出租车计价器设计报告

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1、北京化工大学课程设计课题名称：出租车计价器学院：信息科学与技术学院专业：测控技术与仪器班级：测控1004组员：杨明2010014294董兵兵2010014311指导教师：冯晓东2013年12月15日出租车计价器摘要本系统以MSP430F149控制器为核心，主要功能是计价显示、时钟显示、里程显示，根据白天、黑夜、途中等待来调节营运参数、计量数据查询等。开关式霍尔传感器SS41F负责测量里程功能。七段数码管LED负责显示计价、时间、里程等功能。4X4矩阵键盘负责LED显示模式切换、单价设置、复位、等功能。ISD2560语音芯片负责语音播报

2、功能。ATMEL公司的电可擦除存储芯片AT24C02负责掉电保护等功能。关键词：MSP430F149控制器；SS41F；七段数码管LED；AT24C02；一、方案论证与设计1.1控制器方案及其选择方案一：采用FPGA为系统的控制器，FPGA可以实现各种复杂的逻辑功能，模块大，密度高，它将所有器件集成在一块芯片上，减少了体积，提高了稳定性，并且可应用EDA软件仿真、调试，易于进行功能控制。FPGA采用并行的输入输出方式，提高了系统的处理速度，适合作为大规模实时系统的控制核心。通过输入模块将参数输入给FPGA，FPGA通过程序设计控制步进

3、电机运动，但是由于本设计对数据处理的时间要求不高，FPGA的高速处理的优势得不到充分体现，并且由于其集成度高，使其成本偏高，同时由于芯片的引脚较多，实物硬件电路板布线复杂，加重了电路设计和实际焊接的工作。方案二：采用STC89C52作为系统控制的方案。单片机算术运算功能强，软件编程灵活、自由度大，可用软件编程实现各种算法和逻辑控制。由于其功耗低、体积小、技术成熟和成本低等优点，各个领域应用广泛。并且，由于芯片引脚少，在硬件很容易实现。因此，在本设计中采用STC89C52处理输入的数据并控制电机运动。方案三：采用16位的MSP430单片

4、机作为系统的控制方案，430主要特点就是低功耗，同时集成AD转换电路，JTAG调试端口，多个中断源触发，自带看门狗，以及温度采集电路和RC振荡电路。内部有自带的12位模/数转换器。ADC12模块有模拟多路其、参考电压发生器、具有采样保持功能的12位模数转换器、采样及转换所需的时序控制电路、转换结果缓冲器等功能模块构成。处理精度和运算速度明显高于52。综合上述三种方案，选择方案三更为合理。1.2测量里程方案及其选择方案一：投射式光电传感器如光电码盘，对轮子的机械加工较难精确实现。方案二：开关式霍尔传感器SS41F，其工作性能稳定，在车轮

5、上安装一个小磁铁即可实现测圈数，进而得到距离值。综合上述两种方案，方案二能更好的满足设计要求。1.3显示方案及其选择方案一：采用字符型LCD显示。LCD具有低功耗、长寿命、高可靠性等特点，可显示英文、汉字及数字。利用单片机来驱动液晶显示模块，设计简单，且界面美观舒适，耗电少，显示内容丰富。但其背光效果不好，特别是在白天，较远距离很难看清屏幕上显示的内容。价格也比较昂贵。方案二：采用七段数码管LED显示。LED发光二极管亮度高、醒目、直观、稳定性好，其对比度明显比LCD好。价格也比LCD低。综合上述两种方案，结合题目要求，选择方案二。1

6、.4键盘方案及其选择方案一：：矩阵键盘虽然占用单片机的端口少，节约单片机的硬件资源，但是电路设计较为复杂，开发时间相对较长，软件设计也相对复杂，主要针对多键盘设计，适用于控制要求高、控制功能多的系统。方案二：采用简单独立键盘，设计简单，易于实现。键盘在系统中主要作运行控制选择，简单键盘减少了系统的复杂度。综合上述两种方案，由于本系统的输入量与功能较多，选择方案一。1.5掉电保护及其选择方案一：加接不间断电源，让整个系统在掉电时继续工作，这种方法体积大、成本高，对单片机系统来说，对于本系统来说，不宜采用。方案二：采用备份电源，掉电后保护

7、系统中全部或部分数据存储单元的内容，此方法可能丢失重要的数据。方案三：采用EEPROM来保存数据。EEPROM既具有ROM掉电不丢失数据的特点，又有RAM随机读写的特点，其速度稍微有点慢，但能够很好的满足题目的要求。综合上述两种方案，结合题目要求，选择方案三。1.6系统电源选择方案一：采用普通干电池供电，随着电源的耗电可能会出现电量不足，噪声较大，稳定性差，优点是简单，方便。方案二：出租车电源经稳压模块稳压后为系统供电，此供电电压精度高，稳定，噪声小，能够满足一些对电压精度要求较高的芯片。综合上述两种方案，选择方案二。1.7语音播报数

8、据芯片选择方案一：WT系列语音芯片，是一种简单的SRAM录放芯片.录音时间可以通过调节振荡电阻的频率在4-8S范围内改变，只能储存一段语音，需要很小电流保存语音。特点：录放电路简单；语音存储时间较短；价格较廉。方案二：I