出租车计费器的设计报告

目录摘要----------------------------------------------------------------------1一、方案比较及论证-------------------------------------------------31.1方案比较----------------------------------------------------31.2方案确定----------------------------------------------------3二、基本控制原理----------------------------------------------------32.1出租车的档位控制----------------------------------------32.2里程数的计算----------------------------------------------42.3电机停转、里程数静止不变的控制-------------------4三、系统设计----------------------------------------------------------53.1.1电源电路--------------------------------------------------53.1.2电平转换电路--------------------------------------------53.1.3电机驱动电路--------------------------------------------63.1.4显示电路--------------------------------------------------63.1.5系统控制电路--------------------------------------------73.2.1系统程序流程图-----------------------------------------8四、系统功能测试----------------------------------------------------94.1.1换档和暂停测试-----------------------------------------94.1.2里程数测试-----------------------------------------------94.2设计与测试使用的仪器----------------------------------94.3误差分析及措施-------------------------------------------9五、心得体会----------------------------------------------------------10六、谢词--------------------------------------------------10七、参考文献--------------------------------------------------11基于PIC单片机的出租车计费摘要随着电子技术的发展,出租车计费器技术也在不断进步和提高,了解在出租车上应用的计费系统，对我们日常生活也有帮助。

而使用单片机实现该系统，是深化单片机应用的良好途径。

本系统以AT89C52单片机为核心设计了一种用于计算出租车费用的出租车计费器。

其中还可根据出租车的档位，以及运行时间，实时将里程数和时间用1602液晶显示。

利用单片机的数学运算和控制功能，结合部分模拟和数字电路，实现控制中的功能手动切换。

各项实测表明，设计原理正确合理，功能符合设计要求。

本系统提高同学们用C语言编写程序的能力、单片机应用系统设计综合能力的训练、培养同学们分析问题和解决问题的能力、对同学们的招聘以及参加工作均有帮助。

该系统稍加改进，可以成为一套真正的实用的计费系统。

关键词：单片机、直流电机、PWM调速。

一、方案比较及论证1、方案比较方案一：采用数字电路控制。

采用传感器件，输出脉冲信号过放大整形作为移位寄存器的脉冲，实现计价，但是考虑到这种电路过于简单，性能不稳定，而且不能调节单价，也不能根据天气调节计费标准，电路不够实用。

方案二：采用单片机控制。

利用单片机丰富的 I/O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。

2、方案确定通过比较通过比较以上两种方案，单片机方案有较大的活动空间，不但能实现所要求的功能而且能在很大的程度上扩展功能，而且还可以方便的对系统进行升级，所以我们采用方案二。

二、基本控制原理1、出租车的档位控制出租车的档位控制我们设计用PWM（脉冲宽度调制）来控制。

PWM 是通过控制固定电压的直流电源开关频率，改变负载两端的电压，从而达到控制要求的一种电压调整方法。

在PWM驱动控制的调整系统中，按一个固定的频率来接通和断开电源，并且根据需要改变一个周期内“接通”和“断开”时间的长短。

通过改变直流电机电枢上电压的“占空比”来达到改变平均电压大小的目的，从而来控制电动机的转速。

从而可以实现出租车的换档。

设电机始终接通电源时，电机转速最大为Vmax，设占空比为D= t1 / T，则电机的平均速度为Va = Vmax * D，其中Va指的是电机的平均速度；Vmax 是指电机在全通电时的最大速度；D = t1 / T是指占空比。

由上面的公式可见，当我们改变占空比 D = t1 / T时，就可以得到不同的电机平均速度Vd，从而达到调速换档的目的。

其原理如图1所示。

图12、里程数的计算根据PWM的调速原理Va = Vmax * D，即直流电机转动T秒钟的时间内里程数为S=Va*T = Vmax * D*T，则可以用实验的方法测出直流电机在一秒钟内的转速，再利用调速原理即可算出不同档位的速度，再根据直流电机转动的时间便可算出里程数。

3、电机停转、里程数静止不变的控制我们这次的设计是采用电流电机的经典控制电路 H桥电路控制的。

H桥控制电路可以实现直流电机的正转、反转、停止、加速、减速等各种操作。

如图2 所示即为H桥电路示意图。

图2图中所示为一个典型的直流电机控制电路。

电路得名于“H桥驱动电路”是因为它的形状酷似字母H。

4个三极管组成H的4条垂直腿，而电机就是H中的横杠。

H桥式电机驱动电路包括4个三极管和一个电机。

要使电机运转，必须导通对角线上的一对三极管。

根据不同三极管对的导通情况，电流可能会从左至右或从右至左流过电机，从而控制电机的转向。

要使电机停转，则必使对角线上的两对三极管处于不导通状态，即为截止状态。

由于此时电机停转，里程数和时间也会静止不变。

三、系统设计1、硬件部分设计（1）电源电路电路原理图如下图所示：图3本设计系统采用的时USB供电方式，用一个LED灯做电源指示灯，同时用一个10uF的电解电容来稳定供给系统的电源。

