怎樣設(shè)計一個以單片機(jī)為核心的出租車計費(fèi)器？

出租車計費(fèi)器是出租車上必不可少的一種儀表，隨著電子技術(shù)，特別是嵌入式應(yīng)用技術(shù)的飛速發(fā)展，智能芯片越來越廣的應(yīng)用到了出租車計費(fèi)器上。這使得出租車計費(fèi)器能夠精準(zhǔn)的計算出行車?yán)锍碳皩?yīng)的價格，使乘客能夠更直觀明了的知道自己的乘車價格，而司機(jī)師傅也不用再靠人工計算來得出乘客的費(fèi)用，避免了很多麻煩。本文以單片機(jī)STC89C51 為核心設(shè)計一款出租車計費(fèi)器， 使能夠?qū)崿F(xiàn)里程及對應(yīng)價格的顯示，由于采用芯片的自動定時計數(shù)，所以能夠準(zhǔn)確的計算出總的行車?yán)锍滩⒛苻D(zhuǎn)換成對應(yīng)的價格來，這樣能夠避免出租車司機(jī)作弊的可能性，做到公平公正。

1 出租車計費(fèi)器的設(shè)計要求與設(shè)計方案

1.1 出租車計費(fèi)器設(shè)計要求

設(shè)計一個出租車自動計費(fèi)器，計費(fèi)包括起步價、行車?yán)锍?、總計費(fèi)價格三部分，并用1602 液晶顯示器顯示起步價、單雙行程、總里程及總金額。語音播放用ISD1820 模擬出租車的載客、到站及對費(fèi)用的語音提醒等功能。

①計費(fèi)功能

本設(shè)計費(fèi)用的計算是按行車?yán)锍虜?shù)來收費(fèi)。設(shè)計費(fèi)器的起步價為5.00 元。

（1）當(dāng)行駛里程《3km 時，費(fèi)用按起步價計算。

（2）當(dāng)行駛里程》3km 時，白天單程每公里按1.5 元計算費(fèi)用，白天雙程每公里按1 元計算費(fèi)用，黑夜單程每公里按2 元計算費(fèi)用，黑夜雙程每公里按1.5 元計算費(fèi)用。

② LCD 顯示功能

（1）行駛里程用五位數(shù)字顯示，即顯示方式為“YYY.Y”， 單位為km.顯示里程范圍為0-999.9km，精確到0.1km。

（2）總費(fèi)用顯示也是用五位數(shù)字顯示，顯示方式為“YYYYY”， 單位為元。計價范圍從0-99999 元，精確到1 元。

③語音功能

乘客上車時，需語音播報“歡迎乘坐XXXX 出租車公司，請說明目的地”等提示，目的地乘客下車時，需語音播報乘車總費(fèi)用及歡迎下次乘坐等提示。

1.2 方案確定

本次設(shè)計采用MPU 技術(shù)，以STC89C51 單片機(jī)為核心芯片，利用1602液晶顯示器顯示對應(yīng)里程及價格，A44E作為傳感電路的核心，ISD1820 作為語音提示電路的核心芯片，采用12M 晶振，利用獨立按鍵來實現(xiàn)單雙行程的選擇，以下是方案的系統(tǒng)流程圖，方案圖如圖1-1 所示：

2 出租車計費(fèi)器的硬件設(shè)計

在本次設(shè)計中，時鐘電路和復(fù)位電路采用最常用的電路來設(shè)計，構(gòu)成單片機(jī)的最小系統(tǒng)；鍵盤電路采用獨立按鍵的設(shè)計方法來實現(xiàn)；顯示電路LCD1602 的驅(qū)動電路也是設(shè)計者們經(jīng)常用到的；本次設(shè)計的特色在于傳感電路和語音播報電路的設(shè)計如下所示：

2.1 傳感電路

傳感器采用霍爾傳感器A44E，它是一種磁傳感器，當(dāng)電機(jī)帶葉輪轉(zhuǎn)動時，我們在葉輪上固定一塊小磁鐵，將A44E 靠近小磁鐵時，葉輪上小磁鐵每經(jīng)過一次霍爾傳感器，就會產(chǎn)生一個脈沖信號，并通過單片機(jī)端口位將脈沖信號傳遞給單片機(jī)。單片機(jī)MPU 在將數(shù)據(jù)處理后，就通過液晶顯示器顯示出來。測速電路圖及霍爾傳感器A44E的驅(qū)動電路如下圖2-1、2-2 所示。

2.2 語音電路

美國ISD 公司于2001 年最新推出一種單片8 ~ 20 秒單段語音錄放電路ISD1810，ISD1820 語音芯片的基本結(jié)構(gòu)與ISD1110、1420 完全相同，采用CMOS技術(shù)，內(nèi)含振蕩器，ISD1820 語音芯片話筒前置放大，自動增益控制。它的主要特性體現(xiàn)在一下方面：這些特性使得設(shè)計者大大降低了電路設(shè)計的難度，尤其在進(jìn)行語音的錄放時，無需設(shè)計程序，大大簡化了設(shè)計難度，且操作簡單。ISD1820 芯片的常用電路如下圖所示：

3 出租車計費(fèi)器的軟件設(shè)計

3.1 單片機(jī)I/O 口使用

在本次設(shè)計中獨立按鍵的連接就用到了P1 口的P1.4 到P1.7，LCD1602 的控制用了P1 口中的P1.0 到P1.2 位，數(shù)據(jù)位用到了P0 口，傳感電路用到了P3.4、引腳，語音電路用到P2.7 引腳。

3.2 獨立按鍵判斷

對于獨立鍵盤的判鍵，首先確定是否有鍵按下，如果有則需要延時一會兒，再判斷是否有鍵按下（起到防抖的作用），如果確實有鍵按下，則釋放按鍵，最后執(zhí)行鍵功能程序。

3.3 顯示程序設(shè)計

1602 液晶顯示器是字符型的，顯示容量為16*2 個字符，工作電壓為4.5-5.5V，在編寫應(yīng)用程序的時候，應(yīng)該按照先讀狀態(tài)接著寫指令，然后讀數(shù)據(jù)最后最后寫數(shù)據(jù)的基本操作時序，在進(jìn)行每一次命令或數(shù)據(jù)的寫入時都需要判斷液晶是否忙。

4 結(jié)語

本次設(shè)計的出租車計費(fèi)器在通過Protues 仿真軟件的仿真時，能夠?qū)崿F(xiàn)其對應(yīng)的各種功能，既能模擬仿真出出租車的啟動與停止，也能顯示出對應(yīng)的里程數(shù)與乘車費(fèi)用，同時本次設(shè)計還能利用ISD1820 來錄入和播放各種相關(guān)的語音提示。因此本設(shè)計具有性能優(yōu)良、操作簡單、實用性強(qiáng)、成本低等特點，加上配套的設(shè)計程序，使的本次設(shè)計具有較高的智能化水平。