單片機出租車計費器畢業(yè)論文

1、<p>　　基于單片機的出租車計費器的設(shè)計與實現(xiàn)的</p><p><b>　　軟件設(shè)計</b></p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　現(xiàn)在各大中城市出租車行業(yè)都已普及自動計價器，所以計價器技術(shù)的發(fā)展已成定局。而部分小城市尚未普及，但隨著城市建設(shè)日益加快，象征著城市面貌的出租車行業(yè)也將

2、加速發(fā)展，計價器的普及也是毫無疑問的，所以未來汽車計價器的市場還是十分有潛力的。 出租車計價器是根據(jù)客戶用車情況來自動顯示車費的數(shù)字儀表，根據(jù)用車起步價、行車里程計費求得客戶用車的總費用，并通過數(shù)碼管顯示相應(yīng)的里程及金額。</p><p>　　我在本次設(shè)計中主要負責(zé)硬件工作。本電路以AT89S52單片機為中心，附加A44E霍爾傳感器測距，實現(xiàn)對出租車計價，采用AT24C02 實現(xiàn)在系統(tǒng)掉電的時候保存單價，輸出采用

3、8段數(shù)碼顯示管，顯示行駛總里程和總金額。</p><p>　　模擬出租車計價器設(shè)計：進行里程顯示，預(yù)設(shè)起步價和起步公里數(shù)；行程按全程收費，有復(fù)位功能和啟動功能，啟動后，開始計價。我們采用單片機進行設(shè)計，可以用較少的硬件和適當(dāng)?shù)能浖嗷ヅ浜蟻韺崿F(xiàn)設(shè)計要求，且靈活性強，可以通過軟件編程來完成更多的附加功能,應(yīng)用前景廣闊。</p><p>　　關(guān)鍵字：出租車計價器 AT89S52單片機 A

4、44E霍爾傳感器 斷電保存 8段數(shù)碼顯示管</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　Now the automatic mileage fare meter is popularized in each big or media-sized cities taxi profession, therefore the develop

5、ment of mileage fare meter technology has been a foregone conclusion. While in part small cities it’s underused, but speeding up day by day along with the urban construction, which will symbolize the urban appearance tax

6、i profession that will accelerate to develop too .And mileage fare meter's popularization will also be without a doubt, therefore the future automobile mile</p><p>　　In this design, I am responsible for

7、the part of hardware. This electric circuit takes AT89S52 monolithic integrated circuit as a center and that attaches A44E the Hall sensor range finder, which realizes the rental car valuation. The use of AT224C02 is to

8、preserve the unit price when the present system power is failure. The output uses 8 sections of digital display tubes, demonstrating that goes the total course and the aggregate amount.</p><p>　　The design o

9、f simulated rental car mileage fare meter: the fare meter can demonstrate the course of rode, preinstall start price and start distance in kilometer. The traveling schedule realizes charge according to the entire journey

10、, attaching the reset function and the start function. The fare meter starts the valuation after the beginning. We use the monolithic integrated circuit to carry on the design and use the little hardware and the suitable

11、 software coordination to realize the design mut</p><p>　　Keywords: Taximeter Single-chip AT89S52 A44E Hall Sensor </p><p>　　Power Preservation Eight Digital Display Tube</p><p>

12、<b>　　緒論</b></p><p>　　1.1 出租車計費器的發(fā)展背景</p><p>　　隨著出租車行業(yè)的發(fā)展，對出租車計費器的要求也越來越高，用戶不僅要求計費器性能穩(wěn)定，計費準(zhǔn)確，有防作弊功能；同時還要求其具有車票資料打印、IC卡付費、語音報話、和電腦串行通信等功能，而這些與電子技術(shù)的發(fā)展是分不開的。二十世紀后半期，隨著集成電路和計算機技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)字系

13、統(tǒng)也得到了飛速發(fā)展，其實現(xiàn)方法經(jīng)歷了由分立元件、SSI、MSI到LSI、VLSI以及UVLSI的過程。同時為了提高系統(tǒng)的可靠性與通用性，微處理器和專業(yè)集成電路（ASIC）逐漸取代了通用全硬件LSI電路，而ASIC以其體積小、重量輕、功耗低、速度快、成本低、保密性好而脫穎而出。目前，業(yè)界大量可編程邏輯器件（PLD），尤其是現(xiàn)場可編程邏輯器件（FPLD）被大量地應(yīng)用在ASIC的制作當(dāng)中。在可編程集成電路的開發(fā)過程中，以計算機為工作平臺，融合

