基于無線通信的多功能出租車計價器的設計

單仕瑞 高 媛 凌啟東 王 賀

（徐州工業職業技術學院，江蘇 徐州 221008）

0 引言

近年來，隨著全球經濟的發展，汽車擁有量的激增，交通擁堵問題日趨嚴重，且依據社會現實，關于出租車的刑事案件頻繁多發,駕駛員人身安全得不到保障，所以解決交通擁堵和保障駕駛員人身安全問題成為了現代社會的一個重要研究課題。針對這些，本文設計了一種基于無線通信的多功能出租車計價器。此計價器可以對合乘（最多三人從同一地點上車，去往相同方向，下車地點可以不一致）的乘客進行打折計費，每位乘客的費用獨立顯示；同時可以將北斗定位信息通過無線通信模塊每隔一段時間發送到預設的手機上，當駕駛員遇到危險時，可以按下報警按鍵，此時定位信息將頻繁發送至預設手機，機主可知駕駛員處于危險狀態，需立即報警。本設計大大提高了出租車空車利用率，同時兼具跟蹤報警的功能，一定程度上緩解了交通的壓力，保障了駕駛員的人身安全。

1 系統總體設計

本系統的組成如圖1所示。包括單片機控制模塊、霍爾傳感器模塊、按鍵電路模塊、LCD多路顯示模塊、北斗定位模塊和無線通信模塊以及移動終端（手機）。

其中，單片機控制模塊的核心單片機采用STC12C5A08S2型號，雙串口，滿足北斗定位模塊與單片機之間以及單片機與無線通信模塊間的通信要求。霍爾傳感器模塊中采用霍爾傳感器獲得脈沖信號，利用單片機定時器1對該脈沖計數，通過公式計算出出租車行駛里程。按鍵電路模塊中設有四個按鍵，具有兩個功能：（1）其中三個按鍵用于乘坐出租車人數的選擇，從而確定不同的計價模式，做到收費公平合理；（2）另外一個按鍵用于駕駛員報警，當按下此按鍵時，北斗定位信息將高頻率發送至預設手機，提醒手機機主駕駛員處于人身危險狀態。LCD多路顯示模塊中采用液晶屏顯示乘客的費用，針對每一路乘客，顯示模塊可以分行顯示各自價格，避免付費糾紛。北斗定位模塊用于實時定位出租車的位置，并可以通過單片機將位置信息通過無線通信模塊定時發送至預設的手機上。

圖1 系統框圖

2 硬件設計

2.1 霍爾傳感器模塊

本系統采用霍爾傳感器3144作為脈沖傳感器獲得脈沖信號，其機械結構也可以做得較為簡單，只要在轉軸的圓周上粘上一粒磁鋼，讓霍爾開關靠近磁鋼，就有信號輸出，轉軸旋轉時，就會不斷地產生脈沖信號輸出。一個脈沖即一個高低電平。將脈沖輸出端接到單片機某一引腳，即作為定時器/計數器1的輸入端，車輪每轉一圈 (設車輪的周長是2m)，霍爾開關便輸出一低電平信號，然后利用單片機定時器1對該脈沖計數，當計數達到500次時，則達1km，單片機將自動刷新里程、總金額等信息。

2.2 按鍵電路模塊

采用四個可彈起式按鍵，分別接至單片機的四個用戶引腳，用于當前乘客人數的控制以及意外報警。

2.3 LCD多路顯示模塊

本設計采用LCD12864液晶顯示模塊作為顯示界面，帶中文字庫的12864是一種具有4位/8位并行、2線或3線串行多種接口方式，內部含有國標一級、二級簡體中文字庫的點陣圖形液晶顯示模塊。它可以分行顯示乘客的費用，使交易額一目了然，變得更為清晰。而且該顯示模塊采用串行數據輸入，可直接與單片機接口。 由于串行接口方式節省了所需的口線和系統資源，因而使系統具有較高的資源利用率。

2.4 北斗定位模塊

本設計采用的是UM220北斗定位系統，UM220是和芯星通公司針對車輛監控、氣象探測和電信/電力授時等應用推出的定位系統模塊，是目前市場上尺寸最小的定位模塊，憑借集成度高、功耗低、有著出色的導航、定位、授時功能、易于集成、高可靠性、圖形化控制界面等特點，在北斗定位系統領域占有重要的一席之地。本設計中，UM220芯片與單片機通過串口相連。

2.5 無線通信模塊

在本設計中，無線通信模塊的作用是定時地將車輛所在的位置信息發送至預設的手機上，它與北斗模塊結合在一起共同實現了跟蹤報警的功能。無線通信模塊選用的是SIM300，SIM300模塊體積小，性能可靠，內嵌有強大的 TCP／IP協議，集成了完整的射頻電路和GSM的基帶處理器，為語音傳輸、短信息和數據業務提供無線接口。SIM300的主要功能有語音通話、短信收發、GSM/GPRS網絡數據收發等，通過SIM300讀取單片機處理過的位置信息，并將其每隔半小時發送到預設的手機上，實現對汽車的位置跟蹤。SIM300通過串口與單片機相連。

3 軟件設計

3.1 多人合乘計費算法

考慮到乘坐出租車時的舒適性，以及有可能一路乘客就包括多人，本設計最多允許三路客人合乘，根據現行交通法規定，“合乘”即合乘的人必須同時從相同的起始點乘坐，但是中途下車地點可以不一致。計價包括起步價、行車里程計費二部分。當單人乘坐時，起步價為7.0元，3km之內起步價計費，超過3km，每增加1km增加1元；三路合乘時，按60%折扣；兩路合乘時，按80%折扣。具體如下：

該系統設有3個按鍵：S1、S2、S3，進行相應的操作就可針對每路乘客進行開始/停止計費功能。一個按鍵控制一路客人的金額顯示。S1、S2、S3同時按下，表示三路合乘，折扣 60%；其中 S1、S2按鍵同時按下，表示兩路合乘，折扣80%；S1單個按鍵按下，表示不合乘，按原價計算。S3按鍵彈起，表示有人最先下車，其他二路的折扣價恢復到80%；S2彈起表示第二路客人下車，此時車內僅有一路客人，恢復原價；三個按鍵都彈起說明車上沒有乘客。

3.2 北斗定位及無線報警功能編程思想

北斗定位模塊實時接收北斗定位信息，定位信息經由單片機控制模塊處理后，每隔設定時間由無線通信模塊以短信形式發送至預設的手機上，手機機主定期收到短信，一方面掌握了出租車的行動軌跡，另一方便也確認了駕駛員的安全。按鍵電路模塊中設置了一個按鍵S4具有報警功能，當駕駛員處于危險環境中時，按下此鍵，預設的手機機主便會收到非常頻繁的位置信息，此時可知駕駛員危險，方便及時報警并非常有助于解救駕駛員。

4 小結

本設計實現了多路客人合乘出租車時的合理收費，有效提高了出租車的空車利用率，一定程度上緩解了交通壓力；另外可以監測出租車的活動軌跡，并在駕駛員遇到危險時，方便發出報警信息，保障了司機的人身安全。本設計操作簡單、實用性強，具有一定的市場價值。