单片机的出租车计价器控制系统的设计
目录
引言 1
（一）研究背景 1
（二）国内外发展现状 2
（三）本文主要研究内容 2
一、系统组成 3
二、单片机介绍 3
三、硬件系统设计 5
（一）单片机最小系统 5
（二）信号采集电路设计 6
（三）显示电路设计 8
（四）时钟电路 10
四、软件系统设计 12
（一）主程序设计 12
（二）测速子程序设计 13
（三）驱动子程序设计 14
（四）液晶屏显示子程序设计 16
结束语 18
参考文献 19
致 谢 20
附录一 原理图 21
附录二 源程序 22
引言
（一）研究背景
本文将要介绍一种通过AT89C51单片机作为主要控制器来实现的一款智能型出租车计价器控制系统，这款系统的实现将突破目前市面上相关产品的平均性能，并且在功能上将得到较大的扩展。出租车计价器系统已经在人们的生产生活中出现了较长一段时间，起初在单片机技术还未成熟并推向使用前，逻辑电路以及cpld等一些具有逻辑运算功能的芯片在控制届大行其道，是大多数控制系统的首要选择，通过这些具有简单运算功能的芯片能够实现一些常见的按键检测、报警器驱动以及数码管显示等功能，这一时期的出租车计价器控制系统已经具有了一些简单的计价功能，这一时期的车速测量主要依靠机械结构来完成，通过车轮对测速齿轮的转动从而实现行驶速度的测量，并通过机械指针方式实现行驶速度指示，计价主要依靠时间计时法来完成，虽然这一
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时期的计价器已经能够完成其基本功能，但是离今天以单片机等微处理器作为主控器的出租车计价器控制系统还具有相当大的一段距离，无论是在功能的作用上还是给予用户一个好的体验上，都不能最大限度的满足用户的要求。在这一现状下，出租车计价器控制系统的设计师们意识到只有采用更高性能并且集成度更高的控制器芯片才能够设计出具有突破意义的产品来，因此在二十世纪九十年代当单片机生产技术和使用方法得到大规模的普及之后，各行各业的电子设计师们开始了对单片机系统的开发，其中在出租车计价器控制系统领域，设计师们将以往的逻辑门电路或者cpld等一些主控器进行剔除，接着将微处理器芯片进行嵌入，通过程序代码的编写和编译并烧写，这样就使得出租车计价器控制系统具有了一定程度的智能意义，不但能够实现车速的非接触式测量，大大降低了对车轮的损耗，并且车速测量通过霍尔传感器等高性能电气器件来完成，能够实现快速并且精确的转速、行驶速度以及行驶里程等参数的测量，大大提高了计价器的性能和功能，随着单片机技术以及传感器技术的不断发展，将各种具有优良性能的传感器嵌入到计价器系统内部，就能够实现计价器的智能化。另外通过单片机等微处理器的嵌入，能够更好的实现出租车计价器控制系统与用户之间的交互，由于单片机等芯片具有几十个甚至上百个管脚，因此能够实现更多模块的驱动。本次毕业设计就将以C51单片机来作为主控器，设计一款能够突破现有产品性能，改进目前相关产品所存在的普遍缺点，而且能做到对软硬件的不断优化，将控制系统的功耗下降到最小。
（二）国内外发展现状
国内外大多数企业已经普遍掌握了生产制造中高以上性能的出租车计价器控制系统产品，但一些具有高端性能的出租车计价器产品只占有很少的比例，这些顶尖技术只有世界上一些少有国家或者研究团队掌握，因此生产成本非常高，导致这些高端产品并不能够在市面上进行普及。许多科研单位和研究小组为了打破这种局面，开始着重开始对出租车计价器控制系统进行研究，不但在硬件上更在软件上寻找突破口，使用更高性能的传感器和更先进的处理器来构建出租车计价器系统的整体框架，相信这种少有高端技术垄断的局面在不久的将来很快会被打破。
（三）本文主要研究内容
本文提出了采用8位型51单片机作为主控核心的出租车计价器控制系统，通过将这种性价比超高并且带有高稳定性性能的芯片嵌入到这种系统中，能够大幅度地降低目前市场上相关产品的生产成本，并且在很大程度上改进了相关产品所存在的普遍缺点。在论文的结构安排上，文章的第一章主要通过到图书馆以及互联网查阅资料对出租车计价器控制系统的发展背景进行了简要的阐述，并对目前国内外相关院校、企业或者兴趣小组的研究成果进行了调查与对比，从而分析出他们的研究现状；文章第二章快速确定了出租车计价器控制系统的主控核心单片机即51单片机，该核心确立后，通过查阅大量资料，选择出了单片机外围模块所要使用的型号，并对其性能特点进行了简要介绍；论文的第三章是出租车计价器控制系统的硬件设计章节，在这一部分，笔者将详细描述控制系统的硬件结构以及各个模块电路的设计过程；论文的第四章是软件设计章节，在这一部分，笔者将通过流程图形式对程序的设计过程进行详细的分析；论文的第五章将对本文所设计的系统进行系统仿真，以此来验证系统的可行性和实用性，本课题将实现如下指标和功能：
1.具有车速测量功能，通过霍尔传感器实现对车轮转速的快速准确测量，从而根据数学公式转换为相应的车速信息；
2.路程测量功能，通过对车速的测量，实现行驶路程的间接测量；
3.车价统计功能，通过单片机的计算功能，对出租车的车费进行相关的运算，并显示在液晶屏上；
4.RTC时间显示功能，通过系统中实时时钟芯片的工作，实现对北京时间的计算，并通过LCD1602液晶屏进行显示。
一、系统组成
下图是通过Visio软件绘制的出租车计价器控制系统的结构原理框图，该图能够最大限度的表达笔者所设计系统中各模块电路的相互连接关系以及模块相互之间的信号走向、控制与被控关系，是进行具体电路原理图设计之前所必需的一个结构设计体现，下面对图中各模块的主要功能做简介。首先需要介绍的是出租车计价器系统的控制核心部分——51单片机最小系统（由图中的单片机、晶振电路和复位电路模块三者共同组成），通过三者的配合实现了对外部其他模块的控制作用，因此它是整个控制系统的核心部分，本系统中它主要完成对霍尔传感器输出的方波脉冲进行周期测量、液晶屏驱动以及按键检测三个功能；霍尔传感器以及比较器用于实现对车轮转速进行测量，并通过输出方波脉冲来表示车轮转速，方波周期越大表明车速越慢，反之则越大；按键模块用于启动和暂停出租车计价器的工作，当乘客上车启动出租车时，按下启动按键，计价器开始统计；当到达目的地时，按下停止按键，计价器停止统计，液晶显示器将车费信息显示给乘客；最后一个是整个控制系统的显示部分，单片机通过控制其内部的液晶点阵中晶格的亮与灭来实现字符的显示。
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