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1、 毕 业 设 计（论 文）基于单片机的多功能出租车计价器设计 年级专业2008级机械工程及自动化学号姓名 指导教师 评 阅 人某 某二一二年六月中国 南京河 海 大 学本科毕业设计（论文）任务书（理 工 科 类）、毕业设计（论文）题目：基于单片机的多功能出租车计价器设计、毕业设计（论文）工作内容（从综合运用知识、研究方案的设计、研究方法和手段的运用、应用文献资料、数据分析处理、图纸质量、技术或观点创新等方面详细说明）：出租车计价器是单片机的一种典型应用。基于单片机的计价器是由单片机和外部电路组成。利用AT89C51的全双工串行口进行通信，其外接显示电路和数码管，实现扩展并行I/O接口的功能，可
2、以实现单价，起步价，返程价,郊区价，夜间价，低速价，显示，修改时间和票据打印。AT89C51通过P0口与外部语音报价电路相连，可以实现语音报价功能。毕业设计“基于单片机的出租车计价器设计”要求应用所学的单片机原理、传感器原理以及数字电子技术等相关专业知识来设计一款性价比高的多功能出租车计价器。要求进行方案设计、硬件原理图（Protel电路图）绘制、软件流程图绘制。、进度安排：1-2周：调研，查资料；3-4周：外文资料翻译；5-8周：计价系统硬件设计；9-10周：计价系统软件设计；11-12周：实验验证；13-16周：论文写作，准备答辩。、主要参考资料：1 徐泳龙,倪骁骅.单片机原理及应用M.北
3、京：机械工业出版社.2007年.2 张友德.单片微型机原理、应用与试验M.第5版.上海：复旦大学出版社.2008年.3 黄贤武.传感器原理与应用M.第2版.四川：电子科技大学出版社.2004年.4 江思敏,姚鹏翼,胡荣等.Protel电路设计教程M.北京：清华大学出版社.2002年.5 阎石.数字电子技术基础M.第5版.北京：高等教育出版社.2006年.指导教师： 李向国 ， 2011 年 12 月 16 日学生姓名： 陶伟伟 ，专业年级：2008级机械工程及自动化 系负责人审核意见（从选题是否符合专业培养目标、是否结合科研或工程实际、综合训练程度、内容难度及工作量等方面加以审核）： 系负责人
4、签字： ， 年 月 日VI摘要出租车计价器是单片机的一种典型应用。基于单片机的计价器是由单片机和外部电路组成。利用AT89C51的全双工串行口进行通信，其外接显示电路和数码管，实现扩展并行I/O接口的功能，可以实现单价，起步价，返程价,郊区价，夜间价，低速价，显示，修改时间和票据打印。AT89C51通过P0口与外部语音报价电路相连，可以实现语音报价功能。计价器显示的营运金额是营运里程与价格的函数（等候时间一般折算成一定比例的里程来计算）。出租车计价器通过传感器与行驶车辆连接。出租汽车的实际里程通过传感器的脉冲信号在计价器里折算成一定的计价营运里程。目前市场上出租车计价器功能主要有具有数据的复位
5、功能、白天/晚上转换功能、数据输出功能、计时计价功能等等，但能够进行语音播报数据信息的出租车计价器还是比较少见的，针对这一点我们来设计一款多功能出租车计价器，在原有功能的基础上增加单价输出、单价调整、路程输出、显示当前的系统时间、语音播报数据信息等功能。本次主要研究内容包括：电源部分、开关按钮、程序控制部分、时间和价钱显示部分。关键词：出租车计价器；单片机；AT89C51ABSTRACTThe taxi meter is a typical microcontroller applications. Microcontroller-based pricing by the MCU and ex