14、了應(yīng)用電子技術(shù)、計算機技術(shù)、智能化技術(shù)最新成果的電子設(shè)計自動化（EDA）技術(shù)主要能輔助進行三方面的設(shè)計工作：IC設(shè)計,電子電路設(shè)計以及PCB設(shè)計理想的可編程邏輯開發(fā)系統(tǒng)能符合大量的設(shè)計要求：它能夠支持不同結(jié)構(gòu)的器件，在多種平臺運行，提供易于使用的界面，并且有廣泛的特征。此外，一個設(shè)計系</p><p>　　我國的第一家生產(chǎn)計價器企業(yè)是重慶市起重機廠，最早的計價器全部采用機械齒輪結(jié)構(gòu)，只能完成簡單的計程功能，可以

15、說早期的計價器就是一個里程表。</p><p>　　隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，產(chǎn)生了第二代計價器。它采用了手搖計算機與機械結(jié)構(gòu)相結(jié)合的方式，實現(xiàn)了半機械半電子化。此時它在計程的同時還可以完成計價的工作。</p><p>　　大規(guī)模集成電路的發(fā)展又產(chǎn)生了第三代計價器，也就是全電子化的計價器。它的功能也在不斷完善.當(dāng)單片機出現(xiàn)并應(yīng)用于計價器后，現(xiàn)代出租車計價器的模型也就基本具備了，它可以完成計程，計

16、價，顯示等基本工作。單片機以及外圍芯片的不斷發(fā)展促進了計價器的發(fā)展。</p><p>　　1.2 本設(shè)計的設(shè)計內(nèi)容</p><p>　　利用單片機，設(shè)計一個出租車計費器，達到：</p><p>　　1． 不同情況具有不同的收費標(biāo)準(zhǔn)：白天（6-22點）；晚上（22-次日6點）；途中等待（>7.5min開始收費）；</p><p>　　2．

17、 能進行手動修改單價（內(nèi)部鍵）；</p><p>　　3． 數(shù)據(jù)顯示：單價顯示2位；路程顯示3位；總金額顯示3位； </p><p>　　4． 按鍵：1）數(shù)據(jù)清零 2）單價的調(diào)整；</p><p>　　5．能夠在掉電的情況下存儲單價等數(shù)據(jù)，具有票據(jù)打印功能；</p><p>　　6．能夠顯示當(dāng)前的系統(tǒng)時間

18、；</p><p>　　7．到達目的地語音播報數(shù)據(jù)信息，乘客上下車問候語。 第二章 總體設(shè)計方案</p><p>　　2.1 方案設(shè)計概述</p><p>　　我們在選擇和確定系統(tǒng)的設(shè)計方案時，是以以下幾個方面來考慮的：</p><p>　　1、開放性，考慮到本系統(tǒng)中將涉及到不同廠商的元器件，

19、以及系統(tǒng)的擴展需求，在本系統(tǒng)設(shè)計中，我們將盡量避免采用專有元器件和技術(shù)，從而使本系統(tǒng)中的軟硬件都具有充分的開放性。</p><p>　　2、先進性，本系統(tǒng)中的設(shè)計開發(fā)以及系統(tǒng)的維護管理所采用的產(chǎn)品技術(shù)均綜合考慮現(xiàn)行技術(shù)的發(fā)展趨勢，采用相對先進同時市場相對成熟的產(chǎn)品技術(shù)，以滿足系統(tǒng)未來的發(fā)展需求。</p><p>　　3、高性能，考慮到本系統(tǒng)將提供給生產(chǎn)人員和非專業(yè)人員的使用等角度，合理設(shè)計

20、結(jié)構(gòu)、配置，以確保大量用戶的方便。</p><p>　　4、可靠性，本系統(tǒng)的設(shè)計將在盡可能減少投資的情況下，從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、技術(shù)措施、器件選型等方面綜合考慮，以確保系統(tǒng)中任何一個環(huán)節(jié)都沒有單故障節(jié)點，實現(xiàn)其功能服務(wù)。</p><p>　　5、可擴展性，在本系統(tǒng)中，還預(yù)有一個與計算機相連的串口，以實現(xiàn)隨著生產(chǎn)的發(fā)展而擴展。</p><p>　　6、性價比，本系統(tǒng)的設(shè)計中，

21、在滿足用戶需求與系統(tǒng)的高性能、高可靠性的前提下，盡量降低開發(fā)資金的投入。</p><p>　　也就是本著這樣的設(shè)計原則，整個方案的大體輪廓就浮現(xiàn)出來了。也是我下一節(jié)將要說的系統(tǒng)設(shè)計原理。</p><p>　　2.2 系統(tǒng)原理框圖</p><p>　　以單片機AT89S52為核心，以語音芯片SYN6288、時鐘芯片DS1302芯片等為外設(shè)的新型出租車計費器。給出硬件電

