内容发布更新时间 : 2024/12/23 11:08:09星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

由于是使用霍尔效应设计的传感器，它就有了很多良好的机械性能，例如灵敏度高，稳定性高、体积较小和耐较高温等特点，由于如此优良的机械性能，而对出租车计价器系统的里程计算单元的设计要求是分辨能力必须很强、精度也要尽可能的高和而且测量的反应时间也要尽可能的短，而这些正是霍尔传感器的强项与优点。使得它在出租车计价器系统中的里程计算单元的设计中大放异彩。

霍尔传感器A44E的引脚3接51单片机的INT0接口用以输入外部中断信号。霍尔传感器器具体的工作原理是这样的：先把一个小磁铁固定在车轮上，然后把霍尔传感器固定在车轮附近，这样车轮每转动一周，磁铁就会经过霍尔传感器A44E一次，引脚3输出一个脉冲信号，这样连接A44E的51单片机就会获得一个外部中断信号。单片机记录并测量脉冲信号的个数和周期。通过单片机记录的脉冲周期我们就可以计算出速度和里程：1/脉冲周期X车轮周长=速度；脉冲信号个数X车轮周长=里程。这样我们就通过霍尔传感器A44E实现了里程计算。

利用霍尔传感器A44E设计的出租车计价器系统里程计算单元体积相对较小，结构简单，性能稳定，反应时间短，价格低廉，因此受到了广大司机朋友的热烈欢迎。 下图是霍尔传感器A44E的引脚接线图：

3 2 1

A44E

图3.3 A44E引脚接线图

21

下图是霍尔传感器的输出特性：

V

VOH

VOL

BRP BOP B 图3.4 霍尔传感器A44E 的输出特性

3.3.2 里程计算、计价单元的设计

里程计算是通过安装在车轮上的霍尔传感器A44E检测到的信号，送到单片机，经处理计算,送给显示单元的。其先把一个小磁铁固定在车轮上，然后把霍尔传感器固定在车轮附近，这样车轮每转动一周，磁铁就会经过霍尔传感器A44E一次，引脚3输出一个脉冲信号，这样连接A44E的51单片机就会获得一个外部中断信号。单片机记录并测量脉冲信号的个数和周期。通过单片机记录的脉冲周期我们就可以计算出速度和里程。 具体原理图如下：

霍尔传感器 小磁铁 51单片机

车轮

图3.5 传感器测距示意图

由于霍尔传感器A44E属于开关型的霍尔器件，它的输出信号符合TTL电平标准，因此可视为数字信号，也就可以直接接到单片机的IO 端口上。

22

开关型的霍尔传感器原理如下图所示： A VCC

B C D E

图3.6集成开关型霍尔传感器原理图

A44E 集成霍尔传感器的具体工作原理是这样的：它由稳压器A，霍尔电势发生器B，差分放大器C，施密特触发器D和OC门输出E五个基本部分组成。如果对输入端加入一个输入电压VCC，那么经过稳压器A稳压之后输入电压VCC就会施加在霍尔电势发生器B的两端，根据霍尔效应的原理，当霍尔传感器处在电磁场中时，如果对垂直于磁场的方向施加一个电流，那么则在与这二者相垂直的方向上就会产生一个霍尔电势差的信号输出，该信号经差分放大器C的放大后，输送至施密特触发器D进行整形，然后使其成为方波并输送到OC门E进行输出。

当施加的磁场达到工作点时，触发器就会输出一个高电平电压，这样就会使三极管导通，此时OC门E输出端会输出一个低电平电压，这种状态通常人们称之为“开”。当施加的磁场达到释放点时，触发器就会输出一个低电平电压，这样就会使三极管截止，此时OC门E就会输出一个高电平电压，这种状态通常人们称之为“关”。这样经过两次电压的变换，霍尔传感器就完成了一次电压变换，也就向AT89S51单片机输出了一个中断信号脉冲。

