單片機原理及應用課程設計--基于51單片機的出租車計價器程序

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文檔簡介

1、　　課程設計報告　　( 2014—2015 年度第二學期)　　課程：單片機及嵌入式系統(tǒng)A　　題目：基于51單片機的出租車計價器程序 　　院系：自動化系

2、 　　班級：測控1203 　　日期：2015年 6 月 11 日　　一、引言　　身為保定的大學生，保定出租車是我們很熟悉的事物，而出租車作為我們的交通工具也是再平常不過的了。每次外出，幾乎都離

3、不開出租車。在出租車上還有著一個關系到我們花銷的設備——計價器。這是出租車司機和乘客對于了解收費多少的一個必不可少的設備。但我們真的了解這些嗎？　　隨著科學技術的不斷進步，單片機技術也得到了長足發(fā)展。單片機技術自出現(xiàn)后就一直對人類的生活發(fā)展和進步起到很重要的作用，現(xiàn)在各種各樣的單片機技術產(chǎn)品和設備存在于我們的身邊。這學期我們就學習了單片機技術，隨著學習的加深，也逐漸了解了其實出租車計價器也是單片

4、機技術的產(chǎn)品。我們在對單片機技術有了初步的學習后，也可以簡單地分析和設計這些產(chǎn)品的程序、構造和工作模式了。這次課程設計選到了出租車計價器程序，正好給了我們了解出租車計價器工作模式的機會，更給了我們鞏固知識、加深記憶的機會。相信這對我們以后單片機技術的學習以及對其他技術的了解都將起到十分重要的作用。　　二、設計題目：

5、　基于51單片機的出租車計價器程序。　　三、設計思想闡述：　　總體設計方案：　　我們小組由于該課題比較貼近實際，故選用保定的出租車計價收費標準。保定出租車有兩套收費方案，第一套是白天的，另一套是晚上的。還有等待計費，即每5分鐘，加收一公里

6、的費用。以上功能我們都會加入本次課程設計之中。針對以上的目標，我們的設計方案主要有以下幾點：㈠由于缺少傳感器，故我們使用兩個定時/中斷計數(shù)器，T0作為里程模擬，T1作為時間模擬。㈡我們設定了兩組數(shù)列用于顯示，一組為不帶小數(shù)點，適用于數(shù)碼管第四位第三位和第一位不帶小數(shù)點顯示；另一組則帶小數(shù)點，適用于數(shù)碼管第二位帶小數(shù)點顯示。㈢對于數(shù)碼管顯示，我們采取動態(tài)顯示以節(jié)省I/O口。㈣我們加入了矩陣鍵盤，以便可以切換計價模式。

7、　　系統(tǒng)的主要功能：　　基于保定出租車收費的計價器。　　作用：　　我們程序主要功能有：白天計價模式、夜晚計價模式、等待加收費用功能。　　四、系統(tǒng)工作原理介紹：

8、;　?、?9C51單片機的功能及各管腳解釋說明：　　89C51是一種帶4K字節(jié) FLASH存儲器（FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓、高性能CMOS 8位微處理器，俗稱單片機。AT89C2051是一種帶2K字節(jié)閃存可編程可擦除只讀存儲器的單片機。單片機的可擦除只讀存儲器可以反復擦除1000

9、次。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術制造，與工業(yè)標準的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃速存儲器組合在單個芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器，AT89C2051是它的一種精簡版本。AT89C51單片機為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案　　1.AT89C51 提供以下標準功能：4k字節(jié) Flash 閃速存存儲器，128字節(jié)

10、內部RAM，32 個I/O 口線，兩個16位定時/計數(shù)器，一個5向量兩級中斷結構，一個全雙工串行通信口，片內振蕩器及時鐘電。同時，AT89C51可降至0Hz的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式?？臻e方式停止CPU的工作，但允許RAM，定時/計數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式保存RAM中的內容，但振蕩器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一個硬件復位。　　2．管腳說明：

11、 VCC：供電電壓 GND：接地。 P0口：P0口為一個8位漏級開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當P1口的管腳第一次寫1時，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時，P0 口作為原碼輸入口，當FIASH進行校驗時，P0輸出原碼，此時P0外部必須被拉高。 P1口：P1口是一個內部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門

12、電流。P1口管腳寫入1后，被內部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗時，P1口作為第八位地址接收。 P2口：P2口為一個內部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個TTL門電流，當P2口被寫“1”時，其管腳被內部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內部上拉的緣故。P2口當用于外部程序存儲器

13、或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進行存取時，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時，它利用內部上拉優(yōu)勢，　　RST：復位輸入。當振蕩器復位器件時，要保持RST腳兩個機器周期的高電平時間。 ALE/PROG：當訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6

