專業(yè)方向課程設(shè)計報告格式.doc
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重慶交通大學計算機與信息學院 專業(yè)方向課程設(shè)計報告 班 級: 電子信息工程 三班 姓 名: 張春秋 學 號: 09200309 設(shè)計項目名稱: 出租車計價器 實驗所屬課程: 專業(yè)方向課程設(shè)計 實驗室(中心): 現(xiàn)代電子實驗中心 指 導(dǎo) 教 師 : 藍章禮 設(shè)計完成時間: 2012.9.10 至 2012.12.20 一、 設(shè)計的目的 通過課程設(shè)計了解和掌握單片機應(yīng)用技術(shù);了解和掌握C語言的程序設(shè)計同硬件電路的結(jié)合;熟練運用proteus,keilC等軟件的操作;了解和掌握單片機硬件電路的焊接和調(diào)試;了解和掌握掉電存儲芯片AT24C02、霍爾傳感器A44E、數(shù)碼管、驅(qū)動芯片74LS245等外部接口芯片器件的應(yīng)用。 二、 設(shè)計內(nèi)容簡介 利用AT89S51單片機,設(shè)計簡單的出租車計價器。在出租車計價器的總體設(shè)計中,我主要負責出租車計價器硬件設(shè)計。其中主要的外圍功能電路有:驅(qū)動電路,按鍵控制電路,掉電保護電路,時鐘部分,數(shù)碼管顯示電路等。通過對以上各功能的設(shè)計,制作出的出租車計價器應(yīng)具有以下功能:上電時顯示全為零,通過按下啟動按鍵來開始計價,數(shù)碼管開始顯示起步價和起步金額;按下模擬開關(guān)按鍵來產(chǎn)生一個脈沖信號,模擬行駛的里程;數(shù)碼管開始顯示所走里程和所應(yīng)付的金額,并逐漸增加;按下停止按鍵,停止計價,數(shù)碼管顯示所走總里程和用戶所需付總金額,按下清零按鍵,數(shù)碼管全顯示零,以備下次計價 三、 系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 采用單片機進行的設(shè)計,相對來說功能強大,用較少的硬件和適當?shù)能浖嗷ヅ浜峡梢院苋菀椎貙崿F(xiàn)設(shè)計要求,且靈活性強,可以通過軟件編程來完成更多的附加功能。設(shè)計采用AT89S51單片機為主控器,以A44E霍爾傳感器測距(按鍵替代),實現(xiàn)對出租車的基本的計價設(shè)計,并采用AT24C02實現(xiàn)在系統(tǒng)掉電的時候保存單價等信息,輸出采用8段數(shù)碼顯示管。利用單片機豐富的I/O端口,及其控制的靈活性,實現(xiàn)基本的計價功能。 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如下: 按 鍵 控 制 89C51 單 片 機 復(fù)位電路 掉電保護 時鐘電路 顯示模塊 顯示總里程和總金額 四、 硬件設(shè)計 硬件組成主要包括:驅(qū)動電路、顯示電路、復(fù)位電路、掉電保護電路、時鐘電路、按鍵電路。 4.1.1 驅(qū)動電路 74LS245是我們常用的芯片,用來驅(qū)動led或者其他的設(shè)備??偩€驅(qū)動器74LS244和74LS245經(jīng)常用作三態(tài)數(shù)據(jù)緩沖器,74LS244為單向三態(tài)數(shù)據(jù)緩沖器,而74LS245為雙向 三態(tài)數(shù)據(jù)緩沖器。本設(shè)計用74LS245作為驅(qū)動芯片,雙向總線發(fā)送器/接收器(3S)。 