电子信息工程自动化 基于单片机的出租车计价器设计

摘 要

出租车作为一种城市中非常重要的公共交通工具，他与人们的生活息息相关。所以我也设计了一款出租车计价器，它采用模块化设计，包含里程测量模块、数据存储模块、按键模块、时钟模块、显示模块、语音播报模块六大主要模块。本设计的出租车计价器是以STC89C52单片机为核心，利用霍尔传感器在磁场变化时产生脉冲的原理实现里程测量，并将单价储存在片外储存芯片中，以防止断电后数据丢失。系统控制是用了六个独立的按键，它们分别负责调整时间、时间加、时间减、切屏、白天夜晚切换、开始暂停等功能，司机通过它们完成对计价器的使用与调整。还用了DS1302芯片做了一个实时时钟，它有双电源可以实现断电也不用调时的功能。显示用的是LCD1602液晶屏，可以显示里程和单价等内容。最后用了WT588D语音芯片实现语音播报，要先将语音录制好并存入芯片，使用时按照语音地址进行调用，将一个个地址组合起来就可以实现播报一句话。最终，该计价器可以实现计程计价、计时计价、白天/夜晚不同价格计价的功能，并在行程结束可以语音播报价格和行驶里程，空车时还可以用来显示年月日、时间及星期等信息。

关键词：出租车计价器；单片机；霍尔传感器；模块化

硬件设计

本章节介绍了本设计的出租车计价器硬件设计内容，包含几大模块的主要器件介绍以及电路设计原理。相比普通模拟电路控制，采用单片机设计出租车计价器的功能更强大，而且用较少的硬件和适当的软件的配合就可容易实现[3]。
1单片机最小系统设计
1.1单片机简介
本设计采用的51单片机STC89C52芯片，如图1所示，是STC89C51的升级版本，STC89C52是8位微处理器，有8K的ROM。

图1 STC89C52芯片示意图

里程测量电路设计

1里程测量电路如图所示，传感器输出的脉冲信号先输入74CH14芯片再由芯片输出经过处理的电平。74CH14是一款可以对波形整形的芯片，可以让缓慢输入的信号变得干脆清晰。上电后OUT1输出高电平，只有磁铁靠近霍尔传感器OUT1才输出低电平。OUT1接单片机P3.2引脚，磁铁每次经过霍尔传感器都会产生高低电平变化，而单片机可以对此脉冲进行计数。根据这个原理，如果将磁铁安在车轮上就可以实现对车轮转动圈数计数，而轮胎尺寸是固定的，就可以算出行驶里程。

图 霍尔传感器接线图
2霍尔传感器的安装
霍尔传感器模块设计完成后需要安装在合适的位置，目的是为了测量车辆的行驶里程，则我选择在汽车轮毂上安装磁铁，然后将传感器安装在合适的位置。安装方法如图所示，磁铁装在轮毂上要能够激发传感器，传感器信号输出端与单片机相连。

图2 霍尔传感器安装示意图

数据存储模块

1AT24C02简介
为了方便使用，本设计采用AT24C02作为外部存储，用于存储设定好的单价，使其重新上电后不用重新设置价格。AT24C02是来自美国Atmel公司的一款COMS低功耗EEPROM，其内存有2K，基本特征主要表现在体积小、数据难丢失、抗干扰能力强、10ms以内的写入速度、10000次以上的擦写次数、2.5～5.5V的宽工作电压等方面[8]。芯片封装及引脚如图所示。该芯片传输信息可以采用IIC总线的方式,就是它只要一根信号线和一根数据线就可以和与它相连接的芯片进行数据交换，这种方式既简单方便又减少I/O口的占用。IIC总线是由Philips公司开发的一种简单、双向二线制同步串行总线。

图1 AT24C02引脚示意图

显示模块

1LCD1602简介
本设计的显示模块选择了一块功能强大的液晶显示屏LCD1602，这是一块比较常见的显示屏。该显示器操作方便，耗电量低，显示质量高，是目前工控系统中最为广泛使用的一种液晶屏[12]。LCD1602有带背光和不带背光两种，这里考虑到车内一般不开灯所以选用的是带背光的。LCD1602液晶显示屏一共可以显示两行字符，每一行是可以显示16个字符一起是32个字符,如图1所示。它可以采用+5V供电，并且对比度还可以调,直接接地对比度最高。

图1 LCD1602结构图

软件设计

出租车计价器的软件设计包括5个主要部分，分别是主程序、DS1302子程序、LCD1602子程序、WT588D子程序、里程测量子程序。
1主程序程序流程图
整个系统的主程序流程图如图1所示。开机通电后，首先单片机会去片外存储器内读取上次设置的单价，然后完成实时时钟的初始化和时间读取，语音模块初始化和霍尔传感器模块初始化之后，在LCD1602上显示现在的实时时间信息，接下来单片机就不断的扫描整个程序，只有当有按键按下才会进入按键设置的程序内，判断出是哪个按键按下后执行对应的功能，完成后跳出按键程序继续扫描。

图1 主程序流程图

结论

本设计严格按照任务书的内容进行，本次设计中我们利用STC89C52单片机完成了简单的出租车计价器设计，能够显示实时时钟、行驶里程、等待时间、单价、总价等信息，能按键控制等功能。在完成本设计的期间，我查阅了很多资料，几乎把所学过的所有知识都过了一遍。本设计内包含的一些模块比如LCD1602和DS1302这些芯片之前就几乎没接触过，然后我就先去购买过来然后联系商家请求帮助，商家一般都会提供很多资料，然后我就结合资料和网上的一些应用实例自己学习，最后也是可以熟练的使用这些新的器件了。当然，在完成设计期间也出现一些问题，比如焊接断路和虚焊；又比如程序出现各种BUG等等。当然，这些问题我都通过查资料、向同学请教等途径一一解决了。完成本次的毕业设计后我觉得自己学到了很多东西，不仅仅是对课堂所学知识进行了拓展，也学到了很多新的东西。在学习与实践的过程中，取长补短，不断学习新的东西，不断汲取别人的经验丰富自己的阅历。回顾整个毕业设计过程，期间有一开始的紧张与期待、有中期的激动与失望、也有后期完成时的放松与成就感。经过这次的毕业设计我提升了自己自学能力和动手能力，经验和心性也有很大提升，之后我也会不断学习，不断尝试改进本设计。

参考文献

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