基于T6963C的出租車計費大屏幕顯示屏設計

孔令榮　王昊

摘 要： 出租車計費器以單片機AT89C51為主控制模塊采集時鐘芯片DS1302的時間數據，以顯示系統時間；以脈沖信號模擬的A44E傳感器采集的車輪轉動數據脈沖信號作為計費依據；用以T6963C為驅動的液晶顯示器LM3229作為顯示模塊，實現時間、金額、單價等信息的顯示。以獨立按鍵實現對該系統的控制，按鍵有計費開始、計費停止、時間調整、單價調整、計費方式的切換等。

關鍵詞： T6963C； 單片機AT89C51； 計費器； 脈沖信號

中圖分類號： TN873?34 文獻標識碼： A 文章編號： 1004?373X（2014）17?0144?04

Abstract： The taxi charging device taking single?chip microcomputer AT89C51 as its main controller is studied in this paper. It gets time information from the clock chip DS1302 to display the system time. The count is realized by the wheel rotation data pulse simulated the pulse signal and collected by the A44E sensor as billing basis. The liquid crystal display LM3229 driven by T6963C is adopted as the display module to display information of time， total sum and unit price. The independent keyboards are used to control the system. The keyboards have the switch functions of billing begin， billing stop， time adjustment， unit price adjustment and billing mode.

Keywords： T6963C； single?chip microcontroller AT89C51； charging device； puls signal

1 研究背景及意義

出租車計費器是人們在日常出行時經常遇到的電子計費裝置，是和人們的日常生活聯系很緊密的設備，給人們的生活帶來很大方便。出租車計費器就是用單片機實現智能化路程計算和對應路程金額計算的智能裝置。首先用傳感器采集車輪轉動數據，然后用固定的程序計算出行駛里程和對應的消費金額，通過液晶顯示屏顯示出信息。本系統中應用獨立按鍵進行人機信息交換，實現單價的設置、時間的校正、計費方式的切換和復位功能。

2 硬件電路設計

硬件電路設計部分主要有AT89C51單片機及最小系統設計、LCM3229大屏幕液晶顯示模塊設計、鍵盤電路設計、時鐘電路設計，傳感器電路設計等，總體電路原理框圖如圖1所示。

總系統工作原理：單片機執行完主程序后在一條指令處循環跳轉，等待中斷。時間信號采集、行駛里程計算、按鍵工作均是由各個模塊產生的中斷請求信號進入中斷程序來完成的。

（1） 應用計時/計數器T0計數確定的值，產生中斷請求信號，單片機跳轉到內部中斷0程序段。該程序段實現單片機從DS1302中對時間數據的讀取，并分離數據的個位和十位，最后調用顯示子程序將數據寫入LCD顯存中實現時間的顯示。

（2） 用計時/計數器T1統計由A44E采集的因車輪轉動而產生的電脈沖，當計數到一定數目后產生中斷請求信號，單片機跳轉到內部中斷1程序段。該程序段實現里程和金額的計算，最后調用顯示子程序將金額和里程等數據寫入LCD顯存中，實現里程和金額的顯示。在計費模式下時，鍵盤功能有開始計費、結束計費、計費模式切換、復位四個功能。按鍵中斷入口是外部中斷1的程序入口，進入該程序后依次掃描4個按鍵端口P1.0，P1.1，P1.4，P1.5，4個按鍵中有1個按下去就跳轉到對應程序段實現對應功能。在設置模式下時，其基本原理和在計費模式下的鍵盤工作原理基本相同，只不過在計費模式時按鍵功能完成后，單片機就跳出中斷程序，返回主程序；而在設置模式時，單片機不會自動跳回主程序，只有“確定”鍵按下去后單片機才可以從中斷程序跳回主程序。

2.1 AT89C51單片機

AT89C51的主要性能是與51系列單片機兼容，具有如下特點：片內有4 KB可編程閃爍存儲器；存儲器可循環寫入/擦除1 000次；數據可保留10年；程序存儲器具有三級加密保護；128 B內部RAM，32個I/O口線，兩個16位定時/計數器，一個5向量兩級中斷結構，一個全雙工串行通信口，片內振蕩器及時鐘電路。AT89C51可降至0 Hz的靜態邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節電工作模式；空閑模式，CPU暫停工作，但允許RAM、定時/計數器、串行通信口及中斷系統繼續工作；掉電模式保存RAM中的數據，但振蕩器停止工作并禁止其他所有部件工作，直到下一個硬件復位。

