基于单片机的出租车计费系统的设计

基于单片机的出租车计费系统的设计

王正宇

北京化工大学信息科学与技术学院 自控 A2009 北京 100000

摘要：论文设计的对象是人们日常生活中常见的出租车计费系统，整个系统是由单片机进行总体的控制，显示屏幕采用的是LCD1602液晶显示屏。主要的功能是实现日期和时间的显示、白天晚上模式的切换、等待时间和里程计费等功能。在设计过程中，利用Keil软件对C语言进行软件的编程，硬件电路的原理图是采用Protel99SE软件进行绘制。设计的目的是使出租车计费系统在保证准确性的前提下，更加智能和便捷化，因而在现实生活中具有重要的应用价值。

关键词：单片机；LCD1602；计费系统；液晶显示

1 引言

出租车计费系统的发展经历了好几个阶段，从原始的机械元件组装，到模拟电路元件组装的出租车计费器，再到快速发展的今天是用微处理器来实现的。出租车计费器所扮演的角色对顾客与司机是很重要的，计价的准确性是顾客最关心的焦点。所以，设计一款既可以准确无误的智能计费又可以方便司机操作的出租车计费器变得十分重要。

论文目标是完成一款出租车计费系统的设计，采用STC89C52单片机进行控制，主要的功能是通过里程和时间两个基础参数来计算乘车金额，完成对所得的数据进行处理，然后显示出来。起步价可以根据不同的需求进行更改，也可以切换白天和夜晚模式，从而满足司机对计费器的要求。

2 出租车计费系统的硬件设计

2．1 系统实现的功能

（1）可以显示年月日时分秒，这样也方便司机和乘客看时间日期。

（2）屏幕上会有走了多少公里。

（3）如果司机在等乘客的时候也是要计费的，能够实现时间计费。

（4）计费金额的显示。

（5）设置好起步的价格，如果超出起步价的公里后，按照设定的价钱慢慢叠加。

（6）白天和晚上的起步价格肯定不一样，可以分别设置。

（7）如果突然断电了，之前设置好的数据也不会丢失，仍然是可以继续使用的，无需重新设置。

为了使测速效果更加逼真，采用3V直流电机模拟发动机工作。司机在等待有人乘车的时候，屏幕上会显示时间和日期，这样也方便司机看时间。当有乘客上车时，根据白天或者夜晚的模式进行计费，这时候电机会启动模拟汽车向前开，超出起步价的公里数，价钱就会自动按设定好的数据叠加，待乘客下车的时候显示本次乘车金额^[1，2]。

2．2 系统的硬件框图

图1 硬件框图

单片机采用STC89C52作为控制的芯片，电机驱动电路是为了模拟出出租车运行以便可以霍尔测速，为了测速更加逼真所以采用了电机测速。通过霍尔元件检测到电机是否运行，从而实现里程计费还是时间计费。相比于以前的计价器缺少等时计费这个功能，本次设计的一个创新之处就是将等时计费加入其中；按键控制电路就是通过按键来设置一些参数，也包括一些日期和时间的设置等等；复位电路主要是用于设备发生死机或者其他卡死的情况下，能够让单片机把旧的数据清零，就像刚开机经过初始化的状态一样。本次时钟电路选用的是外部时钟电路，时钟电路就像一个节拍器，为单片机的运行提供节拍。

最小系统是各种元件组合在一起以后，单片机便可以一直处在运行的状态。最小系统也有核心的部分，要想单片机起到控制的作用，首先需要电源给它启动，然后需要一些外面的电路连接。这样供电就是核心的东西了。当然，时钟电路也是很重要的，两者都是缺一不可的东西。正因为是核心的部件，那便作为系统的核心部分进行存储器的拓展，以方便实现多种多样的效果^[3，4]。