圖2.4驅(qū)動芯片管腳圖 74LS245主要電器特性的典型值如下: 引出端符號: A A總線端 B B總線端 /G 三態(tài)允許端(低電平有效) DIR 方向控制端 功能表: 表 2.5功能表 利用74LS245來驅(qū)動數(shù)碼管顯示,單片機的P2.0到P2.5分別接A0到A5管腳,進行數(shù)據(jù)的傳送,其中AB/BA接高電平,控制數(shù)據(jù)從A到B進行傳送,B0到B5分別接數(shù)碼管的位選端,驅(qū)動數(shù)碼管依次顯示。P2.0到P2.5的數(shù)據(jù)通過A傳送到B中的數(shù)據(jù)送到數(shù)碼管,以達到顯示數(shù)據(jù)信息的目的。 4.1.2 顯示電路 多數(shù)的應(yīng)用系統(tǒng),都要配輸入和輸出外設(shè),LED顯示器和LCD顯示器,雖然LCD顯示效果比較好,已經(jīng)成為了一種發(fā)展趨勢,但為了節(jié)約成本,我們選用了LED顯示器(圖2.6)。 在顯示方面,我們選用了動態(tài)顯示。靜態(tài)顯示雖然亮度較高,接口編程容易,但是每位的段碼線分別與一個8位的鎖存器輸出相連。占用的I/O口線比較多,在顯示位數(shù)較多的情況下,一般都采用動態(tài)顯示方式。利用動態(tài)顯示的方法,由于LED顯示器的余輝和人眼的視覺暫留現(xiàn)象,只要每位顯示的時間間隔足夠短,就仍能感覺到所有的數(shù)碼管都在顯示。為了簡化硬件,通常將所有位的段碼線相應(yīng)段并聯(lián)在一起,由一個8位I/O口控制,在同一時刻,只讓一位選通,如此循環(huán),就可以使各位顯示出將要顯示的字符。 圖2.6 LED數(shù)碼管 圖2.7集成數(shù)碼管 LED數(shù)碼有共陽和共陰兩種,把這些LED發(fā)光二極管的正極接到一塊(一般是拼成一個8字加一個小數(shù)點)而作為一個引腳,就叫共陽的,相反的,就叫共陰的,那么應(yīng)用時這個腳就分別的接VCC和GND。再把多個這樣的8字裝在一起就成了多位的數(shù)碼管了。在本設(shè)計仿真中使用的是6個一組的共陰8段數(shù)碼管(圖2.7)。 找公共共陰和公共共陽的方法:首先我們找個電源|穩(wěn)壓器(3到5伏)和1個1K(幾百歐的也行)的電阻,VCC串接個電阻后和GND接在任意2個腳上,組合有很多,但總有一個LED會發(fā)光的,找到一個就夠了,然后用GND不動,VCC(串電阻)逐個碰剩下的腳,如果有多個LED(一般是8個),那它就是共陰的了。共陰極數(shù)碼管,陰極接地,當某個發(fā)光二極管的陽極為高電平時,發(fā)光二極管點亮,對應(yīng)的段就顯示。 4.1.3 復(fù)位電路 單片機的復(fù)位是由外部的復(fù)位電路實現(xiàn)的, 復(fù)位電路通常采用上電自動復(fù)位和按鈕復(fù)位兩種方式。上電自動復(fù)位是通過外部復(fù)位電路的電容充電來實現(xiàn)的。除了上電復(fù)位外還需要按鍵手動復(fù)位(圖2.8)。按鍵手動復(fù)位有電平方式和脈沖方式兩種。其中電平復(fù)位是通過RST端經(jīng)電阻與電源VCC接通而實現(xiàn)的。單片機的復(fù)位速度比外圍I/O接口電路快為 能夠保證系統(tǒng)可靠的復(fù)位,在初始化程序中應(yīng)安排一定的復(fù)位延遲時間。 圖2.8復(fù)位電路 4.1.4 掉電保護電路 掉電保護電路中采用了存儲芯片AT24C02。 AT24C02是一個CMOS標準的EEPROM存儲器,是AT24CXX系列(AT24C01/02/04/08/16)成員之一,這些EEPROM存儲器的特點是功耗小、成本低、電源范圍寬,靜態(tài)電源電流約30uA~110uA,具有標準的I2C總線接口,是應(yīng)用廣泛的小容量存儲器之一。 