毕业设计基于AT89S51单片机出租车计价器系统设计Word格式.docx
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用4位数码管实时显示里程数，单位为千米，最后一名为小数位；
用4位数码管实时显示金额，单位为金额数，单位为元，最后一名为小数位。
按“单程”键，那么出租车的价钱为2元/公里；
按“来回”键，那么出租车的价钱为1.5元/千米。
出租车起步千米数为3千米，价钱为8元，大于3千米那么依照以上方式计费。
第二章AT89S51单片机出租车计价器系统的硬件结构
2.1AT89S51单片机操纵出租车计价器系统的组成
本系统是由以下几个部件组成：
单片机AT89S51、键盘操纵部件、里程计算单元、数码管显示单元、脉冲整形电路等。
利用单片机丰硕的I/O端口及其操纵的灵活性，实现大体的里程计价功能和价钱调剂、时钟显示功能，不但能实现所要求的功能而且在专门大程度上扩展功能，能够方便的对系统进行升级。
2.2系统工作原理
当车子启动时，计价开关闭合，由霍尔传感器监测到的脉冲信号，通过处置送到单片机里程寄放器中进行计算，判定出行驶里程是不是已经超过起价千米数，假设已超过，那么依照里程值、每千米的单价数和起价数来计算出当前的累计价钱，并将结果存于价钱寄放器中，再将时刻和当前累计价钱送往显示电路显示出来。
当抵达目的地的时候，由于霍尔传感器没有送来脉冲信号，停止计价，这时计价开关断开，数码管显示电路显示当前所应该支付的金额和对应的里程数，通过人工清零，从头进行初始化进程。
2.3AT89S51的结构及其功能
AT89S51是美国ATMEL公司生产的低功耗、高性能COMS8位单片机，片内含4Kbytes的可系统编程的Flash只读程序存储器，器件采纳ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准8051指令系统及引脚。
它集Flash程序存储器既可在线编程（ISP）及通用8位微处置器于单片芯片中，ATMEL公司的功能壮大，低价位AT89S51单片机可为您提供许多高性价比的应用处合，可灵活应用于各类操纵领域。
要紧性能参数
一、与MCS-51产品指令系统完全兼容
二、4K字节在系统编程（ISP）Flash闪存
3、1000次擦写周期
4、—
五、全静态工作模式：
0HZ—24HZ
7、三级程序加密锁
八、128*8字节内部RAM
九、32可编程I/O线
10、两个16位按时器/计数器
1一、5个中断源
1二、可编程串行通道
13、低功耗的闲置和掉电模式
14、片内振荡器和时钟电路
AT89S51单片机外部引脚散布如图2-1。
图2-1
功能特性概述
AT89S51提供以下标准功能：
4K字节Flash闪速存储器，128字节内部RAM，32个I/O口线，看门口（WDT）,两个数据指针，两个16位按时/计数器，一个全双工串行通信口，片内振荡器及时钟电路，同时，AT89S51可降至0HZ的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式。
AT89S51可组成真正的单片机最小应用系统，缩小系统体积，增加系统的靠得住性，降低系统的本钱。
只要程序长度小于4K，四个I/O口全数提供给用户。
可用5V电压编程,而且擦写时刻仅需10毫秒，仅为8751/87C51的擦除时刻的百分之一,与8751/87C51的12V电压擦写相较，不易损坏器件，没有两种电源的要求，改写时不拔下芯片，适合许多嵌入式操纵领域。
工作电压范围宽（2.7V~6V），全静态工作，工作频率宽在0Hz～24MHz之间，比8751/87C51等51系列的6MHz～12MHz更具有灵活性,系统能快能慢。
AT89S51芯片提供三级程序存储器加密，提供了方便灵活而靠得住的硬加密手腕，能完全保证程序或系统不被仿造。
P0口是三态双向口,通称数据总线口,因为只有该口能直接用于对外部存储器的读/写操作。
2.3.3引脚功能说明
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门电流。
当P1口的管脚第一次写1时，被概念为高阻输入。
P0能够用于外部程序数据存储器，它能够被概念为数据/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，现在P0外部必需被拉高。
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。
P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外手下拉为低电平常，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放器的内容。