（2）电平转换电路电路原理图如下图所示：图4电平转换电路由MAX232芯片及外围电容构成，用于把计算机的RS-232C电平转换为TTL电平，并利用此电路给单片机下载程序以及与单片机进行串口通信。

（3）电机驱动电路电路原理图如下所示：图5基于三极管的使用机理和特性，在驱动电机中采用H桥功率驱动电路，H桥功率驱动电路可应用于步进电机、交流电机及直流电机等的驱动。

永磁步进电机或混合式步进电机的励磁绕组都必须用双极性电源供电，也就是说绕组有时需正向电流，有时需反向电流，这样绕组电源需用H桥驱动。

直流电机控制使用H桥驱动电路，当DC1为低电平,通过对DC2输出占空比不同的矩形波使三极管Q3、Q6同时导通Q4截止，从而实现电机正向转动以及转速的控制；同理，当DC2为高电平,通过对DC1输出占空比不同的矩形波使三极管Q4、Q5同时导通，Q3截止，从而实现电机反向转动以及转速的控制。

（4）显示电路电路原理图如下所示：图6显示电路由1602液晶构成，用于输出选择及控制信息。

（5）系统控制电路电路原理图如下所示：图7此部分是系统的主要控制部分，要完成直流电机的档位转换、停转、里程数的计算，及显示数值功能。

2、软件部分设计（1）系统程序流程图开始S1是否按下?显示档位值S2是否按下?S3是否按下? S4是否按下? S1是否按下?显示里程数和时间YESYES YESYES NONOYES四、系统功能测试1、功能测试（1）换档和暂停测试经过测试，直流电机能在四个档位之间非常自如地转换，当暂停键按下时电机能立即停止转动，并且能实时准确地在1602液晶上显示档位值。

（2）里程数测试经过测试，本系统能够根据档位值以及运行时间实时显示出里程数。

2、设计与测试使用的仪器数字万用表、台式电脑、锐志电子RZ-51V2.0单片机开发板3、误差分析及措施本系统使用的是万用版焊接的电路，所以电路系统本身存在着较大的误差因素，即系统的性能不是很好，这也加大了调试的难度。

档位的转换使用的是PWM方法来转换的，四个档位的划分不是很标准。

里程数的计算是通过实验的方法，测出电机在一个标准时间内所转的圈数，再通过数学计算转化为不同档位所转的圈数，由于实验总是存在误差的，所以里程数的显示值不太准确。

提高里程数的准确度可以使用霍尔传感器，电机每转一圈，就产生一个脉冲，通过测量脉冲的个数来确定电机所转的圈数。

五、心得体会通过本次单片机课程设计，我深刻了解了在出租车上应用的计费系统。

系统的掌握了我们所学的单片机知识，并且得以应用。

在设计过程中，我认真学习了相关的知识，极大地拓宽了我的知识面，我感觉收获不小。

从开始熟悉这些知识到对整体设计的了解，再从概要设计、详细设计到开始使用软件，以及最后的调试，整个过程感觉很充实。

虽然遇到了不少困难，但当我和我们设计小组的同学通过查资料，向老师请教以及与同学互讨论，而设计出解决方案并成功实现时，那种成就感和满足感足以忘却所有的辛苦。

但是由于我们自己相关知识的不足以及一些其他原因，所以该设计还有许多不尽如人意的地方，可能在实际应用中有些功能不到位。

致谢本次单片机课程设计，我们出租车计费器设计小组能按时按量的完成，这与老师的耐心指导以及相关同学的热心帮助是分不开的，在此，我衷心的感谢你们，谢谢你们的无私帮助。

