扩展包括：

显示、键盘等；

3）按照设计基本要求组建基于单片机的出租车计价器的总体结构框图，构建硬件平台；

4）采用C语言编写应用程序,要进行初始化，包括对系统初始化和对存储器初始化，要对硬件设备进行初始化，并使硬件处于就绪状态；

5）通过判断是否计费，调价，清零等状态，来分别调用不同的子程序。

然后对系统进行软件仿真，硬件测试和结果分析，并且达到预期目标。

1.4本文结构安排

第一章：

前言；

第二章：

总体方案设计与论证；

第三章：

系统硬件电路设计；

第四章：

系统软件设计；

第五章：

系统调试与指标测试；

第六章：

项目的综合评价与展望。

2总体方案设计与论证

2.1设计方案选择

1）方案1

采用中小规模数字电路构成计价器，由计数器构成主要的测量模块，由定时器组成主要的控制电路，通过在555振荡器上接入不同电阻选择白天、晚上、红灯或堵车，停车报价。

电路框图如图2-1。

图2-1方案一

2）方案2

用555振荡器模拟车轮转数，用89S52实现外围计数功能，控制单片机P1口的相关开关实现白天，晚上，红灯，停车报价之间的切换，P0口作并行输出。

显示模块选用7个数码管实现动态显示。

电路框图如图2-2。

图2-2方案二

3）方案3

出租车驱动轮转数与轴转数的传动比是一定的，磁感应传感器会产生一个大约20MS的低脉冲，可以通过计算磁感应传感器产生的低脉冲数来计算出租车跑的里程数及相应的车费。

编码器的单片机通过一个I/O口来检测磁感应传感信号，当确定为传感器产生信号时，就通过里一个I/O口向解码器的单片机发送一组编码，则解码器的单片机首先判断当前准备接收的数据时编码器发送的编码还是解码器写入器的发送的解码，当判断解码器写入的解码时，解码器的单片机接收此解码，并用12C总线协议将解码保存到EEPROM中；当判断是编码器发送来的编码时，解码器的单片机接收此编码，然后读出自己EEPROM中的解码，语气接收到的解码相比较，若相同解码器单片机通过I/O口向计价装置发出计价脉冲，否则不发出计价脉冲。

此方法解决了以前计价器计价不准确，使用寿命短等缺点

图2-3方案三

4）方案4

采用单片机进行的设计，相对来说功能强大，用较少的硬件和适当的软件相互配合可以很容易的实现设计要求，而且灵活性较强，可以通过软件编程来完成更多的附加功能。

设计采用AT89S51单片机为主控制器，通过按键代替实现霍尔传感器测距，实现对出租车的基本计价设计，并采用AT24C02实现在系统中掉电的时候保存单价等信息，输出采用8段数码管显示器。

利用单片机丰富的I/O口，及控制的灵活性，实现基本的计价功能。

系统框图2-3如下：

图2-4方案四

2.2方案设计与论证

方案1系统电路较复杂，不能程控和扩展,难以实现白天晚上不同价位和单价调整，尚有进一步优化的空间。

方案2采用单片机进行的设计，用较少的硬件和适当的软件相互配合容易的实现设计要求，可以通过软件编程来完成更多的附加功能。

但是考虑到555振荡器价格昂贵，尚有进一步优化的空间。

方案3解决了以前计价器计价不准确，使用寿命短等缺点。

但此方法通常使干扰信号也能产生计数脉冲，分立元件过于复杂，电路稳定性不好。

方案4利用丰富的I/O端口，及其控制的灵活性，动态显示降低了硬件成本和电源损耗。

在设计中采用一个模拟开关来代替。

通过在软件程序中设置的里程和金额的信息，再加上驱动电路的设计，就可以在数码管上分别显示总金额和总里程，价格便宜而且方便易懂。

综上所述，采用方案3较好。

2.3系统结构框图

系统结构图如2-5所示：

图2-5系统结构图

在方案四中，设计电路时，考虑到里程传感器价格昂贵，且不便于试验测试，在设计中采用一个模拟开关来代替。

模拟开关一端接在P3.4口，另一端接地，通过来回高低电平的变化，每按两次，对应的里程数加一。

通过在软件程序中设置的里程和金额的信息，再加上驱动电路的设计，就可以在数码管上分别显示总金额和总里程。

设计中，为了能够让数码管更好的正常显示，本设计中采用了驱动电路来驱动，在本次硬件设计中，考虑采用芯片74LS245来驱动数码管显示。

在显示方面可以用液晶显示，也可以用数码管进行显示。

由于在这次设计中只需要显示里程和金额信息，设计时采用数码管进行显示。

这样既节约了成本，又可以达到显示的目的。

同时为了减少硬件的复杂度，本论文采用了动态显示方式，选用了共阴极数码管。

同时，还设计了控制按键，能够很好的对出租车计价器控制，如启动、停止按键，清零按键等。

3系统硬件设计

3.1硬件电路说明

在本次设计中，硬件组成包括：

AT89S51，驱动电路，显示电路，复位电路，掉电保护电路，时钟电路，按键电路等几个部分。

单片机是单片微型计算机的简称，单片机以其卓越的性能得到广泛的使用。

在这次设计中，我们采用AT89S51单片机，其中用到的I/O口为P0口和P2口，P0口为8位三态I/O口，此口为地址总线及数据总线分时复用；P2口为8位准双向口，与地址总线高八位复用；P0口和P2口都有一定的驱动能力，P0口的驱动能力较强。

【1】

出租车计价器根据乘客乘坐汽车行驶距里或所用时间的多少进行计价,并在行程中同步显示车费值。

从起步价开始，当汽车程行驶未满2公里时，均按起步价计算。

过2公里后,实现每1公里单价收费，测距收费或测时收费的和便构成了一位乘客的车费。

同时，白天和夜晚价格不同，根据判断时间可以进行切换。

白天单价、夜晚单价和起步价格都可以读取当前时间进行调节。

在系统设计时，按下计价按键时，显示起步价和起步里程范围，这些在程序中显示，当等于或超过两公里后，按计算总价的公式为：

总价=起步价+单价*（总里程-起步里程）+1

3.2硬件电路模块介绍

3.2.1AT89S51单片机简介

AT89S51是一个低功耗，高性能CMOS8位单片机，片内含4kBytesISP（In-SystemProgrammable）的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISPflash存储单元，功能强大的微型计算机的AT89S51可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案.此外，AT89S51设计和配置了振荡频率可为0Hz并可通过软件设置省电模式。

空闲模式下，CPU暂停工作，而RAM定时计数器，串行口，外中断系统可继续工作，掉电模式冻结振荡器而保存RAM的数据，停止芯片其它功能直至外中断激活或硬件复位。

同时该芯片还具有PDIP、TQFP和PLCC等三种封装形式，以适应不同产品的需求。

AT89S51具有如下特点：

40个引脚，4kBytesFlash片内程序存储器，128bytes的随机存取数据存储器（RAM），32个外部双向输入/输出（I/O）口，5个中断优先级2层中断嵌套中断，2个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，看门狗（WDT）电路，片内时钟振荡器。

【2】

单片机各管脚功能介绍：

P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。

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。

PO口有两个功能：

外部扩展存储器时，当作数据/地址总线。

不扩展时，可做一般的I/O使用，但内部无上拉电阻，作为输入或输出时应在外部接上拉电阻。

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。

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。

【3】

图3-1AT89S51引脚图

VCC:

接+5V电源；

GND：

接地；

P1.0：

接启动/停止按键，控制计价；

P1.1：

按功能键；

P1.3：

按清零键；

P0口接数码管选段，P2口