1基于單片機的出租車計費器設計福建師范大學協(xié)和學院信息技術系電子信息工程124132007040指導老師【摘要】根據出租車行業(yè)的需求，傳統(tǒng)的出租車計費器發(fā)展使用了十幾年，在穩(wěn)定性、成本、以及使用習慣上都具有一些優(yōu)勢。而使用單片機實現該系統(tǒng)，是深化單片機應用的良好途徑。本系統(tǒng)由單片機AT89S52和一些外圍器件組成，具有操作簡單，顯示明了，功能強大的特點。使用1602液晶模組作為顯示器，可以顯示數字、字母、中文、圖片等，使系統(tǒng)信息一目了然。本方案充分發(fā)揮人性化的特點。本系統(tǒng)涉及到的理論知識有：PIC單片機知識、LCD液晶顯示器的工作原理和使用方法，出租車計費系統(tǒng)的原理和實現方法、PROTEUS仿真原理及實際應用?！娟P鍵詞】1062液晶模組；LCD液晶顯示器；AT89S52；PROTEUS2目錄1.緒論.31.1課題背景和意義.31.2單片機發(fā)展概況.32.設計方案.42.1主控芯片的設計.43.硬件模塊簡介.43.1AT89S52單片機簡介.43.2液晶簡介.53.3光遮斷器簡介.83.3.1光遮斷器.83.3.2光反射器.93.3.3光反射器的構造與特性.104.硬件電路設計.124.1總體方案與框圖.124.2單片機最小系統(tǒng).124.2.1電源穩(wěn)壓電路.134.2.2復位電路.144.2.3振蕩時鐘電路.154.3液晶電路.164.4光遮斷器電路.164.5電源電路.174.6按鍵電路.174.7指示燈電路.185.軟件程序設計.185.1系統(tǒng)的模式功能設計.185.2系統(tǒng)的主程序設計.195.2.1主程序流程圖.195.2.3主程序仿真圖.215.3系統(tǒng)的各個子程序設計.216.制作系統(tǒng)實物并測試.226.1制作硬件實物.226.2燒寫軟件.226.3測試功能.227.總結.23參考文獻.24附錄一：各個子程序代碼.25附錄二：電路pcb圖.2931.緒論1.1課題背景和意義出租車計費器是乘客與司機雙方的交易準則，它是出租車行業(yè)發(fā)展的重要標志，是出租車中最重要的工具。它關系著交易雙方的利益。具有良好性能的計價器無論是對廣大出租車司機朋友還是乘客來說都是很必要的。因此，汽車計價器的研究也是十分有一個應用價值的。對于模式的切換需要用到機械開關，機械開關時間久了會造成接觸不良，功能不易實現。為此我們采用了單片機進行設計，相對來說功能強大，用較少的硬件和適當的軟件相互配合可言很容易的實現設計要求，且靈活性強，可以通過軟件編程來完成跟多的附加功能。針對模式的切換，通過軟件編程就可以輕而易舉的實現。避免了機械開關帶來的不穩(wěn)定因素。隨著生活水平的提高，人們已不再滿足于衣食住的享受，出行的舒適已受到越來越多的關注。于是，出租車行業(yè)以低價高質的服務給人們帶來了出行的享受。1.2單片機發(fā)展概況單片微機（Single-ChipMicrocomputer）簡稱單片機，有的也叫做微處理（Micro-Processor簡寫P）或微控制器（Micro-Controller簡寫C），通常統(tǒng)稱微型處理部件（MicroControllerUnit簡寫MCU）。一般的說，單片機就是在一塊硅片上集成CPU、RAM、ROM、定時器/計數器、和多種I/O的完整的數字處理系統(tǒng)。單片機的結構與組成目前，單片機的系統(tǒng)結構有兩種類型：一種是將程序和數據存儲器分開使用，即哈佛（Harvard）結構，當前的單片機大都是這種結構。另一種是采用和PC機的馮.諾依曼（VonNeumann）類似的原理，對程序和數據存儲器不作邏輯上的區(qū)分。