出租車計價器設計與制作
???? 設計并制作一臺出租車計價器。調試時采用10Hz方波信號模擬，每個方波代表10m。基本要求：
??? （1）不同情況具有不同的收費標準
???? 白天 1元/公里??? 晚上? 2元/ 公里?? 途中等待（30s）1元/30s
??? （2）數據輸出（6位LED數碼管顯示）
???? 單價輸出2位????? 路途輸出2位????? 總金額輸出2位
??? （3）按鍵（3個）
???? 啟動計價開關????? 數據復位（清零）? 白天/晚上轉換

3.4.1模塊1：系統設計
?（1）分析任務要求，寫出系統整體設計思路
???? 通過分析，需要實現四個主要的功能模塊，分別為脈沖計數模塊、定時器計時模塊、按鍵的處理以及數碼管動態掃描等功能。
???? 定時器計時模塊主要完成途中等待（即沒有脈沖來時）30秒的計時。在啟動鍵按下后，定時器就不停的計時，只要有脈沖來就將計時的值清除為零。如果沒有脈沖來，當計時超過30秒時，相應的總金額要按照收費標準計價。
???? 中斷的管理：盡管中斷有嵌套以及優先級的功能，但是由于定時器已經使用一個了中斷資源，脈沖檢測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秒的計時，因此，脈沖的計數不采用定時器的計數方式。
???? 啟動鍵觸發定時器開始工作，而定時器的運行可以作為脈沖計數的標志，只要定時器計時在運行，每來一個中斷都應該計數。
???? 主程序完成鍵盤的掃描和按鍵的處理，查詢脈沖產生的中斷，并完成脈沖的計數。每個脈沖代表10米，則當計數到100時表示1千米的距離，相應的總金額要按照收費標準計價
?（2）選擇單片機型號和所需外圍器件型號，設計單片機硬件電路原理圖
采用MCS51系列單片機At89S51作為主控制器，外圍電路器件包括數碼管驅動、獨立式鍵盤、復位電路等。硬件電路原理圖如圖3-9所示。

圖3-11 出租車計價器的硬件電路原理圖

數碼管驅動采用2個四聯共陰極數碼管顯示，由于單片機驅動能力有限，采用74HC244作為數碼管的驅動。在74HC244的7段碼輸出線上串聯100歐姆電阻起限流作用。
獨立式按鍵使用上提拉電路連接，在沒有鍵按下時，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）分析軟件任務要求，寫出程序設計思路，分配單片機內部資源，畫出程序流程圖
軟件的任務要求包括定時器的設置、按鍵的掃描、按鍵的功能處理、脈沖的計數、路途等待超30秒的計時以及總金額的計算等。
程序設計的思路：使用中斷方式對定時器的溢出進行計數實現30秒的計時。主程序采用查詢外部中斷標志實現脈沖的計數，由于每個脈沖代表10m,因此，當脈沖計數超過100時，計價器按照收費標準計價。主程序在初始化變量和定時器參數設置之后，進入一個循環結構，循環掃描鍵盤、查詢脈沖的中斷、數碼管的動態掃描等功能，當脈沖的中斷標志被查詢到，若路途等待時間未超30秒時，要及時將路途等待時間的值清除為零。主程序的流程圖如圖3-12所示。

圖3-12 出租車計價器的主程序流程圖
???? 中斷服務程序主要實現計時功能，當啟動鍵按下之后，定時器開始工作，用一個變量對定時器溢出中斷的次數進行計數，達到計時功能，該變量在每次脈沖到來時被清零（在主程序中清零），當脈沖長時間沒有來，則當該變量計數超過30秒時，總金額按照途中等待計費標準進行計價。中斷程序的流程圖如圖3-13所示。

