出租車計(jì)價(jià)器設(shè)計(jì)與制作
設(shè)計(jì)并制作一臺(tái)出租車計(jì)價(jià)器。調(diào)試時(shí)采用10Hz方波信號(hào)模擬，每個(gè)方波代表10m。基本要求：
（1）不同情況具有不同的收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)
白天 1元/公里 晚上 2元/ 公里 途中等待（30s）1元/30s
（2）數(shù)據(jù)輸出（6位LED數(shù)碼管顯示）
單價(jià)輸出2位 路途輸出2位 總金額輸出2位
（3）按鍵（3個(gè)）
啟動(dòng)計(jì)價(jià)開(kāi)關(guān) 數(shù)據(jù)復(fù)位（清零） 白天/晚上轉(zhuǎn)換
3.4.1模塊1：系統(tǒng)設(shè)計(jì)
（1）分析任務(wù)要求，寫出系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)思路
通過(guò)分析，需要實(shí)現(xiàn)四個(gè)主要的功能模塊，分別為脈沖計(jì)數(shù)模塊、定時(shí)器計(jì)時(shí)模塊、按鍵的處理以及數(shù)碼管動(dòng)態(tài)掃描等功能。
定時(shí)器計(jì)時(shí)模塊主要完成途中等待（即沒(méi)有脈沖來(lái)時(shí)）30秒的計(jì)時(shí)。在啟動(dòng)鍵按下后，定時(shí)器就不停的計(jì)時(shí)，只要有脈沖來(lái)就將計(jì)時(shí)的值清除為零。如果沒(méi)有脈沖來(lái)，當(dāng)計(jì)時(shí)超過(guò)30秒時(shí)，相應(yīng)的總金額要按照收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)計(jì)價(jià)。
中斷的管理：盡管中斷有嵌套以及優(yōu)先級(jí)的功能，但是由于定時(shí)器已經(jīng)使用一個(gè)了中斷資源，脈沖檢測(cè)不宜再采用中斷方式，而是采用查詢方式。由于需要不停的要清除30秒的計(jì)時(shí)，因此，脈沖的計(jì)數(shù)不采用定時(shí)器的計(jì)數(shù)方式。
啟動(dòng)鍵觸發(fā)定時(shí)器開(kāi)始工作，而定時(shí)器的運(yùn)行可以作為脈沖計(jì)數(shù)的標(biāo)志，只要定時(shí)器計(jì)時(shí)在運(yùn)行，每來(lái)一個(gè)中斷都應(yīng)該計(jì)數(shù)。
主程序完成鍵盤的掃描和按鍵的處理，查詢脈沖產(chǎn)生的中斷，并完成脈沖的計(jì)數(shù)。每個(gè)脈沖代表10米，則當(dāng)計(jì)數(shù)到100時(shí)表示1千米的距離，相應(yīng)的總金額要按照收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)計(jì)價(jià)
（2）選擇單片機(jī)型號(hào)和所需外圍器件型號(hào)，設(shè)計(jì)單片機(jī)硬件電路原理圖
采用MCS51系列單片機(jī)At89S51作為主控制器，外圍電路器件包括數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)、獨(dú)立式鍵盤、復(fù)位電路等。硬件電路原理圖如圖3-9所示。
圖3-11 出租車計(jì)價(jià)器的硬件電路原理圖
數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)采用2個(gè)四聯(lián)共陰極數(shù)碼管顯示，由于單片機(jī)驅(qū)動(dòng)能力有限，采用74HC244作為數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)。在74HC244的7段碼輸出線上串聯(lián)100歐姆電阻起限流作用。
獨(dú)立式按鍵使用上提拉電路連接，在沒(méi)有鍵按下時(shí)，輸出高電平。P0口用于輸出7段LED共陰極顯示代碼，P2口用于輸出低電平有效的位選碼。0～9的7段LED共陰極顯示代碼：3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH,6FH。
（3）分析軟件任務(wù)要求，寫出程序設(shè)計(jì)思路，分配單片機(jī)內(nèi)部資源，畫出程序流程圖
軟件的任務(wù)要求包括定時(shí)器的設(shè)置、按鍵的掃描、按鍵的功能處理、脈沖的計(jì)數(shù)、路途等待超30秒的計(jì)時(shí)以及總金額的計(jì)算等。
