淺談新型出租車計(jì)價(jià)器控制電路的設(shè)計(jì)

摘 要：出租車計(jì)價(jià)器的科學(xué)設(shè)計(jì)有利于促進(jìn)行業(yè)穩(wěn)定健康地發(fā)展，對(duì)城市交通建設(shè)也起著至關(guān)重要的作用。文章從嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)的角度討論了對(duì)單片機(jī)的感性認(rèn)識(shí)，并介紹了單片機(jī)內(nèi)部模塊功能的應(yīng)用，以及軟硬件設(shè)計(jì)過(guò)程、方法及實(shí)現(xiàn)。

關(guān)鍵詞：出租車；計(jì)價(jià)器；電路；設(shè)計(jì)

在交通較為發(fā)達(dá)的今天，大家對(duì)出租車計(jì)價(jià)器都不會(huì)陌生，只要汽車一開(kāi)動(dòng)，隨著行駛里程的增加，就會(huì)看到汽車前面的計(jì)價(jià)器里程數(shù)字顯示的讀數(shù)從零逐漸增大，而當(dāng)行駛到某一值時(shí)（如5km），計(jì)費(fèi)數(shù)字顯示開(kāi)始從起步價(jià)（如5元）增加。當(dāng)出租車到達(dá)某地需要在那里等候時(shí)，司機(jī)只要按一下“計(jì)時(shí)”鍵，每等候一定時(shí)間，計(jì)費(fèi)顯示就增加一個(gè)該收的等候費(fèi)用，汽車?yán)^續(xù)行駛時(shí)，停止計(jì)算等候費(fèi)，繼續(xù)增加里程計(jì)費(fèi)。到達(dá)目的地，便可按顯示的數(shù)字收費(fèi)。文章就結(jié)合這一常見(jiàn)的生活經(jīng)歷深度剖析其背后的科學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法。

一、新型出租車計(jì)價(jià)器的系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

針對(duì)目前市場(chǎng)上最新款出租車的計(jì)價(jià)器，我們重點(diǎn)要關(guān)注的就是該計(jì)價(jià)器如何實(shí)現(xiàn)人性化計(jì)費(fèi)的，即相應(yīng)的起步、等候、里程計(jì)費(fèi)等功能的實(shí)現(xiàn)。對(duì)計(jì)價(jià)器系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì)是實(shí)現(xiàn)這些功能的基礎(chǔ)，也是計(jì)價(jià)器產(chǎn)品質(zhì)量的重要保證。

系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)分為硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)和硬件電路設(shè)計(jì)兩步。硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面，采用單片機(jī)進(jìn)行的設(shè)計(jì)，相對(duì)來(lái)說(shuō)功能強(qiáng)大，用較少的硬件和適當(dāng)?shù)能浖嗷ヅ浜峡梢院苋菀椎貙?shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)要求，且靈活性強(qiáng)，可以通過(guò)軟件編程來(lái)完成更多的附加功能。設(shè)計(jì)采用AT89S51單片機(jī)為主控器，以A44E霍爾傳感器測(cè)距（按鍵替代），實(shí)現(xiàn)對(duì)出租車的基本的計(jì)價(jià)設(shè)計(jì)，并采用AT24C02實(shí)現(xiàn)在系統(tǒng)掉電的時(shí)候保存單價(jià)等信息，輸出采用8段數(shù)碼顯示管。利用單片機(jī)豐富的I/O端口，及其控制的靈活性，實(shí)現(xiàn)基本的計(jì)價(jià)功能。

硬件電路設(shè)計(jì)方面，主要包括驅(qū)動(dòng)電路、顯示電路、復(fù)位電路、掉電保護(hù)電路、時(shí)鐘電路和按鍵電路。驅(qū)動(dòng)電路上，74LS245是我們常用的芯片，用來(lái)驅(qū)動(dòng)led或者其他的設(shè)備?？偩€驅(qū)動(dòng)器74LS244和74LS245經(jīng)常用作三態(tài)數(shù)據(jù)緩沖器，74LS244為單向三態(tài)數(shù)據(jù)緩沖器，而74LS245為雙向三態(tài)數(shù)據(jù)緩沖器。同時(shí)，多數(shù)的應(yīng)用系統(tǒng)，都要配輸入和輸出外設(shè)，LED顯示器和LCD顯示器，雖然LCD顯示效果比較好，已經(jīng)成為了一種發(fā)展趨勢(shì)，但為了節(jié)約成本，我們選用了LED顯示器，作為顯示電路。復(fù)位電路通常采用上電自動(dòng)復(fù)位和按鈕復(fù)位兩種方式。上電自動(dòng)復(fù)位是通過(guò)外部復(fù)位電路的電容充電來(lái)實(shí)現(xiàn)的。除了上電復(fù)位外還需要按鍵手動(dòng)復(fù)位。按鍵手動(dòng)復(fù)位有電平方式和脈沖方式兩種。其中電平復(fù)位是通過(guò)RST端經(jīng)電阻與電源VCC接通而實(shí)現(xiàn)的。最后的掉電保護(hù)電路、時(shí)鐘電路和按鍵電路相對(duì)簡(jiǎn)單，都是通過(guò)單片機(jī)實(shí)現(xiàn)的，再次就不一一贅述了。