2.2 T6963C和LM3229

在液晶顯示方案選擇中，本設計選擇了由T6963C驅動的LM3229，單片機與圖形液晶顯示器之間采用直接訪問方式。P0口與AT89C51的數據端相連接，實現數據和控制命令的傳送，同時可以作為地址的第8位使用；P2口的P2.0與P2.1分別與AT89C51的[C/D]和[CE]相連接，P2.0實現傳送命令與數據的選擇，P2.1經反相器作為使能信號與AT89C51的[CE]相連接。例如，8100代表傳送的是命令，8000代表傳送的是數據。這種直接相連的方法可以使編程簡單。

LM3229的其他控制端口按照如下連接：VSS接地；VDD接5 V直流電源；[V0]是背光調節端，接一個10 kΩ的滑線變阻器，電阻兩端分別接-18～5 V的電源；[RST]是復位端，通過10 kΩ電阻和0.1 μF電容上電自動復位。其余端口全部接地。液晶顯示電路圖如圖2所示。

T6963C是顯示電路的核心控制部件。單片機將命令和數據寫入T6963C中，通過讀取8 KB顯示RAM，控制行列驅動電路，最后將數據顯示在液晶屏上。8 KB RAM分為文本顯示區、圖像顯示區、CGRAM區及文本屬性區，均是可以通過單片機人為定義的各區首地址。文本區和圖像區的首地址對應液晶顯示的左上角，將數據寫入顯示區內就會在液晶顯示屏上的對應區上顯示出目標內容。本系統中采用了圖像顯示方式，其顯示核心思路是：將每一個字節寫入顯存內，在對應位置顯示出信息；將漢字、字符、數字等要顯示的內容用取模軟件ZIMO221進行取模（取模就是將漢字、字符、數據分塊成對應字節區域），通過單片機控制T6963C將字模數據依次寫入顯示區域，就可以顯示了。在本系統中，要顯示大號數字，只有采用圖像顯示方式才能實現。

T6963C的控制線有FSI，FS0，[RESET，][C/D，][CE，][RD，][WR。]FSI和FS0是字體選擇端，共有4種字體提供選擇，其對應關系是：FS1和FS0取值為11，10，01，00時對應字體分別為5×8，6×8，7×8，8×8。當以文本方式顯示時，顯存中的顯示數據，1個字節對應顯示屏上1個8×8點陣；當以圖形方式顯示時，顯存中所放的顯示數據，1個字節對應于顯示屏上1個8×1點陣，即1行8個點，這正是可以顯示大號字符的原理所在。[RESET]是復位端，低電平有效；[C/D]是命令/數據選擇端，高電平時對應D0～D7，傳送控制命令，低電平時對應D0～D7，傳送數據；[CE]是片選信號端，低電平時該片T6963C可以正常工作。[RD]是讀屏控制端，低電平有效；[WR]是寫控制端，低電平有效。

T6936C的外部RAM主要用來存儲顯示數據。T6963C的外部顯示地址與屏幕上的對應關系可以人為定義，在單片機主程序中可以指定。圖形顯示方式的編址方式見表1。

表1中，GH是用戶通過程序定義的圖形顯示區首地址；GA是字符寬度；CL為列數-1；m為點行數-1。在程序中設定GH，GA和m，CL的值后，即可計算出圖形顯示區的地址。

2.3 時鐘電路

由DS1302實時時鐘/日歷電路提供年、月、周、時、分、秒的信息，閏年天數和每月天數可自動調整。DS1302是DALLAS生產的涓流充電時鐘芯片，時鐘操作可通過AM/PM指示決定采用24或12小時模式。單片機與DS1302之間的通信方式采用簡單的串行口方式，僅需用3個口線：I/O（數據線）；SCLK（串行時鐘）；RES（復位端）。時鐘/RAM的讀/寫數據以一個字節或多達31個字節的字符組方式通信，31個字節的RAM可以存儲保護設置的單價數據，預防掉電時數據丟失。DS1302有內部備用電源，在正常通電時進行充電，而且DS1302工作功耗很低，故斷電后它可以由內部電源維持運行很長時間。

