基于單片機(jī)的多人計(jì)價(jià)器設(shè)計(jì)

張蒙蒙 吳萌 王艷榮

摘 要：基于對現(xiàn)在出租車計(jì)價(jià)器的功能的改進(jìn)和完善，結(jié)合STC公司的STC89C52芯片，提出了出租車多人計(jì)價(jià)器的設(shè)計(jì)方案，給出了采用C語言，Keil C軟件設(shè)計(jì)的出租車多人計(jì)價(jià)器的實(shí)現(xiàn)步驟、仿真及硬件測試結(jié)果，驗(yàn)證了方案的正確性。出租車多人計(jì)價(jià)器相對于現(xiàn)有的計(jì)價(jià)器功能更加完善，實(shí)用性更強(qiáng)。

關(guān)鍵詞：多人計(jì)價(jià)器；C語言；STC89C52單片機(jī)；Keil C

0 引言

在當(dāng)今社會(huì)的出租車計(jì)價(jià)器中，只能計(jì)算出一位乘客的乘車價(jià)錢，所以現(xiàn)在的出租車計(jì)費(fèi)還有一定的改進(jìn)空間。為了更好的解決這個(gè)問題，設(shè)計(jì)了多人計(jì)價(jià)器，以達(dá)到打車費(fèi)用更加合理，使人們的出行更加便利的目的。多人計(jì)價(jià)器是在原有的計(jì)價(jià)器基礎(chǔ)上進(jìn)行功能的創(chuàng)新和改善，使得計(jì)價(jià)器的功能更加完善。

1 系統(tǒng)總體方案

系統(tǒng)主要由單片機(jī)STC89C52，霍爾傳感器，液晶顯示器LCD1602，和鍵盤電路組成（系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示）。

單片機(jī)的功能是完成里程計(jì)算，車費(fèi)計(jì)算，等待計(jì)費(fèi)等，是整個(gè)系統(tǒng)的核心。霍爾傳感器來完成信號的采集，并且將采集到的信號傳遞給單片機(jī)。鍵盤電路控制每位乘客的計(jì)價(jià)開始和終止。液晶顯示器用于顯示每位乘客的總價(jià)。

2 硬件電路設(shè)計(jì)

2.1 霍爾傳感器

本次設(shè)計(jì)使用的是A44E型霍爾傳感器，A44E型傳感器是開關(guān)型傳感器，其傳出的信號是符合TTL電平標(biāo)準(zhǔn)的信號，所以霍爾傳感器可以直接接到單片機(jī)的I/O端口上。霍爾傳感器的工作電壓范圍是4.5～18V，最高檢測頻率可達(dá)到1MHZ（管腳圖如圖2所示）。

A44E型霍爾傳感器是由穩(wěn)壓器，霍爾電勢發(fā)生器，差分放大器，施密特觸發(fā)器和三極管輸出端5個(gè)基本部分組成的。

在輸入端接入輸入電壓VCC，提供電路工作電壓。當(dāng)霍爾傳感器處在磁場內(nèi)部，并在與磁場垂直的方向通入電流，根據(jù)霍爾效應(yīng)原理，與這兩者垂直的方向上將會(huì)產(chǎn)生霍爾電勢差VH輸出，再由后續(xù)電路的放大和整形，使其輸出信號成為方波。

霍爾傳感器主要完成里程的計(jì)算。把霍爾傳感器安裝在車輪上來檢測信號，把輸出端接在單片機(jī)的P3.3端口，車輪每轉(zhuǎn)過一周，霍爾傳感器就完成一個(gè)開關(guān)動(dòng)作，輸出一個(gè)脈沖，引起單片機(jī)的中斷一次，通過對中斷次數(shù)的計(jì)算來完成對里程的計(jì)算。車輪的周長為1m（可以根據(jù)相應(yīng)的車輛設(shè)置），每當(dāng)霍爾傳感器傳出1000個(gè)脈沖，單片機(jī)中斷1000次，出租車就行走了一千米，里程加一。

2.2 鍵盤控制單元

本次設(shè)計(jì)需要對每位乘客的乘車費(fèi)用分別進(jìn)行計(jì)算，這部分用獨(dú)立按鍵控制。一輛出租車上最多可以乘坐4名乘客，所以采用了4個(gè)獨(dú)立按鍵。每個(gè)獨(dú)立按鍵可以控制一個(gè)乘客的乘車費(fèi)用。當(dāng)按鍵按下第一次時(shí)，對乘客的計(jì)費(fèi)開始，當(dāng)按下第二次時(shí)，對相應(yīng)程序初始化，并對乘客的乘車費(fèi)用清零。