EPROM型存儲器編程后其內容可用紫外線擦除，用戶可反復使用，所以特別適用于開發(fā)過程，但EPROM型單片機價格很高。單片機編程語言介紹對于51系列單片機，一個新變量名定義之后可在程序中作變量使用，非常易學，根據解釋的行可以找到錯誤而不是當程序執(zhí)行完才能顯現出來。BASIC由于逐行解釋自然很慢，每一行必須在執(zhí)行時轉換成機器代碼，需要花費許多時間，不能做到實時性。BASIC為簡化使用變量，所以，所有變量都用浮點值。BASIC是用于要求編程簡單而且對編程效率和運行速度要求不高的場合。PL/M是Intel從8080微處理器開始為其系列產品開發(fā)的編程語言。它很像PASCAL，是一種結構化語言，它使用關鍵字去定義的結構。PL/M編譯器好像匯編器一樣可產生緊湊代碼，總的來說PL/M是高級匯編語言，可詳細控制著代碼的生成。但對51系列，PL/M不支持復雜的算術運算、浮點變量而無豐富的庫函數支持，學習PL/M無異于學習一種新語言。C語言是一種源于編寫UNIX操作系統(tǒng)的語言，它是一種結構化語言，可產生壓縮代碼。C可以進行許多機器級函數控制而不用匯編語言。與匯編相比，有如下優(yōu)點：對單片機的指令系統(tǒng)不要求了解，僅要求對51的存儲器結構有初步了解寄存器分配、不同存儲器的尋址及數據類型等細節(jié)可由編譯器管理程序有規(guī)范的結構，可分為不同的函數。這種方式可使程序結構化將可變的選擇與特殊操作組合在一起的能力，改善了程序的可讀性編程及程序調試時間顯著縮短，從而提高效率提供的庫包含許多標準子程序，具有較強的數據處理能將已編好程序可容易的植入新程序，因為它具有方便的模塊化編程技術。C語言作為一種非常方便的語言而得到廣泛的支持，C語言程序本身并不依賴于機器硬件系統(tǒng)，基本上不做修改就可根據單片機不同較快地移植過來。微控制器的抗干擾軟件編程方法微控制器越來越多地用于各種電子應用之中，例如自動化、工業(yè)控制和用戶產品市場中。隨著金屬氧化物半導體的硅晶體管幾何尺寸的不斷下降，系統(tǒng)設計中的電磁兼容性（EMC）問題，成為采用小尺寸器件進行應用設計時必須考慮的主要問題。42.設計方案2.1主控芯片的設計本設計以單片機為主控芯片，采用AT89S52單片機。AT89S52是一個低功耗高性能的單片機，具有8kB的閃存、128BRAM、32個I/O口、2個定時/計數器、六個中斷源、一個全雙工的串行口，可反復擦寫，支持ISP(在系統(tǒng)編程)，可以有效地縮短開發(fā)時間和降低開發(fā)成本?？紤]到本次設計要控制的燈、數碼管會占用較多的I/O口，在今后系統(tǒng)發(fā)展上也多了很大的擴展空間，所以本設計選用89S52作為主控芯片。3.硬件模塊簡介3.1AT89S52單片機簡介在本設計中，用到的是AT89C51的升級版AT89S52。AT89S52是ATMEL公司生產的CMOS八位高性能微控制器，硬件方面，是40腳DIP封裝，其中有32個外部雙向I/O（輸入/輸出）端口，同時內含2個16位可編程定時/計數器和1個全雙工串行通信口，允許六個中斷源進行兩級中斷，自帶片內振蕩放大器和時鐘電路，又具有低功耗的閑置和掉電模式；軟件方面，兼容標準MCS-51指令系統(tǒng)，不管是通過匯編語言還是C語言都可以對其進行方便的編程。綜上可知，51系列單片機可謂功能強大，可適用于許多控制領域，為嵌入式控制系統(tǒng)提供了靈活高效且廉價的處理方案。而相比我們學習的最為基礎的AT89C51，AT89S52具有性能上的優(yōu)勢。C51只有4kB閃存的只讀存儲器，而S52有8Kb，有更為充足的存儲空間可用于程序設計。尤為重要的是，S52系統(tǒng)內核內已經固化了ISP監(jiān)控程序，支持ISP(在系統(tǒng)編程)，這樣就可以有效地縮短開發(fā)時間并降低開發(fā)成本。