基于51單片機的出租車計價器源程序與Proteus仿真設計

ID:659272 · 發表于 2021-4-19 15:08

仿真原理圖如下（proteus仿真工程文件可到本帖附件中下載）

本設計是針對城市出租車運營的一個計價器。設計基于STC15F2K60S2單片機為主控制芯片，通過霍爾傳感器來給單片機產生脈沖，從而累計車輪旋轉的圈數，利用算法來計算出行駛的路程，并根據相應的收費標準計算出應當收取的費用，通過LCD1602液晶顯示屏來顯示路程，單價，消費金額，路程中等待的時間等信息。本設計還可以根據自身的需要對收費的標準進行調整。系統硬件包括CPU控制模塊、按鍵模塊、顯示模塊、電源模塊等四部分。軟件設計包括系統總流程圖與每個模塊的流程圖，最后將軟件與硬件聯調，達到所需功能要求。

（1）不同情況具有不同的收費標準。
白天，晚上，途中等待（>=10min 開始收費）
（2）能進行手動修改單價
（3）具有數據的復位功能
（4）具有啟動計時開關、白天/晚上收費標準的轉換開關、數據的清零開關、單價的調整（最好使用＋和－按鍵）
（5）數據輸出：單價輸出 2 位（要能輸入小數），路程輸出 2 位，總金額輸出 3 位（有 1 位小數）。

一個基于單片機STC15F2K60S2的出租車自動計價器,附帶有鍵盤電路，顯示模塊等。在上電時LCD1602顯示最初的起步價，里程單價，等待時間收費三種收費，通過按鍵可以調整起步價、里程單價和等待時間收費。通過電機來模擬出租車輪胎的轉動和停止。在LCD1602液晶上可以顯示運行的路程，運行時暫停的時間，通過軟件計算可以得出乘客所需要支付的費用。在這里主要是以STC15F2K60S2單片機為核心控制器，P0口接1602液晶顯示模塊，P1口接按鍵原理電路，霍爾傳感器連接在外部中斷0口向單片機輸入脈沖，一個脈沖代表車輪轉動一周，從而計算出運行的路程和費用。
設計方案

通過單片機作為主控器，利用1602字符液晶作為顯示電路，采用內部時鐘脈沖，通過按鍵可以方便調節，而且控制簡單，成本低廉，設計電路簡單，易操作，以下是系統流程圖。如圖1.1所示。

當我們乘坐出租車時，出租車司機通過電源啟動計價器后，只要汽車一啟動，隨著行駛里程的增加，當小于某一個值的時候<如3km>時，就會看到出租車里面的計價器里程數字顯示的讀數為起步價，而當行駛到某一值<如3km)計費數字顯示開始從起步價<如7.7元)增加。當出租車到達某地需要在那里等候時，司機只要按一下“等待”鍵，每等候一定的時間<如10分鐘)，計費顯示就增加一個該收的等候費用<如每10 分鐘收取3.3元)。出租車繼續行駛時，停止計算等候費用，繼續增加里程計費。到達目的地，便可按顯示的數字收費。然后關閉計費器，對計數器清零，等待下次計費開始。

由stc15f2k60s2作為主控制芯片，并連接按鍵系統和lcd1602顯示系統，用電機來模擬車輪的轉動，通過霍爾傳感器對單片機輸入一個脈沖，一個脈沖待變車輪轉動一周，假設轉動一周的距離為0.01km，由此來判斷出租車行駛的距離，從而計算出乘客應付的價錢。

在司機等待時按下等待按鍵，則計時器開始工作，等待10分鐘則開始加價，停止等待時，頁面會自動返回到初始計價頁面，等待價錢和時間不清零，結束計價時則把等待價錢和顯示價錢一起算。

本次設計利用單片機技術來實現一臺出租車計價器，具有性能可靠、電路簡單、成本低等特點。本次設計所設計的出租車計價器的主要功能有：數據的復位、白天/晚上轉換、數據輸出、計時計價、單價輸出及調整、路程輸出、等功能。輸出采用LCD1602液晶。本電路設計的計價器不但能實現基本的計價，而且還能根據白天、黑夜、中途等待來調節單價，