按鍵的按動(dòng)過程中會(huì)有抖動(dòng)存在，所以在程序設(shè)計(jì)中要設(shè)置去抖程序。

2.3 顯示單元

顯示部分需要顯示四位乘客的乘車總費(fèi)用，其主要功能是由LCD1602來完成。LCD1602與單片機(jī)的數(shù)據(jù)地址線0-7分別連接。根據(jù)P0口的硬件特點(diǎn)，外部必須接入上拉電阻。LCD1602具有的特性為：①1602采用的是5×7點(diǎn)陣圖來顯示單個(gè)字符，②LCD1602中的“16”代表了每行最多可以顯示16個(gè)字符，“02”代表了總共可以顯示兩行字符。1602內(nèi)有一個(gè)80字節(jié)的緩沖區(qū)（如表一所示），每一行有40個(gè)字節(jié)地址，但是1602的屏幕上只能顯示前十六個(gè)字節(jié)地址的內(nèi)容。

3 軟件設(shè)計(jì)

3.1 主程序

在主程序中，需要完成對各個(gè)參量寄存器以及接口的初始化，以及對應(yīng)程序的中斷、計(jì)算、循環(huán)等工作，主要部分是按鍵程序的書寫。

當(dāng)出租車啟動(dòng)后，主程序開始執(zhí)行，各個(gè)部分進(jìn)行初始化并開始掃描鍵盤，當(dāng)掃描到按鍵的狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，鍵盤狀態(tài)改變次數(shù)變量就加1（key++），當(dāng)key=1時(shí)，就啟動(dòng)計(jì)價(jià)子程序，執(zhí)行相應(yīng)子程序的內(nèi)容，完成該按鍵對應(yīng)乘客的乘車費(fèi)用的計(jì)算，當(dāng)key=2時(shí)，相應(yīng)部分子程序初始化把按鍵對應(yīng)乘客的乘車費(fèi)用清零，并把key從新賦值為零。程序框圖如圖3所示。

3.2 總價(jià)計(jì)算子程序

主程序啟動(dòng)后，里程中斷服務(wù)子程序?qū)⒂?jì)算好的數(shù)值傳入里程寄存器中。總價(jià)計(jì)算子程序就是根據(jù)里程寄存器里的內(nèi)容來判斷乘客乘車的里程數(shù)是否大于3km。若里程大于3km，則執(zhí)行計(jì)算公式：總價(jià)金額=起步價(jià)+（里程-3）×單價(jià)+等待時(shí)間×等待單價(jià)；若乘客里程小于或等于三千米，則執(zhí)行公式：總金額=起步價(jià)+等待時(shí)間×等待單價(jià)。

3.3 里程中斷服務(wù)子程序

里程中斷子程序的原理為：每當(dāng)霍爾傳感器傳來一個(gè)脈沖，單片機(jī)就中斷一次。只有當(dāng)相應(yīng)的鍵盤狀態(tài)改變次數(shù)變量key1，key2，key3，key4得值為1時(shí)，相應(yīng)乘客的里程計(jì)算才開始，對應(yīng)計(jì)算子程序的單片機(jī)每中斷一次，單片機(jī)中斷次數(shù)加一，當(dāng)中斷次數(shù)達(dá)到1000以后，里程加一，然后將中斷的次數(shù)清零，重新進(jìn)行累加。根據(jù)按鍵的不同從而可以分別計(jì)算不同乘客的里程。

3.4 等待中斷服務(wù)子程序

等待中斷服務(wù)子程序的原理為：首先設(shè)置單片機(jī)為每1ms中斷一次，然后將當(dāng)前里程值存入一個(gè)緩存變量，每過5分鐘，把當(dāng)前得到的里程值與緩存變量中的里程值進(jìn)行比較，如果數(shù)值相等，就可以得出霍爾傳感器沒有傳出信號，從而啟動(dòng)等待計(jì)費(fèi)，每過5分鐘，等待時(shí)間計(jì)價(jià)就改變一次。

4 結(jié)論

通過軟件仿真和硬件實(shí)驗(yàn)可以驗(yàn)證多人計(jì)價(jià)器在功能上實(shí)現(xiàn)了對多個(gè)乘客進(jìn)行乘車計(jì)費(fèi)的，并且在硬件測試時(shí)1602上顯示的乘車費(fèi)用與理論值一致，所以多人計(jì)價(jià)器在準(zhǔn)確度上也達(dá)到了要求。經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明硬件系統(tǒng)在實(shí)時(shí)性能上比軟件系統(tǒng)要低，所以會(huì)出現(xiàn)計(jì)時(shí)功能與實(shí)際相比有微小延遲的結(jié)果。硬件實(shí)驗(yàn)的靈活性較軟件仿真較差，可能會(huì)出現(xiàn)按鍵按下程序執(zhí)行執(zhí)行延遲的情況。

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（作者單位：內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)）