P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和操纵信号。
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，由于外手下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。
P3口也可作为AT89S51的一些特殊功能口，如表2-1所示。
端口引脚
第二功能
RXD（串行输入口）
TXD（串行输出口）
（外中断0）
（外中断1）
T0（定时/计数器0）
T1（定时/计数器1）
（外部数据存储器写选通）
（外部数据存储读选通）
表2-1
P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些操纵信号。
RST：
复位输入。
当振荡器复位器件时，要维持RST脚两个机械周期的高电平常刻。
ALE/PROG：
当访问外部存储器时，地址锁存许诺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。
在平常，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按时目的。
但是要注意的是：
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。
现在，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。
若是微处置器在外部执行状态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，每一个机械周期两次PSEN有效。
但在访问外部数据存储器时，这两次有效的PSEN信号将不显现。
EA/VPP：
当EA维持低电平常，那么在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是不是有内部程序存储器。
注意加密方式1时，EA将内部锁定为RESET，当EA端维持高电平常，其间内部程序存储器，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。
2.3.4振荡器特性
XTAL1和XTAL2别离为反向放大器的输入和输出。
该反向放大器能够配置为片内振荡器。
石晶振荡和陶瓷振荡都可采纳。
如采纳外部时钟源驱动器件，XTAL2应不接。
有余输入至内部时钟信号要通过一个二分频触发器，因此对外部时钟信号的脉宽无任何要求，但必需保证脉冲的高低电平要求的宽度。
2.3.5芯片擦除
整个PEROM阵列和三个锁定位的电擦除可通过正确的操纵信号组合，并维持ALE管脚处于低电平10ms来完成。
在芯片擦操作中，代码阵列全被写“1”且在任何非空存储字节被重复编程以前，该操作必需被执行。
另外，AT89S51设有稳态逻辑，能够在低到零频率的条件下静态逻辑，支持两种软件可选的掉电模式。
在闲置模式下，CPU停止工作。
但RAM，按时器，计数器，串口和中断系统仍在工作。
在掉电模式下，保留RAM的内容而且冻结振荡器，禁止所用其他芯片功能，直到下一个硬件复位为止。
2.3.6特殊功能寄放器
特殊功能寄放器于片内的空间散布如表2-2所示。
表2-2
这些地址并无被完全占用，没有占用的地址亦不能够利用，读这些地址将取得一个随意的数值。
而这些地址单元将不能取得预期的结果。
2.3.7中断
AT89S51共有5个中断源：
2个外中断（INT0和INT1）,2个按时中断（T0和T1）和一个串行中断。
这些中断如图2-2。
图2-2中断源方框图
这些中断源各自的禁止和使能位参见特殊功能寄放器的IE。
IE也包括总中断操纵位EA，EA清零，将关闭所有电源。
其中IE.6和IE.5没有概念，用户不能访问这些位，它们是保留为以后的AT89产品作扩展用途。
T0和T1的中断标志TF0和TF1，它们是按时器溢出时的S5P2时序周期被置位，该标志保留至下个时序周期。
2.4LED数码管的结构与功能
LED数码管分共阳极与共阴极两种，其工作特点是，当笔段电极接低电平，公共阳极接高电平常，相应笔段能够发光。
共阴极LED数码管那么与之相反，它是将发光二极管的阴极（负极）短接后作为公共阴极。
当驱动信号为高电平、另一端接低电平常，才能发光。
LED数码管等效于多只具有发光性能的PN结。
当PN结导通时，依托少数载流子的注人及随后的复合而辐射发光，其伏安特性与一般二极管相似。
在正向导通之前，正向电流近似于零，笔段不发光。
当电压超过开启电压时，电流就急剧上升，笔段发光。
因此，LED数码管属于电流操纵型器件。
