出租车计费器毕业设计

出租车计费器毕业设计

济南铁道职业技术学院

毕业设计

题⽬：出租车计费器

系别：电⽓系

专业：电⼦信息专业

班级：0831班

学⽣姓名：梁会超

指导教师：何付志

完成⽇期：2010年11⽉11⽇

毕业设计报告摘要

本⽂介绍了以STC12C5A08AD单⽚机为核⼼的多功能出租车计价器的设计 ,阐述了系统软硬件设计过程及关键技术。经测试，本计价器具有计程、计价、计时、等待时间计价等多种计量功能,并且具有存储、查询、起步价、起步价⾥程和每公⾥价格的预置、价格预置密码确认、车速显⽰、超速提醒、语⾳服务、清单打印和车内温度显⽰等多种功能。

关键词

出租车计价器多功能 STC12C5A08AD 软硬件设计

⽬录1引⾔ (1)

2 ⽅案论证……………………………………………………………………Y 2.1 主控芯⽚的选择………………………………………………………Y 2.2 键盘选择………………………………………………………………Y 2.3扫描⽅式的选择………………………………………………………Y2.4显⽰驱动⽅式选择………………………………………………………Y

3 系统整体……………………………………………………………………Y 3.1系统整体框图………………………………………………………………Y 4各单元电路设计………………………………………………………………Y 4.1主控单元…………………………………………………………………Y 4.2模拟出租车车速装置与⾥程检测单元……………………………………Y 4.3键盘控制单元……………………………………………………………Y 4.4数码显⽰单元……………………………………………………………Y 4.5实时时钟与等待时间累加单元…………………………………………Y 4.6语⾳播报与超速提醒单元………………………………………………Y 4.7票据打印单元……………………………………………………………Y 4.8车内实时温度显⽰单元…………………………………………………Y 5系统软件设计…………………………………………………………………Y 6测试⽅案与测试结果…………………………………………………………Y 表1 系统性能测试项⽬表…………………………………………………Y 表2 按键模拟设置⾥程、单程/往返计价测试结果………………………Y 表3 预置转速后计价测试结果……………………………………………Y 表4 累计等待时间计价功能测试结果……………………………………Y 表

5 起步价、起步⾥程与每公⾥价格预置功能测试结果…………………Y 表

6 ⽩天/晚上计价标准测试结果………………………………………Y 总结……………………………………………………………………………Y

致谢……………………………………………………………………………Y 参考⽂献…………………………………………………………………………Y 附录⼀主程序流程……………………………………………………Y 附录⼆计价⼦程序流程……………………………………………………Y 附录三显⽰⼦程序……………………………………………………Y 附录四时钟⼦程序……………………………………………………Y 附录五温度传感器⼦程序……………………………………………………Y引⾔

出租车计价器是出租车营运收费的专⽤智能化仪表 ,随着电⼦技术的发展 ,出租车计价器技术也在不断进步和提⾼。国内出租车计价器已经经历了4 个阶段的发展。从传统的全部由机械元器件组成的机械式,到半电⼦式即⽤电⼦线路代替部分机械元器件的出租车计价器;再从集成电路式到⽬前的单⽚机系统设计的出租车计价器。出租车计价器计费是否准确、出租车司机是否超速才是乘客最关⼼的问题,⽽计价器营运数据的管理是否⽅便⼜是出租车司机最关注的。因此设计出⼀种既能有效防⽌司机作弊和超速⼜能⽅便司机的计价器尤为重要。因此,本⽂以单⽚机STC12C5A08AD为核⼼设计⼀款多功能出租车计价器,该计价器能实现⾥程计价与显⽰、数据存储与查询、时钟显⽰、超速提醒、语⾳播报和票据打印等功能。它⽐市场上的⼀些计价器使⽤更⽅便 ,功能更全,还具有有效防⽌司机作弊和系统稳定性好的优点。其中的超速提醒功能可以提醒司机和乘客 ,以告诫司机不要超速⾏驶,以避免交通事故的发⽣。

⽅案论证1、主控芯⽚选择

⽅案⼀：采⽤普通的51系列单⽚机，可以满⾜设计要求，但从成本、功耗、运⾏速度⽅⾯不及STC系列单⽚机。

⽅案⼆：采⽤增强型STC系列单⽚机，STC系列单⽚机具有⾼速、低功耗、⾼可靠、强抗⼲扰，强抗静电、超低价等优点，因此本设计采⽤STC12C5A08AD 作为系统主控芯⽚。2、键盘选择

