出租車計(jì)費(fèi)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

許洋洋,王麗娟,賈瑞匣

(鄭州華信學(xué)院,河南新鄭,451150）

0 引言

隨著社會(huì)的快速發(fā)展，車輛變得越來(lái)越多。作為人們出行的重要工具之一，出租車在人們的生活和工作中也變得日不可少。它是是許多城市公共交通工具的重要組成部分，對(duì)于出租車的收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)和起步價(jià)格的制定，歷來(lái)都是各方媒體關(guān)注的焦點(diǎn)。出租車計(jì)價(jià)器是一種專用的計(jì)量?jī)x器，它被安裝在出租汽車上，指示出載客里程數(shù)，以及乘客應(yīng)付費(fèi)用的總數(shù)。目前，對(duì)于出租車計(jì)費(fèi)器的要求也越來(lái)越高。出租車計(jì)價(jià)器是一種計(jì)量器具，用于測(cè)量出租持續(xù)時(shí)間及依據(jù)里程傳感器傳送的信號(hào)測(cè)量里程，并以測(cè)得的計(jì)時(shí)時(shí)間及里程為依據(jù)，計(jì)算并顯示乘客出租車應(yīng)付的費(fèi)用。出租車計(jì)費(fèi)器主要由里程傳感器構(gòu)成，它可以采集到車速信號(hào)，而車速信號(hào)為脈沖信號(hào),采集脈沖信號(hào)的頻率就可以得到車速，可以用到芯片的定時(shí)器捕獲。如果車速大于一定的值，采用公里數(shù)計(jì)算價(jià)格,如果車速小于這個(gè)值，就可以用時(shí)間計(jì)算。出租車計(jì)價(jià)器在最初使用時(shí)具備的基本功能是根據(jù)行駛里程計(jì)價(jià)，要求精度高，可靠性好。隨著電子技術(shù)的發(fā)展以及對(duì)計(jì)價(jià)器的不斷改進(jìn)和完善，產(chǎn)生了諸多的附加功能。

1 設(shè)計(jì)方案分析

1.1 控制方案分析

常見(jiàn)的出租車計(jì)價(jià)器設(shè)計(jì)方案有三種：

圖1 數(shù)字電路方案

方案1： 采用數(shù)字電子技術(shù)方案進(jìn)行控制，在這里可以采用晶振電路作為時(shí)鐘脈沖的發(fā)出信號(hào)，利用計(jì)數(shù)器對(duì)脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)和分頻，通過(guò)譯碼器對(duì)測(cè)得的數(shù)據(jù)進(jìn)行譯碼分析，最后將測(cè)得的數(shù)據(jù)通過(guò)數(shù)碼管進(jìn)行顯示出來(lái)。但是這種電路的缺點(diǎn)是系統(tǒng)過(guò)于簡(jiǎn)單，系統(tǒng)性能的穩(wěn)定性也不夠，電路的調(diào)節(jié)計(jì)費(fèi)功能比較復(fù)雜，電路的實(shí)用性不強(qiáng)。電路框圖如圖1所示：

方案2：通過(guò)計(jì)算磁感應(yīng)傳感器產(chǎn)生的低脈沖數(shù)來(lái)計(jì)算里程和相應(yīng)的出租車費(fèi)。傳感器發(fā)出的信號(hào)被送到單片機(jī)進(jìn)行編碼和解碼,最終實(shí)現(xiàn)出租車計(jì)價(jià)器的計(jì)價(jià)功能。

方案3：采用MCU技術(shù),利用單片機(jī)控制。以AT89S51單片機(jī)作為主控制器,運(yùn)用霍爾傳感器A44E進(jìn)行測(cè)量距離,運(yùn)用七段數(shù)碼管作為顯示電路。系統(tǒng)實(shí)使用AT24C02接受和保存數(shù)據(jù)信息，同時(shí)它還有掉電保護(hù)的作用。電路圖如圖2所示：

圖2 單片機(jī)控制方案

通過(guò)以上三種方案的比較，本次采用單片機(jī)控制方案。此方案比較靈活，，不但能夠?qū)崿F(xiàn)以上兩種方案的所有功能，而且具有強(qiáng)大的擴(kuò)展功能，系統(tǒng)的升級(jí)也比較方便。

1.2 里程計(jì)算設(shè)計(jì)方案論證與比較

方案1：采用霍爾線性器件，將轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘?hào)提供給單片機(jī)，從而達(dá)到計(jì)算里程的目的。