程序設(shè)計(jì)的思路：使用中斷方式對(duì)定時(shí)器的溢出進(jìn)行計(jì)數(shù)實(shí)現(xiàn)30秒的計(jì)時(shí)。主程序采用查詢外部中斷標(biāo)志實(shí)現(xiàn)脈沖的計(jì)數(shù)，由于每個(gè)脈沖代表10m,因此，當(dāng)脈沖計(jì)數(shù)超過(guò)100時(shí)，計(jì)價(jià)器按照收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)計(jì)價(jià)。主程序在初始化變量和定時(shí)器參數(shù)設(shè)置之后，進(jìn)入一個(gè)循環(huán)結(jié)構(gòu)，循環(huán)掃描鍵盤、查詢脈沖的中斷、數(shù)碼管的動(dòng)態(tài)掃描等功能，當(dāng)脈沖的中斷標(biāo)志被查詢到，若路途等待時(shí)間未超30秒時(shí)，要及時(shí)將路途等待時(shí)間的值清除為零。主程序的流程圖如圖3-12所示。
圖3-12 出租車計(jì)價(jià)器的主程序流程圖 [!--empirenews.page--]
中斷服務(wù)程序主要實(shí)現(xiàn)計(jì)時(shí)功能，當(dāng)啟動(dòng)鍵按下之后，定時(shí)器開(kāi)始工作，用一個(gè)變量對(duì)定時(shí)器溢出中斷的次數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)，達(dá)到計(jì)時(shí)功能，該變量在每次脈沖到來(lái)時(shí)被清零（在主程序中清零），當(dāng)脈沖長(zhǎng)時(shí)間沒(méi)有來(lái)，則當(dāng)該變量計(jì)數(shù)超過(guò)30秒時(shí)，總金額按照途中等待計(jì)費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行計(jì)價(jià)。中斷程序的流程圖如圖3-13所示。
圖3-13 出租車計(jì)價(jià)器的中斷服務(wù)程序流程圖
（4）設(shè)計(jì)系統(tǒng)軟件調(diào)試方案、硬件調(diào)試方案及軟硬件聯(lián)合調(diào)試方案
軟件調(diào)試方案：偉福軟件中，在“文件新建文件”中，新建C語(yǔ)言源程序文件，編寫相應(yīng)的程序。在“文件新建項(xiàng)目”的菜單中，新建項(xiàng)目并將C語(yǔ)言源程序文件包括在項(xiàng)目文件中。
在 “項(xiàng)目編譯”菜單中將C源文件編譯，檢查語(yǔ)法錯(cuò)誤及邏輯錯(cuò)誤。在編譯成功后，產(chǎn)生以 “*.hex”和“*.bin” 后綴的目標(biāo)文件。
硬件調(diào)試方案：在設(shè)計(jì)平臺(tái)中，將單片機(jī)的P1.0-P1.2分別與3個(gè)獨(dú)立式鍵盤通過(guò)插線連接起來(lái)，將P3.2與脈沖信號(hào)源連接起來(lái)。
在偉福中將程序文件編譯成目標(biāo)文件后，將下載線安裝在實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上，運(yùn)行“MCU下載程序”，選擇相應(yīng)的flash 數(shù)據(jù)文件，點(diǎn)擊“編程”按鈕，將程序文件下載到單片機(jī)的Flash中。
然后，上電重新啟動(dòng)單片機(jī)，檢查所編寫的程序是否達(dá)到題目的要求，是否全面完整地完成試題的內(nèi)容。
3.4.2 程序設(shè)計(jì)
/*晶振：11.0592M T1-250微秒溢出中斷一次；P3.2(int0)-中斷100次，查詢IE0置位，
P1^0為啟動(dòng)鍵；P1^1為清除鍵；P1^2為白天/晚上的切換鍵
變量的定義:
key_val: 返回按鍵的值 255-無(wú)鍵
T1_cnt: 定時(shí)器溢出數(shù)計(jì)數(shù)
cnt_30: 30秒鐘的計(jì)時(shí)
cnt_distance: 計(jì)算路程
cnt_cost: 總金額
state_val: 狀態(tài):0-白天 1 夜晚
cost_val[3]: 收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)：白天單價(jià)cost_val[0]=1元/公里；晚上單價(jià)cost_val[1]=2元/公里；
等待單價(jià)cost_val[2]=1元/30s
led_seg_code：數(shù)碼管7段碼 */
//-------------------
#include "reg51.h"
unsigned char data cnt_30,cnt_distance,cnt_cost;
unsigned int data T1_cnt,D_cnt;
unsigned char data key_val,key_val_old;
unsigned char data state_val;
char code cost_val[3]={1,2,1};
char code led_seg_code[10]={0x3f,0x06,0x05b,0x04f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f};
//led_seg_code[0-9]代表0-9
//-------延時(shí)-----------------
void delay(unsigned int i)//延時(shí)
{ while(--i); }
//-------初始化變量------------------
void init_variant() //初始化一些變量的內(nèi)容