第二章硬件電路設計

2.1按鍵電路

采用獨立式鍵盤，每個按鍵占用一個I/O口，每個按鍵相對獨立，I/O口通過按鍵與地相連，無鍵按下時，引腳端為高電平，有鍵按下時，引腳端為低電平。所以可以通過判斷每個引腳端是否為低電平，就可以知道是否有鍵按下。圖2.1為按鍵電路。

圖2.1 按鍵電路

S1：接P1.0口，開始計費和結束計費按鍵，按單次為開始計費，按雙次為結束計費。

S2：接P1.1口，是暫停按鍵，按下后，開啟定時器0，LCD1602會開始顯示等待時間并且在等待開始十分鐘后開始增加等待價錢，在按下結束鍵之前，等待時間和金錢不會清零。

S3：接P1.2口，是設置按鍵，在結束計價的時候，按一次，對起步價可以進行調整；按兩次，對等待10分鐘的等待價錢可以進行調整；按三次，對晚上可以單價進行調整；按四次，可以對白天單價進行調整；按第五次時，回到初始界面，然后循環。

S4：接P1.3口，是用來調整單價增加的鍵。

S5：接P1.4口，是用來調整單價減少的鍵。

S6：接P1.5口，復位鍵，按下之后所有的數據恢復到剛開始的狀態。

2.2直流電機電路

該直流電機主要是通過驅動芯片L298來驅動，這款芯片可以同時驅動2個直流電機，可以用直流電或PWM脈沖波驅動第5,7腳為控制電機的正反轉，一個接負電壓，一個接正電壓，第6腳ENA控制電機的轉速，通過PWM可以控制轉速，.這里我們給它-一個高電平就可以了。直流電機電路如圖2.2所示。

圖2.2 直流電機電路

2.3顯示電路

2.3.1 LCD1602的基本參數及引腳功能

引腳功能說明：

1602LCD采用標準的14腳（無背光）或16腳（帶背光）接口，各引腳接口說明如表1所示。

2.4脈沖輸入電路

利用霍爾傳感器來對單片機輸入一個脈沖，從而計算出租車行駛的路程，將霍爾傳感器接到單片機外部中斷0上，觸發中斷，計算公里數。

由于A44E屬于開關型的霍爾器件，其工作電壓范圍比較寬<4.5~18V)，其輸出的信號符合TTL電平標準，可以直接接到單片機的I0端口上，而且其最高檢測頻率可達到1MHz。

A44E集成霍耳開關由穩壓器A、霍耳電勢發生器(即硅霍耳片>B、差分放大器C、施密特觸發器D和0CI門輸出E五個基本部分組成。

如圖2.4所示為霍爾傳感器連接電路。

圖2.4 霍爾傳感器連接電路

2.5 STC15F2K60S2的引腳連接和說明

2.5.1 STC15F2K60S2的引腳連接

P2口連接LCD1602D0-D7口；

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

P1.0-P1.5為按鍵連接口；

P3.2為外部中斷0連接口，連接霍爾傳感器輸入端，向單片機輸入脈沖來計算行車途中的行駛里程；

P3.0和P3.1口連接驅動芯片L298N的輸入端IN1和IN2，用來控制電機轉動和停止，用來模仿出租車的行駛和停止。

如圖2.5為STC15F2K60S2的引腳連接圖：

圖2.5 STC15F2K60S2的引腳連接圖

第三章軟件設計

3.1 單片機資源利用

在本次設計中電路鍵盤用到了P1口，其中P1.0口到P1.5口作為鍵盤的輸入，顯示電路用到了P0口和P2口，P2口為液晶的數據口，P3.2口作為脈沖的輸入端。

3.2單片機軟件模塊設計

如圖3.1所示為總體軟件設計流程圖。

如圖3.2所示為外部中斷0計算路程流程圖。

如圖3.3所示為按鍵子函數流程圖。

如圖3.4 定時器T0計時收費流程圖。

圖3.3 按鍵子函數流程圖

在軟件設計中，用T0來計時，當汽車停下來等待時，出租車司機則按下等待鍵，開啟定時器T0，定時器每次定50ms，定20次就是1s，此時miao就加一，當miao=59時，執行miao=0，fen++；當fen=59時，執行fen=0,shi++;接下來判斷fen是否>=10?若>=10,計價器就按收費標準開始計算價錢。如圖3.3為定時器T0計時收費流程圖。