圖2.9 AT24C02引腳圖 上圖是AT24C02的引腳圖,這個芯片是一個8腳芯片,內(nèi)部存儲器有256字節(jié)。 引腳功能介紹如下: A0(引腳1):器件地址的A0位,是器件地址的最低位,器件地址排列是A6 A5 A4 A3A2 A1 A0 R/W。 A1(引腳2):器件地址的A1位。 A2(引腳3):器件地址的A2位。 GND(引腳4):地線。 SDA(引腳5):數(shù)據(jù)總線引腳。 SCL(引腳6):時鐘總線引腳。 TEST(引腳7):測試引腳。 Vcc(引腳8):電源線引腳。 本設(shè)計采用掉電存儲電路圖如下: 圖2.10掉電存儲電路 4.1.5 時鐘電路 MCS-51單片機的各功能部件都是以時鐘控制信號為基準,內(nèi)部電路在時鐘信號的控制下,嚴格地按時序執(zhí)行指令進行工作,單片機本身如同一個復(fù)雜的同步時序電路,為了保證其各個部分同步工作,電路要在唯一的時鐘信號控制下,嚴格地按照時序進行工作。其實只需在時鐘引腳連接上外圍的定時控制元件,就可以構(gòu)成一個穩(wěn)定的自激振蕩器。為更好地保證振蕩器穩(wěn)定可靠地工作,諧振器和電容應(yīng)盡可能安裝得與單片機芯片靠近。 本設(shè)計中使用的振蕩電路,由12MHZ晶體振蕩器和兩個約30PF的電容組成,在XTAL1和XTAL2兩端跨接晶體,電容的大小不會影響振蕩頻率的高低。在整個系統(tǒng)中為系統(tǒng)各個部分提供基準頻率,以防因其工作頻率不穩(wěn)定而造成相關(guān)設(shè)備的工作頻率不穩(wěn)定,晶振可以在電路中產(chǎn)生振蕩電流,發(fā)出時鐘信號。如圖2.11所示。 圖2.11時鐘電路 4.1.6 按鍵電路 按鍵控制電路中,單片機的P1.0管腳接啟動/停止按鍵,通過軟件編程,當按下按鍵計數(shù)器開始工作,開始計價;當彈起按鍵時,計數(shù)器停止工作,停止計價,啟動/停止按鍵帶自鎖功能。按下啟動按鍵,開關(guān)處于導(dǎo)通狀態(tài),這時給P1.0送低電平信號,這時TR0=1,計數(shù)器開始工作,調(diào)用計價子程序開始計價。清零按鍵接單片機的P1.3管腳,按下清零按鍵,P1.3為低電平,調(diào)用清零子程序,用于將顯示數(shù)據(jù)清零,在程序中給各位賦0代碼(0x3f),以達到清零的目的,方便下次計價。另外為功能鍵,控制價格調(diào)整,這個按鍵是在沒有按下啟動/停止按鍵時有作用,計價過程中無效。 圖2.12 按鍵電路 4.2.1硬件電路設(shè)計 按下計價按鍵時,顯示起步價和起步里程范圍,這些在程序中設(shè)置;當?shù)扔诨虺^兩公里后,按計算總價的公式為:總價=起步價+單價*(總里程-起步里程)+1進行計價。本設(shè)計中,起步價為4元,起步里程為2公里,當然這些數(shù)據(jù)可以在程序中改寫,以滿足不同時期價格調(diào)整的需要。下圖是通過在Keil C中編譯通過,并生成Hex文件,在PROTEUS中仿真通過的整體硬件原理圖: 五、 軟件設(shè)計 整個程序的流程圖如下: N N Y 結(jié)果顯示 判斷是否進入調(diào)價模式 判斷是否開始計費 進入調(diào)價模式 調(diào)用計費子程序 判斷是否停止鍵按下 N Y 開顯示 N 初始化 清顯示單價復(fù)位 Y 程序源代碼 #include- 1.請仔細閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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