基于單片機控制的的出租車計價器設計

1、<p>　　基于單片機控制的的出租車計價器設計</p><p>　　摘要：本文介紹了一種以AT89C51單片機為主要核心控制器的出租車計價器的設計。該計價器采用單片CPU結構，具有計程計價功能、時鐘顯示功能、數據顯示功能、附加費功能等。充分利用51系列單片機的高性能、高速、且具有快速的I/O操作等優(yōu)點，成功構建了準確、實用的出租車計價器系統(tǒng)。 </p><p>　　關鍵詞：出租車

2、計價器，AT89C51，555定時器，PWM調速 </p><p>　　Abstract: This paper introduces a design based on AT89C51 microcontroller as the core controller of the taxi meter. The meter adopts single chip CPU structure, with the tax

3、i pricing function, the clock display function, data display, additional functions. Make full use of the 51 Series MCU high performance, high speed, and has the advantages of fast I/O, was successfully constructed, accur

4、ate, practical Taximeter system. </p><p>　　Keywords: taximeter, AT89C51555 timer, PWM control </p><p>　　中圖分類號：S611 文獻標識碼：A文章編號： </p><p>　　一、計價器硬件系統(tǒng)設計 </p><p>　　1.1計價出租器

5、的工作原理 </p><p>　　現階段，大部分的計價器系統(tǒng)基本都是由A44E霍爾傳感器、AT89S51單片機、獨立鍵盤、電源模塊和顯示數碼管五部分組成。 </p><p>　　在出租車中，霍爾傳感器通常安裝在車輪上，用來檢測汽車行進的公里數，并產生一系列相應的脈沖送到單片機來進行處理，然后單片機通過計算脈沖數轉化為行駛公里數，接著實現對金額的計算，并將計算好的金額、里程以及單價都在數碼管

6、上進行實時地顯示。獨立鍵盤可以調節(jié)各種價格和里程顯示等相關數據，按下相應的按鈕，產生信號交由單片機處理并實時顯示出來。硬件電路主要包括以下幾部分：AT89C51單片機最小系統(tǒng)、霍爾傳感器檢測單元、數據顯示單元、按鍵電路、穩(wěn)壓電源、基于555定時器的PWM波電機調速電路等。系統(tǒng)結構圖如圖1-1所示： </p><p>　　圖1-1 出租車計價器基本原理圖 </p><p>　　1.2 霍爾傳

7、感器測速單元設計 </p><p>　　傳感器通常由敏感元件和轉換元件組成。常用的轉子速度檢測傳感器有：電磁式位置傳感器、磁敏式位置傳感器、光電式位置傳感器。霍爾元件式位置傳感器是磁敏式位置傳感器的一種，其原理是利用半導體的磁電效應中的霍爾效應，將被測物理量轉換成霍爾電勢信號來作用的。它具有對磁場敏感、結構簡單牢固、體積小、重量輕、壽命長、安裝方便、功耗小、頻率響應寬、輸出電壓變化大、耐振動、不怕灰塵、油污、水汽

8、及煙霧等的污染或腐蝕等優(yōu)點。因此，在測量、自動化、計算機和信息技術等領域得到廣泛的應用。 </p><p>　　A44E是一種開關型的霍爾器件，它由穩(wěn)壓器、霍爾電勢發(fā)生器、差分放大器、施密特觸發(fā)器以及OC門輸出五部分組成。其工作電壓范圍較廣，且所輸出的信號滿足TTL電平標準，可以直接與單片機的I/O 端口進行連接，而且其最高檢測頻率可達到1MHZ。其原理如圖1-2所示: </p><p>

9、　　圖1-2霍爾傳感器測距接線圖 </p><p>　　出租車中需要一個能夠準確獲得車輪轉動次數的裝置，并將此得到標準的脈沖信號送單片機的P3.2引腳。設車輪周長為1m，則霍爾傳感器每產生1000個脈沖表示車已行程1km。選擇P3.2口的外部中斷0作為信號的輸入端，這樣車輪每轉一圈，霍爾開關就檢測并輸出方波信號，使單片機進行中斷反應，并開始對脈沖進行計數，當計數達到1000次時，相對應的路程是1km，單片機就控制

10、將金額自動的增加。 </p><p>　　1.3 數據顯示單元設計 </p><p>　　LED顯示器是由LED發(fā)光二極管衍生出的一種具有顯示功能的器件，是對發(fā)光二極管的一種改良。LED是發(fā)光二極管的簡稱，可以將電能轉換成光能。其本身也是一種發(fā)光體。LED顯示器是由發(fā)光二極管排列組成的顯示器件。提供低電壓進行掃描驅動，具有:耗電少、使用壽命長、成本低、故障少、視角大以及可視距離遠等特點。不