2.4 鍵盤電路

中斷控制方式是利用外部中斷源，響應鍵輸入信號。當無按鍵按下時，CPU執行正常工作程序；有按鍵按下時，CPU會立即產生中斷。在中斷服務子程序中掃描鍵盤，判斷是哪一個按鍵被按下，然后執行該鍵的功能子程序。這種工作方式克服了可能產生的空掃描和不能及時響應鍵輸入的缺點，既能及時處理鍵輸入，又能提高CPU運行效率，但要占用一個中斷資源。本次設計采用中斷控制方式鍵盤，該智能計費系統設置6個按鍵，其中4個鍵有復用功能：K1：Up/計費；K2：Dn/結束；K3：設置；K4：確定；K5：切換/R；K6：復位/L。具體連接方式如圖3所示。

2.5 霍爾傳感器電路

本系統用霍爾傳感器件A44E采集車輪的轉動信息，產生電脈沖供單片機進行計數。將A44E安裝到出租車車輪處，車輪每轉動一圈，磁鐵經過A44E一次，A44E的第3腳就輸出1個脈沖信號；作為單片機AT89C51的計時/計數器1的計數脈沖信號，從P3.2口輸入；單片機統計脈沖信號的個數，當計數到一定數目后產生內部中斷1，單片機就跳轉到對應子程序；根據脈沖個數和車輪周長計算出里程，并根據里程計算出對應的消費金額。

3 軟件程序設計

系統軟件主要由主程序、時鐘程序模塊、鍵盤程序模塊、金額里程處理程序模塊、顯示程序模塊等組成。

主程序主要完成液晶顯示器初始化、初始界面信息顯示等功能，并一直在循環跳轉等待各種中斷；時鐘程序模塊主要完成時鐘芯片數據的讀取和寫入，是一個內部中斷子程序；鍵盤程序模塊主要完成按鍵功能的控制，是一個外部中斷子程序；金額里程處理程序模塊主要完成里程和金額的處理，也是一個內部中斷子程序；顯示模塊主要完成各種信息的顯示以供讀取，是單片機必須調用以顯示信息的子程序。

4 電路調試與結論

以AT89C51單片機為核心開發的出租車計價器裝置，以霍爾傳感器A44E作為里程監測裝置，以大屏幕液晶LM3229作為顯示裝置；設計信號采集、鍵盤和LCD顯示接口電路；編寫系統軟件程序，實現了時間、金額、單價等信息的顯示。以獨立按鍵實現對該系統的控制，按鍵有計費開始、計費停止、時間調整、單價調整、計費方式的切換等。液晶顯示屏的顯示效果如圖7和圖8所示，顯示畫面具有內容豐富，條理清晰等特點，具有良好的市場應用前景。

參考文獻

[1] 李建忠.單片機原理及應用[M].西安：西安電子科技大學出版社，2008.

[2] 張友德.單片微型計算機原理應用與實驗[M].上海：復旦大學出版社，2003.

[3] 張洪潤，馬平安，張亞凡.單片機原理及應用[M].北京：清華大學出版社，2005.

[4] 何立民.單片機系統設計[M].北京：北京航空航天大學出版社，1990.

[5] 沙占友，王彥朋，孟志永.單片機外圍電路設計[M].北京：電子工業出版社，2009.

[6] 吳金戌.8051單片機實踐與應用[M].北京：清華大學出版社，2002.

[7] 陳金平.電子系統設計[M].北京：電子工業出版社，2007.

[8] 高峰.單片微型計算機與接口技術[M].北京：科學出版社，2003.

[9] 何立民.單片機應用技術選編[M].北京：北京航天航天大學出版社，1999.

[10] 賀哲榮.51系列單片機實用編程[M].北京：中國電力出版社，2011.

