基于51单片机的出租车计价器源程序与Proteus仿真设计

ID:659272 · 发表于 2021-4-19 15:08

仿真原理图如下（proteus仿真工程文件可到本帖附件中下载）

本设计是针对城市出租车运营的一个计价器。设计基于STC15F2K60S2单片机为主控制芯片，通过霍尔传感器来给单片机产生脉冲，从而累计车轮旋转的圈数，利用算法来计算出行驶的路程，并根据相应的收费标准计算出应当收取的费用，通过LCD1602液晶显示屏来显示路程，单价，消费金额，路程中等待的时间等信息。本设计还可以根据自身的需要对收费的标准进行调整。系统硬件包括CPU控制模块、按键模块、显示模块、电源模块等四部分。软件设计包括系统总流程图与每个模块的流程图，最后将软件与硬件联调，达到所需功能要求。

（1）不同情况具有不同的收费标准。
白天，晚上，途中等待（>=10min 开始收费）
（2）能进行手动修改单价
（3）具有数据的复位功能
（4）具有启动计时开关、白天/晚上收费标准的转换开关、数据的清零开关、单价的调整（最好使用＋和－按键）
（5）数据输出：单价输出 2 位（要能输入小数），路程输出 2 位，总金额输出 3 位（有 1 位小数）。

一个基于单片机STC15F2K60S2的出租车自动计价器,附带有键盘电路，显示模块等。在上电时LCD1602显示最初的起步价，里程单价，等待时间收费三种收费，通过按键可以调整起步价、里程单价和等待时间收费。通过电机来模拟出租车轮胎的转动和停止。在LCD1602液晶上可以显示运行的路程，运行时暂停的时间，通过软件计算可以得出乘客所需要支付的费用。在这里主要是以STC15F2K60S2单片机为核心控制器，P0口接1602液晶显示模块，P1口接按键原理电路，霍尔传感器连接在外部中断0口向单片机输入脉冲，一个脉冲代表车轮转动一周，从而计算出运行的路程和费用。
设计方案

通过单片机作为主控器，利用1602字符液晶作为显示电路，采用内部时钟脉冲，通过按键可以方便调节，而且控制简单，成本低廉，设计电路简单，易操作，以下是系统流程图。如图1.1所示。

当我们乘坐出租车时，出租车司机通过电源启动计价器后，只要汽车一启动，随着行驶里程的增加，当小于某一个值的时候<如3km>时，就会看到出租车里面的计价器里程数字显示的读数为起步价，而当行驶到某一值<如3km)计费数字显示开始从起步价<如7.7元)增加。当出租车到达某地需要在那里等候时，司机只要按一下“等待”键，每等候一定的时间<如10分钟)，计费显示就增加一个该收的等候费用<如每10 分钟收取3.3元)。出租车继续行驶时，停止计算等候费用，继续增加里程计费。到达目的地，便可按显示的数字收费。然后关闭计费器，对计数器清零，等待下次计费开始。

由stc15f2k60s2作为主控制芯片，并连接按键系统和lcd1602显示系统，用电机来模拟车轮的转动，通过霍尔传感器对单片机输入一个脉冲，一个脉冲待变车轮转动一周，假设转动一周的距离为0.01km，由此来判断出租车行驶的距离，从而计算出乘客应付的价钱。

在司机等待时按下等待按键，则计时器开始工作，等待10分钟则开始加价，停止等待时，页面会自动返回到初始计价页面，等待价钱和时间不清零，结束计价时则把等待价钱和显示价钱一起算。

本次设计利用单片机技术来实现一台出租车计价器，具有性能可靠、电路简单、成本低等特点。本次设计所设计的出租车计价器的主要功能有：数据的复位、白天/晚上转换、数据输出、计时计价、单价输出及调整、路程输出、等功能。输出采用LCD1602液晶。本电路设计的计价器不但能实现基本的计价，而且还能根据白天、黑夜、中途等待来调节单价，

