机电一体化毕业设计(论文)基于单片机的出租车计价系统设计.doc
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1、 鄂东职院机电工程系2008届毕业设计(论文)题 目:出 租 车 计 价 系 统学生姓名: 指导教师: 专 业: 机电一体化 班 级: 0516班 完成时间: 2007年11月28日 鄂东职业技术学院毕业设计(论文)任务书学生姓名王鑫专业班级机电0516学号56课题名称出租车计价系统指导教师及职称杨 宝 平(以下内容指导教师可根据实际情况进行调整)一、课题介绍1、目的 使学生对所学知识系统化的运用2、任务 设计系统的硬件结构及软件框图3、拟重点解决的问题 (1)计价器的系统硬件框图(2)系统采用8052作为中央CPU单元,主要分为语音模块、 显示模块、时钟模块、 打印模块和IC卡管理模块 (3
2、)分别介绍系统的各项功能特性。二、主要内容1、主要技术指标 计价器;单片机;微型打印机;IC卡2、设计方案、设计方法、设计手段采用单片机控制。利用单片机丰富的IO端口,及其控制的灵活性,实现本的里程计价功能和价格调节、时钟显示功能、打印功能等。由于验证条件有限,我们采用电动机附带霍尔元件作为车轮,电机为3V 的直流电机,每分的转速可以达到几千转,我们设定电机每转一圈为车轮转动1 米,当电机转动达到1000圈时,就表示已经到达了一公里,系统自动将当前的单价加到总金额上。设定白天的单价是2.5 元,起步价为5 元(包含3 公里),分别行驶不同里程测得数据进行验证。3、主要工作程序1. 对现有出租车
3、计价器进行了深入细致的分析。出租车计价器虽然体积小,但它却要具备多项功能,我们通过对硬件电路及软件程序的分析,充分了解了现有计价器的各项功能的实现原理.2. 由于计价器的工作环境恶劣,因此功能的实现必须可靠。但在实际运行中,它难免会出现问题。通过对计价器的分析,我们解决了现有计价器存在的问题,如乱报单价问题。3. 在出租车计价器原有的软件基础上,为满足客户要求做了多种改动方案.出租车计价在不同的地方有不同的方式,例如:起租里程不同;加价距离不同:等候时间不同等等。4. 完成了微型打印机的硬件及软件设计工作.打印机的种类多,在综合考虑其性价比基础之上,选择点阵针式打印机,并绘制了打印机的硬件电路
4、,编写出了打印驱动程序。三、主要仪器设备计价器;单片机;微型打印机;IC卡四、主要资料及参考文献1、张友德,等.单片微型机原理、应用与实验.复旦大学出版社,1996.2、王卓人,等. IC卡的技术与应用.电子工业出版社,1999. 3、刘向东,等. 打印机结构原理与使用维修.机械工业出版社,1998.4、蔡美琴等. MCS-51系列单片机系统及其应用.高等教育出版社2004.5、张鑫、华臻、陈书谦单片机原理及应用电子工业出版社,20056、马忠梅 籍顺心等. 单片机的C语言应用程序设计.北京航空航天大学出版社2005.7、黄智伟. FPGA系统设计与实践.电子工业出版社.2005.8、赵不贿等
5、在系统可编程器件与开发技术机械工业出版社2001.五、预期设计(论文)成果(1) 不同情况具有不同的收费标准。(2) 能进行手动修改单价(3) 具有数据的复位功能(4) IO 口分配的简易要求(5) 数据输出(6) 能够在掉电的情况下存储单价等数据(7) 能够显示当前的系统时间(8) 打印票据任务下达时间2007 年 05 月 20 日毕业设计(论文)开始与完成时间2007 年 06 月 01 日至2007 年 12 月 10 日预计毕业答辩时间2007 年 12 月 15 日毕 业 设 计 进 度 安 排周次工作内容检 查 方 式第七周 至 第八周开题报告第八周 至 第九周收集资料第九周 至
6、 第十周整理资料第十一周 至 第十二周毕业设计第十二周 至 第十三周毕业答辩专业教研室负责人意见签名:年月日系审核意见(系 公 章)年月日任务下达人签字年月日任务接受人签字年月日备注:1、此表由各专业教研室统一规格后打印。2、本任务书一式三份,由指导教师填写相关栏目,经系审核同意后,系、指导教师和学生各执一份。3、本任务书须与学生的毕业设计(论文)一并按要求装订存档。鄂东职业技术学院教务处诚 信 声 明本人郑重声明:本人所呈交的毕业设计(论文)出租车计价系统是在杨宝平教师的指导下,根据任务书的要求,独立撰写的。本设计(论文)中所引用的其他个人或集体已发表的文字和研究成果,或为获得教育机构的学位