LM3229的其他控制端口按照如下連接：VSS接地；VDD接5 V直流電源；[V0]是背光調節端，接一個10 kΩ的滑線變阻器，電阻兩端分別接-18～5 V的電源；[RST]是復位端，通過10 kΩ電阻和0.1 μF電容上電自動復位。其余端口全部接地。液晶顯示電路圖如圖2所示。

T6963C是顯示電路的核心控制部件。單片機將命令和數據寫入T6963C中，通過讀取8 KB顯示RAM，控制行列驅動電路，最后將數據顯示在液晶屏上。8 KB RAM分為文本顯示區、圖像顯示區、CGRAM區及文本屬性區，均是可以通過單片機人為定義的各區首地址。文本區和圖像區的首地址對應液晶顯示的左上角，將數據寫入顯示區內就會在液晶顯示屏上的對應區上顯示出目標內容。本系統中采用了圖像顯示方式，其顯示核心思路是：將每一個字節寫入顯存內，在對應位置顯示出信息；將漢字、字符、數字等要顯示的內容用取模軟件ZIMO221進行取模（取模就是將漢字、字符、數據分塊成對應字節區域），通過單片機控制T6963C將字模數據依次寫入顯示區域，就可以顯示了。在本系統中，要顯示大號數字，只有采用圖像顯示方式才能實現。

T6963C的控制線有FSI，FS0，[RESET，][C/D，][CE，][RD，][WR。]FSI和FS0是字體選擇端，共有4種字體提供選擇，其對應關系是：FS1和FS0取值為11，10，01，00時對應字體分別為5×8，6×8，7×8，8×8。當以文本方式顯示時，顯存中的顯示數據，1個字節對應顯示屏上1個8×8點陣；當以圖形方式顯示時，顯存中所放的顯示數據，1個字節對應于顯示屏上1個8×1點陣，即1行8個點，這正是可以顯示大號字符的原理所在。[RESET]是復位端，低電平有效；[C/D]是命令/數據選擇端，高電平時對應D0～D7，傳送控制命令，低電平時對應D0～D7，傳送數據；[CE]是片選信號端，低電平時該片T6963C可以正常工作。[RD]是讀屏控制端，低電平有效；[WR]是寫控制端，低電平有效。

T6936C的外部RAM主要用來存儲顯示數據。T6963C的外部顯示地址與屏幕上的對應關系可以人為定義，在單片機主程序中可以指定。圖形顯示方式的編址方式見表1。

表1中，GH是用戶通過程序定義的圖形顯示區首地址；GA是字符寬度；CL為列數-1；m為點行數-1。在程序中設定GH，GA和m，CL的值后，即可計算出圖形顯示區的地址。

2.3 時鐘電路

由DS1302實時時鐘/日歷電路提供年、月、周、時、分、秒的信息，閏年天數和每月天數可自動調整。DS1302是DALLAS生產的涓流充電時鐘芯片，時鐘操作可通過AM/PM指示決定采用24或12小時模式。單片機與DS1302之間的通信方式采用簡單的串行口方式，僅需用3個口線：I/O（數據線）；SCLK（串行時鐘）；RES（復位端）。時鐘/RAM的讀/寫數據以一個字節或多達31個字節的字符組方式通信，31個字節的RAM可以存儲保護設置的單價數據，預防掉電時數據丟失。DS1302有內部備用電源，在正常通電時進行充電，而且DS1302工作功耗很低，故斷電后它可以由內部電源維持運行很長時間。

2.4 鍵盤電路

中斷控制方式是利用外部中斷源，響應鍵輸入信號。當無按鍵按下時，CPU執行正常工作程序；有按鍵按下時，CPU會立即產生中斷。在中斷服務子程序中掃描鍵盤，判斷是哪一個按鍵被按下，然后執行該鍵的功能子程序。這種工作方式克服了可能產生的空掃描和不能及時響應鍵輸入的缺點，既能及時處理鍵輸入，又能提高CPU運行效率，但要占用一個中斷資源。本次設計采用中斷控制方式鍵盤，該智能計費系統設置6個按鍵，其中4個鍵有復用功能：K1：Up/計費；K2：Dn/結束；K3：設置；K4：確定；K5：切換/R；K6：復位/L。具體連接方式如圖3所示。

