单片机的多功能出租车计价器设计
本课题主要设计基于单片机的多功能出租车计价器硬件电路和编写系统软件程序，实现系统软硬件联合调试，具体研究工作如下简述了课题研究背景和研究意义，分析了出租车计价器的研究现状，综述了单片机的发展与应用，给出了本课题的主要研究内容。设计了基于AT89S52单片机的多功能出租车计价器系统方案，对系统单片机、显示模块、测距模块、语音模块、时钟模块、按键模块、复位模块、晶振电路、掉电存储模块等进行了器件选型和原理分析。采用仿真软件Protues对系统进行了仿真分析，仿真结果验证了系统设计的正确性。采用硬件电路设计软件Protel 99 SE设计了AT89S52单片机最小系统、显示电路、测距电路、时钟电路、按键电路、语音播报等模块，并绘制了系统总的原理图和PCB图，购买了系统相关电子元器件，对系统硬件电路进行了研制。采用单片机编程软件Keil 4对系统软件进行了设计，给出了系统主程序、中断子程序、里程计价子程序、显示子程序、按键判断子程序等程序流程图，编写了系统完整的程序代码。最后将系统软件程序烧录到了AT89S52单片机中，实现了系统软硬件联合调试，调试出了系统里程计算、计时、计价、显示、语音播报、掉电存储等功能；调试结果验证了系统设计的可行性和正确性。关键词 LCD1602液晶显示器；AT89S52单片机；霍尔传感器；语音播报
目 录
1 绪论 3
1.1 课题的研究背景 3
1.2 课题的研究意义 3
1.3 出租车计价器研究现状 3
1.4 单片机的发展与应用 4
1.5课题主要研究内容 4
1.6 论文主要内容和工作安排 4
2 多功能出租车计价器系统设计方案 5
2.1 系统总体设计方案 5
2.2 系统主要模块和元器件选型和原理分析 6
2.2.1 控制模块 6
2.2.2 显示模块 6
2.2.3 测距模块 7
2.2.4 语音模块 8
2.2.5 时钟模块 9
2.2.6 存储模块 10
2.2.7 按键模块 10
2.2.8 复位模块 11
2.2.9 晶振电路 11
2 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
.2.10 电源模块 11
3 基于单片机的多功能出租车计价器系统仿真分析 11
3.1编译环境 11
3.2 Protues仿真环境 11
3.3 软件仿真与调试 13
4 基于单片机的多功能出租车计价器硬件设计 16
4.1 AT89S52单片机最小系统设计 16
4.2 系统显示电路设计 17
4.3 霍尔测距电路的设计 17
4.4 DS1302时钟电路的设计 18
4.5 AT24C02掉电存储电路的设计 19
4.6 系统按键电路的设计 19
4.7 绘制原理图与PCB图 20
5 系统软件设计 22
5.1 主程序设计 22
5.2 中断子程序 24
5.3里程计价子程序 26
5.4 显示子程序 26
5.5 按键判断子程序 27
6 系统软硬件联合调试 28
6.1实物研制 28
6.2 软硬件联合调试 29
总结与展望 33
致 谢 34
参考文献 35
附录：系统程序代码 37
1 绪论
1.1 课题的研究背景
时代在进步，科学在发展，科技产品正以双眼可以看到的速度改变着我们的生活。18世纪初，德国人发明了自行车；1885年德国人发明了汽车；在城市日益繁荣稳定发展的今天，人们的出行方式也开始变得截然不同。当城市的道路中出现越来越多的私家车时，另一种城市公共交通的出行方式悄然而生——出租车。19世纪初，出租车行业出现在美国，随后便在全球传开，逐渐成为人们代替步行和自驾的热门出行方式。随着出租车行业的不断发展，很快便有了出租车计价器这一产物。出租车计价器顾名思义是用来测量出租车行驶总里程和计算本次行程总价的一个仪器。它给出租车行业带来了一次改革，出租车经营者的收费有了一个较为公正的依据，乘客在支付出行费用时能处于一个更主动的地位，也推动了出租车行业更好更蓬勃得发展。
1.2 课题的研究意义
