基于51单片机多功能出租车计价器液晶显示参考文档

我国在70年开始出现出租车，但那时的计费系统大都是国外进口不但不够准确，价格还十分昂贵。随着改革开放日益深入，出租车行业的发展势头已十分突出，国内各机械厂家纷纷推出国产计价器。出租车计价器的功能从刚开始的只显示路程（需要司机自己定价，计算后四舍五入），到能够自主计费，以及现在的能够语音提示、按时间自主变动单价等功能。随着城市旅游业的发展，出租车行业已成为城市的窗口，象征着一个城市的文明程度。

从传统的全部由机械元器件组成的机械式,到半电子式即用电子线路代替部分机械元器件的出租车计价器;再从集成电路式到目前的单片机系统设计的出租车计价器。出租车计价器计费是否准确、出租车司机是否作弊才是乘客最关心的问题,而计价器营运数据的管理是否方便才是出租车司机最关注的。因此怎样设计出一种既能有效防止司机作弊又能方便司机的计价器尤为重要。

本次设计的目的在于现在各大中城市出租车行业都已普及自动计价器，所以计价器技术的发展已成定局。而部分小城市尚未普及，但随着城市建设日益加快，象征着城市面貌的出租车行业也将加速发展，计价器的普及也是毫无疑问的，所以未来汽车计价器的市场还是十分有潜力的。

计算机系统已明显地朝巨型化、单片化、网络化三个方向发展。巨型化发展的目的在于不断提高计算机的运算速度和处理能力，以解决复杂系统计算和高速数据处理，比如系统仿真和模拟、实时运算和处理。单片化是把计算机系统尽可能集成在一块半导体芯片上，其目的在于计算机微型化和提高系统的可靠性，这种单片计算简称单片机。单片机的内部硬件结构和指令系统主要是针对自动控制应用而设计的所以单片机又称微控制器MCU（Micro Controller Unit）。用它可以很容易地将计算机嵌入到各种仪器和现场控制设备中，因此单片机又叫做嵌入式微控制器（Embedded MCU）。单片机自20世纪70年代问世以来，以其鲜明的特点得到迅猛发展，已广泛应用于家用电器、智能玩具、智能仪器仪表、工业控制、航空航天等领域，经过30多年的发展，性能不断提高，品种不断丰富，已经形成自动控制的一支中坚力量。据统计，我国的单片机年容量已达1～3亿片，且每年以大约16％的速度增长，但相对于国际市场我国的占有率还不到1％。这说明单片机应用在我国有着广阔的前景。对于从事自动控制的技术人员来讲，掌握单片机原理及其应用已经成为必不可少的学习任务。

  单片机的应用十分广泛，在工业控制领域、家电产品、智能化仪器仪表、计算机外部设备，特别是机电一体化产品中，都有重要的用途。其主要的用途可以分为以下方面。

l 显示：通过单片机控制发光二极管或是液晶，显示特定的图形和字符。

l 机电控制：用单片机控制机电产品做定时或定向的动作。

l 通信：通过RS-232串行通信或者是USB通信，传输数据和信号。

l 科学计算：用来实现简单的算法。

那么单片机是不是解决上述应用的唯一选择呢？当然不是！

单片机最明显的优点是价格便宜，从几元人民币到几十元人民币。这是因为这类芯片的生产量很大，技术也很成熟。

其次，单片机的体积也远小于其他两种方案。单片机本身一般用40引脚封装，当然功能多一些的单片机也有引脚比较多的，如68引脚，功能少的只有10多个或20多个引脚，有的甚至只有8只引脚。

当然，单片机无论在速度还是容量方面都小于其他两种方案，但是在实际工作中并不是任何需要计算机的场合都要求计算机有很高的性能。例如，控制电冰箱的控制器就不需要使用嵌入式系统，用一片51就可以轻松实现。所以应用的关键是看能否够用，是否有很好的性能价格比。51系列的单片机已经面世十多年，依然没有被淘汰，还在不断发展中，这就说明是它有广阔的应用前景。

本次设计是使用单片机技术来实现一个出租车的计价器，利用单片机丰富的IO端口，及其控制的灵活性，实现基本的里程计价功能和单双程价格调整、时钟显示功能等等。具有性能可靠，电路简单、成本低、扩展空间大等特点。

2.1.1 设计任务

设计一款基于STC89C52单片机的出租车计价器，通过对里程和时间的计算，对数值进行处理和显示。可以按键设置价位以适应不同的城市，可以切换白天和黑夜模式，满足出租车的日常计费。