22、路圖及主要程序流程圖,闡述了軟硬件設(shè)計過程中關(guān)鍵技術(shù)的處理。該系統(tǒng)完全滿足集計程、計時、計費、存儲、查看等多種計量功能為一體的出租車計費器的實用要求。</p><p>　　SYN6288語音芯片的優(yōu)點：最小SSOP28L貼片封裝、硬件接口簡單、低功耗、音色清亮圓潤、極高的性價比，除此之外，他在識別文本、數(shù)字、字符串時更智能、更準(zhǔn)確，語音合成自然度更好、可懂性更高。 </p><p>　　D

23、S1302是DALLAS公司推出的涓流充電時鐘芯片內(nèi)含有一個實時時鐘/日歷和31字節(jié)靜態(tài) RAM通過簡單的串行接口與單片機進行通信實時時鐘/日歷電路提供秒、分、時、日、日期、月、年的信息，每月的天數(shù)和閏年的天數(shù)可自動調(diào)整。時鐘操作可通過AM/PM指示決定采用24或12小時格式。</p><p>　　圖2.2 整體方案設(shè)計方框圖</p><p>　?。?）AT89S52為出租車計費器核心部件

24、，單片機檢測到霍爾傳感器的脈沖信號并進行里程計算；</p><p>　　（2）A44E霍爾傳感器的作用為測量出租車行駛里程；</p><p>　　（3）按鍵包括4個獨立按鍵，主要功能為模式選擇、時鐘、起步價、單價的修改以及語音播報和打印的實現(xiàn)；</p><p>　?。?）DS1302為時鐘芯片，在本設(shè)計中用于實時時鐘的實現(xiàn)；</p><p>

25、　　（5）AT24C02為掉電儲存單元，用于起步價、白天單價及夜晚單價的掉電儲存；</p><p>　　（6）ST7920LCD液晶顯示用于時鐘、單價、里程、總金額及模式的顯示；</p><p>　?。?）SYN6288與單片機串接，用于乘客上下車時的語音播報；</p><p>　?。?）TPUP-40S微型打印機用于乘客下車時的票據(jù)打印。</p>&

26、lt;p>　　這樣的設(shè)計思想和原理能符合我們的需求，圖2.2.b即是該系統(tǒng)的主要框架結(jié)構(gòu)了。有了以上的論證、設(shè)計思想及設(shè)計原理，我們這個系統(tǒng)的實施也就有了可靠的保障</p><p><b>　　系統(tǒng)硬件設(shè)計</b></p><p>　　3.1 硬件設(shè)計任務(wù)分析</p><p>　　3.1.1 硬件設(shè)計流程圖</p>&

27、lt;p>　　本課題的硬件設(shè)計是以AT89S52單片機為設(shè)計核心，以LCD液晶顯示為特色的質(zhì)量控制系統(tǒng)。該款單片機內(nèi)部集成了ADC，以減少外圍硬件連接，提高系統(tǒng)的抗干擾能力。同時也可以簡化電路。本系統(tǒng)外圍部分主要有44E霍爾傳感器、AT89S52單片機、獨立鍵盤、EEPROM AT24C02、ST7920LCD液晶顯示、SYN6288語音合成模塊、DS1302時鐘芯片及TPUP-40S微型打印機。</p><p

28、>　　如圖3.1.1所示為本系統(tǒng)的整體硬件設(shè)計流程圖：</p><p>　　圖3.1.1. 系統(tǒng)硬件設(shè)計流程圖</p><p>　　3.2 單片機的介紹及模塊選擇</p><p>　　3.2.1 單片機的概述</p><p>　　AT89S52是一種低功耗、高性能CMOS 8位微控制器，具有8K 在系統(tǒng)可編程Flash 存儲器。使

29、用Atmel 公司高密度非易失性存儲器技術(shù)制造，與工業(yè)80C51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上Flash允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的8 位CPU 和在系統(tǒng)可編程Flash，使得AT89S52在眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。</p><p>　　AT89S52 是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程 </p><p>

30、;　　AT89S52引腳圖 </p><p>　　Flash 存儲器。使用Atmel 公司高密度非易失性存儲器技術(shù)制造，與工業(yè)80C51 產(chǎn)品指令和引腳完 全兼容。片上Flash允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適于 常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的8 位CPU 和在系統(tǒng) 可編程Flash，使得AT89S52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提 供高靈活、超有效的解決方案。 AT89S52具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 8k字節(jié)Flas

31、h，256字節(jié)RAM， 32 位I/O 口線，看門狗定時器，2 個數(shù)據(jù)指針，三個16 位 定時器/計數(shù)器，一個6向量2級中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口， 片內(nèi)晶振及時鐘電路另外，AT89S52 可降至0Hz 靜態(tài)邏 輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下，CPU 停止工作，允許RAM、定時器/計數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工 作。掉電保護方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)， 單片機一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復(fù)位為止。 </p&