第二章硬件电路设计

2.1按键电路

采用独立式键盘，每个按键占用一个I/O口，每个按键相对独立，I/O口通过按键与地相连，无键按下时，引脚端为高电平，有键按下时，引脚端为低电平。所以可以通过判断每个引脚端是否为低电平，就可以知道是否有键按下。图2.1为按键电路。

图2.1 按键电路

S1：接P1.0口，开始计费和结束计费按键，按单次为开始计费，按双次为结束计费。

S2：接P1.1口，是暂停按键，按下后，开启定时器0，LCD1602会开始显示等待时间并且在等待开始十分钟后开始增加等待价钱，在按下结束键之前，等待时间和金钱不会清零。

S3：接P1.2口，是设置按键，在结束计价的时候，按一次，对起步价可以进行调整；按两次，对等待10分钟的等待价钱可以进行调整；按三次，对晚上可以单价进行调整；按四次，可以对白天单价进行调整；按第五次时，回到初始界面，然后循环。

S4：接P1.3口，是用来调整单价增加的键。

S5：接P1.4口，是用来调整单价减少的键。

S6：接P1.5口，复位键，按下之后所有的数据恢复到刚开始的状态。

2.2直流电机电路

该直流电机主要是通过驱动芯片L298来驱动，这款芯片可以同时驱动2个直流电机，可以用直流电或PWM脉冲波驱动第5,7脚为控制电机的正反转，一个接负电压，一个接正电压，第6脚ENA控制电机的转速，通过PWM可以控制转速，.这里我们给它-一个高电平就可以了。直流电机电路如图2.2所示。

图2.2 直流电机电路

2.3显示电路

2.3.1 LCD1602的基本参数及引脚功能

引脚功能说明：

1602LCD采用标准的14脚（无背光）或16脚（带背光）接口，各引脚接口说明如表1所示。

2.4脉冲输入电路

利用霍尔传感器来对单片机输入一个脉冲，从而计算出租车行驶的路程，将霍尔传感器接到单片机外部中断0上，触发中断，计算公里数。

由于A44E属于开关型的霍尔器件，其工作电压范围比较宽<4.5~18V)，其输出的信号符合TTL电平标准，可以直接接到单片机的I0端口上，而且其最高检测频率可达到1MHz。

A44E集成霍耳开关由稳压器A、霍耳电势发生器(即硅霍耳片>B、差分放大器C、施密特触发器D和0CI门输出E五个基本部分组成。

如图2.4所示为霍尔传感器连接电路。

图2.4 霍尔传感器连接电路

2.5 STC15F2K60S2的引脚连接和说明

2.5.1 STC15F2K60S2的引脚连接

P2口连接LCD1602D0-D7口；

P0.0连接LCD1602RS口，P0.1连接LCD1602的R/W口，P0.2连接LCD1602的EN口；

P1.0-P1.5为按键连接口；

P3.2为外部中断0连接口，连接霍尔传感器输入端，向单片机输入脉冲来计算行车途中的行驶里程；

P3.0和P3.1口连接驱动芯片L298N的输入端IN1和IN2，用来控制电机转动和停止，用来模仿出租车的行驶和停止。

如图2.5为STC15F2K60S2的引脚连接图：

图2.5 STC15F2K60S2的引脚连接图

第三章软件设计

3.1 单片机资源利用

在本次设计中电路键盘用到了P1口，其中P1.0口到P1.5口作为键盘的输入，显示电路用到了P0口和P2口，P2口为液晶的数据口，P3.2口作为脉冲的输入端。

3.2单片机软件模块设计

如图3.1所示为总体软件设计流程图。

如图3.2所示为外部中断0计算路程流程图。

如图3.3所示为按键子函数流程图。

如图3.4 定时器T0计时收费流程图。

图3.3 按键子函数流程图

在软件设计中，用T0来计时，当汽车停下来等待时，出租车司机则按下等待键，开启定时器T0，定时器每次定50ms，定20次就是1s，此时miao就加一，当miao=59时，执行miao=0，fen++；当fen=59时，执行fen=0,shi++;接下来判断fen是否>=10?若>=10,计价器就按收费标准开始计算价钱。如图3.3为定时器T0计时收费流程图。