随着出租车在城市公共交通中的越来越普及，人们乘坐出租车出行时产生的交易次数也变得十分巨大。有交易，就存在着交易纠纷，如果没有一个公平公正的平台，无论是乘客还是出租车的运营者都无法得到利益保护。我国相关法律规定，只有安装了出租车计价器的车辆才能作为合法的出租车投入运营。它的存在使出租车行业的发展更正规化、合法化，它是出租车行业蓬勃发展的重要保障，是乘客出行付费的重要依据；所以本课题基于单片机的多功能出租车计价器设计具有重要研究意义。
1.3 出租车计价器研究现状
出租车行业八十年代初，出租车行业作为一项新兴行业在我国兴起，我国国民经济的快速发展推动了城市公共交通的稳步上升，出租车也逐渐变成了城市公共交通所不可分割的一部分。然而许多年来，我国所使用的出租车计价器仍只有单一的计价功能。为台湾是生产出租车计价器的主力军，目前全世界有90%的计价器来自于台湾。现今我国生产计价器的企业主要是集中在北京，上海和广州等地[6~7]。
重庆市起重机厂作为我国第一家生产计价器的企业，在当时的出租车计价器行业占有相当重要的地位[8]。当时较早的计价器以机械齿轮为主，其缺点非常明显，只能完成里程计算。随着出租车计价器行业的发展，第二代计价器也随之诞生。它通过手摇计算机与机械结构相结合的方式，实现了计价器半机械半电子化。功能相比第一代有了一定的增加，能同时计算里程和价格[9]。
当大规模集成电路的迅速发展之时，第三代计价器也问世了。当单片机技术出现发展，并应用于出租车计价器中时，也就标志着现代化出租车计价器的基本成型，可以同时实现里程计算，价格计算，数据显示等等多种功能[10]。单片机以及相关芯片的发展不断促进了计价器性能的完善，精度更高，可靠性更好。
1.4 单片机的发展与应用
单片机是把一个计算机系统浓缩到一个芯片上，相当于一个微型的计算机。单片机诞生后经历了三大阶段：早期阶段，SCM阶段，主要是寻求最佳的单片形态嵌入式系统的最佳体系结构[1]，Intel公司在这条道路上成就非凡。中期发展，MCU阶段，主要的技术发展方向是：智能化控制能力，在这个阶段，大量的电气、电子技术厂家扛起了大梁，贡献最大的当数Philips公司。SoC阶段的独立发展之路，SoC化趋势是由于单片机专用化的发展。随着各种科学技术的发展和完善，基于SoC的单片机应用系统设计愈加成熟。单片机在仪器仪表、家用电器、公共设施、智能化管理等多个领域应用广泛，大致可分如下几个范畴：（1）在智能仪器仪表上的应用；（2）在工业中生产中的应用；（3）在机电一体化中的应用；（4）在家用电器中的应用；（5）在计算机通信领域中的应用；（6）在医用设备领域中的应用；（7）在各种大型电器中的应用[11~13]。预计今后单片机会在以下几个方面得到快速发展：高集成度、高性能、低功耗、高性价比。新一代的单片机功能将更强大，多CPU的升级也使它拥有更优秀的处理能力，而随着单片机的广泛运用，商家的价格竞争也会导致价格的平民化[2]。
目 录
1 绪论 3
1.1 课题的研究背景 3
1.2 课题的研究意义 3
1.3 出租车计价器研究现状 3
1.4 单片机的发展与应用 4
1.5课题主要研究内容 4
1.6 论文主要内容和工作安排 4
2 多功能出租车计价器系统设计方案 5
2.1 系统总体设计方案 5
2.2 系统主要模块和元器件选型和原理分析 6
2.2.1 控制模块 6
2.2.2 显示模块 6
2.2.3 测距模块 7
2.2.4 语音模块 8
2.2.5 时钟模块 9
2.2.6 存储模块 10
2.2.7 按键模块 10
2.2.8 复位模块 11
2.2.9 晶振电路 11
2 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
.2.10 电源模块 11
3 基于单片机的多功能出租车计价器系统仿真分析 11
3.1编译环境 11
3.2 Protues仿真环境 11
3.3 软件仿真与调试 13
4 基于单片机的多功能出租车计价器硬件设计 16
4.1 AT89S52单片机最小系统设计 16
4.2 系统显示电路设计 17
4.3 霍尔测距电路的设计 17
4.4 DS1302时钟电路的设计 18
4.5 AT24C02掉电存储电路的设计 19
4.6 系统按键电路的设计 19
4.7 绘制原理图与PCB图 20
5 系统软件设计 22
5.1 主程序设计 22
5.2 中断子程序 24
