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基于单片机和FPGA的出租车计费系统毕业论文.doc
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基于单片机和FPGA的出租车计费系统毕业论文.doc
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Liaoning Normal University
( 届 )
本 科 生 毕 业 论 文 ( 设 计 )
题 目: 基于单片机和 FPGA 的出租车计费系统
学 院: 辽宁师范大学
专 业: 电子信息工程
学 号:
学生姓名:
指导教师:
年 月
目录
摘要 ......................................................................1
Abstract ..................................................................2
1 绪论.....................................................................3
2 系统设计.................................................................3
2.1 系统组成 ...........................................................3
2.1.1 计费及显示 .....................................................3
2.1.2 时钟及显示 ......................................................4
2.1.3 计费开始提示 ....................................................4
2.2 功能模块设计 .......................................................4
3 硬件及软件实现...........................................................5
3.1 传感器 ..............................................................5
3.1.1 光电传感器电路设计 .............................................5
3.1.2 车轮光电开关检测电路.............................................6
3.2 单片机 .............................................................7
3.2.1 8051 单片机功能方块图 ..........................................7
3.2.2 AT89S51 单片机简介.............................................10
3.2.3 AT89S5l 与 51 系列单片机相比具有如下特点........................10
3.2.4 89S51 的内部框图...............................................11
3.2.5 中断控制 ......................................................13
3.2.6 单片机控制程序设计 ............................................14
3.2.7 单片机汇编语言源程序 ..........................................18
3.3 显示及按键控制系统..................................................30
3.3.1 LED 数码管.....................................................30
3.3.2 数据显示电路的设计 ............................................31
4 系统检测及分析..........................................................32
4.1 系统仿真/硬件验证 .................................................32
4.1.1 系统的调试方法 ................................................32
4.1.2 系统的硬件验证 ................................................32
4.2 设计技巧分析 .......................................................33
谢辞 .....................................................................36
参考文献: ...............................................................37
1
摘要
本系统电源电压为+16V,速度传感器具有汽车每运行 1㎞提供 1000 个脉冲信号的特性。
显示器可以采用 LED 数码管。系统采用单片机和 FPGA 的结合进行系统的主体设计,测控
FPGA 芯片通过采集传感器脉冲信号 WCLK 进行里程计算,里程计费,利用外部脉冲信
号 SCLK 产生标准时钟信号,以计算等待时间,等待费用,并产生里程标志(LCBZ),等
待标志(DDBZ),熄灯标志(XDBZ)等有关控制标志信号,同时根据单片机发出的开始信号
(START),时段标志(SDBZ),传输数据选择(SEL)等控制信号将有关计算结果传
送给 FPGA 芯片。单片机 MCU 除了完成键盘扫描,显示控制外,还通过 P0 口与 FPGA
进行数据交换,并向测控 FPGA 芯片发出有关控制信号。本设计方案利用单片机和 FPGA
的结合,发挥它们各自的长处,分工清晰,实际使用和操作符合大众逻辑,容易被人接受。
而且,单片机丰富的 I/O 口和 FPGA 模块化的设计为系统功能的扩展提供了空间和便利。
关键词:计费系统;单片机;FPGA 芯片
2
Abstract
The system power supply voltage of + 16V, speed sensor having a car every runs 1 provide a
1000 pulse signal characteristics. The display can be used LED digital tube. The system adopts
the single chip and FPGA binding system of the main design, control FPGA chip through the
acquisition sensor pulse signal WCLK to mileage, metered, using an external pulse signal
SCLK produces a standard clock signal, to calculate the waiting time, waiting cost, and generate
the mileage signs ( LCBZ ), wait for the signs (DDBZ ), mark ( lights out XDBZ ) and other
related control signal, at the same time according to the MCU by a start signal ( START ), time
slot markers ( SDBZ ), transmission data selection ( SEL ) and other control signals to be
transmitted to the calculation results of FPGA chip. Single chip MCU in addition to the
completion of the keyboard scanning, display control, through the P0 and FPGA data exchange,
and to control FPGA chip emits the control signal. The design makes use of SCM and FPGA
combination, play to their respective strengths, a clear division of labor, the actual application
and operation in line with the general logic, is easy to be accepted by people. Moreover, SCM
rich I / O and FPGA modular design for system expansion provides space and facilities.
Key words:billing system;SCM;FPGA chip
3
1 绪论
出租车是现代人类的重要交通工具,而出租车的计费系统的安全性和先进性是人们
普遍关心的问题,要求计费器性能稳定,计费准确,以及预防司机作弊行为等等都关系
到乘客的切身利益。因此,设计出符合人们普遍要求及放心的产品具有重要的意义。同
时,设计该系统所应用的知识涉及范围广,通过设计可以牢固掌握所学理论知识,对电
子信息工程专业的就业方向有初步认识,将理论与实际有机联系起来。应该是对以前所
学知识的一次审核吧!
本设计主要介绍了出租车计费系统的设计思路和过程,并给出了所涉及的相关知识
的详细介绍。EDA 技术应用,单片机的功能及应用,传感器检测技术,VHDL 编程语
言及汇编语言程序,显示系统设计及按键控制,等等。第一部分为绪论,第二部分为方案
论证,第三部分为系统设计,第四部分是硬件及软件实现,第五部分系统检测及分析,
第六部分是结论,第七部分是附录,第八部分是参考文献,第九部分是致谢.
目前,普遍的出租车计费器仅仅具有时钟,起步价,里程计费,等待计费及显示几
个功能。其发展前景是可观的,将来的产品除具有这些功能外,另外还可增加如下功能:
防作弊功能,IC 卡付费:顾客能在制定点购买一定额度的“顾客 IC 卡”,乘车后可用 IC
卡付帐,付帐是否成功有相应的提示。车主可定期将总营业额写入“车主 IC 卡”中,
并据此 IC 卡向所属公司领取报酬。车票资料打印:顾客付费后可打印发票,打印内容
包括车主信息和车费信息等。可打印车主总营业额信息。语音播报:当乘客上车时,可
自动问候乘客,当到达目的地,自动播报乘车费用并礼貌再见,表达希望下次乘坐的意
思。增加的这些功能将会更好地为乘客服务。
本系统设计也可应用于其他计费系统中,如电脑计费系统等等,其应用技术也有相
当范围的应用面,如显示和播报部分也可应用于智能饭卡﹑智能电动车﹑机器人等电子
相关产品中。可见掌握了该系统的设计和分析可实现对电子专业知识的具体应用,增强
理论联系实际的能力。除此以外,所涉及的知识面也联系到现实生活中很多相关电子产
品,也将对其他电子产品有一定理论基础。
2 系统设计
2.1 系统组成
其中系统电源电压为+16V。速度传感器不需要进行设计,假设它具有汽车每运行 1
㎞提供 1000 个脉冲信号的特性。显示器采用 LED 数码管。具体功能要求如图 2-1:
速度传感器
电路主板
汽车电瓶
+9~+16V
V
空车指示牌
显示器
LED/LCD
/
DC/DC
(+5V)
图 2-1 系统方框图
2.1.1 计费及显示
①里程,即汽车行程里程,用四位数字显示,显示方式为“XXX.X”,单位为㎞,
精确到 0.1㎞。
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