14、。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。 /EA/VPP：當/EA保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（0000H-FFFFH），不管是否有內部程序存儲器。注意加密方式1時，/

15、EA將內部鎖定為RESET；當/EA端保持高電平時，此間內部程序存儲器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。 XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內部時鐘工作電路的輸入。 XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。　?、?位8段LED動態(tài)顯示的原理電路：　　逐位地每隔一定時間輪流點亮各位數(shù)碼管，由于LED數(shù)碼管的余輝和人

16、眼的“視覺暫留”作用，只要控制好掃描時間間隔，則可以造成“多位同時亮”的假象，達到同時顯示的效果。　　動態(tài)顯示節(jié)省I/O口，但顯示亮度不如靜態(tài)顯示的高，要調整好“掃描”速率，如果“掃描”速率較低，會出現(xiàn)閃爍現(xiàn)象。　?、垭娐吩O計：主程序電路　　矩陣鍵盤&

17、lt;/b>　?、茉O計此電路的原因：　　本次課程設計我們選用89C51單片機，因為其功能繁多，實用性好，I/O口足夠，擁有兩個定時中斷，并且擁有復位功能。為了區(qū)分兩種狀態(tài)（白天計價與晚上計價），我們還需要兩個LED燈，和一個蜂鳴器。為了產(chǎn)生機械周期，需要晶振器。數(shù)碼管則選用4位數(shù)碼管，采用動態(tài)顯示。我們需要兩個開關，一個控制為選定白天計價，直接焊在

18、電路板上，一個放在矩陣鍵盤上，這也是我們要添加矩陣鍵盤的原因。　　五、系統(tǒng)程序設計：　?、俪绦蛄鞒虉D：　?、谠闯绦蚣白⑨專?lt;/b>　　#include<reg5

19、2.h>　　#define uint unsigned int　　#define uchar unsigned char　　uint num,m,timeber;//num:T0計時器的計數(shù)值；timeber:T1計數(shù)器的計數(shù)值；　　uint time;</p

20、>　　float s;　　sbit K=P1^3;　　sbit LED1=P1^4;　　sbit LED2=P1^5;　　sbit TRP=P1^6;//定義各個接口

21、;　　unsigned char code tab[]={0x0C0,0x0F9,　　0x0A4,0x0B0,0x99,0x92,0x82,0x0F8, 0x80,　　0x90,0x88,0x83,0x0C6,0x0A1,0x86,0x08E};//不帶小數(shù)點的數(shù)的代碼　　unsigned char code s

22、s[]={0x40,0x79,　　0x24,0x30,0x19,0x12,0x02,0x78, 0x00,　　0x10,0x08,0x03,0x46,0x41,0x06,0x0E};//帶小數(shù)點的數(shù)的代碼　　float code KM[]={4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,

23、18,　　19,20,21,22,23,24,25,26,27,28,29,30,31,32,33,34,35,36　　,37,38,39,40,41,42,43,44,45,46,47,48,49,50,51,52,53,54,　　55,56,57,558,59,60,61,62,63,64,65,66,67,

24、68,69,70,71,72,　　73,74,75,76,77,78,79,80,81,82,83};//模擬里程數(shù)　　void delay(uint x)//延遲子程序　　{　　uchar i;

25、;　　while(x-->0)　　{　　for(i=0;i<125;i++);　　}　　}</p&

26、gt;　　void T0_int(void) interrupt 1 //定時中斷T0的中斷子程序 　　{ 　　TH0=0x3C; 　　TL0=0xB0;//初始值設置，每50ms中斷一次

27、;　　num--;　　if(num==0)　　{s=s+0.1;num=10;}//每0.5毫秒s增加0.1。　　}　　void out_t0(void) //T0初始設置

28、 　　{ 　　TMOD=0X11; //T0，T1均工作在模式一 　　TH0=0X3C; 　　TL0=0XB0;

29、 　　TR0=1;　　}　　void out_t1(void) //T1初始設置 　　{TH1=0X02; <p&

30、gt;　　TL1=0X17;//每0.65s加1　　TR1=1;　　}　　void T1_int(void) interrupt 3 //定時中斷T1的中斷子程序

31、{ 　　TH1=0x02; 　　TL1=0x17;　　timeber--;　　if(timeber==0)　　{time++;ti

32、meber=10;}//time每0.65秒加1。　　}　　uchar code keycode_tab[]={0xee,0xed,0xeb,0xe7,0xde,0xdd,0xdb,　　0xd7,0xbe,0xbd,0xbb,0xb7,0x7e,0x7d,0x7b,0x77}