7、或证书所使用过的材料,均已明确注明。凡为本文的撰写所提供的各种形式的帮助,本人在致谢中已经明确表达了谢意。本人完全意识到本声明的法律结果。毕业论文(设计)作者签名:王鑫2007年11月23日目录第一章 出租车的历史 1 1.1出租车计价器发展概况 11.2 出租车行业的管理现状 1第二章 出租车计价器的制作 22.1电路的功能单元设计 22.1.1 里程计算、计价单元的设计 22.1.2 数据显示单元的设计 42.1.3 AT24C02 掉电存储单元的设计 62.1.4 按键单元的设计 72.1.5 设计总框图 72.1.6 设计总体电路图 72.2、程序设计 82.2.1 模块介绍 82.2
8、.2 程序流程图 9第三章 现有的出租车计价器总体功能结构分析123.1 出租车计价操作流程概述123.1.1 出租车计价器的工作原理123.2系统硬件结构及功能特性123.2.1 语音模块123.2.2 显示模块133.2.3 时钟模块143.2.4 打印模块143.2.5 IC卡管理模块153.3系统软件结构16第四章 现有出租车计价器的各项改进工作164.1 日历时钟芯片与乱加单价问题的解决164.1.1日历时钟芯片DS12887功能概述174.1.2乱报单价问题的解决204.2 软件的改进及其抗干扰措施214.3软件的抗干扰措施22第五章 打印机驱动电路及其程序的设计225.1 打印机
9、的选择235.2 M-150II针式打印机原理235.3打印机硬件接口电路的设计245.4 打印数据的保存255.5打印驱动程序的设计25参考文献26结束语27致谢词28附件129附件237题目:出租车计价系统摘要:计价器显示的营运金额是营运里程与价格的函数(等候时间一般折算成一定比例的里程来计算)。出租车计价器通过传感器与行驶车辆连接。出租汽车的实际里程通过传感器的脉冲信号在计价器里折算成一定的计价营运里程。目前市场上出租车计价器功能主要有具有数据的复位功能、白天/晚上转换功能、数据输出功能、计时计价功能等等,但能够进行语音播报数据信息的出租车计价器还是比较少见的,针对这一点我们来设计一款多
10、功能出租车计价器,在原有功能的基础上增加单价输出、单价调整、路程输出、显示当前的系统时间、语音播报数据信息等功能。关键词:计价器;单片机;微型打印机;IC卡出租车计价系统 第1页第一章 出租车的历史1.1出租车计价器发展概况出租车行业在我国是八十年代初兴起的一项新兴行业,随着出租车的产生,计价器也就应运而生。但当时在全国还没有一家企业能够生产,因而那个时期的计价器是由台湾引进。台湾是计价器的主要生产场地,目前全世界的计价器中有90%为台湾所生产。现今我国生产计价器的企业有上百家,主要是集中在北京、上海,沈阳和广州等地.我国第一家生产计价器的是重庆市起重机厂,最早的计价器全部采用机械齿轮构,只能
11、完成简单的计程功能,可以说,早期的计价器就是个里程表。随着科学技术的发展,产生了第二代计价器。它采用了手摇计算机与机械结构相结合的方式,实现了半机械半电子化。此时它在计程的同时还可完成计价的工作.大规模集成电路的发展又产生了第三代计价器,也就是全电子化的计价器。它的功能也在不断完善.当单片机出现并应用于计价器后,现代出租车计价器的模型也就基本具备了,它可以完成计程,计价,显示等基本工作。单片机以及外围芯片的不断发展促进了计价器的发展。出租车计价器在最初使用时具备的主要功能是根据行驶里程计价,要求精度高,可靠性好.随着电子技术的发展以及对计价器的不断改进和完善,便产生了诸多的附加功能。例如:(1