⽅案⼀：采⽤独⽴式键盘，由于本设计需要设有单程、往返、暂停、清除、键盘预置、价格预置密码确认等功能键，如果采⽤独⽴式键盘，编程复杂，对使⽤者来说，操作⼗分不⽅便。

⽅案⼆：采⽤矩阵式键盘，编程简单，⽆论是按键控制还是密码输⼊都很⽅便，容易被使⽤者接受和使⽤。本设计采⽤此⽅案。3、扫描⽅式选择

⽅案⼀：采⽤动态扫描显⽰，由于本设计需要显⽰的内容较多，采⽤的数码

管位数多。如果采⽤动态显⽰，需要将16 个数码管分组驱动，占⽤I/O多，在轮流显⽰过程中，每位数码管的点亮时间为1～2ms，扫描速度跟不上，各位数码管并⾮同时点亮，显⽰亮度不够。

⽅案⼆：采⽤静态显⽰，静态驱动的优点是不存在扫描速度及闪烁问题，因此编程简单；数码管位选通由各⾃独⽴74HC595驱动控制，显⽰稳定且亮度⾼。本设计采⽤此⽅案。4、显⽰驱动⽅式选择

⽅案⼀：采⽤74HC164做驱动，成本低，接线少，但驱动能⼒弱，没有锁存，数码管显⽰不稳定。

⽅案⼆：采⽤74HC595做驱动，驱动能⼒强，有锁存端，数码管显⽰稳定，因此本设计采⽤此⽅案。

系统整体⽅案1、系统整体框图

图 1 系统整体框图

整体⽅案设计⽅框图如图 1 所⽰，整个系统由单⽚机STC12C5A08AD控制，整个系统由光电传感器速度采集部分， DS1302时钟电路、ISD2560语⾳播报电路、票据打印电路、温度采集、模拟车速装置、超速提醒和价格预置等组成,采

⽤ 4×4矩阵式键盘控制、显⽰电路采⽤74HC595驱动。

各单元电路设计1、主控单元

本设计采⽤STC系列单⽚机STC12C5A08AD控制，利⽤单⽚机采集按键及车速模拟传感器信息完成各种控制，并利⽤其内部存储器，当通过按键设定⼀次数据完毕后(如:昼夜单价、等候时间、起租⾥程、起租⾦额等),系统就⾃动调⽤存储程序,将数据信息保存在芯⽚内；当系统重新上电时,⾃动调⽤读存储器程序,将存储器内的数据信息,读到缓存单元中,供主程序使⽤。由于保存在单⽚机中的数据是不能随意进⾏改动,因此它具有防作弊功能。此外出租车营运过程中的⼀些营运数据,如:单次出租的营运额和营运⾥程、⼀段时间内的营运总额和总路程等,也存储在单⽚机中,以便出租车公司及司机查询,使出租车司机与出租公司更便于管理营运数据。2、模拟出租车车速装置与⾥程检测单元

本单元控制部分采⽤⼀⽚STC系列单⽚机STC12C5A08AD控制，通过改变单⽚机送给步进电机驱动模块的脉冲信号频率，控制步进电机的转速。步进电机带动转盘转动，⽤光电传感器同步检测转盘的转速信号，送主控单元单⽚机处理，转换成实时车速显⽰。本单元设有三个按键，⼀个为转速预置控制键，另外两个是预设转速加减键，预设转速可以在本单元同步显⽰。模拟出租车车速装置与⾥程测量单元电路原理如图3所⽰。

图2 主控单元电路图3、键盘控制单元

根据题⽬要求，需要设置的键盘较多，故本设计采⽤4×4矩阵式键盘，键盘功能如图4所⽰。按单程/往返按键⼀次，进⾏单程计价，连续按单程/往返按键两次，进⾏往返计价；到达⽬的地后，按“暂停”键，计价器可暂停计价；反复按“查询”键，计价器能依次显⽰总等待时间，⾥程数和⾦额数；按“清除”键，能将记录的数据（⾥程、等待时间与价格等）清0；按价格预置/时间调整键⼀次，进⼊起步价、起步价⾥程和每公⾥价格的预置状态，输⼊4位密码后，开始预置起步价，预置完后按价格预置/时间调整键确认，再预置起步价⾥程和每公⾥价格，每预置完⼀项，按价格预置/时间调整键⼀次，进⾏确认；连续按价格预置/时间调整键两次，进⼊时间调整程序，通过数字键输⼊时间即可。按