6、ternal circuit. AT89C51 full-duplex serial port to communicate with its external circuit and digital control, to achieve expansion of the parallel I/O interface feature, you can achieve the unit price, starting at the return price, suburb, price, night price, low price, display , modify and print bi
7、lls. AT89C51 through the P0 port is connected to the external voice offer circuit and can voice quotes. The meter shows the amount of the operation is a function of operating mileage and price (the waiting time is generally converted into a certain proportion of the mileage to calculate). The Taxime
8、ter sensors and vehicles in connection. The actual mileage of the taxi meter pulse signal of the sensor are translated into the denominated operating mileage. Taximeter function on the market with the data reset function, day / night conversion function, the data output function, timing, pricing fun
9、ctions, etc., but Taximeter voice broadcast data is still relatively rare for this to design a multi-functional Taximeter, increase the unit price output on the basis of the original function, the unit price adjustment, the distance output displays the current system time, voice broadcast data infor
10、mation. The main contents include: the power part of the switch button, the program control, time and price display section.keywords: taxi meter；microcontroller；AT89C51目 录第一章 绪论1第二章 方案论证3第一节 方案比较3方案一：3方案二：3方案确定：3第二节 总体设计框图4一、工作原理框图。4二、单片机单元框图。4第三章 系统的硬件设计5第一节 系统的硬件组成及其各自的功能5一、出租车计价器的功能模块。5二、出租车计价器的工
11、作过程。6第二节 AT89C51单片机及其引脚的说明6一、AT89C51单片机的发展介绍。6二、AT89C51单片机芯片内部说明。7三、AT89C51芯片各引脚功能介绍。7第三节 AT24C02芯片介绍及其功能说明9一、AT24C02芯片引脚图及其介绍。9二、AT24C02芯片的极限参数。10第四节 掉电存储模块的设计10一、掉电保护电路的功能介绍。10二、掉电保护电路原理图说明。10第五节 里程计算以及计价模块的设计11一、霍尔传感器的功能介绍。11二、A44E集成开关型霍尔传感器。12三、传感器电路测速原理图说明。12四、A44E安装及与单片机的接口说明。13第六节 数据显示模块的设计13