33、;　　uchar b=200,keycode;　　/*==========鍵盤行列反轉掃描子程序=============*/　　void keyscan()　　{　　uchar keycod

34、e_L,keycode_H,i;　　P3=0xf0;　　keycode_H=P3&0xf0;　　if(keycode_H!=0xf0)　　{　　d

35、elay(20);　　if(keycode_H!=0xf0)　　keycode_H=P3&0xf0;　　}　　P3=0x0f;　　keycode_

36、L=P3&0x0f;　　if(keycode_L!=0x0f)　　{　　delay(20);　　if(keycode_L!=0x0f)　　keycode_L=P3&0x0f;&

37、lt;/p>　　}　　keycode=keycode_H+keycode_L; //keycode：鍵值　　for(i=0;i<16;i++)　　{

38、　　if(keycode==keycode_tab[i])　　b=i; //b:按鍵序號　　}　　}

39、;　　void main()//主程序開始　　{　　uint n,m,t,j,l;//n為數(shù)碼管從左往右數(shù)第二個位的值；m為小數(shù)點后一位的表示值；j為數(shù)碼管第一位的表示值，l為倍數(shù)值。t為里程數(shù)的代表值。　　t=0;

40、　　l=1;　　j=0;　　m=0;　　n=8;　　time=0;</b&g

41、t;　　timeber=1;　　num=10;　　out_t0();　　out_t1();//各個值的賦值及初始化。　　s=0;<

42、/b>　　LED1=1;LED2=0;//LED2燈亮，LED1滅，代表處于空乘狀態(tài)。　　TRP=1;　　while (1)　　{P0=0x0C0;

43、　　P2=0xFE;　　delay(10);　　P2=0xFD;　　delay(10);　　P2=0xFB;<

44、b>　　P0=0x40;　　delay(10);　　P2=0xF7;　　P0=0x0C0;　　delay(10);//循環(huán)掃描，使數(shù)碼管顯示00.00

45、　　keyscan();//鍵掃描；　　if(b==0)//如果矩陣鍵盤的0鍵位被按下，則break　　{break;}　　if(K==0)//如果K被按下，則break　　{break;}}&

46、lt;/b>　　ET0=1;　　ET1=1;　　EA=1;　　LED1=0;<p&g

47、t;　　LED2=1;　　TRP=0;　　delay(100);　　TRP=1;//打開中斷，LED1亮，LED2滅，蜂鳴器響1ms　　if(K==0)//判斷K是否按下，按下則進入白天計價模式&

48、lt;/p>　　{delay(10);　　if(K==0)　　{while(!K);　　{while(1)　　{P2=0xFE;&

49、lt;/p>　　delay(10);　　P2=0xFD;　　delay(10);　　P2=0xFB;　　P0=0x00;</

50、p>　　delay(10);　　P2=0xF7;　　P0=0x0C0;　　delay(10);//顯示08.00　　while(s>=3)//當里程大于3KM時&

51、lt;/p>　　{if(s>=KM[t]&&s<KM[t+1])//當里程在KM[t]與KM[t+1]之間時　　{n=n+1;　　if(n>=10)　　{n=n-10;j=j

52、+1;}//n+1，若n大于10，減10，進位，j加1。　　m=m+5;　　if(m>=10)　　{m=m-10;n=n+1;//若m大于10，減10，進位，n加一；　　i

53、f(n>=10)　　{n=n-10;j=j+1;}若n大于10，n減10，進位，j加一　　}　　t=t+1;}　　if(time>=(36*l)&&

54、time<(36*(l+1)))//每23.4s加收1KM費用　　{n=n+1;　　if(n>=10)　　{n=n-10;j=j+1;}　　m=m+5;</b

55、>　　if(m>=10)　　{m=m-10;n=n+1;　　if(n>=10)　　{n=n-10;j=j+1;}　　}

56、　　l++;}　　P0=0x0C0;　　P2=0xFE;　　delay(5);

57、　　P2=0xFD;　　P0=tab[m];　　delay(5);　　P2=0xFB;　　P0=ss[n];</b

58、>　　delay(5);　　P2=0xF7;　　P0=tab[j];　　delay(5);}//顯示改變后的金額。　　}</

59、b>　　}　　}}　　if(b==0)//判斷b是否按下，按下則進入夜間模式，以下與白天模式差不多。　　{while(1)<

60、;p>　　{m=2;P2=0xFE;　　P0=tab[0];　　delay(10);　　P2=0xFD;　　P0=tab[2];　　delay(10);<p