2.5 霍爾傳感器電路

本系統用霍爾傳感器件A44E采集車輪的轉動信息，產生電脈沖供單片機進行計數。將A44E安裝到出租車車輪處，車輪每轉動一圈，磁鐵經過A44E一次，A44E的第3腳就輸出1個脈沖信號；作為單片機AT89C51的計時/計數器1的計數脈沖信號，從P3.2口輸入；單片機統計脈沖信號的個數，當計數到一定數目后產生內部中斷1，單片機就跳轉到對應子程序；根據脈沖個數和車輪周長計算出里程，并根據里程計算出對應的消費金額。

3 軟件程序設計

系統軟件主要由主程序、時鐘程序模塊、鍵盤程序模塊、金額里程處理程序模塊、顯示程序模塊等組成。

主程序主要完成液晶顯示器初始化、初始界面信息顯示等功能，并一直在循環跳轉等待各種中斷；時鐘程序模塊主要完成時鐘芯片數據的讀取和寫入，是一個內部中斷子程序；鍵盤程序模塊主要完成按鍵功能的控制，是一個外部中斷子程序；金額里程處理程序模塊主要完成里程和金額的處理，也是一個內部中斷子程序；顯示模塊主要完成各種信息的顯示以供讀取，是單片機必須調用以顯示信息的子程序。

4 電路調試與結論

以AT89C51單片機為核心開發的出租車計價器裝置，以霍爾傳感器A44E作為里程監測裝置，以大屏幕液晶LM3229作為顯示裝置；設計信號采集、鍵盤和LCD顯示接口電路；編寫系統軟件程序，實現了時間、金額、單價等信息的顯示。以獨立按鍵實現對該系統的控制，按鍵有計費開始、計費停止、時間調整、單價調整、計費方式的切換等。液晶顯示屏的顯示效果如圖7和圖8所示，顯示畫面具有內容豐富，條理清晰等特點，具有良好的市場應用前景。

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LM3229的其他控制端口按照如下連接：VSS接地；VDD接5 V直流電源；[V0]是背光調節端，接一個10 kΩ的滑線變阻器，電阻兩端分別接-18～5 V的電源；[RST]是復位端，通過10 kΩ電阻和0.1 μF電容上電自動復位。其余端口全部接地。液晶顯示電路圖如圖2所示。

T6963C是顯示電路的核心控制部件。單片機將命令和數據寫入T6963C中，通過讀取8 KB顯示RAM，控制行列驅動電路，最后將數據顯示在液晶屏上。8 KB RAM分為文本顯示區、圖像顯示區、CGRAM區及文本屬性區，均是可以通過單片機人為定義的各區首地址。文本區和圖像區的首地址對應液晶顯示的左上角，將數據寫入顯示區內就會在液晶顯示屏上的對應區上顯示出目標內容。本系統中采用了圖像顯示方式，其顯示核心思路是：將每一個字節寫入顯存內，在對應位置顯示出信息；將漢字、字符、數字等要顯示的內容用取模軟件ZIMO221進行取模（取模就是將漢字、字符、數據分塊成對應字節區域），通過單片機控制T6963C將字模數據依次寫入顯示區域，就可以顯示了。在本系統中，要顯示大號數字，只有采用圖像顯示方式才能實現。

T6963C的控制線有FSI，FS0，[RESET，][C/D，][CE，][RD，][WR。]FSI和FS0是字體選擇端，共有4種字體提供選擇，其對應關系是：FS1和FS0取值為11，10，01，00時對應字體分別為5×8，6×8，7×8，8×8。當以文本方式顯示時，顯存中的顯示數據，1個字節對應顯示屏上1個8×8點陣；當以圖形方式顯示時，顯存中所放的顯示數據，1個字節對應于顯示屏上1個8×1點陣，即1行8個點，這正是可以顯示大號字符的原理所在。[RESET]是復位端，低電平有效；[C/D]是命令/數據選擇端，高電平時對應D0～D7，傳送控制命令，低電平時對應D0～D7，傳送數據；[CE]是片選信號端，低電平時該片T6963C可以正常工作。[RD]是讀屏控制端，低電平有效；[WR]是寫控制端，低電平有效。