12、一、设计概述。13二、LCM0825八位八段液晶显示模块14三、八段LED显示器工作原理。15四、显示电路原理图。17第七节 打印模块的设计17一、微型打印机简介17二、PP40微型打印机芯片介绍18第八节 日历时钟芯片的选用19一、日历时钟芯片的作用。19二、日历时钟芯片功能介绍。20三、日历时钟芯片的接口及管脚芯片图。21第九节 8D锁存器74LS37323一、8D锁存器芯片的介绍。23二、74LS373芯片引脚图。23第十节 8255A芯片及其引脚说明24一、8255A芯片介绍及引脚图。24二、数据总线缓冲器25三、读写逻辑控制25四、端口PA、PB与PC25第四章 系统的软件设计26第
13、一节 系统的主程序设计26第二节 系统监控程序26第三节 时间子程序以及修改时间程序的设计29第四节 计量服务程序30第五节 中途等待中断服务程序30第六节 显示子程序服务程序31第五章 结语32参考文献33致谢34附图附录35河海大学本科毕业设计（论文） 基于单片机的多功能出租车计价器设计第一章 绪论当今，随着科学技术的发展，计算机技术带来了科研和生产的许多重大的飞跃，特别是单片微型计算机的应用已经渗透到生产和生活中的各个方面，有力的推动了社会的发展。单片微机以其体积小，集成度高，价格便宜，在数据处理、实时控制等方面有着无与伦比的强大功能。其性能不断提高，应用范围愈来愈广，在计算机应用领域日
14、益占重要地位。出租车计价器就是单片微型计算机的一个典型的应用。出租车计价器是出租车营运收费的专用智能化仪表，随着电子技术的发展，出租车计价器技术也在不断进步和提高。国内出租车计价器 已经经历了4个阶段的发展。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、出租车司机是否超速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和超速又能方便司机的计价器尤为重要。 肖鹏.J.自动化与仪器表.2000.50-51.单
15、片微机广泛的应用于各种中小型的控制系统中。本文所阐述的基于单片微机的出租车计价系统，利用了AT89C51单片机的串行口进行通信控制，充分显示了单片微机在串行通信中的应用。该计价系统可以实现的基本功能如下:1) 可以显示单价，每次旅程的金额，里程和时间。2) 时间显示电路显示并可以修改校正时钟的时、分、小时采用二十四小时制。3) 可以显示起步价格，郊区价格，返程价格，夜间价格，低速价格等。系统在没有上电复位时，通过软件作灭零处理，显示单价和车资的数码管处于熄灭状态，只有显示时间的四个数码管工作；系统在上电复位以后，立即进行自检，检测各部分电路是否工作正常，按下键后进入正常工作状态。显示单价，时间
16、和起步价。在现实的出租车计价器中是通过安装在驱动轮上的传感器将车轮的转速转换成脉冲信号送到计价器中单片机的T0口进行计数。目前国内出租车计价器发展还很不成熟，在很多方面与国外相比都还非常欠缺，要改进的地方仍然很多。首先在单片机系统方面，单片机最小系统除了正常的工作外，当在断电时还要通过电池保存许多运行数据和状态数据，这就需要有电池提供一定的电流。另外，更为重要的是收费标准一般是固化在EPROM或EEPROM中，由于各城市收费标准不同，且收费标准经常变化，每遇此情况就只有更换EPROM（或重新编写EEPROM内容）。要将所有出租车计价器的EPROM全部更换，既增加了工作量，又使得用户费用增加，因
17、此，完全有必要设计一种可调收费标准的计价器。现在有厂家使用专用编码器对计价器收费标准进行调整，将调整后的数据保存于RAM或EEPROM中。这样，使用专用编码器的缺点有三：一、是使用不方便，因为往往调整都是在车上进行。二、是由于编码器使用频繁，容易出问题。三、是现在大多编码器在调收费标准时需要更换编码器。 Jose Villar, Adolfo Otero, Jose Otero*,Luciano Sanchez.Taximeter verication using imprecise data from GPS.Engineering Applications of Articial Inte
