基于51单片机出租车计价器设计(2)

3.2 AT89C51单片机简介

AT89C51是一个低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内含4k bytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和128 bytes的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元，内置功能强大的微型计算机AT89C51提供了高性价比的解决方案。[10]

AT89C51是一个低功耗高性能单片机，40个引脚，32个外部双向输入/输出（I/O）端口，同时内含2个外中断口，2个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，AT89C51可以按照常规方法进行编程，也可以在线编程。[9]其将通用的微处理器和Flash存储器结合在一起，特别是可反复擦写的Flash存储器可有效地降低开发成本。

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图3 AT89C51单片机

P0口有二个功能：

1、外部扩展存储器时，当做数据/地址总线。

2、不扩展时，可做一般的I/O使用，但内部无上拉电阻，作为输入或输出时应在外部接上拉电阻。

P1口只做I/O口使用：其内部有上拉电阻。 P2口有两个功能：

1、扩展外部存储器时，当作地址总线使用。 2、做一般I/O口使用，其内部有上拉电阻。

P3口有两个功能：除了作为I/O使用外（其内部有上拉电阻），还有一些特殊功能，由特殊寄存器来设置。

[5]

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设计中用到的单片机各管脚(图3-1)功能以及与其他模块连接介绍如下： VCC:接+5V电源。 VSS:接地。

时钟引脚：XTAL1和XTAL2两端接晶振和30PF的电容，构成时钟电路。 它可以使单片机稳定可靠的运行。

RST:复位信号输入端，高电平有效。当在此引脚加两个机器周期的高电平时，就可以完成复位操作。

P1.0：接功能按键。 P1.2：接空车指示灯。

P0口接显示屏数据口，P2口接显示屏控制口。 P3.4：接霍尔传感器的输出口。 P3.5：接时钟电路DS1302的RST口。

P3.6：接DS1302的SCLK口。 P3.7：接DS1302的I/O口。

3.3晶体振荡电路原理图

本系统采用AT89C51作为主控芯片，加上一些必要的外围电路构成最小系统才能工作，如图4所示，晶体振荡电路主要为单片机提供时钟脉冲，振荡频率为12MHZ，晶体振荡电路主要由时钟晶体，和微调电容组成，接在单片机的XTAL1、XTAL2（19、18引脚）上。[7]

图4 晶体震荡电路原理图

3.4 复位电路原理图

计算机在启动运行时都需要复位，复位是使处理器和内部其他部件出于一个确定

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的初始状态，从这个状态开始工作。MCS-51单片机有一个复位引脚RST（9引脚）,高电平有效。在时钟电路工作以后，当外围电路使得RST端出现两个机器周期（24个时钟周期）以上的高电平时，系统内部复位。单片机复位电路如图5所示，按下复位按钮，开始给电容充电，并使得RST端维持两周期以上的复位高电平，使得单片机成功复位。

图5复位电路原理图

3.5 时钟电路原理图

时钟芯片采用DS1302，时钟芯片的复位线与单片机的P3.5相连，时钟线与P3.6相连，数据线与P3.7相连，DS1302的X1和X2接32.768KHZ晶体，VCC2接主电源，VCC1接备用电源，使单片机断电时，时钟芯片依然走时，时钟电路如图5所示。

图5 时钟电路原理图

3.6 测距单元

本次设计我们选取了霍尔传感器来进行里程测量。

霍尔器件是一种磁传感器。用它们可以检测磁场及其变化，可在各种与磁场有关

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的场合中使用。霍尔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，耐震动，不怕灰尘、油污、水汽及盐雾等的污染或腐蚀。

霍尔器件分为：霍尔元件和霍尔集成电路两大类，前者是一个简单的霍尔片，使用时常常需要将获得的霍尔电压进行放大。后者将霍尔片和它的信号处理电路集成在同一个芯片上。本次设计选取了霍尔集成电路来测量里程。

里程测量是通过将霍尔传感器的集成电路安装在车轮上方的铁板上，将磁铁安装在车轮上，旋转的车轮将磁铁对准集成电路时，霍尔传感器会输出一个脉冲信号，送到单片机，经过单片机的计算处理，将行驶的里程送到显示单元并显示出来。

其原理示意图如下：

图6 传感器测距示意图

U18是一种利用霍尔效应做成的半导体集成电路器件，它被设计在交变磁场中运行，特别是能在低电源电压和长时间运行温度范围可达到125℃。这种霍尔IC可用作各种类型的传感器（速度传感器、位移传感器、转速传感器等等），接触开关以及相类似的应用场合。其工作电压比较宽（2.5～20V），可运行在较大的温度范围内（-20℃～125℃）, 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，而且其最高检测频率可达到1MHZ。[8]

霍尔传感器的特性如图3-4所示，其中BOP为工作点“开”的磁感应强度，BRP为释放点“关”的磁感应强度。当外加的磁感应强度超过动作点BOP时，传感器输出低电平，当磁感应强度降到动作点BOP以下时，传感器输出电平不变，一直要降到释放

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点BRP时，传感器才由低电平跃变为高电平。BOP与BRP之间的滞后使开关动作更为可靠。

U18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。

图7 U18霍尔传感器和其输出特性

U18霍尔传感器有3个外接口，2个是电源的正负极接口，最后一个是脉冲信号输出口，只要将霍尔传感器的信号输出端接到单片机的端口上便可以实现距离检测。

其中，单片机的P3.2（INT0）引脚作为信号的输入端，采用外部中断0进行计数。车轮每转一圈，霍尔传感器就产生一个脉冲信号，根据霍尔效应原理，当霍尔片处在磁场中时，霍尔传感器的输出端输出低电平。当车轮转动一圈时小磁铁提供一个磁场，则霍尔传感器输出一次低电平完成一次数据采集，从而产生信号。霍尔传感器检测并输出信号到单片机的INT0或INT1计算脉冲输入端，引起单片机的中断，对脉冲计数，当计数达到特定的次数时，里程就会增加，单片机对里程进行计算后，通过接口电路将计算好的结果传送到数码管并显示出来。

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3.7 按键单元

本设计的按键单元电路（如图8）仅有一个功能按键，也就是是否计价控制键，其功能是开启计价模式，并控制空车指示灯的亮灭。

图8 按键单元

3.8 显示单元

本次课程设计采用的是LCD12864液晶显示屏，其功能十分强大，液晶显示屏（LCD）用于数字型钟表和许多便携式计算机的一种显示器 …… 此处隐藏：2771字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……