二、新型出租車計(jì)價(jià)器的系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

在硬件基礎(chǔ)過(guò)關(guān)的情況下，軟件設(shè)計(jì)的作用就是對(duì)各種情況做出程序指令，來(lái)確保硬件設(shè)施的運(yùn)作。對(duì)此，我們主要通過(guò)計(jì)算機(jī)匯編程序設(shè)計(jì)和C語(yǔ)言編程設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的。兩種程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言都有各自的優(yōu)點(diǎn)。用匯編語(yǔ)言編寫(xiě)和高級(jí)語(yǔ)言（C語(yǔ)言）比較起來(lái)節(jié)省空間，這樣對(duì)于存儲(chǔ)空間僅4Kb的芯片來(lái)說(shuō)是極之有利的，51單片機(jī)能更高速的運(yùn)行。C語(yǔ)言編寫(xiě)的程序，雖然不象匯編那樣速度快、但程序簡(jiǎn)單易行、并且需要較小的存儲(chǔ)空間。C語(yǔ)言作為一種編譯型程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，它兼顧了多種高級(jí)語(yǔ)言的特點(diǎn)，并具備匯編語(yǔ)言的功能。此外，C語(yǔ)言程序還具有完善的模塊程序結(jié)構(gòu)，從而為軟件開(kāi)發(fā)中采用模塊化程序設(shè)計(jì)方法提供了有力的保障。因此，使用C語(yǔ)言進(jìn)行程序設(shè)計(jì)已成為軟件開(kāi)發(fā)的主流。

在具體的軟件設(shè)計(jì)上，我們采用的是程序模塊化操作，利用各個(gè)模塊之間的相互聯(lián)系，在設(shè)計(jì)中采用主程序調(diào)用各個(gè)子程序的方法，使程序通俗易懂，我們?cè)O(shè)計(jì)了整體程序流程圖。在main函數(shù)編寫(xiě)開(kāi)始，要進(jìn)行初始化，包括對(duì)系統(tǒng)初始化和對(duì)存儲(chǔ)器初始化，要對(duì)硬件設(shè)備進(jìn)行初始化，并使硬件處于就緒狀態(tài)。通過(guò)判斷是否計(jì)費(fèi)，調(diào)價(jià)，清零等狀態(tài)，來(lái)分別調(diào)用不同的子程序，使程序在設(shè)計(jì)之前，就有了很強(qiáng)的邏輯關(guān)系。這些對(duì)應(yīng)于硬件就是通過(guò)按下各個(gè)控制開(kāi)關(guān)，來(lái)分別進(jìn)行不同的動(dòng)作，最后數(shù)碼管根據(jù)輸入的信息，來(lái)顯示不同的數(shù)據(jù)信息，這就達(dá)到了軟件控制硬件，同時(shí)輸入信息控制輸出信息的目的。

三、新型出租車計(jì)價(jià)器的仿真調(diào)試階段簡(jiǎn)析

調(diào)試階段是產(chǎn)品設(shè)計(jì)的收官階段，同樣也是逆向分析查漏補(bǔ)缺的階段。對(duì)于新型出租車計(jì)價(jià)器的調(diào)試，我們主要從三個(gè)方面著手，分別是編程工具調(diào)試、軟件模塊連接調(diào)試和市場(chǎng)功能體現(xiàn)調(diào)試。

在編程工具上，使用C51語(yǔ)言進(jìn)行程序設(shè)計(jì)雖然相對(duì)于匯編語(yǔ)言代碼效率有所下降，但可以方便地實(shí)現(xiàn)程序設(shè)計(jì)模塊化，代碼結(jié)構(gòu)清晰、可讀性強(qiáng)，易于維護(hù)、更新和移植，適合較大規(guī)模的單片機(jī)程序設(shè)計(jì)。近年來(lái)，隨著C51語(yǔ)言的編譯器性能的不斷提高，在絕大多數(shù)應(yīng)用環(huán)境下，C51程序的執(zhí)行效率已經(jīng)非常接近匯編語(yǔ)言，因此，使用C51進(jìn)行單片機(jī)程序設(shè)計(jì)已經(jīng)成為單片機(jī)程序設(shè)計(jì)的主流選擇之一。

軟件模塊連接的調(diào)試主要是通過(guò)在線軟件進(jìn)行調(diào)試，調(diào)試的內(nèi)容就是指令傳輸?shù)木珳?zhǔn)度和各模塊運(yùn)作的敏捷性等。具體操作流程是首先打開(kāi)Proteus軟件，然后選擇file菜單下的open design選項(xiàng)，找到所需的元器件，元器件上單擊右鍵選中，再單擊左鍵對(duì)其進(jìn)行命名和賦值，接著在編輯器左邊的一欄中，找出并繪制設(shè)計(jì)所要的各種元器件，按照電路圖連接后并保存，接著將用keil編譯產(chǎn)生的hex文件下載到單片機(jī)中：雙擊51單片機(jī)，在對(duì)話框中把保存過(guò)的hex文件打開(kāi)，再單擊確定，最后單擊左下角運(yùn)行按鈕，進(jìn)行軟件仿真調(diào)試，直到出現(xiàn)正確的結(jié)果。

市場(chǎng)功能調(diào)試就是結(jié)合具體成型的新型出租車價(jià)格器的產(chǎn)品進(jìn)行相關(guān)具體車輛的試運(yùn)行，包括對(duì)客戶反饋信息的整理和歸納，從中調(diào)整改造出最接近客戶和車主心里預(yù)期的新型計(jì)價(jià)器產(chǎn)品。

四、結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)新型出租車計(jì)價(jià)器的設(shè)計(jì)摸索，一方面可以深入了解系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)在日常生活中的廣泛運(yùn)用，另一方面對(duì)加深各種科學(xué)設(shè)計(jì)理論的理解大有裨益，也是教學(xué)改革背景下探索性學(xué)習(xí)的倡導(dǎo)方式，對(duì)于廣大在校專業(yè)學(xué)習(xí)的學(xué)生來(lái)說(shuō)，是個(gè)值得推廣的學(xué)習(xí)模式。

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