圖3-13 出租車計價器的中斷服務程序流程圖

（4）設計系統軟件調試方案、硬件調試方案及軟硬件聯合調試方案
???? 軟件調試方案：偉福軟件中，在“文件\新建文件”中，新建C語言源程序文件，編寫相應的程序。在“文件\新建項目”的菜單中，新建項目并將C語言源程序文件包括在項目文件中。
?在 “項目\編譯”菜單中將C源文件編譯，檢查語法錯誤及邏輯錯誤。在編譯成功后，產生以 “*.hex”和“*.bin” 后綴的目標文件。
硬件調試方案：在設計平臺中，將單片機的P1.0-P1.2分別與3個獨立式鍵盤通過插線連接起來，將P3.2與脈沖信號源連接起來。
在偉福中將程序文件編譯成目標文件后，將下載線安裝在實驗平臺上，運行“MCU下載程序”，選擇相應的flash 數據文件，點擊“編程”按鈕，將程序文件下載到單片機的Flash中。
然后，上電重新啟動單片機，檢查所編寫的程序是否達到題目的要求，是否全面完整地完成試題的內容。

3.4.2 程序設計
/*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-無鍵
? T1_cnt:?????? 定時器溢出數計數
? cnt_30:?????? 30秒鐘的計時
? cnt_distance: 計算路程
? cnt_cost:???? 總金額
? state_val:??? 狀態:0-白天 1 夜晚
? cost_val[3]:? 收費標準：白天單價cost_val[0]=1元/公里；晚上單價cost_val[1]=2元/公里；
等待單價cost_val[2]=1元/30s
? led_seg_code：數碼管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-----------------
void delay(unsigned int i)//延時
{ while(--i);? }
//-------初始化變量------------------
void init_variant() //初始化一些變量的內容
{unsigned char i;
?cnt_30=0;?????? //30秒的計時
?D_cnt=0;??????? //脈沖的個數
?cnt_distance=0; //距離的計數
?cnt_cost=0;???? //保存總價格
}
//-------掃描鍵盤-----------------
unsigned char scan_key()
{? unsigned char i,k;
?? i=P1;
?? if (i==0xff)
?? { k=255; }??? //無鍵按下
?? else????????? //有鍵按下
?? { delay(10); //延時去抖動
???? if(i!=P1)
???? {k=255;}
???? else
???? { switch (i)
?????? { case 0xfe: k=0; break; //P1.0按下，啟動鍵
???????? case 0xfd: k=1; break; //P1.1按下，清除鍵
???????? case 0xfb: k=2; break; //P1.2按下，切換鍵
?????? }
????? }
?? }
?? return k;
}
//-------數碼管動態掃描-------------
void led_show()
{unsigned char i,k;
?//-----顯示單價----
?k=cost_val[state_val];
?i=k%10;?????? //暫存個位
?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;?????? //暫存個位
?P0=led_seg_code[i];
?P2=0xf7;
?delay(10);
?i=k%100/10;
?P0=led_seg_code[i];
?P2=0xef;
?delay(10);
?//-----顯示總價格-----------
?k=cnt_cost;
?i=k%10;?????? //暫存個位
?P0=led_seg_code[i];
?P2=0xfe;
?delay(10);
?i=k%100/10;
?P0=led_seg_code[i];
?P2=0xfd;
?delay(10);
}
//-------計時----------------
void? timer1() interrupt 3???? //T1中斷
{ T1_cnt++;
? if(T1_cnt>3999)????? //如果計數>3999, 計時1s
? {? T1_cnt=0;
???? if(cnt_30<30)???? //沒有超過30秒，繼續計時
???? {cnt_30++;}
???? else????????????? //超過30秒，途中等待計價
???? {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計時 8位自動裝載定時模式，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;????? //開中斷
?ET1=1;????
?TR1=0;???? //定時器T0
?TCON=0x01; //Int0中斷取邊沿觸發模式
?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: //啟動鍵
??????????????? TR1=1;????????? //啟動計時，TR1=1為啟動了的標志
???????? break;
???????? case 1: //清除鍵
??????????????? init_variant(); //清除變量
???????? TR1=0;????????? //關閉定時器
???????? 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1個脈沖，中斷一次
?? { IE0=0;
???? cnt_30=0;???????? //30秒的計時清零
???? if(D_cnt<100)????
???? {D_cnt++;}
???? else????????????? //計數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();
?}
}
//-----出租車計價器程序結束------------