18、lligenceC. Spain Oviedo University：Computer Science Department.2009.因此，可使用EEPROM来保存收费标准，并在计价器内设置二或三个按键来进行调整，如：一个按键变换调整项目，一或两个按键变换数值（注：计价器在经计量部门检定后加上铅封才能投入使用，因此用户是不可能调整此数据的）。这样设计成本并没有增加多少，数据方便修改，且不易改变，不受掉电影响 。并且许多状态数据也可保存在EEPROM中，并且掉电时电池不须对本部分供电，减小电池耗电，延长电池使用时间。此外在空车灯装置这一块。出租车计价器空车灯一方面作为行为人的指示灯，一方面通过
19、微动开关进行空、重车转换，由于使用频繁，在微开关的结构上需要认真考虑，现在很多计价器空车灯微动开关在转换状态时都采用磨擦方式，不管是弹簧片磨擦，还是微动开关按钮磨擦，在使用中很快就磨损了。在本人长期的维修过程中，发现由此原因而引起的计价器不能正常工作的情况非常多。改进的方法有三种：一种是在设计结构上对于微动开关的按钮可采用按压式，这样将会大大延长其使用寿命；二是可采用光电开关，通过非接触式开关解决此问题，但由于使用环境灰尘较多，因此光电开关部份需要密封；第三种方法可采用霍尔元件对永久磁铁位置的变化感应产生一个开关信号，这样，既不存在磨擦，又不受灰尘的影响，将会大大提高空车灯的使用寿命。最后在传
20、感器部分也需要做一定的改进。现在传感器一般都是安装在汽车变速箱上，由于汽车运行时变速箱温度非常高，这样就使得传感器一直工作在高温状态，这样一方面传感器中的电子元件容易损坏，另一方面传感器信号线接头也非常容易老化而断裂，而断后又不易重新接上，由于以上原因，使得传感器寿命一般都不长，普遍为半年到一年就需要更换。因为传感器价格较贵，使得用户反映较大。另有一种传感器是安装于里程表仪表盘后的，但由于此处往往位置较小，安装不易，因此很少采用。在这种情况下，可以考虑将传感器与里程表软轴作为一体，将传感器做在软轴中间适当的位置，这样设计成本并不需提高多少，但可使传感器寿命得到大大延长。 何立民.MCS-51系
21、列单片机应用系统设计M.北京：北京航天航空大学出版社.1990.第二章 方案论证在设计出租车计价器过程中，我们要考虑到设计方案的分类的问题，经过调查，讨论和比较选出最佳方案。第一节 方案比较方案一：使用数字电路和模拟电路来完成设计要求。显示器件有：LED显示，VFD显示，分段式数码管等等，针对显示单元电路这里可以使用分段式数码管来显示，分段式数码管分为共阳极和共阴极两种，对数码管的驱动针对不同的类型采用不同的芯片，共阴极数码管通常采用TTL系列的74LS48驱动，而共阳极数码管通常采用CMOS系列的CD4543来驱动；仅时钟显示电路框图和实际电路就这样的庞大，整体电路规模可想而知。而且对于模式
22、的切换需要用到机械开关，机械开关时间久了会造成接触不良，功能不易实现；整体电路的规模较大，用到的器件多，造成故障率高，难调试。方案二：使用单片机来完成设计要求。单片机功能强大，用较少的硬件和适当软件相互配合可以很容易的实现设计要求，且灵活性强，可以通过软件编程来完成更多的附加功能。针对计费模式的切换，通过软件就可以轻而易举的实现。避免了机械开关带来的不稳定因素。方案确定：经过上面的两种方案的比较，显然第二种方案具有更大的优越性、灵活性、所以我们采用第二种设计方案进行设计。本电路以AT89C51单片机为中心、附加A44E霍尔传感器测距，实现对出租车计价统计，输出采用8段数码显示管。设计的计价器不
23、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，同时在不计价的时候还能作为时钟为司机同志提供方便。第二节 总体设计框图一、工作原理框图。图 工作原理框图二、单片机单元框图。图 单片机单元框图第三章 系统的硬件设计本次的硬件设计模块主要是针对着单片机AT89C51、霍尔传感器电路A44E、掉电保护电路AT24C02、里程电路、计价单元电路、数据的储存电路、各项数据金额的显示电路、键盘控制电路、语音播报电路、电源模块电路、收据打印电路等电路的设计。在硬件设计过程中，需要仔细全面考虑到各个功能模块的设计要求，找到最合理的硬件设计方法，实现多功能的出租车计价器设计。由于显示输出部分一共