{unsigned char i;
cnt_30=0; //30秒的計(jì)時(shí)
D_cnt=0; //脈沖的個(gè)數(shù)
cnt_distance=0; //距離的計(jì)數(shù)
cnt_cost=0; //保存總價(jià)格
}
//-------掃描鍵盤-----------------
unsigned char scan_key()
{ unsigned char i,k;
i=P1;
if (i==0xff)
{ k=255; } //無(wú)鍵按下
else //有鍵按下
{ delay(10); //延時(shí)去抖動(dòng)
if(i!=P1)
{k=255;}
else
{ switch (i)
{ case 0xfe: k=0; break; //P1.0按下，啟動(dòng)鍵
case 0xfd: k=1; break; //P1.1按下，清除鍵
case 0xfb: k=2; break; //P1.2按下，切換鍵[!--empirenews.page--]
}
}
}
return k;
}
//-------數(shù)碼管動(dòng)態(tài)掃描-------------
void led_show()
{unsigned char i,k;
//-----顯示單價(jià)----
k=cost_val[state_val];
i=k%10; //暫存?zhèn)€位
P0=led_seg_code[i];
P2=0xbf;
delay(10);
i=k%100/10;
P0=led_seg_code[i];
P2=0x7f;
delay(10);
//-----顯示距離------
k=cnt_distance;
i=k%10; //暫存?zhèn)€位
P0=led_seg_code[i];
P2=0xf7;
delay(10);
i=k%100/10;
P0=led_seg_code[i];
P2=0xef;
delay(10);
//-----顯示總價(jià)格-----------
k=cnt_cost;
i=k%10; //暫存?zhèn)€位
P0=led_seg_code[i];
P2=0xfe;
delay(10);
i=k%100/10;
P0=led_seg_code[i];
P2=0xfd;
delay(10);
}
//-------計(jì)時(shí)----------------
void timer1() interrupt 3 //T1中斷
{ T1_cnt++;
if(T1_cnt>3999) //如果計(jì)數(shù)>3999, 計(jì)時(shí)1s
{ T1_cnt=0;
if(cnt_30<30) //沒(méi)有超過(guò)30秒，繼續(xù)計(jì)時(shí)
{cnt_30++;}
else //超過(guò)30秒，途中等待計(jì)價(jià)
{cnt_30=0;
cnt_cost=cnt_cost+cost_val[2];}
}
}
//---------主程序----------------
main()
{//初始化各變量
T1_cnt=0;
state_val=0;
key_val_old=255;
init_variant();
//初始化51的寄存器
TMOD=0x20; //用T1計(jì)時(shí) 8位自動(dòng)裝載定時(shí)模式，不用T0
TH1=0x19; //250微秒溢出一次; 250=(256-x)*12/11.0592 -> x= 230.4
TL1=0x19;
EA=1; //開(kāi)中斷
ET1=1;
TR1=0; //定時(shí)器T0
TCON=0x01; //Int0中斷取邊沿觸發(fā)模式
while(1)
{ key_val=scan_key(); // 255;//
if (key_val!=key_val_old)
{ key_val_old=key_val;
if (key_val!=255)
{ switch (key_val)
{ case 0: //啟動(dòng)鍵
TR1=1; //啟動(dòng)計(jì)時(shí)，TR1=1為啟動(dòng)了的標(biāo)志
break;
case 1: //清除鍵
init_variant(); //清除變量
TR1=0; //關(guān)閉定時(shí)器
break;
case 2: //白天/黑夜的切換
if(state_val==0)
{state_val=1;}
else
{state_val=0;}
break;
}
}
}
if(IE0==1&& TR1==1) //每來(lái)1個(gè)脈沖，中斷一次
{ IE0=0;
cnt_30=0; //30秒的計(jì)時(shí)清零
if(D_cnt<100)
{D_cnt++;}
else //計(jì)數(shù)100次，每次10米，表示一公里
{D_cnt=0;
cnt_distance=cnt_distance+1;
cnt_cost=cnt_cost+cost_val[state_val];
}
}
led_show();
}
}
//-----出租車計(jì)價(jià)器程序結(jié)束------------
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