出租車計費系統,其功能分為兩個方面,出租車計價器采用at24c02存儲芯片、LCD1602液晶顯示等設計而成。3公里內為起步價,3公里以外為每公里多少錢,白天默認是1.8元,晚上默認是2.2元,這個價格用戶可以設定,等待3分鐘以內不計價,3分鐘以外每分鐘多少元,白天默認是0.5元,晚上默認是1元,這個價格用戶可以設定。能進行白天/晚上轉換、途中等待時間和單價、總金額等所有數據輸出采用LCD1602顯示。
一、出租車計價器硬件電路設計
(1)晶振電路。單片機工作的時候有著嚴格的時序要求,先取一條指令,然后在譯碼器中進行譯碼,接著進行微操作,后再重復這樣一個過程。指令一條一條的被執行,這些都需要節拍與之相配合,而晶振電路正是產生節拍的電路。一般來說,單片機內部都整合有晶振電路,也叫晶體振蕩器,晶振電路對于單片機而言,它提供的單片機正常工作時的節拍,產生時鐘信號,單片機執行指令的時候,就是根據節拍進行的,我們選的晶振頻率很高,則單片機運行速度也會越快,這對于控制系統而言是很重要的。
(2)復位電路。復位指的是回到初始狀態,復位是單片機系統正常工作的前提,RESET引腳是52單片機專用的復位引腳。將該引腳接高電平并讓之持續兩個機器周期,單片機的內部進入復位狀態,且一直保持復位狀態,直到RESET引腳上面的電平變為低電平。一般而言,可以采用上電復位或者是手動復位作為單片機的復位方式,上電復位指的是單面機剛啟動的時候就復位,效率較高,復位完成以后程序從首地址單元開始執行。
(3)霍爾傳感器原理。本次設計信號的捕獲采用的是霍爾傳感器。其在工作過程中,需要利用到固定在電感線圈中的霍爾器件,利用此元件進行信號檢測。在檢測過程中,有金屬物體進入時,由于受到電磁感應作用下磁場強度產生明顯波動,這樣霍爾器件將此波動信號轉換為電壓信號,之后通過單片機來對信號做出判斷,給出結果。由于磁場的周期性,對應的電壓信號也表現出一定周期性。這樣需要波峰檢測將其峰值檢測出,接著轉換處理后將對應的信息送入單片機。這樣就可以通過電壓值的變化確定出是否存在金屬。根據電磁學知識,在傳感器線圈通以正弦交變電流I1時,在電磁感應作用下線圈附近會產生一定強度的正弦交變磁場H1,并進而引發金屬導體中感應電渦流I2,后者會導致出現交變磁場H2。兩磁場的方向不一致,且促使傳感器線圈的等效阻抗出現同樣的變化。
(4)AT24C02的設計。本系統利用AT24C02進行存儲設定的價格費用,保證掉電也能恢復。作為Atmel公司(美國)推出的一款CMOS型低功耗E2PROM的AT24C02,其存儲空間為256×8位,基本特征主要表現在體積小、數據難丟失、抗力強、10ms以內的寫入速度、10000次以上的擦寫次數、2.5~5.5V的寬工作電壓等方面。這種串行設備并未將過多的I/O線及資源占用,主要是通過I2C總線式來讀寫數據,還能對在線編程提供支持,可以實時、便捷的取存數據。且片內地址寄存器被設計在AT24C02內,只要1個數據字節被讀出或寫進,片內地址寄存器將自行增1,以便讀寫下個存儲單元,全部采用單一操作方式來對全部字節進行讀取。從總寫入時間節約角度來看,一次操作能將8字節數據寫入其中。
(5)液晶顯示電路。本裝置所采用的顯示模塊是市面上常見的1602液晶顯示器,其用于顯示費用和時間。1602液晶顯示器價格適中代碼豐富,并且可以直接移植到本系統的設計中。1602液晶顯示器可以用來顯示一些常見的字符,阿拉伯數字等簡單的文字,但是目前還不能顯示中文。1602液晶顯示器內部主要是由點陣構成,有背光和無背光的區別,但一般情況下不會影響顯示的內容,1602液晶顯示器具有一個明顯的優點,那就是在顯示數據的時候穩定性非常好,這對用戶識別顯示器上的信息來說意義重大。
LCD的1、2腳為供電引腳,15和16是一個常高引腳和常低引腳,分別連接到電源正負,引腳3就是之前介紹的背景自動調節引腳,通過改變電阻R1和R2的比值來改變背景亮度,適應不同的顯示環境。RS、R/E、EN引腳用來實現與單片機之間的讀寫操作,DB0-DB7是數據傳送IO口,就是單片機實現對DDRAM進行控制橋梁,在合適的讀寫時序下,單片機通過DB0-DB7液晶模塊的CGRAM以及DDRAM讀取和寫入兩種操作。在本系統中,1602液晶顯示器的電路連接非常簡單,可以將液晶顯示器的數據接口直接連在單片機的輸入輸出接口上。RS引腳是數據命令引腳,主要對液晶的數據是讀還是寫進行控制,RW為數據位的緩存端口,這個端口用來控制顯示數據的內容,以及顯示的命令行字符,DB0到DB8為數據傳輸端口,和單片機的IO引腳可以直接連接。
二、出租車計價器軟件設計
系統的軟件設計思路:在工作開始進行的時候先初始化處理。初始化的內容主要包括:傳感器初始化,單片機的復位。接著由軟件實現對單片機的按鍵電路實行掃描,確定設定的價格車費值。根據系統設定的車輪的直徑,通過計算一圈的周長,測距采用霍爾傳感器感應進行測量。通過按鍵可以調整起步價,里程收費,等待收費。通過按鍵模擬出租車的開始計費,等待,結束計費。在1602液晶上顯示里程數、等待時間,在結束計費時顯示白天與晚上的總費用。系統采用單片機C語言編程,使用KEIL4編程平臺。
總結
最終,我們設計實現出來出租車計費系統,現階段它所能實現的是:(1)顯示出租車行駛路程;(2)顯示出租車行駛速度;(3)顯示出租車實時的計費價格;(4)顯示乘客等待的時間。這四點僅僅是一個初始階段的實現,后續希望加入更多更完善的功能,以提高系統的穩定性和智能性。
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