LED数码管（LEDSegmentDisPlays）是由多个发光二极管封在在一路组成“8”字型的器件，引线已在内部连接完成，只需引出它们的各个笔画，公共电极。
LED数码管经常使用段数一样为7段有的另加一个小数点，还有一种是类似于3位“+1”型。
位数有半位，1，2，3，4，5，6，8，10位等，LED数码管依照LED的接法不同分为共阴和共阳两类，了解LED的这些特性，对编程是很重要的，因为不同类型的数码管，除它们的硬件电路有不同外，编程方式也是不同的。
右图共阴和共阳极数码管的内部电路，它们的发光原理是一样的，只是它们的电源极性不同罢了。
颜色有红，绿，蓝，黄等几种。
LED数码管普遍用于仪表，时钟，车站，家电等场合。
LED数码管外观及内部原理图如图2-3所示。
图2-3LED数码管外观及内部原理图
LED数码管要正常显示，就要用驱动电路来驱动数码管的各个段码，从而显示出咱们要的数位，因此依照LED数码管的驱动方式的不同，能够分为静态式和动态式两类。
一、静态显示驱动：
静态驱动也称直流驱动。
静态驱动是指每一个数码管的每一个段码都由一个单片机的I/O埠进行驱动，或利用如BCD码二-十进位解码器解码进行驱动。
静态驱动的优势是编程简单，显示亮度高，缺点是占用I/O口多，如驱动5个数码管静态显示那么需要5×
8＝40根I/O口来驱动，要明白一个89S51单片机可用的I/O口才32个，故实际应历时必需增加解码驱动器进行驱动，增加了硬体电路的复杂性。
二、动态显示驱动：
数码管动态显示介面是单片机中应用最为普遍的一种显示方式之一，动态驱动是将所有数码管的8个显示笔画“a,b,c,d,e,f,g,dP”的同名端连在一路，另外为每一个数码管的公共极COM增加位元选通操纵电路，位元选通由各自独立的I/O线操纵，当单片机输出字形码时，所有数码管都接收到相同的字形码，但究竟是那个数码管会显示出字形，取决于单片机对位元选通COM端电路的操纵，因此咱们只要将需要显示的数码管的选通操纵打开，该位元就显示出字形，没有选通的数码管就可不能亮。
透过度时连番操纵各个LED数码管的COM端，就使各个数码管连番受控显示，这确实是动态驱动。
在连番显示进程中，每位元数码管的点亮时刻为1～2ms，由于人的视觉暂留现象及发光二极体的余晖效应，尽管事实上列位数码管并非同时点亮，但只要扫描的速度足够快，给人的印象确实是一组稳固的显示资料，可不能有闪烁感，动态显示的成效和静态显示是一样的，能够节省大量的I/O口，而且功耗更低。
2.5DS1302的结构与工作原理
DS1302简介
DS1302是美国DALLAS公司推出的一种高性能、低功耗的实不时钟芯片，附加31字节静态RAM，采纳SPI三线接口与CPU进行同步通信，并可采纳突发方式一次传送多个字节的时钟信号和RAM数据。
实不时钟可提供秒、分、时、日、礼拜、月和年，一个月小与31天时能够自动调整，且具有闰年补偿功能。
工作电压宽达2.5～5.5V。
采纳双电源供电（主电源和备用电源），可设置备用电源充电方式，提供了对后背电源进行涓细电流充电的能力。
DS1302的外部引脚分派如图2-4所示及内部结构如图2-5所示。
DS1302用于数据记录，专门是对某些具有特殊意义的数据点的记录上，能实现数据与显现该数据的时刻同时记录，因此普遍应用于测量系统中。
图2-4
DS1302的外部引脚分派
图2
-5
DS1302的内部结构
各引脚的功能为：
Vcc1：
主电源；
Vcc2：
备份电源。
当Vcc2>
时，由Vcc2向DS1302供电，当Vcc2<
Vcc1时，由Vcc1向DS1302供电。
SCLK：
串行时钟，输入。
I/O：
三线接口时的双向数据线。
CE：
输入信号，在读、写数据期间，必需为高。
该引脚有两个功能：
第一，CE开始操纵字访问移位寄放器的操纵逻辑；
第二，CE提供终止单字节或多字节数据传输的方式。
DS1302有以下几组寄放器：
一、DS1302有关日历、时刻的寄放器共有12个，其中有7个寄放器（读时81h～8Dh，写时80h～8Ch），寄存的数据格式为BCD码形式，如图2-6所示。
图2-6
DS1302有关日历、时刻的寄放器
小时寄放器（85h、84h）的位7用于概念DS1302是运行于12小时模式仍是24小时模式。
当为高时，选择12小时模式。
在12小时模式时，位5是，当为1时，表示PM。
在24小时模式时，位5是第二个10小时位。
秒寄放器（81h、80h）的位7概念为时钟暂停标志（CH）。
当该位置为1时，时钟振荡器停止，DS1302处于低功耗状态；
当该位置为0时，时钟开始运行。
操纵寄放器（8Fh、8Eh）的位7是写爱惜位（WP），其它7位均置为0。
在任何的对时钟和RAM的写操作之前，WP位必需为0。