2.1.2 设计要求

（1）无乘客时候可以显示时间，这样方便实用。

（2）能显示里程，单位为公里，最后一位为小数位。

（3）能显示乘车时间，可以按照里程或时间自行选择收费。

（4）能显示金额数，单位为元，最后一位为小数位。

（5）起步公里数为3公里，价格可以自行根据当地规定设置，若实际距离大于起步公里，按超出公里累加计算价格。

（6）按清零键，计价器可清除计价。

（7）可以切换白天或黑夜，而且价格分开来设定。

（8）时间可以掉电计时，设置的价格也可以存储。

本设计采用STC89C52单片机作为主控模块的主控芯片，结合单片机的外围电路实现对整个系统的控制，DS1302时钟芯片准确计时具有重新上电不用调时的功能，显示部分采用LCD1602液晶显示，24c02芯片可以掉电存储设置的计费数据，即使掉电也不会丢失设置的费用，3v直流电机模拟发动机工作，使整个设计更加逼真，当无乘客时液晶可以显示时间（年月日时分秒），时间可以按键设置，此时电机不工作；当有乘客时电机工作，可以通过按键开始计费系统工作，有清零键，收费可以修改（包括起价费、超过起价费每公里或分钟收费、白天和夜晚收费标准），可以切换白天和夜晚收费标准，可以按照分钟或公里收费切换。

传统的计价器采用数字电子技术，利用555定时芯片构成多谐振荡器，或采用外围的晶振电路作为时钟脉冲信号，计数芯片对脉冲的计数和分频，最后通过译码电路对数据进行译码，将译码所得的数据送给数码管显示。   

从我们学习单片机以后，发现数字电路的设计已经不可靠，不能适应更加繁琐的设计，所以我采用单片机技术，通过单片机作为主控器，利用1602字符液晶作为显示电路，采用内部晶振作为时钟脉冲，符合人性化，性价比较高。设计添加了AT24c02芯片，利用I2C可以对设置的价钱参数掉电保存。

本设计是由软件设计和硬件设计两部分组成的。软件设计要用KEIL进行程序的编写、用PROTEUS软件进行仿真和用PROTEL 99 SE进行原理图的绘制。硬件设计要设计电路、硬件仿真和制作电路板。

2.3.1 单片机的选择

方案1：采用51系列单片机作为系统控制器

单片机算术运算功能强，软件编程灵活、自由度大，可用软件编程实现各种算法和逻辑控制。由于其功耗低、体积较小、技术成熟和成本低等优点，在各个领域应用广泛。而且抗干扰性能好。

方案2：采用凌阳系列单片机作为系统的控制器

凌阳系列单片机可以实现各种复杂的逻辑功能，模块大，密度高，它将所有器件集成在一块芯片上，减少了体积，提高了稳定性。凌阳系列单片机提高了系统的处理速度，适合作为大规模实时系统的控制核心。

因51单片机价格比凌阳系列低得多，且本设计不需要很高的处理速度，从经济和方便使用角度考虑，本设计选择了方案1。

方案1：采用DS1302为计时时钟芯片

该芯片是串行电路，与单片机接口简单，但需另备电池和32.768kHz晶振，因焊接工艺和晶振质量等原因会导致精度降低。

方案2：采用DS12C887为计时时钟芯片

该芯片与单片机采用8位并口通信，传递信息速度快。自带有锂电池和晶振，外部掉电后，其内部时间信息还能够保持10年之久，因电路被封装在一起，可以保证很高的精度和抗干扰能力。而且芯片功能丰富，可以通过内部寄存器设置闹钟，并产生闹钟中断。

综合考虑，虽然DS1302电路需要的外围电路复杂，但是性价比比较高，而且常用且稳定，所以选择方案1。

方案1：采用LED数码管

采用LED数码管这种方案。虽然显示的内容有限，但是也可以显示数字和几个英文字母，在这个设计中已经足够了，并且价格比液晶字符式要低的多，为了控制设计制作的成本，在此设计中选用LED数码管显示。

方案2：采用液晶字符显示器

显示用液晶字符式，可以用软件达到很好的控制，硬件不复杂，液晶字符显示器可以显示很丰富的内容，但是液晶字符式价格昂贵，在本设计中不需要用到复杂的显示内容，因此放弃了此方案。

从单片机资源的角度考虑，本设计选择了方案2，数码管虽然也可以实现，但是得用很多IO口，单片机的IO口紧张，想要显示的全面，功能齐全必须得加锁存和驱动电路，而用液晶显示就不需要复杂的外围电路。

经过反复论证，最终确定了如下方案：

(1)采用STC89C52单片机作为主控制器。

(2)采用DS1302作为计时时钟芯片。

(3)采用LCD1602作为显示器。