61、>　　P2=0xFB;　　P0=0x00;　　delay(10);　　P2=0xF7;　　P0=0x0C0;<

62、;/p>　　delay(10);　　while(s>=3)　　{if(s>=KM[t]&&s<KM[t+1])　　{n=n+1;　　if(n>=1

63、0)　　{n=n-10;j=j+1;}　　m=m+7;　　if(m>=10)　　{m=m-10;n=n+1;

64、　if(n>=10)　　{n=n-10;j=j+1;}　　}　　t=t+1;}　　if(time>=(36*l)&&time<(36*(l+1

65、)))　　{n=n+1;　　if(n>=10)　　{n=n-10;j=j+1;}　　m=m+7;<b&

66、gt;　　if(m>=10)　　{m=m-10;n=n+1;　　if(n>=10)　　{n=n-10;j=j+1;}　　}

67、　　l++;}　　P0=0x0C0;　　P2=0xFE;　　delay(5);　　P2=0xFD;&l

68、t;/b>　　P0=tab[m];　　delay(5);　　P2=0xFB;　　P0=ss[n];<b&

69、gt;　　delay(5);　　P2=0xF7;　　P0=tab[j];　　delay(5);}　　}　　}<

70、/b>　　}　　六、系統(tǒng)調試結果:　　開始顯示00.00　　按下電路板上的K顯示：　　按矩陣

71、電路上0鍵位　　夜間3KM后顯示　　早上3KM后顯示　　總體來說顯示良好，沒有大問題，小問題就是時間稍有些不準，不過不影響總程序　　七、課程設計總結：<

72、/b>　?、僭O計工作過程的歸納：　　本次課程設計的主程序我們小組兩人完成，按鍵控制程序則由張老師提供。一開始如何表示里程數(shù)還有停車時間讓我們困惑不已，表示里程數(shù)我們可以使用定時中斷，但是停車時間time的計數(shù)使用軟件定時好還是硬件定時好卻成了問題，最后，考慮到程序的長度以及復雜度，我們選取了硬件定時，充分使用了實驗用板的功能。在經(jīng)過課堂大作業(yè)的檢查

73、后，老師提出可以添加夜間行駛計價的建議，我們便加入了矩陣鍵盤，引入一個新的按鍵，來讓程序進入夜間計價模式。數(shù)碼管的顯示方式的選取我們并沒有花太多的功夫，因為I/O口有限，所以選取動態(tài)掃描的方式。矩陣鍵盤的掃描則借鑒了張老師所給的程序，順利完成。在小數(shù)點顯示方面，我們額外添加了一組數(shù)組，里面的代碼經(jīng)過處理，dp位全部為0。在里程判斷方面，我們也添加了一組數(shù)組，每次選取該數(shù)組中相鄰的兩個數(shù)，判斷里程是否在此之間，從而判斷費用是否加減。在費用

74、計算方面，我們也注意到了進位，從而避免的錯誤的發(fā)生。　?、趯嶒炛械膯栴}與存在的不足：　　停車加收費用出現(xiàn)的很慢，甚至不出現(xiàn)。　　加入T1中斷時所有中斷都未響應。　　按鍵不靈敏。　　矩陣鍵盤的使

75、用太少。　　未使用到液晶屏，數(shù)碼管信息量較少。　?、劢鉀Q問題的方法與建議：　　針對第一點，我們檢查了程序，發(fā)現(xiàn)兩個中斷均設置為每50ms中斷一次，由于T0擁有較高的優(yōu)先級，所以可能T1中斷大多會被重置，所以停車加收費功能很少出現(xiàn)，我們修改了T1中斷初始值，定位每65ms中斷一次，順利解決問題。

76、　　經(jīng)檢查，發(fā)現(xiàn)未給T1的初始值賦值，賦值完后，順利解決問題。　　我們添加了延時去抖，并增加了延時時間，順利解決問題。　　這是一個遺憾，不過也是我們努力的方向，我們會以做出更好的程序為目標，不斷地增強自身的技術，來用單片機應對一個又一個的問題。　　④本次課程設計的認識與收獲：</p&g

77、t;　　本次課程設計，準確無誤的達到了要求的目標。雖然整個設計過程充滿了各種問題和疑問，但都在不懈的努力下得到了解決，直到最后出租車計價器程序的完成。整個設計過程都離不開對程序的設計和課上知識的應用，所以沒有足夠的理論知識幾乎不可能完成，由此可知平時的知識積累是多么重要。設計過程中難免枯燥乏味，但沒有付出哪有回報，細心與耐心是必不可少的。這次課程設計對我們心理的鍛煉，對知識的鞏固，都起到了十分重要的作用。雖說最后稍

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