24、有16位显示，采用的是LCM0825的8位8段液晶显示模块，故要进行单片机芯片的I/O口扩展。鉴于16位的显示有8个段选，16个位选， 扩展24位I/O口。考虑到方便简洁的原因，此处采用单片机扩展一片8255芯片来实现I/O口的扩展以实现24位的LED显示。在时间显示上面采用的是日历时钟DS12887芯片。在票据打印部分电路上采用的是微型打印机PP40。语音播报模块采用的是语音芯片ISD2560来实现播报功能。具体出租车计价器实物图见下图。图 出租车计价器实物图第一节 系统的硬件组成及其各自的功能一、出租车计价器的功能模块。出租车计价器的各个功能模块组合方案图如下图模块组合图所示。它是由以下几
25、个部分组成的：单片机AT89C51芯片、数据金额等的显示部分、键盘操控部分、AT24C02掉电保护部分、里程计算输出单元、串口显示驱动电路、空闪灯控制电路等等。图3.2 各功能模块组合图二、出租车计价器的工作过程。单片机采集并判断空车灯信号及路程检测传感器信号，当出租车启动时，单片机检测到霍尔传感器的脉冲信号并进行里程计算。当无乘客时，单片机调用实时时间芯片DS12887程序和MAX7219串口显示驱动程序，用4只LED进行时钟显示；当空车灯掰下乘客上车时：ISD2560语音播报电路进行语音播报1(欢迎乘客乘坐本出租车 )，通过DS1302获取时间信息分辨白天晚上，然后调用 AT24C02程序
26、获取白天晚上的单价及起始价，便开始计价并显示单价、里程、等待时间和金额等信息；当空车灯打上乘客下车时：进行播报2(谢谢再次乘坐本出租车，请交金额￥)，并打印好票据，单片机将营运数据信息存储到AT24CO2中，等待出租车再次启动后单次金额与里程等信息清 零复位，就此完成一次计价。 杨建朝.出租汽车计价器使用、维修与检定问答M.北京：中国计量出版社.2002.第二节 AT89C51单片机及其引脚的说明一、AT89C51单片机的发展介绍。Intel公司于1980年退出了第二代单片机：MCS-51系列，这是一种高性能的8位单片机。和MCS-48系列相比，MCS-51系列单片机无论在片内程序存储器、数据
27、存储器、输入/输出的功能、种类和数量上，还是在系统的扩展功能、指令系统的功能等方面都有很大加强。MCS-51单片机一般采用HMOS和CHMOS这两种工艺制造，两种单片机完全兼容。CHMOS工艺较先进，综合了HMOS的高速度和CMOS的低功耗特点。AT89C51单片机是一种低功耗、高性能CMOS8位单片机，该芯片内含有4KB的可系统编程的Flash只读程序存储器，器件采用高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准8051指令系统及引脚。它集Flash程序存储器及通用8位微处理器于单片机芯片中，既可在线编程（ISP）也可以用传统方法进行编程，具有很高的性价比。 张鑫，华臻，陈书谦.单片机原理及应用M.
28、北京：电子工业出版社.2005.二、AT89C51单片机芯片内部说明。AT89C51芯片封装仍为40引脚，芯片内部集成有： 8位CPU； 8KB程序存储器； 256B数据存储器； 64KB片外程序存储器； 64KB片外数据存储器； 32根输入/输出线； 1个全双工异步串行口； 3个16位定时器/计数器； 6个中断源，2个优先级。三、AT89C51芯片各引脚功能介绍。图 AT89C51单片机引脚图AT89C51单片机的40个引脚的功能为：VCC：电源电压端。GND：接地端。RST：复位控制口。当RST变为高电平并保持2个机器周期时，就会使单片机复位。XTAL1：反向振荡放大器的输入端及内部时钟工