12、)LED显示功能,数码管的使用让计价器实现多屏显示的功能,可同时显示各项营运数据,使乘客一目了然;(2)永久时钟功能,在非营运状态下,日历时钟芯片的使用使计价器可以显示永久时钟;(3)存储功能,可存储多项营运数据,便于查询。新型数据存储器的应用使得计价器的营运数据在掉电情况下还可以保存10年;(4)语音功能,实现语音报价及语音提示等。可以说计价器的发展史反应了现代科技的发展史。1.2 出租车行业的管理现状在我国,经济尚处于发展阶段,由于人民的生活水平以及道路交通的限制,私家汽车的拥有率在短期内不会有较大提高,因此出租车扮演着重要角色。出租车计价器则是出租车上必不可少的重要仪器,它是负责出租车营
13、运收费的专用智能化仪表.由于出租车数量的快速增长,出租车的行业管理也就产生了一系列问题。在我国的各大城市中,对出租车行业的管理方式归纳起来可以分为两大类:第一类管理模式是由出租车出租车计价系统 第2页司机以向私人老板承包的方式进行的,司机只须每天向老板交纳一定的租赁费用,最终由老板按出租车数量向地方和国家交一定的费用即可。因此这种管理模式相对简单,但存在的问题也较多,主要体现在以下两点:1.税收严重流失2.现有的出租车票据不统一:目前国内出租车普遍使用的发票为客运汽车发票,众所周知,汽车客运发票的面值一般来讲为整数,如5角,1元,10元一张等。这在实际使用中一是会给乘客带来不便。例如,计价器显
14、示计价13.4元,而客运汽车发票面值为5元一张和10元一张,此时司机给乘客的发票或者为15元,或者为10元,与实际计价肯定存在误差,给乘客带来不便;二是给单位造成损失。在有些情况下,司机多给乘客发票,乘客若凭此发票报销,会给单位财政带来损失。第二章 出租车计价器的制作利用单片机丰富的IO端口,及其控制的灵活性,实现基本的里程计价功能和价格调节、时钟显示功能。其原理如图2所示。 图2单片机控制方案2.1电路的功能单元设计2.1.1里程计算、计价单元的设计里程计算是通过安装在车轮上的霍尔传感器A44E检测到的信号,送到单片机,经处理计算,送给显示单元的。其原理如图2-1-1所示。出租车计价系统 第
15、3页 图2-1-1传感器测距示意图由于A44E 属于开关型的霍尔器件,其工作电压范围比较宽(4.518V),其输出的信号符合TTL 电平标准,可以直接接到单片机的IO 端口上,而且其最高检测频率可达到1MHZ。 图2-1-2 集成开关型霍耳传感器原理图A44E 集成霍耳开关由稳压器A、霍耳电势发生器(即硅霍耳片)B、差分放大器C、施密特触发器D 和OC 门输出E 五个基本部分组成。在输入端输入电压CC V ,经稳压器稳压后加在霍耳电势发生器的两端,根据霍耳效应原理,当霍耳片处在磁场中时,在垂直于磁场的方向通以电流,则与这二者相垂直的方向上将会产生霍耳电势差H V 输出,该H V 信号经放大器放
16、大后送至施密特触发器整形,使其成为方波输送到OC 门输出。当施加的磁场达到.工作点.(即OP B )时,触发器输出高电压(相对于地电位),使三极管导通,此时OC 门输出端输出低电压,通常称这种状态为.开.。当施加的磁场达到.释放点.(即rP B )时,触发器输出低电压,三极管截止,使OC 门输出高电压,这种状态为.关.。这样两次电压变换,使霍耳开关完成了一次开关动作。其集成霍耳开关外形及接线如图2-1-3 所示。出租车计价系统 第4页 图2-1-3 集成霍耳开关外形及接线我们选择了P3.2 口作为信号的输入端,内部采用外部中断0(这样可以减少程序设计的麻烦),车轮每转一圈(我们设车轮的周长是1
17、 米),霍尔开关就检测并输出信号,引起单片机的中断,对脉计数,当计数达到1000 次时,也就是1 公里,单片机就控制将金额自动的加增加,其计算公式:当前单价 公里数=金额。2.1.2数据显示单元的设计由于设计要求有单价(2 位)、路程(2 位)、总金额(3 位)显示输出,加上我们另外扩展了时钟显示(包含时分秒的显示),采用LCD 液晶段码显示,在距离屏幕1 米之外就无法看清数据,不能满足要求,而且在白天其对比度也不能够满足要求,因此我们采用6 位LED数码管的分屏显示,如图2-2-4ad 所示: 图2-1-2-1 a 时钟显示(图中显示为12 点34 分46 秒) 图2-1-2-1 b 总金额
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