出租车计价器 - 图文

河北工程大学科学学院毕业设计说明书

第1章 绪论

1.1 出租车计价器的研究背景及其意义

1.1.1 研究背景

出租车计价器在世界上已经有很长的一段历史。最初的出租车计价器主要是结

构机械的，不但结构复杂而且只有一种功能。随着科学技术的发展，出租车计价器也在

不断更新换代。当把微控制器单板机大规模应用在计价器控制系统中后，形成了计价

器的模块化，已经拥有了当代计价器所拥有的统一的，标准功能为计算运费、计算里程并且显示相关数据的能力。如今，微控制器单板机的性价比正在不断的提高，而且，

机电控制系统应用已经越来越普及，其中就包括了出租车计价器，使得其功能越来越

多，成本越来越低，操作越来越人性化和方便。

随着人们生活水平的提高，出行的舒适而又方便出租车已受到越来越多人的欢迎。而出租车计价器又是乘客与司机双方交易的唯一准则，是出租车行业最重要的工具之一。它关系着乘客与司机之间的利益。所以一个好的计价器是非常重要的。

改革开放以来，我国的出租车行业发展极其迅速，尤其是在北上广深等各大城市，使得城市中交通工具变得越来越丰富，而且这也成为了一个城市发展程度和规模的重要标志和评判标准。然而，随着出租车的普及，经营者与消费者为了达到公平交易，出租车计价器就伴随而生，所以它的精度、准确度就自然而然变得尤为重要。按照国家发布的有关法律、法规，出租车计价器是作为一种工作计量器具列入强制检定国家标准的第一批，由此可见国家对此的重视。 1.1.2 研究意义

本次设计的研究目的在于现在的各大中城市出租车行业都已经普及了自动化的

计价器，通过学习与实验设计，将上课所学到的知识更好的与实际生活之间相联系，

从而做到“学有所用，学以致用”。通过上面的简单介绍，我们可以了解道到出租车

计价器是出租车行业发展的重要标志之一，是对出租车来说最重要的工具。所以，我

们在设计的过程中，必须做到简单实用、精确耐用。

1

河北工程大学科学学院毕业设计说明书

1.2 单片机概览

1.2.1 单片机的现状

单片机(Single-Chip Microcomputer，SCM)是一种集成电路芯片，它是采用超大规

模集成电路技术，把具有数据处理能力的中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储

器ROM、多种I/O口和中断系统和定时器/计数器等功能（可能还包括显示驱动电路、

脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个

虽小但很完善的微型计算机系统，使其在工业控制领域得到广泛的应用。从上世纪80年代起，由当时的只有4位、8位的单片机，发展到现在的可以达到300M的高速单片

机。

单片机(Microcontrollers)作为计算机发展的一个非常重要的分支领域，根据发展的情况，从不同的角度出发，单片机大致可分为通用型/专用型、总线型/非总线型及工控型/家电型。

单片机的设计的主要目标是增强机械的“控制”能力，满足人们对·实时控制（就是快速反应）方面的需求。因此，它在硬件结构、指令系统、I/O端口、功率消耗及可靠性等方面均有其优秀之处，具有非常有效的控制功能就是其最显著的特长之一。尽管单片机的主要设计目的是为了控制，但它仍具备通用型计算机的所有特征，正所谓“麻雀虽小，五脏俱全”。既然单片机还是算作一部概念上完整的微型计算机，那么，单片机的功能部件和其工作原理与微型计算机也是基本相同的。

如图1.1所示，一台微型计算机是由输入设备、运算器、控制器、存储器、输出

设备和若干集成电路所组成的。虽然微型计算机技术已经得到了充分的发展，但是微

型计算机在系统结构上，仍属于经典计算机的结构。这种结构是由计算机的开拓者—

—数学家约翰·冯·诺依曼最早提出的，所以被称为冯·诺依曼计算机体系结构。

图1-1 微型计算机系统结构组成

2

河北工程大学科学学院毕业设计说明书

1.2.2 单片机的发展史

单片机诞生于1971年，经历了SCM、MCU、SoC三大阶段，早期的SCM单片机都是8

位或4位的。其中最成功的是INTEL的8051单片机，此后在8051上发展出了MCS51系列

的MCU系统。基于这一系统的单片机系统一直到现在还在被社会广泛使用。但随着工

业控制领域要求的逐渐提高，又开始出现了16位单片机，但因为性价比不甚理想，并

未得到广泛的使用。在90年代后，随着电子产品的重大发展，从而单片机技术得到了

巨大的提高。随着INTELi960系列的单片机，特别是后来ARM系列广泛的应用，使32

位单片机迅速取代了16位单片机的高端地位，并且逐步进入主流的市场。

而传统的8位单片机的性能也得到了飞速的提高，处理能力比起80年代时已经提高

了数百倍。但是，更高端的32位Soc单片机的主频已经超过300MHz，性能直追90年代中期的一些专用处理器，而普通的型号出厂价也已跌落至1美元，哪怕是最高端的型

号也只有10美元而已。

当代单片机系统已经不再是只在裸机的环境下开发和使用，大量专用的嵌入式操作

系统被广泛的应用在所有系列的单片机上。 1.2.3 单片机的特点及应用范围

（1）高集成度，体积小，高可靠性

单片机将各功能部件集成在一块晶体芯片上，集成度很高，体积自然也是最小

的。芯片本身是按工业测控环境要求设计的，内部布线很短，其抗工业噪音性能优于

一般通用的CPU。单片机程序指令，常数及表格等固化在ROM中不易破坏，许多信号通

道均在一个芯片内，故可靠性高。

（2）控制功能强

为了满足对对象的控制要求，单片机的指令系统均有极丰富的条件:分支转移能

力，I/O口的逻辑操作及位处理能力，非常适用于专门的控制功能。

（3）低电压，低功耗，便于生产便携式产品

为了满足广泛使用于便携式系统，许多单片机内的工作电压仅为1.8V～3.6V，而

工作电流仅为数百微安。

（4）易扩展

片内具有计算机正常运行所必需的部件。芯片外部有许多供扩展用的三总线及

并行、串行输入/输出管脚，很容易构成各种规模的计算机应用系统。

（5）优异的性能价格比

3

河北工程大学科学学院毕业设计说明书

单片机的性能极高，为了提高速度和运行效率，单片机已开始使用RISC流水线和

DSP等技术。单片机的寻址能力也已突破64KB的限制，有的已可达到1MB和16MB，片内

的ROM容量可达62MB，RAM容量则可达2MB。由于单片机的广泛使用，因而销量极大，

各大公司的商业竞争更使其价格十分低廉，其性能价格比极高。

一个单片机芯片包括：

央处理器CPU，它是单片机的核心，用于产生各种控制信号，并完成对数据

的算术逻辑运算与传送；

部数据存储器RAM，用于存放可以读写的数据；

部程序存储器ROM，用于存放程序指令或某些常数表格；

21个特殊功能寄存器；

4个8位的并行I/O接口P0、P1、P2、和P3，每个口都可以用做输入或者输出；

2个（8051）或3个（8052）定时器/计数器，用来作外部事件计数器，也可以

用来定时；

部中断系统具有5个中断源，2个优先级的嵌套中断结构，可以实现二级中断

服务程序嵌套，每一个中断源都可以用软件程序规定为高优先级中断或低优先级中

断；

个可编程全双工串行接口，可以用于异步接受发生器；

部时钟，单晶体和微调电容需要外接，振荡频率可以高达40MHZ。

个具有位寻址功能、适于逻辑运算的位处理器。

4