32、gt;<p>　　P0 口：P0口是一個8位漏極開路的雙向I/O口。作為輸出口，每位能驅(qū)動8個TTL邏 輯電平。對P0端口寫“1”時，引腳用作高阻抗輸入。 當(dāng)訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲器時，P0口也被作為低8位地址/數(shù)據(jù)復(fù)用。在這種模式下， P0不具有內(nèi)部上拉電阻。 在flash編程時，P0口也用來接收指令字節(jié)；在程序校驗時，輸出指令字節(jié)。程序校驗 時，需要外部上拉電阻。 </p><p>　　P1 口

33、：P1 口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口，p1 輸出緩沖器能驅(qū)動4 個 TTL 邏輯電平。對P1 端口寫“1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入 口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（IIL）。 </p><p>　　此外，P1.0和P1.1分別作定時器/計數(shù)器2的外部計數(shù)輸入（P1.0/T2）和定時器/計數(shù)器2 的觸發(fā)輸入（P1.1/T2EX）。 在fl

34、ash編程和校驗時，P1口接收低8位地址字節(jié)。 </p><p><b>　　引腳號第二功能： </b></p><p>　　P1.0 T2（定時器/計數(shù)器T2的外部計數(shù)輸入），時鐘輸出 </p><p>　　P1.1 T2EX（定時器/計數(shù)器T2的捕捉/重載觸發(fā)信號和方向控制） </p><p>　　P1.5 MOSI

35、（在系統(tǒng)編程用） </p><p>　　P1.6 MISO（在系統(tǒng)編程用） </p><p>　　P1.7 SCK（在系統(tǒng)編程用） </p><p>　　P2 口：P2 口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口，P2 輸出緩沖器能驅(qū)動 </p><p>　　4 個 TTL 邏輯電平。對P2 端口寫“1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可

36、以作為輸入 口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（IIL）。 在訪問外部程序存儲器或用16位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲器（例如執(zhí)行MOVX @DPTR） 時，P2 口送出高八位地址。在這種應(yīng)用中，P2 口使用很強的內(nèi)部上拉發(fā)送1。在使用 8位地址（如MOVX @RI）訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，P2口輸出P2鎖存器的內(nèi)容。 在flash編程和校驗時，P2口也接收高8位地址字節(jié)和一些控制信號。 </p>

37、<p>　　P3 口：P3 口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口，p3 輸出緩沖器能驅(qū)動4 個 TTL 邏輯電平。對P3 端口寫“1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入 口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（IIL）。 P3口亦作為AT89S52特殊功能（第二功能）使用，如下表所示。 在flash編程和校驗時，P3口也接收一些控制信號。 </p><p

38、>　　端口引腳 第二功能： </p><p>　　P3.0 RXD(串行輸入口) </p><p>　　P3.1 TXD(串行輸出口) </p><p>　　P3.2 INTO(外中斷0) </p><p>　　P3.3 INT1(外中斷1) </p><p>　　P3.4 TO(定時/計數(shù)器0) </p&

39、gt;<p>　　P3.5 T1(定時/計數(shù)器1) </p><p>　　P3.6 WR(外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通) </p><p>　　P3.7 RD(外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通) </p><p>　　3.2.2 A44E霍爾傳感器檢測單元</p><p>　　圖32.2 A44E霍爾元件接線圖</p><p&g

40、t;　　A44E 屬于開關(guān)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(biāo)準(zhǔn)，可以直接接到單片機的IO 端口上，而且其最高檢測頻率可達到1MHZ。</p><p>　　A44E 集成霍耳開關(guān)由穩(wěn)壓器A、霍耳電勢發(fā)生器(即硅霍耳片)B、差分放大器C、施密特觸發(fā)器D和OC門輸出E五個基本部分組成。</p><p>　　在輸入端輸入電壓Vcc，經(jīng)穩(wěn)壓器穩(wěn)壓后加在

41、霍爾電勢發(fā)生器的兩端，根據(jù)霍爾效應(yīng)原理，當(dāng)霍爾片處在磁場中時，在垂直于磁場的方向通以電流，則與這二者相垂直的方向上將會產(chǎn)生霍爾電勢差VH輸出，該VH信號經(jīng)放大器放大后送至施密特觸發(fā)器整形，使其成為方波輸送到OC門輸出。當(dāng)施加的磁場達到工作點（即Bop）時，觸發(fā)器輸出高電壓（相對于地電位），使三極管導(dǎo)通，此時OC門輸出端輸出低電壓，三極管截止，使OC門輸出高電壓，這種狀態(tài)為關(guān)。這樣兩次電壓變換，使霍爾開關(guān)完成了一次開關(guān)動作。</p&

42、gt;<p>　　里程計算是通過安裝在車輪上的霍爾傳感器檢測到的脈沖信號，送到單片機產(chǎn)生中斷，單片機再根據(jù)程序設(shè)定，計算出里程。</p><p>　　3.2.3  AT24C02存儲單元</p><p>　　圖3.2.3存儲單元電路原理圖</p><p>　　A2~A0：器件地址選擇引腳。將這3個引腳配置成不同的編碼值，在同一串行總線上最多可