T6936C的外部RAM主要用來存儲顯示數據。T6963C的外部顯示地址與屏幕上的對應關系可以人為定義，在單片機主程序中可以指定。圖形顯示方式的編址方式見表1。

表1中，GH是用戶通過程序定義的圖形顯示區首地址；GA是字符寬度；CL為列數-1；m為點行數-1。在程序中設定GH，GA和m，CL的值后，即可計算出圖形顯示區的地址。

2.3 時鐘電路

由DS1302實時時鐘/日歷電路提供年、月、周、時、分、秒的信息，閏年天數和每月天數可自動調整。DS1302是DALLAS生產的涓流充電時鐘芯片，時鐘操作可通過AM/PM指示決定采用24或12小時模式。單片機與DS1302之間的通信方式采用簡單的串行口方式，僅需用3個口線：I/O（數據線）；SCLK（串行時鐘）；RES（復位端）。時鐘/RAM的讀/寫數據以一個字節或多達31個字節的字符組方式通信，31個字節的RAM可以存儲保護設置的單價數據，預防掉電時數據丟失。DS1302有內部備用電源，在正常通電時進行充電，而且DS1302工作功耗很低，故斷電后它可以由內部電源維持運行很長時間。

2.4 鍵盤電路

中斷控制方式是利用外部中斷源，響應鍵輸入信號。當無按鍵按下時，CPU執行正常工作程序；有按鍵按下時，CPU會立即產生中斷。在中斷服務子程序中掃描鍵盤，判斷是哪一個按鍵被按下，然后執行該鍵的功能子程序。這種工作方式克服了可能產生的空掃描和不能及時響應鍵輸入的缺點，既能及時處理鍵輸入，又能提高CPU運行效率，但要占用一個中斷資源。本次設計采用中斷控制方式鍵盤，該智能計費系統設置6個按鍵，其中4個鍵有復用功能：K1：Up/計費；K2：Dn/結束；K3：設置；K4：確定；K5：切換/R；K6：復位/L。具體連接方式如圖3所示。

2.5 霍爾傳感器電路

本系統用霍爾傳感器件A44E采集車輪的轉動信息，產生電脈沖供單片機進行計數。將A44E安裝到出租車車輪處，車輪每轉動一圈，磁鐵經過A44E一次，A44E的第3腳就輸出1個脈沖信號；作為單片機AT89C51的計時/計數器1的計數脈沖信號，從P3.2口輸入；單片機統計脈沖信號的個數，當計數到一定數目后產生內部中斷1，單片機就跳轉到對應子程序；根據脈沖個數和車輪周長計算出里程，并根據里程計算出對應的消費金額。

3 軟件程序設計

系統軟件主要由主程序、時鐘程序模塊、鍵盤程序模塊、金額里程處理程序模塊、顯示程序模塊等組成。

主程序主要完成液晶顯示器初始化、初始界面信息顯示等功能，并一直在循環跳轉等待各種中斷；時鐘程序模塊主要完成時鐘芯片數據的讀取和寫入，是一個內部中斷子程序；鍵盤程序模塊主要完成按鍵功能的控制，是一個外部中斷子程序；金額里程處理程序模塊主要完成里程和金額的處理，也是一個內部中斷子程序；顯示模塊主要完成各種信息的顯示以供讀取，是單片機必須調用以顯示信息的子程序。

4 電路調試與結論

以AT89C51單片機為核心開發的出租車計價器裝置，以霍爾傳感器A44E作為里程監測裝置，以大屏幕液晶LM3229作為顯示裝置；設計信號采集、鍵盤和LCD顯示接口電路；編寫系統軟件程序，實現了時間、金額、單價等信息的顯示。以獨立按鍵實現對該系統的控制，按鍵有計費開始、計費停止、時間調整、單價調整、計費方式的切換等。液晶顯示屏的顯示效果如圖7和圖8所示，顯示畫面具有內容豐富，條理清晰等特點，具有良好的市場應用前景。

參考文獻

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