基于单片机和FPGA的出租车计费系统 单片机和电子技术专业毕业设计 .doc

目 录 摘 要 1 第1章 绪论 2 第2章 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 3 2.1.3 计费开始提示 1 2.2 功能模块设计 1 第3章 硬件及软件实现 3 3.1 传感器 3 3.1.1 光电传感器电路设计 3 3.1.2车轮光电开关检测电路 4 3.2 单片机 4 3.2.1 8051 单片机功能方块图 5 3.2.2 AT89S51单片机简介 7 3.2.3 AT89S5l与51系列单片机相比具有如下特点 8 3.2.4 89S51的内部框图 9 3.2.5 中断控制 11 3.2.6 单片机控制程序设计 12 3.2.7 单片机汇编语言源程序 16 3.3 显示及按键控制系统 31 3.3.1 LED数码管 31 3.3.2 数据显示电路的设计 32 第4章 系统检测及分析 34 4.1 系统仿真/硬件验证 34 4.1.1 系统的调试方法 34 4.1.2 系统的硬件验证 34 4.2 设计技巧分析 35 结 论 36 附录A: FPGA芯片引脚 37 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 第1章 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。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。 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㎞。 ②单价，即里程单价，用三位数字显示，显示方式为“X.XX”，单价为元/㎞，根据每天不同的时间段有两种情况：当时间段为06：00～23：00时单价为1.4元/㎞，其他时间段内单价为1.80元/㎞。 ③等候时间，用四位数字显示分钟和秒，显示方式为“XX：XX”，等候的定义是：当汽车行驶速度小于或等于12㎞/h时为“等候”。在等候时间大于1小时的情况下，可以不显示等候时间，但必须对等候时间进行统计计算。 ④等候单价，等候单价有两种情况：在等候时间小于1小时的情况下，等候单价为1元每5分钟；在等候时间大于1小时的情况下，等候单价为20元每小时。