2.2.1 计时模块的选型

方案Ⅰ：采用DS1302为计时时钟芯片

DS1302芯片和单片机连接比较简单，因为自身不能连接电源，所以需要干电池来供电，再者就是一定要焊接好，如果出现虚焊什么的，会导致连接出现各种问题。

方案Ⅱ：采用DS12C887为计时时钟芯片

这款芯片不要提供干电池，而且这款芯片的运行速度很迅速，自身带晶振和锂电池。DS12C887芯片最大的优点是电路被封装在了一起，这样即使电路发生掉电，其内部的数据仍然会存储在里面，这样就对焊接工艺没有任何要求准确度得到了保证，其抗干扰性比较好。而且，该芯片可以实现多种功能^[5]。

经过综合考虑，方案Ⅰ取胜。

2.2.2 显示模块的选择

方案Ⅰ：利用LED数码管作为屏幕

如果用LED来做屏幕优点是价格低廉，但是显示的内容也不是很多。

方案Ⅱ：采用LCD1602液晶字符显示器

采用液晶显示具有很多的优点，首先外围不需要复杂的电路，而且可以从软件实现很好的控制，且显示的内容极其丰富。但是相对于LED显示价格要略高^[6]。

因为要显示的内容也不算少，所以没有采用LED数码管作为屏幕显示。LED数码管毕竟显示的内容有限，液晶显示屏显示的内容则更加丰富，再者，液晶显示外围不需要特别复杂的外围电路。综合考虑后，首先本次设计采用的是单片机为主控芯片的方案Ⅱ。

3 出租车计费系统的软件设计

3．1 软件总体设计

根据出租车计费器的实际功能要求编写了相应的软件，主程序流程如图2所示。

图2 软件总体流程图

3．2 按键电路程序设计

按键电路模块主要的作用就是参数设置，比如日期和时间的设置，就需要用到按键来加键设置如期和当前时间。本次设计一共设置了4个按键。第一个按键是显示日期时间和开始计费之间的切换也是在进入计费之后按下可进行复位的按键，开机后自动显示时间和日期，按下第一个按键可以切换计费界面再次按下返回日期时间界面。第二和第三个按键是加和减，第四个按键是单价设置按键。

图3 按键子程序流程图

3．3 显示电路程序设计

液晶显示：本次任务用的LCD1602作为显示模块，液晶显示屏显示的内容比较丰富，而且价格也相对便宜。本次主要是用来显示时间、日期、里程单价等信息，对应图1的液晶显示模块。

图4 显示模块子程序流程图

4 出租车计费系统的调试

在所有的硬件和软件都完成的前提下，可以对实物进行调试。首先是将准备好的元件进行焊接，待到焊接完成就是软件程序的下载，再者就是产品的调试阶段。调试的目的在于检验所做的实物对于之前所设定的功能是否可以基本实现；检验实物系统运行的稳定性是否良好，会不会在运行过程中发生卡死现象等；检验按键的反复耐用性，产品的耐用程度也是检验一款产品好与坏的重要指标之一。其次，软硬件联调前，要先检查电源和地有没有短路，确认无误后系统通电。最后进行严格的各项功能在线测试。

5 总结

在线测试验证了该出租车计费系统能够实现预期的各项功能，运行可靠，设计的产品很贴合现实生活，尤其在交通行业具有一定的应用前景。

参考文献：

1 李广弟,朱月秀,冷祖祁.单片机基础[M].第3版.北京航空航天大学出版社,2011.

2 梅丽凤等. 单片机原理及其接口技术[M]. 北京: 清华大学出版社,2008.

3 赵德安. 单片机原理与应用[M]. 北京: 机械工业出版社,2004,9,150-160.

4 朱承高.电工及电子技术手册[M].北京:高等教育出版社,2012.

5 高峰.单片微型应用系统设计及实用技术.北京:机械工业出版社,2004.

6 袁欢，曾先文，徐讳.1602LCD液晶显示[J].商品与质量：学术观察2012,105-106.