29、作电路的输入端。XTAL2：来自于反向振荡放大器的输出端。P0口：一组8位漏极开路型双向I/O口，即地址/数据总线复用口。作为输出口时，每位能驱动8个TTL逻辑门电路，对端口写“1”可作为高阻抗输入端用。在访问外部数据存储器或程序存储器时，这组口线分时转换地址（低8位）和数据总线复用，在访问期间激活内部上拉电阻。在Flash编程时，P0口接收指令字节；在程序校验时，输出指令字节，校验时，要求外接上拉电阻。P1口：带内部上拉电阻的8位双向I/O口，P1的输出缓冲级可驱动4个TTL逻辑门电路。对端口写“1”，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口。作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，
30、某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流（In）。Flash编程和程序校验期间，P1接收低8位地址。P1口部分端口引脚及功能如表3.1，P1口特殊功能所示。表3.1 P1口特殊功能P1口引脚特殊功能MOSI（用于ISP编程）MOSI（用于ISP编程）SCK（用于ISP编程）P2口：带内部上拉电阻的8位双向I/O口。基本功能与P1口基本相同，只是在访问8位地址的外部数据存储器时，P2口线上的内容在整个访问期间不改变，Flash编程和程序校验期间，P2口亦接收低8位地址。P3口：带内部上拉电阻的8位双向I/O口。基本功能与P1、P2口基本相同，这里就不再作过多的介绍。P3口除了作为一般的I/O口线外
31、，更重要的用途是它的第二功能，如表3.2，P3口特殊功能所示。P3口还接收一些用于闪速存储器编程和程序校验期间的控制信号。表3.2 P3口特殊功能P3口引脚特殊功能RXD（串行输入口）TXD（串行输出口）INT0（外部中断0）INT1（外部中断1）T0（定时器0外部输入）T1（定时器1外部输入）WR（外部数据存储器写选通）RD（外部数据存储器读选通）PSEN/：程序储存允许输出，是外部程序存储器的读选通信号，当AT89C51由外部程序存储器取指令（或数据）时，每个机器周期两次PSEN/有效，即输出两个脉冲。当访问外部数据存储器，没有两次有效的PSEN/信号。EA/VPP：外部访问允许。欲使CP
32、U仅访问外部程序存储器，EA端必须保持低电平，值得注意的是：如果加密位LB1被编程，复位时内部会锁存EA状态。Flash存储器编程时，该引脚加上+12V的编程电压VPP。 张友德.单片微型机原理、应用与试验M.第5版.上海：复旦大学出版社.2008.第三节 AT24C02芯片介绍及其功能说明一、AT24C02芯片引脚图及其介绍。图 AT24C02各个引脚图AT24C02是一个2K位串行CMOS E2PROM，内部含有256个8位字节，CATALYST公司的先进CMOS技术实质上减少了器件的功耗。AT24C02有一个16字节页写缓冲器。该器件通过IIC总线接口进行操作，有一个专门的写保护功能。A
33、T24C02支持I2C，总线数据传送协议I2C，总线协议规定任何将数据传送到总线的器件作为发送器。任何从总线接收数据的器件为接收器。数据传送是由产生串行时钟和所有起始停止信号的主器件控制的。主器件和从器件都可以作为发送器或接收器，但由主器件控制传送数据（发送或接收）的模式，通过器件地址输入端A0、A1和A2可以实现将最多8个AT24C02器件连接到总线上。AT24C02的存储容量为2Kb，内容分成32页，每页8B，共256B，操作时有两种寻址方式：芯片寻址和片内子地址寻址。（1）芯片寻址：AT24C02的芯片地址为1010，其地址控制字格式为1010A2A1A0R/W。其中A2，A1，A0可编