当WP位为1时，写爱惜位避免对任一寄放器的写操作。
二、DS1302有关RAM的地址
DS1302中附加31字节静态RAM的地址如图2-7所示。
图2-7DS1302静态RAM地址
三、DS1302的工作模式寄放器
所谓突发模式是指一次传送多个字节的时钟信号和RAM数据。
突发模式寄放器如图2-8所示。
图2-8突发模式寄放器
四、另外，DS1302还有充电寄放器等。
读写时序说明
DS1302是SPI总线驱动方式。
它不仅要向寄放器写入操纵字，还需要读取相应寄放器的数据。
要想与DS1302通信，第一要先了解DS1302的操纵字。
DS1302的操纵字如图2-9。
图2-9
DS1302操纵字（即地址及命令字节）
操纵字的最高有效位（位7）必需是逻辑1，若是它为0，那么不能把数据写入到DS1302中。
位6：
若是为0，那么表示存取日历时钟数据，为1表示存取RAM数据。
位5至位1（A4～A0）：
指示操作单元的地址。
位0（最低有效位）：
如为0，表示要进行写操作，为1表示进行读操作。
操纵字老是从最低位开始输出，在操纵字指令输入后的下一个SCLK时钟的上升沿时，数据被写入DS1302，数据输入从最低位（0位）开始。
一样，在紧跟8位的操纵字指令后的下一个SCLK脉冲的下降沿，读出DS1302的数据，读出的数据也是从最低位到最高位。
数据读写时序如图2-10。
图2-10
数据读写时序
具体操作见驱动程序。
DS1302电路连接原理图
电路原理图如图2-11所示，DS1302与单片机的连接也仅需要3条线：
CE引脚、SCLK串行时钟引脚、I/O串行数据引脚，Vcc2为备用电源，外接晶振，为芯片提供计时脉冲。
图2-11DS1302电路连接原理图
2.6A44E霍尔传感器的应用
A44E集成霍尔开关是由霍尔元件、稳压电路、放大器、施密特触发器、OC门（集成电路开路输出门）等五部份电路组成。
在输入端输入电压V1，经稳压器稳压后加在霍尔电势发生器的两头，依照霍尔效应原理，当霍尔片处在磁场中时，在垂直于磁场的方向通以电流，那么与这二者相垂直的方向上将会产生霍尔电势差Vh输出，该Vh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。
当施加的磁场强度达到工作点时，触发器输出高电压，使三极管导通，现在OC门输出端输出低电压，这种状态通常称为“开”。
当施加的磁场强度达到释放点时，触发器输出低电压，三极管截止，使OC门输出高电压，这种状态成为“关”。
如此两次电压变换，使霍尔开关完成了一次开关动作。
A44E集成霍尔开关内部结构与工作波形图如图2-12所示。
图2-12A44E霍尔传感器连接电路
第三章整体电路的设计
3.1模块电路的设计
里程电路的设计
出租车中需要一个能准确取得车轮转动即路程计量信号的装置，以取得标准的脉冲信号送入单片机的按时/计数器T0即P3.4脚，利用单片机的T1计数功能完成一百次的计数后产生一中断来完成路程的测量（设车轮周长为1米，那么霍尔传感器每产生100个脉冲便表示车已经行程，依如实际情形在程序中进行设置）．汽车联轴器按圆周距离嵌入磁钢，用霍尔传感器集成芯片A44E检测并输出脉冲，其工作原理图如图3-1所示，霍尔传感器集成芯片A44E有信号转换、电压放大、整形输出等功能，为增加其抗干扰的能力，通过74LS14对信号整形后再通过光耦送入单片机相应引脚，如图3-2所示。
若是想在此电路中为了避免司机作弊，可采纳加密传感器的方式，先对霍尔传感器搜集到计数脉冲加密，使计数脉冲以密文方式传输，最后解密为明文脉冲，传送到计价器计费。
在密码传感器中，加密器向解码器发送的是密码，只有加密器和解码器固有密码相同时，解码器才向计价器发送计数脉冲，计价器才计费，从而提高了计价器计费的靠得住性，非法出租车司机也无法使车费增加，同时司机也不能擅自改换计价器传感器，实现了计价器有国家计量局统一安装、维修和年检的统一治理。
图3-1霍尔传感器外部实物连接图
图3-2霍尔传感器外部连接电路
脉冲整形电路
信号预处置电路如图3-3所示。
它由二级电路组成，第一级是由开关三极管组成的零偏置放大器，采纳开关三极管能够保证放大器具有良好的高频响应，当输入信号为零或负电压时，三极管截止，电路输出高电平；
而当输入信号为正电压时，三极管导通，现在输出电压随着输入电压的上升而下降，这使得速度里程表既能够测量任意方波信号的频率，也能够测量正弦波信号的频率。
由于放大器的放大功能降低了对待测信号的幅度要求，因此，系统能对任意大于的正弦波和脉冲信号进行测量。
预处置电路的第二级采纳带施密特触发器的反相器CT74LS14来把放大器生成的单相脉冲转换成与CMOS电平相兼容的方波信号同时将输出信号加到8155的TMPIN口，如图3-3所示。
图3
升级会员 