方案2：采用霍爾開(kāi)關(guān)器件中的霍爾傳感器A44E，按汽車車輪轉(zhuǎn)速的高低，每轉(zhuǎn)發(fā)出相應(yīng)數(shù)目的脈沖信號(hào)。

通過(guò)比較以上兩種設(shè)計(jì)方案，方案一雖然運(yùn)行可靠，但體積大，精度低，且由于測(cè)量值是模擬量，必須經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換后讀入計(jì)算機(jī)，針對(duì)于出租車計(jì)價(jià)器而言較為煩瑣，不適用,因此我們采用方案二。

2 系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)

2.1 按鍵電路

按鍵控制電路中，單片機(jī)的P1.0管腳接啟動(dòng)/停止/加速等按鍵，通過(guò)軟件編程，當(dāng)按下按鍵計(jì)數(shù)器開(kāi)始工作，開(kāi)始計(jì)價(jià)；當(dāng)彈起按鍵時(shí)，計(jì)數(shù)器停止工作，停止計(jì)價(jià)，啟動(dòng)/停止按鍵帶自鎖功能。按下啟動(dòng)按鍵，開(kāi)關(guān)處于導(dǎo)通狀態(tài)，這時(shí)給P1.0送低電平信號(hào)，這時(shí)TR0=1,計(jì)數(shù)器開(kāi)始工作，調(diào)用計(jì)價(jià)子程序開(kāi)始計(jì)價(jià)。清零按鍵接單片機(jī)的P1.3管腳，按下清零按鍵，P1.3為低電平，調(diào)用清零子程序，用于將顯示數(shù)據(jù)清零，在程序中給各位賦0代碼（0x3f），以達(dá)到清零的目的，方便下次計(jì)價(jià)。另外加速功能鍵，在程序運(yùn)行過(guò)程中按下，會(huì)體現(xiàn)出一個(gè)加速的效果，一共有四個(gè)檔位。

2.2 時(shí)鐘控制電路設(shè)計(jì)

時(shí)鐘電路一般有兩種：內(nèi)部時(shí)鐘方式和外部時(shí)鐘方式。在本次設(shè)計(jì)中采用外部振蕩脈沖信號(hào)實(shí)現(xiàn)。外部的時(shí)鐘源直接接到XTAL2端，通過(guò)XTAL2端輸入到片內(nèi)的時(shí)鐘發(fā)生器上，同時(shí)連接一個(gè)4.7-10千歐的上拉電阻。

2.3 復(fù)位電路控制設(shè)計(jì)

單片機(jī)的復(fù)位一般是由外部的復(fù)位電路來(lái)實(shí)現(xiàn)的。復(fù)位方式一般有兩種：上電自動(dòng)復(fù)位和按鈕復(fù)位。上電自動(dòng)復(fù)位一般是通過(guò)外部電路電容的充放電來(lái)實(shí)現(xiàn)的。而按鍵手動(dòng)復(fù)位主要是通過(guò)電阻與電源的接通而實(shí)現(xiàn)的。

2.4 里程及計(jì)價(jià)控制模塊的設(shè)計(jì)

里程計(jì)算主要是通過(guò)霍爾傳感器A44E來(lái)檢測(cè)信號(hào)的，它在安裝在車輪上，將檢測(cè)信號(hào)傳遞給單片機(jī)，單片機(jī)通過(guò)運(yùn)算和處理，最終將信號(hào)送到顯示單元進(jìn)行顯示。

2.5 顯示電路

顯示器有靜態(tài)顯示和動(dòng)態(tài)顯示兩種顯示方法。如果顯示器的位數(shù)較多的話，則需要增加鎖存器。因此，在顯示位數(shù)較多的情況下，一般都采用動(dòng)態(tài)顯示的方式。同時(shí)為了簡(jiǎn)化硬件電路結(jié)構(gòu)，通常將段碼線相應(yīng)段并聯(lián)在一起形成分時(shí)選通。

3 軟件設(shè)計(jì)

3.1 顯示程序設(shè)計(jì)

顯示部分采用高亮度LED 數(shù)碼管顯示，因其白天對(duì)比度也夠高。如果采用LCD 液晶顯示,在距離屏幕1 m 之外就無(wú)法看清數(shù)據(jù),而且在白天其對(duì)比度也不能夠滿足要求。當(dāng)無(wú)顧客時(shí),只顯示時(shí)間方便司機(jī)，且可以省電。當(dāng)要查詢以往的營(yíng)運(yùn)數(shù)據(jù)時(shí),按查詢鍵可提供顯示。

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[3]《基于PROTEUS的電路及單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真》[J]--周潤(rùn)景、張麗娜編著 北航大學(xué)出版社

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