43、擴充8片同一容量或不同容量的24系列串行EEPROM芯片。</p><p>　　SDL：串行數(shù)據(jù)輸入輸出口，是一個雙向的漏極開路結(jié)構(gòu)的引腳，容量擴展時可以將多片24洗臉的SDA引腳直接相連。</p><p>　　SCL：串行移位時鐘控制端。寫入時上升沿起作用，讀出時下降沿起作用。</p><p>　　WP：硬件寫保護控制引腳。當(dāng)其為低電平時，正常寫操作，高電平時，對

44、EEPROM部分存儲區(qū)域提供硬件寫保護功能，即對被保護區(qū)域只能讀不能寫。</p><p><b>　　GND：接地</b></p><p>　　VCC：接+5V電壓</p><p><b>　　3.2.4按鍵</b></p><p>　　當(dāng)單價等信息需要進行修改時，就要用到鍵盤進行修改。由于調(diào)節(jié)信息

45、不多，故采用4個獨立鍵盤即可，可實現(xiàn)語音、打印、增大、減小等功能作用。電路原理如圖3.2.4所示。</p><p>　　圖3.2.4 獨立鍵盤電路原理圖</p><p>　　S1：接P2.0口，外部模式切換鍵，允許進行時鐘修改。</p><p>　　S2：接P2.1口，單價和時鐘加鍵，及乘客上車語音播報鍵。</p><p>　　S3：接P2.

46、2口，單價和時鐘減鍵，及乘客下車語音播報和票據(jù)打印鍵。</p><p>　　S4：接P2.3口，內(nèi)部模式切換鍵，專業(yè)人員進行時鐘、單價修改。</p><p><b>　　3.2.5顯示單元</b></p><p>　　ST7920是臺灣矽創(chuàng)電子公司生產(chǎn)的中文圖形控制芯片，它是一種內(nèi)置128×64 - 12漢字圖形點陣的液晶顯示控制模塊

47、，用于顯示漢字及圖形。該芯片共內(nèi)置8192個中文漢字(16×16點陣)、128個字符的ASCII字符庫(8×16點陣)及64×256點陣顯示RAM(GDRAM)。</p><p>　　為了能夠簡單、有效地顯示漢字和圖形，該模塊內(nèi)部設(shè)計有 2MB 的中文字型CGROM和64×256點陣的GDRAM繪圖區(qū)域；同時，該模塊還提供有4組可編程控制的16×16點陣造字空間；

48、除此之外，為了適應(yīng)多種微處理器和單片機接口的需要，該模塊還提供了4位并行、8位并行、2線串行以及、3線串行等多種接口方式。</p><p>　　圖3.7 ST7920電路原理圖</p><p>　　在對ST7920讀或?qū)憰r，會用到兩個8位的寄存器，一個是數(shù)據(jù)寄存器DR , 另一個是指令寄存器IR。通過數(shù)據(jù)寄存器DR可以存取DDRAM、CGRAM、CGROM及IRAM的值。待存取的目標(biāo)RA

49、M的地址可通過命令來選擇，每次數(shù)據(jù)寄存器DR的操作應(yīng)以上次選擇的目標(biāo)RAM為主體來進行讀出或?qū)懭搿Ｍㄟ^ RS和RW的狀態(tài)可以選擇不同的讀寫模式，具體配置方法如表3.1所列。忙標(biāo)志位BF為“1”時，表示內(nèi)部操作正在進行，即處于忙狀態(tài)而不接受新的指令，所以，每次接受新指令前，都要讀取BF標(biāo)志，只有當(dāng)其為“0”時才可接受。</p><p>　　表3.1 ST7920的寄存器讀寫狀態(tài)</p><p&g

50、t;　　在本設(shè)計中，單片機采用串口方式訪問ST7920，只用兩根線(SID與SCLK)完成數(shù)據(jù)傳輸。通過ST7920實現(xiàn)時鐘、單價、里程、總金額及模式的顯示。</p><p>　　3.2.6  實時時鐘單元</p><p>　　DS1302是DALLAS公司推出的涓流充電時鐘芯片內(nèi)含有一個實時時鐘/日歷和31字節(jié)靜態(tài)</p><p><b>　　

51、語音播報單元</b></p><p>　　SYN6288中文語音合成芯片是北京宇音天下科技有限公司于2010年推出的一款性價比更高，效果更自然的一款中高端語音合成芯片。SYN6288通過異步串口（UART）通訊方式，接受待合成的文本數(shù)據(jù)，實現(xiàn)文本到語音（或TTS語音）的轉(zhuǎn)換。</p><p>　　SYN6288語音芯片的優(yōu)點：最小SSOP28L貼片封裝、硬件接口簡單、低功耗、音