5.3里程计价子程序 26
5.4 显示子程序 26
5.5 按键判断子程序 27
6 系统软硬件联合调试 28
6.1实物研制 28
6.2 软硬件联合调试 29
总结与展望 33
致 谢 34
参考文献 35
附录：系统程序代码 37
1 绪论
1.1 课题的研究背景
时代在进步，科学在发展，科技产品正以双眼可以看到的速度改变着我们的生活。18世纪初，德国人发明了自行车；1885年德国人发明了汽车；在城市日益繁荣稳定发展的今天，人们的出行方式也开始变得截然不同。当城市的道路中出现越来越多的私家车时，另一种城市公共交通的出行方式悄然而生——出租车。19世纪初，出租车行业出现在美国，随后便在全球传开，逐渐成为人们代替步行和自驾的热门出行方式。随着出租车行业的不断发展，很快便有了出租车计价器这一产物。出租车计价器顾名思义是用来测量出租车行驶总里程和计算本次行程总价的一个仪器。它给出租车行业带来了一次改革，出租车经营者的收费有了一个较为公正的依据，乘客在支付出行费用时能处于一个更主动的地位，也推动了出租车行业更好更蓬勃得发展。
1.2 课题的研究意义
随着出租车在城市公共交通中的越来越普及，人们乘坐出租车出行时产生的交易次数也变得十分巨大。有交易，就存在着交易纠纷，如果没有一个公平公正的平台，无论是乘客还是出租车的运营者都无法得到利益保护。我国相关法律规定，只有安装了出租车计价器的车辆才能作为合法的出租车投入运营。它的存在使出租车行业的发展更正规化、合法化，它是出租车行业蓬勃发展的重要保障，是乘客出行付费的重要依据；所以本课题基于单片机的多功能出租车计价器设计具有重要研究意义。
1.3 出租车计价器研究现状
出租车行业八十年代初，出租车行业作为一项新兴行业在我国兴起，我国国民经济的快速发展推动了城市公共交通的稳步上升，出租车也逐渐变成了城市公共交通所不可分割的一部分。然而许多年来，我国所使用的出租车计价器仍只有单一的计价功能。为台湾是生产出租车计价器的主力军，目前全世界有90%的计价器来自于台湾。现今我国生产计价器的企业主要是集中在北京，上海和广州等地[6~7]。
重庆市起重机厂作为我国第一家生产计价器的企业，在当时的出租车计价器行业占有相当重要的地位[8]。当时较早的计价器以机械齿轮为主，其缺点非常明显，只能完成里程计算。随着出租车计价器行业的发展，第二代计价器也随之诞生。它通过手摇计算机与机械结构相结合的方式，实现了计价器半机械半电子化。功能相比第一代有了一定的增加，能同时计算里程和价格[9]。
当大规模集成电路的迅速发展之时，第三代计价器也问世了。当单片机技术出现发展，并应用于出租车计价器中时，也就标志着现代化出租车计价器的基本成型，可以同时实现里程计算，价格计算，数据显示等等多种功能[10]。单片机以及相关芯片的发展不断促进了计价器性能的完善，精度更高，可靠性更好。
1.4 单片机的发展与应用
单片机是把一个计算机系统浓缩到一个芯片上，相当于一个微型的计算机。单片机诞生后经历了三大阶段：早期阶段，SCM阶段，主要是寻求最佳的单片形态嵌入式系统的最佳体系结构[1]，Intel公司在这条道路上成就非凡。中期发展，MCU阶段，主要的技术发展方向是：智能化控制能力，在这个阶段，大量的电气、电子技术厂家扛起了大梁，贡献最大的当数Philips公司。SoC阶段的独立发展之路，SoC化趋势是由于单片机专用化的发展。随着各种科学技术的发展和完善，基于SoC的单片机应用系统设计愈加成熟。单片机在仪器仪表、家用电器、公共设施、智能化管理等多个领域应用广泛，大致可分如下几个范畴：（1）在智能仪器仪表上的应用；（2）在工业中生产中的应用；（3）在机电一体化中的应用；（4）在家用电器中的应用；（5）在计算机通信领域中的应用；（6）在医用设备领域中的应用；（7）在各种大型电器中的应用[11~13]。预计今后单片机会在以下几个方面得到快速发展：高集成度、高性能、低功耗、高性价比。新一代的单片机功能将更强大，多CPU的升级也使它拥有更优秀的处理能力，而随着单片机的广泛运用，商家的价格竞争也会导致价格的平民化[2]。
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