34、程地址选择位。A2，A1，A0引脚接高、低电平后得到确定的三位编码，与1010形成7位编码，即为该器件的地址码。R/W为芯片读写控制位，该位为0，表示芯片进行写操作。（2）片内子地址寻址：芯片寻址可对内部256B中的任一个进行读/写操作，其寻址范围为00FF，共256个寻址单位。二、AT24C02芯片的极限参数。AT24C02芯片的极限参数有：1. 工作温度工业级-55+ 1252. 商业级0+753. 贮存温度-65+1504. 各管脚承受电压5. Vcc管脚承受电压6. 封装功率损耗（Ta=25）7. 焊接温度（10秒）3008. 输出短路电流100mAAT24C02芯片DIP封装，共有8
35、个引脚，其中：A2A0：地址引脚；SDA、SCL：I2C总线接口；WP：写保护引脚，WP接VSS时，禁止写入高位地址，WP接VDD时，允许写入任何地址；VCC：接电源端；GND：接地端。 孙育才，苏字成.微型计算机应用系统设计与实现M.南京：东南大学出版社.1990.第四节 掉电存储模块的设计一、掉电保护电路的功能介绍。掉电存储单元的作用是当外界不提供电源时，或者说当外接电源突然间段开始的时候，存储当前设定的各种信息，比如单价里程等等。AT24C02是2KB字节的电源可擦除存储芯片，采用两线串行的总线和单片机通讯，电压最低可以到，额定电流为1mA，静态电流10uA（），而且采用8脚的DIP封装
36、，使用方便。二、掉电保护电路原理图说明。掉电保护电路原理图如图，掉电存储单元电路原理图所示。图中所示中R3、R4是两个上拉电阻，其作用是为了减少AT24C02的静态功耗，由于AT24C02的数据线和地址线是复用的，采用串口的方式传送数据，所以只用两根线SCL（移位脉冲）和SDA（数据/地址）与单片机传送数据。 阎石.数字电子技术基础M.第5版.北京：高等教育出版社.2006.图 掉电存储电路原理图每当设定好一次单价，系统就自动调用存储程序，将单价信息保存在芯片内：当系统重新上电的时候，自动调用读存储器程序，将存储器内的单价等信息读到缓存单元中，供主程序使用。第五节 里程计算以及计价模块的设计一
37、、霍尔传感器的功能介绍。霍尔传感器是一种磁传感器。用它们可以检测磁场及其变化，可在各种与磁场有关的场合中使用。霍尔传感器件以霍尔效应为其工作基础。霍尔器件具有许多优点，它们的结构牢固，体积小。重量轻，寿命长，安装方便，功耗小，频率高（可达1MHZ），耐振动，不怕灰尘、油污、水汽及盐雾等的污染或腐蚀。霍尔线性器件的精度高、线性度好；霍尔开关器件无触点、无磨损、输出波形清晰、无抖动、无回跳、位置重复精度高。取用了各种补偿和保护措施的霍尔器件的工作温度范围宽，可达-55150。按照霍尔器件的功能可将它们分为：霍尔线性器件和霍尔开关器件。前者输出模拟量，后者输出数字量。安被检测的对象的性质可将它们的应
38、用分为：直接应用和间接应用。前者是直接检测出受检测对象本身的磁场或磁特性，后者是检测受检对象上人为设置的磁场，用这个磁场来作被检测的信息的载体，通过它，将许多非电、非磁的物理量例如力、力矩、压力、应力、位置、位移、速度、加速度、角度、角速度、转数、转速以及工作状态发生变化的时间等，转变成电量来进行检测和控制。二、A44E集成开关型霍尔传感器。A44E集成霍尔开关由稳压器A、霍尔电势发生器（即硅霍尔片）差分放大器C、施密特触发器D和OC门输出E五个基本部分组成。在输入端输入电压VCC，经稳压器稳压后加在霍尔电势发生器的两端，根据霍尔效应原理，当霍尔片处在磁场中时，在垂直于磁场的方向通以电流，则与
39、这二者相垂直的方向上将会产生霍尔电势差VH输出，该VH信号经放大器放大后送至施密特触发器整形，使其成为方波输送到OC门输出。当施加的磁场达到工作点（即BOP）时，触发器输出高电压（相对于地电位），使三极管导通，此时OC门输出端输出低电压，三极管截止，使OC门输出高电压，这种状态为关。这样两次电压变换，使霍尔开关完成了一次开关动作。BOP与BrP的差值一定，此差值BH=BOP-BrP称为磁滞，在此差值内，V0保持不变，因而使开关输出稳定可靠，这也就是集电成霍尔开关传感器优良特性之一。传感器主要特性是它的输出特性，即输入磁感应强度B与输出V0之间的关系。A44E集成霍尔开关是单稳态型。传感器的磁输