圖3-1AT89S52單片機53.2液晶簡介1602采用標準的16腳接口，其中:第1腳：VSS為地電源。第2腳：VDD接5V正電源。第3腳：V0為液晶顯示器對比度調整端，接正電源時對比度最弱，接地電源時對比度最高，對比度過高時會產生“鬼影”，使用時可以通過一個10K的電位器調整對比度。第4腳：RS為寄存器選擇，高電平時選擇數據寄存器、低電平時選擇指令寄存器。第5腳：RW為讀寫信號線，高電平時進行讀操作，低電平時進行寫操作。當RS和RW共同為低電平時可以寫入指令或者顯示地址，當RS為低電平RW為高電平時可以讀忙信號，當RS為高電平RW為低電平時可以寫入數據。第6腳：E端為使能端，當E端由高電平跳變成低電平時，液晶模塊執(zhí)行命令。第714腳：D0D7為8位雙向數據線。第1516腳：空腳1602液晶模塊內部的字符發(fā)生存儲器（CGROM)已經存儲了160個不同的點陣字符圖形，如表1所示，這些字符有：阿拉伯數字、英文字母的大小寫、常用的符號、和日文假名等，每一個字符都有一個固定的代碼，比如大寫的英文字母“A”的代碼是01000001B（41H），顯示時模塊把地址41H中的點陣字符圖形顯示出來，我們就能看到字母“A”。如圖3-2：圖3-2CGROM和CGRAM中字符代碼與字符圖形對應關系6DM-162液晶顯示模塊可以和單片機AT89C51直接接口，電路如圖3-2所示。圖3-3DM-162液晶顯示模塊與單片機AT89C51直接接口1602液晶模塊內部的控制器共有11條控制指令。它的讀寫操作、屏幕和光標的操作都是通過指令編程來實現的。（說明：1為高電平、0為低電平）指令1：清顯示，指令碼01H,光標復位到地址00H位置。指令2：光標復位，光標返回到地址00H。指令3：光標和顯示模式設置I/D：光標移動方向，高電平右移，低電平左移S:屏幕上所有文字是否左移或者右移。高電平表示有效，低電平則無效。指令4：顯示開關控制。D：控制整體顯示的開與關，高電平表示開顯示，低電平表示關顯示C：控制光標的開與關，高電平表示有光標，低電平表示無光標B：控制光標是否閃爍，高電平閃爍，低電平不閃爍。指令5：光標或顯示移位S/C：高電平時移動顯示的文字，低電平時移動光標。指令6：功能設置命令DL：高電平時為4位總線，低電平時為8位總線N：低電平時為單行顯示，高電平時雙行顯示F:低電平時顯示5x7的點陣字符，高電平時顯示5x10的點陣字符。指令7：字符發(fā)生器RAM地址設置。指令8：DDRAM地址設置。指令9：讀忙信號和光標地址BF：為忙標志位，高電平表示忙，此時模塊不能接收命令或者數據，如果為低電平表示不忙。7指令10：寫數據。指令11：讀數據。液晶顯示模塊是一個慢顯示器件，所以在執(zhí)行每條指令之前一定要確認模塊的忙標志為低電平，表示不忙，否則此指令失效。要顯示字符時要先輸入顯示字符地址，也就是告訴模塊在哪里顯示字符，圖3-3是DM-162的內部顯示地址。如圖3-3：圖3-4DM-162的內部顯示地址比如第二行第一個字符的地址是40H，那么直接寫入40H將不能光標定位在第二行第一個字符的位置，因為寫入顯示地址時要求最高位D7恒定為高電平1所以實際寫入的數據應該是01000000B（40H)+10000000B(80H)=11000000B(C0H)。以下程序是在液晶模塊的第二行第一個字符的位置顯示字母“A”的程序：ORG0000HRSEQUP3.7/確定具體硬件的連接方式。RWEQUP3.6/確定具體硬件的連接方式。EEQUP3.5/確定具體硬件的連接方式。MOVP1,#00000001B/清屏并光標復位。ACALLENABLE/調用寫入命令子程序。MOVP1,#00111000B/設置顯示模式:8位2行