出租車計費器設計方案比較

楊雨樵 李喆 孫垚 曾邦濤

摘要：隨著出租車行業的發展，對出租車計費器的要求也越來越高，用戶不僅要求計費器性能穩定，計費準確，有防作弊功能;同時還要求其具有車票資料打印、IC卡付費、語音報話、和電腦串行通信等功能，而這些與電子技術的發展是分不開的。隨著城市建設日益加快，象征著城市面貌的出租車行業也將加速發展，計費器的普及也是毫無疑問的，所以未來汽車計費器的市場是十分有潛力的。

關鍵詞：出租車;計數器;設計方案

一、總體方案設計

（一）方案一

1、設計類容具體如下：汽車在行駛時，里程傳感器將里程數轉換成與之成正比的脈沖個數，然后由計數譯碼電路變成收費金額。里程傳感器由磁鐵和干簧管組成，磁鐵置于變速器渦輪上，每行駛100米，磁鐵與干簧重合一次，即輸出一個脈沖信號。則10個脈沖/公里（設為P3）。里程單價可由（B2=2.B1=1）BCD拔碼開關設置，經比例乘法器后將里程計費變換成脈沖數P1=P3 （1B1+0.11B2）.由于P3=10，則P1為21個脈沖，即脈沖當量為0.1元/脈沖。同理等車計費也可以轉換成脈沖當量，這需要脈沖發生器產生10個脈沖/10 分鐘（設為P4），如果等車單價為0.6元/10分鐘（置B4=0，B3=60，經比例乘法器后將等車計費變換成脈沖數P2=P4 （0B4 + 0.1B3）.同理起步價也可以轉換成脈沖數（PO=單價/當量）或者將PO作為計數器的預置信號。最后行車費用轉換成脈沖總數P=PO + P1 + P2，結果用譯碼顯示器顯示。

2、設計原理：自動計費器包括里程計費電路、等候時間計費電路、起步價三部分，用三位數碼管顯示，最大金額99.9元。里程計費電路工作原理：干簧繼電器產生的脈沖信號經由74LS00 組成的施密特發生器整形得到CPO，CPO送入74LS160 計數器，當計數記滿10 個脈沖時，一方由于與非門產生清零脈沖，加到 Rd端使計數器清零，另一方面將基本R-S觸發器的Q置為 1，此時ET=EP=1，使兩片74LS160 組成的21進制計數器（即出租車自動計費器課程設計里程單價計數器）開始對標準脈沖計數，（標準脈沖CP1由時鐘電路提供）計滿21個脈沖后，Rd端得到的清零脈沖而使計數器清零，R-S觸發器的Q1輸出為零，計數器停止計數，由于Q1=1，則P2=CP1使P2端輸出21個脈沖信號，代表每公里行車的里程計費，即每個脈沖計費是0.1元，稱為脈沖當量，P2輸出的脈沖當量送到總費計數器進行計數累加。等候時間計費電路工作原理：等候時間計費電路由等候時間計費器和十分鐘單價計數器組成，由三片74LS160 構成600進制等候時間計數器，對秒脈沖CP2（來至時鐘電路）做計數，當計滿一個循環時，也就是等候時間滿十分鐘，一方面對600進制計數清零，另一方面將基本R-S觸發器Q2置1，啟動由 74LS160構成的十分鐘單價計數器工作，它是一個6進制計數器，計數期間同時將脈沖從Pl輸出，在計數器計滿十分鐘等候單價時R-S 觸發器復位為0，止計數。等候時間起始信號由手動開關給定。

3、總體框圖

（二）方案二

1、基于VHDL的出租車計費器的設計.采用FPGA芯片進行出租車計費器，主要分為分頻模塊、計量模塊、計費模塊、控制模塊等模塊，利用FPGA 的可編程性，簡潔又多變的設計方法，縮短了研發周期。主要采用了FPGA芯片，使用VHDL，語言進行編程，使其具有了更強的移植性，更加利于產品的升級。

2、設計原理：―根據設計要求，系統的輸入信號clk，計價開始信號Start，等待信號Stop，里程脈沖信號 fin。系統得輸出信號有：總費用數 cha0～cha3，行駛距離kmO ～km1，等待時間 min0 ～min1 等。系統有兩個脈沖輸入信號 clk_750k、fin，其中 clk_750k將根據設計要求分頻成13hz、15hz和 1hz 分別作為公里計費和超時計費的脈沖。兩個控制輸入開關 start、stop;控制過程為： start作為計費開始開關，當start為高電平時，系統開始根據輸入的情況計費。當有乘客上車并開始行駛時，fin 脈沖到來，進行行駛計費，此時的 stop需要置為0;如需停車等待，就把 stop變為高電平，并去除fin 輸入脈沖，進行等待計費;當乘客下車且不等待時，直接將start 置為0，系統停止工作;價格開始歸為起步價8.0 元。整個設計由分頻模塊、計量模塊、計費模塊、控制模塊等四個部分組成。其中計量模塊是整個系統實現里程計數和時間計數的重要部分;控制模塊是實現不同計費方式的選擇部分，根據所設計的使能端選擇是根據里程計費還是根據等待時間計費;同時設計通過分頻模塊產生不同頻率的脈沖信號來實現系統的計費。計量模塊采用1HZ的驅動信號，計費模塊采用13HZ、15HZ的驅動信號

二、方案比較選擇

經過上面的兩種方案的比較，兩種方案各有千秋，但它們實質是一樣的。由于剛剛學完了模電和數電，較兩種方案而言，第一種方案對于加強和鞏固所學的數電知識十分明顯，所以我最終選擇了第一種方案。