11、僅如此，它的響應時間很短（一般不超過0.1us），亮度也比較高。所以本設計采用LED顯示器作為數據顯示單元。 </p><p>　　本電路原理是利用74LS164串行輸入并行輸出的移位寄存器，在時鐘信號到來時，數據信號被接收且按位向下移動，數據傳輸完畢后輸出端并行輸出驅動數碼管點亮。 </p><p>　　74LS164是高速硅門CMOS器件，與低功耗肖特基型 TTL 器件的引腳兼容。它是

12、8 位邊沿觸發(fā)式移位寄存器，串行輸入數據，然后并行輸出。數據通過兩個輸入端（DSA 或 DSB）之一串行輸入，兩個輸入端通常接在一起使用。時鐘 (CP) 每次由低變高時，數據右移一位，兩個數據輸入端（DSA 和 DSB）的邏輯與，它將在上升時鐘沿到來之前建立一個時間的長度。 </p><p>　　表1 74LS164引腳說明 </p><p>　　LED數碼管顯示器有兩種結構：按公共端CO

13、M所接電平不同分為，共陰極接法和共陽極接法。本電路采用共陽極接法。顯示部分整體電路圖如圖1-3所示： </p><p>　　圖1-3 顯示部分完整電路圖 </p><p>　　1.4 按鍵單元的設計 </p><p>　　在本設計的過程里，我們在電路中共采用了四個按鍵。四個按鍵通過兩個74HC20實現相與的功能，輸出端接外部中斷0，在中斷中選擇要處理的按鍵程序。電路

14、圖如下圖1-4所示： </p><p>　　圖1-4 按鍵電路圖 </p><p>　　1.5 電源模塊的設計 </p><p>　　我們最熟悉的電源是220V交流市電，但在電子電路或者計算機上必須現將其轉換為直流穩(wěn)壓電源后才能使用（汽車上通常無交流電源，不需要整流電路，此處電源設計僅為方便仿真與調試而制作）。本設計中共需要2個電源：給單片機供電的直流5V電源和給仿

15、真調試中小電機供電的直流12V電源。二者原理相似，下面就正12V穩(wěn)壓電源做簡單介紹，電路圖如圖1-5所示： </p><p>　　圖1-5正12V穩(wěn)壓電路圖 </p><p>　　1.6 基于555定時器PWM電機調速電路 </p><p>　　為方便調試霍爾電路、計費和等待附加收費等程序，在本設計中還進行了直流電機調速電路部分的設計。這是一個基于555定時器的占空

16、比可調脈沖振蕩器，其中，占空比的大小可由電位器改變充放電時間來進行調節(jié)。電機M是用它的輸出脈沖驅動的，脈沖占空比與電機電驅電流及轉速成正相關關系，因此調節(jié)電位器的數值就能夠實現對調整電機速度的調節(jié)。下圖中電機兩端并聯續(xù)流二極管，在功放管截止期間為電驅電流提供通路，既保證電驅電流的連續(xù)性，又防止電驅線圈的自感反電動勢損壞功放管。 </p><p>　　圖1-6 基于555定時器的電機PWM調速 </p>

17、<p>　　二、計價器軟件系統(tǒng)設計 </p><p>　　主程序中的一些數據編寫都要參考一定的標準，白天的起步價和晚上的起步價是怎樣規(guī)定和區(qū)分的；當車速小于一定的值和停車等待的時候是怎樣計時計費的等等。我們采用擬定的出租車計價標準進行編寫，下面是其規(guī)定的解釋與說明：白天出租車起步價10元，含3km，公里租價為2元。當車速小于等于每小時12km時，除繼續(xù)按照里程計費外，開始時間累加計費，每五分鐘加價2

18、元。夜里時間為23時至次日5時，起步價變?yōu)?3元，含3km,每公里租價為3元。當車速小于等于每小時12km時，除繼續(xù)按照里程計費外，開始時間累加計費，每五分鐘加價3元。主程序流程圖如圖2-1所示: </p><p>　　圖2-1 主程序流程圖 </p><p><b>　　四、結束語 </b></p><p>　　本文所設計的計價器不但可以實現

19、最基本的計價功能，還可以依照白天、黑夜、中途等待等具體情況來進行單價的調節(jié)，并且在不計價的情況下還可以作為時鐘來使用。同時鍵盤上還設置有時間調節(jié)按鈕，方便司機進行校時。 </p><p><b>　　參考文獻 </b></p><p>　　[1]楊樹興、李擎等《計算機控制系統(tǒng)—理論、技術與應用》.北京機械工業(yè)出版社，2009 </p><p>