同时，我还要感谢我们此次设计小组的其他成员们，正是由于你们的不懈支持和积极合作，我们才能克服一个又一个的困难和疑惑，直至本课程设计的顺利完成。

感谢你们团结合作的精神。

参考文献【1】李朝青.单片机原理及接口技术(第3版).北京：北京航空航天大学出版社，2010.01【2】谭浩强.C程序设计（第三版）.北京：清华大学出版社，2005.07附：出租车计费器的C语言程序和原理图#include<reg52.h>#define uchar unsigned char#define uint unsigned int#define Data P0#define TH0_Value 0xff#define TL0_Value 0x06#define TMOD_Value 0x01#define PI 3.14159#define R 0.01#define Change 20#define S1 0x70#define S2 0xb0#define S3 0xd0#define S4 0xe0sbit RS =P1^3;sbit RW =P1^4;sbit E =P1^5;sbit DC1=P1^6;sbit DC2=P1^7;bit flag=0;uchar count=0;uchar click=0;uchar ZKB1=0,ZKB2=0;uchar time;uint T=0;float S,a[Change];uchar code start []="welcome";uchar code explain[]="S1:way S2:sure S3:stop S4:reset"; void display_M(void);void delayus(uint z){uint j;for(j=0;j<z;j++);}void Timer0_Init(void){TMOD=TMOD_Value;TH0 =TH0_Value;TL0 =TL0_Value;TR0 =0;ET0 =1;EA =1;}void writedir(uchar dir)//写指令{RS=0;RW=0;Data=dir;E=0;E=1;E=0;}void writedat(uchar dat)//写数据{RS=1;RW=0;Data=dat;E=0;E=1;E=0;}void readdir(void)//读与检测状态{uchar dir;Data=0xff;do{RS=0;RW=1;E=1;dir=Data;E=0;}while(dir&0x80);}void ints(void)//初始化{delayus (1666);writedir(0x38);delayus (555);writedir(0x38);delayus (555);writedir(0x38);readdir();writedir(0x38);readdir();writedir(0x08);readdir();writedir(0x01);readdir();writedir(0x06);readdir();writedir(0x0c);}uchar Keyscan(void){uchar Key;if((P2&0xf0)==0xf0){return(0);}delayus(1110);if((P2&0xf0)==0xf0){return(0);}Key=P2&0xf0;while((P2&0xf0)!=0xf0){display_M();}return(Key);}void KeySet(void){static uchar i=0;uchar j;switch(Keyscan()){case S1:if(!i){ints();}i++;if(i>4){i=1;}readdir();writedir(0x80);readdir();writedat(i+0x30);break;case S2:if(i){flag=1;T=0;count++;if(count>Change){count=1;}TR0=1;}switch(i){case 1:ZKB1=7;ZKB2=14;break;case 2:ZKB1=6;ZKB2=14;break;case 3:ZKB1=4;ZKB2=16;break;case 4:ZKB1=1;ZKB2=19;break;default:break;}break;case S3:if(i){DC1=1;DC2=1;TR0=0;}break;case S4:if(i){time=0;for(j=0;j<count;j++){a[j]=0;}S=0;click=0;TH0=TH0_Value;TL0=TL0_Value;if(flag){readdir();writedir(0x87);readdir();writedat(0+0x30);readdir();writedat('s');readdir();writedat(' ');readdir();writedat(' ');readdir();writedir(0xc2);readdir();writedat(0+0x30);readdir();writedat('M');for(j=0;j<4;j++){readdir();writedat(' ');}}delayus(1666);T=0;}break;default:break;}}void display_M(void){uchar j;uint int_S;// float S;// float a[Change];if(count){S=(ZKB2-ZKB1-1)*0.83*PI*R*T;a[count-1]=S;S=0;for(j=0;j<count;j++){S=a[j]+S;}}S=S*100;if(flag){int_S=(uint)(S);readdir();writedir(0x82);readdir();writedat('t');readdir();writedat('i');readdir();writedat('m');readdir();writedat('e');readdir();writedat('=');if(time/100){readdir();writedat((time/100)+0x30);}if((time/100)||(time%100/10)) {readdir();writedat((time%100/10)+0x30); }readdir();writedat((time%10)+0x30);readdir();writedat('s');readdir();writedir(0xc0);readdir();writedat('S');readdir();writedat('=');if(int_S/1000){readdir();writedat((int_S/1000)+0x30); }readdir();writedat((int_S%1000/100)+0x30); readdir();writedat('.');readdir();writedat((int_S%100/10)+0x30); readdir();writedat((int_S%10)+0x30); readdir();writedat('M');}}void Display_E(void){uchar i;uchar *P,*T;P=&start[0];T=&explain[0];ints();readdir();writedir(0x84);for(i=0;i<7;i++){readdir();writedat(*P);P=P+1;}delayus(60000);ints();readdir();writedir(0x80);for(i=0;i<32;i++){T=T+1;if(i<16){readdir();writedat(*(T-1));}if(i==16){readdir();writedir(0xc0);}if(i>=16){readdir();writedat(*(T-1));}}}void main(void){DC1=1;DC2=1;Timer0_Init();Display_E();while(1){display_M();KeySet();}}void timer0(void) interrupt 1 using 2{static uint click_S=0;TH0=TH0_Value;TL0=TL0_Value;click++;click_S++;if(click>=20){click=0;}if(click_S>=4000){click_S=0;T++;time++;}if(click<=ZKB1)DC1=0;elseDC1=1;if(click<=ZKB2)DC2=0;elseDC2=1;}21。