先把一个小磁铁固定在车轮上，然后把霍尔传感器固定在车轮附近，这样每当车轮转动一周，磁铁就会经过霍尔传感器A44E一次，A44E接收到磁铁经过就会通过引脚3输出一个脉冲信号，这样通过引脚3连接A44E的51单片机就会获得一个外部中断信号。通过记录外部中断信号单片机就可以记录并测量脉冲信号的个数和周期。通过单片机记录的脉冲周期我们就可以计算出速度和里程：1/脉冲周期X车轮周长=速度；脉冲信号个数X车轮周长=里程。这样我们就通过霍尔传感器A44E实现了里程计算。

下图为霍尔传感器A44E与AT89S51单片机的引脚接线图：

23

7 P1.6 VCC 8 P1.7 9 REST 4.7K 10 RXD 11 TXD 12 INT0 13 INT1 14 T0 15 T1 16 WR 17 RD 18 XTAL2 19 XTAL1 20 GND VCC AT89S51

3 2 1 A44E 图3.7霍尔传感器A44E与AT89S51单片机的引脚接线图

第四节 AT24C02 掉电存储单元的设计

在老一代出租车计价器系统中，由于并不包含一个掉电保护单元，这样当整个系统突然断电的时候，就会使得AT89S51单片机中保存的信息在一瞬间就丢失殆尽了，这样就会给广大乘客和司机朋友带来了很多的麻烦和不方便，因此很多乘客和司机朋友均对老一代出租车计价器系统很不满意，他们都称如果系统掉电的话，那么就会出现数据丢失从而导致整个旅程的费用及其他信息无法被准确得知，从而使得双方发生了各种不愉快。因此广大司机和乘客朋友均迫切的需要一个更加完善同时也能满足他们要求的新一代的性能稳定的出租出计价系统。

因此在我们这次出租车计价器系统的设计中，为了使整个设计更加完善，性能也更加稳定，同时也是为了满足广大乘客以及司机朋友们的迫切需求，我们在AT89S51单片机的外围有连接了一个附加部件，即AT24C02部件，它的具体作用是对整个系统进行掉电保护，在系统突然掉电的情况下，它可以及时的保存整个系统的状态以及信息，这样就可以使得整个出租车计价器系统中保存的信息在系统掉电

24

的时候不会消失，也就使得系统的稳定性和可持续性得到的大大提高，我们知道，出租车是一个环境较为复杂，条件较为恶劣，而且电瓶电压也不能随时随地的保持稳定，因此一个AT24C02掉电存储单元就是一个不可或缺的部分，有了这样一个掉电保护的部分，整个出租车计价器系统的信息和状态就得到了良好的保证，而且，出租车如果掉电也不会对计价系统有太大影响，因此这样一个掉电保护单元受到了广大司机和乘客朋友们的热烈欢迎，广大乘客和司机朋友均表示，出租车计价器系统有了掉电保护就相当于孙悟空有了金箍棒，猪八戒有了九齿钉耙，整个系统的效率都变得非常高而且稳定性也得到了大大增强。而这正是我们希望看到的，一个效率高，稳定性好，结构简单，价格便宜，受广大司机和乘客朋友们欢迎的出租车计价器系统正是我们梦寐以求的，我们的设计目的也正是如此。

下面我们将对掉电保护存储单元的核心部件AT24C02进行详实而准确的描述，并且具体描述它与AT89S51单片机之间的工作原理。

3.4.1 AT24C02芯片简介

AT24C02是ATMEL公司生产的存储芯片，它是电可擦除的，它是一个2K位穿行CMOS，它的内部含有256个8位字节，它有两根串行的总线，通过这两根穿行的总线实现与单片机的通讯，同时它还有一个16字节的页写缓冲器，它通过IIC总线接口来进行操作，并且有一个专门的写保护功能。AT24C02内的资料可以在系统掉电的情况下保存40年甚至更长的时间，因此它很符合我们的设计要求，即必须满足能在系统掉电的情况下能够迅速而且稳定的保存整个系统中的数据，而这正是AT24C02的强项。而且它采用的是8 脚的DIP封装，这样就是它的使用变得相当方便，而这也是至关重要的，因为出租车的环境复杂，相对方便的使用会使的整个出租车计价器系统变得相对简单，因此也非常适合在出租车的条件下使用并进行掉电保护工作。

25