52、色清亮圓潤、極高的性價比，除此之外，他在識別文本、數(shù)字、字符串時更智能、更準(zhǔn)確，語音合成自然度更好、可懂性更高。</p><p>　　芯片可以自動對文本進行分析，判別文本中多音字的讀法并合成正確的讀音。</p><p>　　芯片可實現(xiàn)16級數(shù)字音量控制，音量更大，更廣。播放文本的前景音量和播報背景音樂的背景音量可分開控制，更加自由。</p><p>　　SYN628

53、8芯片支持任意中文文本的合成，可以采用GB2312、GBK、BIG5和Unicode四種編碼方式。芯片支持英文字母的合成，遇到英文單詞使按字母發(fā)音方式發(fā)音。每次合成的文本量可達200個字節(jié)。</p><p>　　圖3.9 SYN6288語音模塊</p><p>　　語音模塊最小系統(tǒng)包括：控制器模塊、SYN6288語音合成芯片、功放模塊和喇叭。 主控制器和SYN6288語音合成芯片之間通過U

54、ART 接口連接，控制器可通過通訊接口向SYN6288語音合成芯片發(fā)送控制命令和文本，SYN6288語音合成芯片把接收到的文本合成為語音信號輸出，輸出的信號經(jīng)功率放大器進行放大后連接到喇叭進行播放。</p><p>　　圖3.10 SYN6288語音模塊最小系統(tǒng)</p><p>　　上位機以命令幀的格式向 SYN6288 芯片發(fā)送命令。SYN6288 芯片根據(jù)命令幀進行相應(yīng)操作，并向上位機

55、返回命令操作結(jié)果。</p><p>　　SYN6288 提供一組全雙工的異步串行通訊（UART）接口，實現(xiàn)與微處理器或PC的數(shù)據(jù)傳輸。SYN6288利用TxD和RxD以及GND實現(xiàn)串口通信。其中GND作為信號地。SYN6288芯片支持UART接口通訊方式，通過UART接口接收上位機發(fā)送的命令和數(shù)據(jù)，允許發(fā)送數(shù)據(jù)的最大長度為206字節(jié)。</p><p>　　3.2.8票據(jù)打印單元</p

56、><p>　　TPUP-AT系列打印機是最新設(shè)計的一種面板安裝式微型點陣打印機。整機體積小，重量輕，功能完備，外形美觀，操作簡單，連接方便。它特別適于安裝在機器或設(shè)備的面板上，使打印機和儀器渾然一體，提高整機的結(jié)構(gòu)水平。</p><p>　　圖3.11 TPUP-40S微型打印機串行接口電路</p><p><b>　　引腳說明：</b></

57、p><p>　　TXD：單片機的串口輸出端，同時，對于TPUP-40S微型打印機而言是數(shù)據(jù)串行輸入端口。</p><p>　　CTS：允許發(fā)送信號，在標(biāo)志控制握手方式下使用。</p><p>　　第三章 系統(tǒng)軟件設(shè)計</p><p>　　本次軟件設(shè)計采用Keil C51單片機軟件。Keil C51是美國Keil Software公司出品的51系

58、列兼容單片機C語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比，C語言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護性上有明顯的優(yōu)勢，因而易學(xué)易用。Keil提供了包括C編譯器、宏匯編、連接器、庫管理和一個功能強大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方案，通過一個集成開發(fā)環(huán)境（uVision）將這些部分組合在一起。運行Keil軟件需要WIN98、NT、WIN2000、WINXP等操作系統(tǒng)。</p><p><b>　　3.1 系統(tǒng)主程序

59、</b></p><p>　　在主程序模塊中，需要完成對各參量和接口的初始化、出租車起價和單價的初始化以及中斷、計算、循環(huán)等工作。另外，在主程序模塊中還需要設(shè)置啟動/清除標(biāo)志寄存器、里程寄存器和價格寄存器，并對它們進行初始化。然后，主程序?qū)⒏鶕?jù)各標(biāo)志寄存器的內(nèi)容，分別完成啟動、清除、計程和計價等不同的操作。</p><p>　　圖3.1 主程序流程圖</p>&l

60、t;p>　　當(dāng)汽車發(fā)動時，就啟動計價，根據(jù)里程寄存器中的內(nèi)容計算和判斷行駛里程是否已超過起步價公里數(shù)。若已超過，則根據(jù)里程值、每公里的單價數(shù)和起步價數(shù)來計算出當(dāng)前的總金額，并將結(jié)果存于總金額寄存器中；中途等待時，無脈沖輸入，不產(chǎn)生中斷，當(dāng)時間超過等待設(shè)定值時，開始進行計時，并把等待價格加到總金額里，然后將總金額、里程和單價送數(shù)碼管顯示出來。</p><p>　　計算程序根據(jù)里程數(shù)分別進入不同的計算公式。如果