下“按键模拟“键，进⼊按键模拟状态，每按⼀次，⾏车⾥程加0.1公⾥。

图3 模拟出租车车速装置与⾥程测量单元

图4 4×4矩阵式键盘4、数码显⽰单元

本设计采⽤16位的⾼亮度LED数码管分别显⽰⾏车⾥程数(4 位)，⾦额数(4 位)，实时车速(4 位)，另外4位轮流显⽰车内实时温度（红）、实时时钟(黄)和累计等待时间（绿），显⽰内容分别⽤红黄绿指⽰灯⽰意。当为空车时,为了

节电,只显⽰实时时间和车内实时温度 ,为供司机查看时间提供⽅便；当司机要

查询以往的营运数据时,按查询键时，计价器依次显⽰总等待时间、⾥程数和⾦额数；有乘客时显⽰营运的实时车速、程数、⾦额数，轮流显⽰车内实时温度（红）、实时时钟(黄)和累计等待时间（绿）。显⽰驱动器采⽤16⽚串⼊并出8位移位寄存器74HC595级联。显⽰电路如图5所⽰。

图5 数码显⽰单元5、实时时间与等待时间单元

时间计时采⽤美国DALLAS 公司推出的⼀种⾼性能、低功耗的实时时钟芯⽚DS1302，计价器在出租车空车⾏驶时显⽰实时时钟；有乘客时，轮流显⽰实时时间和累计等待时间。

累计等待时间的确定⽅法是：当单⽚机检测车速低于5公⾥/⼩时时，启动内部定时器开始计时，车速⾼于5公⾥/⼩时时，停⽌计时，单⽚机将各次等待时间累加，作为总等待时间。等待时间显⽰与实时时间显⽰轮流进⾏。 利⽤DS1302的实时时钟作为⽩天/晚上单价⾃动转换的⼀个基准 ,通过 DS1302 获取时间信息分辨⽩天/晚上 ,然后调⽤内部程序存储器信息，获取⽩天/晚上的单价及起始价 ,便开始计价并显⽰时间、⾥程和⾦额等信息；当实时时间在21：00⾄次⽇5：00时，执⾏晚上收费标准。DS1302与STC12C5A08AD 的连接图如图6所⽰。

6、语⾳播报与超速提醒单元

为使计价器更加微型化、智能化、⼈性化,我们设计了语⾳播报与超速提醒功能。语⾳芯⽚采⽤集成度较⾼ISD2560芯⽚,其最⼤特点是采⽤E2PROM 进⾏模拟信息直接存取⽽不必经过A/D 和D/ A

转换。它内部带有话筒放⼤器、⾃动增

图6 实时时钟电路益控制时钟、扬声器驱动电路等,采⽤+ 5V电源供电。语⾳模块与单⽚机的接⼝如图7所⽰。设计过程中 ,先将固定语⾳部分(上、下车、超速提醒⽤语)信息存储到ISD2560内部的不同起点地址中。营运过程中根据上、下车与超速的不同营运状态来实现不同语⾳功能播放。在语⾳芯⽚⼯作时,系统⾸先主程序调⽤放⾳处理程序,根据发⾳地址寻找ISD2560中的发⾳单元 ,然后将信号送到扬声器发出声⾳。

当空车灯掰下乘客上车时:ISD2560语⾳播报电路进⾏语⾳播报1(欢迎乘客乘坐本出租车…)；当空车灯打上，乘客下车时:进⾏播报2(谢谢再次乘坐本出租车,请交⾦额…)；当单⽚机检测到超速信息时，进⾏播报3（车辆超速、请减速）。

图7 语⾳播报与超速提醒单元电路7、票据打印单元

本系统设有票据打印功能，当出租车到达指定地点,司机翻起空车牌,便产⽣⼀个信号通知单⽚机,单⽚机启动打印服务,将⾏车的中途等待时间、营运⾥程、单价、⾦额、⽇期及上下车时间等数据打印成出租车专⽤发票。微型打印机接⼝电路如图7所⽰。该电路采⽤接⼝插板⽅式与单⽚机相连,这⼀特点使得计价器的票据打印在功能上与主系统⼀体化,⽽在检查、维修时⼜可单独进⾏。本设计中所⽤微打是RD系列微型打印机,微型打印机与单⽚机通过串⾏接⼝相连,当所