40、入基本有三种情况：单极磁场、双极磁场和交变磁场。A44E集成霍尔开关的磁输入为单极磁场，即施加磁场的方式是改变磁铁和集成霍尔开关之间的距离。 黄贤武.传感器原理与应用M.第2版.成都：电子科技大学出版社.2004.三、传感器电路测速原理图说明。出租车的路程计算是通过霍尔传感器A44E实现的，通常按照习惯将霍尔元件安装在变速箱上使其检测到旋转齿轮的信号，送到单片机，经过处理和换算，在输出到显示屏上，供参考用。其原理图如图传感器测距示意图所示。图 传感器测距示意图四、A44E安装及与单片机的接口说明。现在传感器一般都是安装在汽车变速箱上，由于汽车运行时变速箱温度非常高，这样就使得传感器一直工作在高
41、温状态，这样一方面传感器中的电子元件容易损坏，另一方面传感器信号线接头也非常容易老化而断裂，而断后又不易重新接上，由于以上原因，使得传感器寿命一般都不长，普遍为半年到一年就需要更换。因为传感器价格较贵，使得用户反映较大。另有一种传感器是安装于里程表仪表盘后的，但由于此处往往位置较小，安装不易，因此很少采用。在这种情况下，可以考虑将传感器与里程表软轴作为一体，将传感器做在软轴中间适当的位置，这样设计成本并不需提高多少，但可使传感器寿命得到大大延长。由于A44E属于开关型的霍尔器件，其工作电压范围比较宽（4.518V），其输出的信号符合TTL电平标准，可以直接接到单片机的IO端口上，而且其最高检测
42、频率可达到1MHZ。A44E继承霍尔开关由稳压器A、霍尔电势发生器（即硅霍尔片）B、差分放大器C、施密特触发器D和OC门输出E五个基本组成部分。在输入端输入电压VCC时，经稳压器稳压后加在霍尔电势发生器的两端根据霍尔效应原理，当霍尔片处在磁场中时，在垂直于磁场的方向通以电流，则与这二者相垂直的方向上将会产生霍尔电势差HV输出，该HV信号经放大器放大后送至施密特触发器整形，使其成为方波输送到OC门输出。当施加的磁场达到工作点（即BOP）时，触发器输出高电压（相对于地电位），使三极管导通，此时OC门输出端输出低电压，通常称这种状态为开。当施加的磁场达到释放点（即BrP）时，触发器输出低电压，三极管
43、截止，使OC门输出高电压，这种状态为关。这样两次电压变换，使霍尔开关完成了一次开关动作。我们选择了P3.4口作为信号的输入端，内部采用T0中断（这样可以减少程序设计的麻烦），车轮每转一周（我们设车轮的周长是1米），霍尔开关就检测并输出信号，引起单片机的中断，对脉冲计数，当计数达到1000次时，也就是1公里，单片机就控制将金额自动的增加，其计算公式：当前单价公里数=金额。另外在里程显示上面，每公里就在显示屏上刷新一次，即在数据上反应一次。 陈杰，黄鸿.传感器与检测技术M.北京：高等教育出版社.2002.第六节 数据显示模块的设计一、设计概述。根据设计的要求，数据显示部分有单价（4位），里程（4位
44、），等待时间（4位）和总金额（4位）的显示输出，再加上我们另外扩展了时钟显示（包含时分秒的显示），采用LCD液晶断码显示，在距离一米之外就无法看清数据，不能满足要求，而且在白天其对比度也不能满足要求，因此我们采用16位LED数码管的分屏显示，如图采用4位LED数码管的分屏显示所示： 里程显示 白天单价显示 晚间单价显示 中途等待单价显示图 采用16位LED数码管的分屏显示二、LCM0825八位八段液晶显示模块（一）特点及公用LCM0825为8位8段液晶显示模块，3-4线串行接口，可与任何单片机、接口IC接口，低功耗特性：显示状态50A（典型值），省电模式1A，工作电压2.7，视角对比度可调，显示清晰，稳定可靠，使用编程简单。（二）参数下表中参数条件为：T=25，VDD=3V/5V下，（）内为典型值。 求实科技.单片机典型模块设计实例导航M.北京：人民邮电出版社.2004.表3.3 LED液晶模块参数表工作电压工作电流（晶体）100(50)/200(110)A工作电流（RC）200(120)/400(200)A关显示电流60(35)/120(60)A静态电流5(01)/10(03)AI/O高电平I/O低电平数