61、里程大于3公里，則執(zhí)行公式：總金額=起步價+（里程-3）*單價+等待時間*等待單價；否則，執(zhí)行公式：總金額=起步價+等待時間*等待單價。程序流程圖如圖3.2所示。</p><p>　　圖3.2 總金額計算程序流程圖</p><p><b>　　3.2中斷程序</b></p><p>　　中斷程序包括外部中斷0和外部中斷1，其中外部中斷0用于霍爾

62、傳感器里程計數(shù)，外部中斷1用于等待時間計費。</p><p>　　3.2.1 里程計數(shù)中斷程序</p><p>　　每當(dāng)霍爾傳感器輸出一個低電平信號就使單片機中斷一次，當(dāng)里程計數(shù)器對里程脈沖計滿12次時，進入里程計數(shù)中斷服務(wù)程序中，里程加1m，當(dāng)里程計滿1000次，里程變量加一。</p><p>　　圖3.3 里程計數(shù)中斷程序流程圖</p>

63、<p>　　3.2.2中途等待中斷程序</p><p>　　在中途等待中斷程序中，每5ms產(chǎn)生一次中斷，將當(dāng)前里程值送入某個緩存變量，每1分鐘將緩存變量中的值和當(dāng)前里程值比較，當(dāng)汽車停止，霍爾傳感器超過10分鐘沒有輸出信號，當(dāng)前里程值和緩存變量內(nèi)的值相同，則進入等待計時，每1分鐘記一次價格。</p><p>　　圖3.4 中途等待中斷程序流程圖</p><p&

64、gt;<b>　　3.3顯示程序</b></p><p>　　液晶顯示包括時間、模式、里程、起步價及單價的顯示。其中單價分為白天單價和夜晚單價。在6點到22點之間自動顯示白天單價，而在6點到22點之外，將自動切換顯示夜晚單價。</p><p>　　圖3.5 LCD液晶顯示程序流程圖</p><p><b>　　3.4 語音程

65、序</b></p><p>　　當(dāng)乘客上下車時進行語音播報。語音模塊與上位機為異步串行通信。語音程序在按鍵程序中調(diào)用。</p><p>　　圖3.6 語音程序流程圖</p><p><b>　　3.5 鍵盤程序</b></p><p>　　本次設(shè)計中使用了四個按鍵，它們的作用分別是模式選擇、數(shù)據(jù)的增

66、減。其中模式鍵包括外部模式鍵和內(nèi)部模式鍵。外部模式鍵只能修改時間，而內(nèi)部模式鍵不僅可以時間修改，還能修改單價和起步價。之所以設(shè)置兩個模式鍵，就是為了防止司機私自修改單價和起步價。</p><p>　　圖3.7 內(nèi)部模式鍵程序流程圖</p><p>　　圖3.8 外部模式鍵程序流程圖</p><p><b>　　3.6 微型打印機</b>

67、;</p><p>　　串行打印程序主要有波特率和串行口UAR的初始化，發(fā)送、接受模塊的設(shè)計在標(biāo)志控制方式下，當(dāng)打印機可以接收數(shù)據(jù)時，信號線DTR為準(zhǔn)備狀態(tài)，即Mark狀態(tài)，主計機根DTR，為準(zhǔn)備狀態(tài)還是忙狀態(tài)，而向打印機發(fā)送或停止發(fā)送數(shù)據(jù);當(dāng)DTR為 Space 時 ,發(fā)送數(shù)據(jù);當(dāng)DTR為Mark狀態(tài)時，停止發(fā)送，等待下一狀態(tài)Space。其時序如圖3.12所示。</p><p>　　圖3

68、.9 標(biāo)志控制時序圖</p><p>　　系統(tǒng)控制軟件包括:AT89S52 串行口初始化打印機緩沖區(qū)首址選址打印機狀態(tài)判斷數(shù)據(jù)發(fā)送/接受打印數(shù)據(jù)設(shè)定等。串行接口編程流程圖如圖 3.13所示。</p><p>　　圖3.10 打印程序流程圖</p><p><b>　　4 系統(tǒng)調(diào)試</b></p><p>　　里程計數(shù)曾考

69、慮過兩個方案：霍爾傳感器及光電傳感器，由于實驗室有霍爾傳感器，所以最終采用A44E霍爾傳感器進行里程測量。掉電儲存單元采用AT24C02，其壽命可達40多年，質(zhì)量可靠。語音芯片最初選用美國ISD公司的2500芯片，ISD2500最大特點在于片內(nèi)E2PROM容量為480K，所以錄放時間長。但考慮到性價比，最終選用SYN6288語音模塊，他不僅價格便宜，而且足以提供出租車語音播報的功能。按鍵為4個獨立鍵盤，通過在程序中加入LED亮滅及液晶顯

70、示判斷鍵盤完好。</p><p>　　由于汽車內(nèi)部電源為12v，而單片機電源為5v，所以采用7805電源模塊使12v電源降壓到5v，使整個硬件電路得以正常工作。</p><p>　　在硬件選型及接口分配完成后便是軟件程序設(shè)計。由于軟件程序設(shè)計工作量大，所以里程、顯示、時間、儲存、語音等模塊化，這樣思路清晰且便于調(diào)試。</p><p>　　時間、顯示、按鍵、里程及等待

71、時間的程序較為順利。測試如下：</p><p>　　表4.1 里程計費程序調(diào)試</p><p>　　注：其中等待時間為超過10分鐘每加一分鐘總金額加1元。</p><p>　　AT24C02程序設(shè)計主要包括單價、起步價的掉電儲存。通過按鍵改變單價及起步價，系統(tǒng)重新上電后單價、起步價為改變后的數(shù)據(jù)。按鍵由4個獨立鍵盤組成，最初設(shè)計為：P20模式選擇鍵，P21時間、價格

72、加鍵，P22時間、價格減鍵，P23語音、打印鍵。但考慮到司機不能私自修改單價、起步價，所以重新分配4個按鍵的功能，其中P21和P22在原有功能基礎(chǔ)上增加語音和打印功能，P20為外部模式選擇（只允許修改時間），P23為內(nèi)部模式選擇（包括時間、單價、起步價修改）。</p><p>　　表4.2 按鍵及掉電儲存檢測</p><p>　　注：修改起步價，總金額初始值始終等于起步價。</p&g

73、t;<p>　　通過上表，可知實驗驗證無誤。</p><p>　　在語音模塊與單片機完成連接后，發(fā)現(xiàn)程序無法成功下載，經(jīng)同學(xué)幫組得知，在程序下載前，應(yīng)該先斷開語音串口連接。程序成功下載后，通過P20使模式值Mode顯示為0，按下P21，成功播報“乘客您好 請系好安全帶”，按下P22，成功播報“已抵達目的地 請付款”，播報語音清晰。</p><p><b>　　5 功

74、能說明</b></p><p>　　一、出租車司機使用說明：</p><p>　　1、乘客上車，啟動計費器，按下Up鍵播報語音，乘客下車按下Down鍵播報語音，關(guān)閉計費器。</p><p>　　2、按下外部模式鍵，使Mode值顯示為1或2，分別進行分鐘和時鐘修改。</p><p>　　二、專業(yè)人員使用說明：</p>

75、<p>　　1、按下外部或內(nèi)部模式鍵，使Mode值顯示為1或2，分別進行分鐘和時鐘修改。</p><p>　　2、按下內(nèi)部模式鍵，使Mode值顯示為3，可進行白天單價修改。（修改前先將時鐘調(diào)整到6點到22點之間）</p><p>　　3、按下內(nèi)部模式鍵，使Mode值顯示為4，可進行夜晚單價修改。（修改前先前時鐘調(diào)整到6點到22點這個時間段之外）</p><p&

76、gt;　　4、按下內(nèi)部模式鍵，使Mode值顯示為5，可進行起步價修改。</p><p>　　圖5.1 功能說明圖示</p><p><b>　　6總結(jié)</b></p><p>　　本文設(shè)計了以單片機AT89S52為核心，以語音芯片SYN6288、時鐘芯片DS1302芯片等為外設(shè)的新型出租車計費器。給出硬件電路圖及主要程序流程圖,闡述了軟硬件設(shè)計

77、過程中關(guān)鍵技術(shù)的處理。該系統(tǒng)完全滿足集計程、計時、計費、存儲、查看等多種計量功能為一體的出租車計費器的實用要求。本文在出租車計費器的設(shè)計中實現(xiàn)了Keil C51與硬件電路的連接調(diào)試。</p><p>　　在完成最終調(diào)試后，也發(fā)現(xiàn)其他一些問題。而這些問題主要是功能的擴展。首先是語音播報，若在乘客下車時，能語音播報里程及總金額，將使得設(shè)計更為人性化。然后是液晶顯示，這次設(shè)計因顯示內(nèi)容較多而選擇LCD液晶顯示，LCD不

78、及LED數(shù)碼管亮，若采用LED數(shù)碼管顯示，盡管顯示內(nèi)容有限，但可根據(jù)需要通過按鍵得到所需顯示，這樣保證顯示亮度。但是現(xiàn)在科技飛速發(fā)展，LCD的亮度也得到提高，但計程界面和調(diào)整界面能夠單獨顯示將使整個設(shè)計更加豐富。所以可通過在程序設(shè)計中采用分屏技術(shù)來達到目的。</p><p>　　最后發(fā)現(xiàn)里程計費方面的程序設(shè)計不很合理盡管1公里記一次費符合設(shè)計要求，但改為200米計一次費，計費系統(tǒng)更為精確。</p>