出祖車(chē)智能計價(jià)器的設計與實(shí)現

摘要：為解決出租車(chē)行業(yè)收費不明朗、不合理問(wèn)題，需對出租車(chē)計價(jià)器進(jìn)行優(yōu)化設計。以AT89C51微處理器為核心芯片，分別控制DS1302實(shí)時(shí)時(shí)鐘系統、AEE4霍耳傳感測距系統、按鍵系統、AT24C02掉電存儲系統以及數碼顯示系統，達到智能計價(jià)的目的。同時(shí)采用KEIL 51進(jìn)行系統軟件設計和PROTEUS進(jìn)行系統仿真操作，最后對實(shí)際模型進(jìn)行了調試和實(shí)驗，效果良好。

0 引言

出租車(chē)作為城市交通中獨特的交通工具，在城市交通運營(yíng)中具有不可替代的重要作用。出租車(chē)司機最關(guān)心計價(jià)器的營(yíng)運數據管理是否方便，而乘客往往最在意出租車(chē)計價(jià)計費是否合理。為了減少出租車(chē)司機和乘客間不必要的誤會(huì )，設計既能準確計價(jià)又能方便使用的計價(jià)器顯得非常重要。

科技在不斷發(fā)展，社會(huì )在快速進(jìn)步，出租車(chē)計價(jià)系統也需不斷地得到優(yōu)化。文中以嵌入式單片機AT89C51為主控MCU，設計多功能出租車(chē)智能計價(jià)器。此計價(jià)器能夠按實(shí)際情況綜合計價(jià)，并將乘車(chē)用時(shí)、行駛里程和乘車(chē)費用等重要信息顯示出來(lái)，具有功能更齊全、系統更穩定、使用更方便等優(yōu)勢。

1 出租車(chē)智能計價(jià)系統總體設計

利用AT89C51作為單片機核心器件設計的智能計價(jià)系統，使用方便、靈敏性好，其強大的控制處理功能和可擴展功能為設計電路提供了很好的選擇。利用其I/O端口及其控制的多功能特點(diǎn)，采用按鍵控制進(jìn)行分屏顯示，實(shí)現基本乘車(chē)計價(jià)和信息顯示功能。系統總體設計框圖如圖1所示。

在系統硬件設計中，以AT89C51單片機為控制中心，外接A44E霍爾傳感器信號采集模塊、時(shí)鐘模塊、按鍵模塊、顯示模塊以及掉電保護存儲模塊。其中，選用A44E霍爾傳感器信號采集模塊可將磁感應轉換為脈沖信號，從而計測出行車(chē)里程;時(shí)鐘模塊采用DS1302芯片，設置標準時(shí)鐘;掉電存儲模塊采用AT24C02芯片，以確保掉電時(shí)數據自動(dòng)保存在存儲單元;當系統重新上電時(shí)，能自動(dòng)讀取數據;按鍵模塊采用四個(gè)按鍵控制，可實(shí)現分屏顯示功能;顯示模塊采用8位LED數碼管進(jìn)行顯示。

2 系統軟件設計

2.1 系統主程序

在主程序模塊中，不僅需要完成參量和接口的初始化設計、出租車(chē)起步價(jià)和單價(jià)的設置以及中斷、計算等操作，還應設置啟動(dòng)/清除標志、里程以及價(jià)格寄存器，并對其進(jìn)行初始化。最后，為實(shí)現寄存器中內容的完整性及精確性，主程序應能分別完成啟動(dòng)、清除、計程及計費等操作。

當出租車(chē)起步運行時(shí)，計價(jià)器同時(shí)啟動(dòng)開(kāi)始計價(jià)，根據里程寄存器中的存儲數據進(jìn)行運算并判別行駛路程是否超過(guò)起步價(jià)的里程。若已超過(guò)起步價(jià)里程，則根據里程值、單價(jià)數和起步價(jià)等來(lái)綜合計算當前的乘車(chē)費用;當處于等待時(shí)段時(shí)，若無(wú)脈沖輸入，不產(chǎn)生中斷，一旦等待時(shí)間超過(guò)預設時(shí)間則會(huì )把等待超標費用另加到乘車(chē)總費用中，并顯示相關(guān)信息。系統主程序流程圖如圖2所示。

2.2 系統模塊程序

系統模塊程序主要包括五個(gè)服務(wù)程序：顯示子程序、里程計數中斷、定時(shí)中斷、中途等待中斷和按鍵服務(wù)程序。各服務(wù)程序介紹如下：

(1)顯示子程序。由于采取的是分屏數據顯示方式，因此需要用到4款顯示子程序：時(shí)、分、秒的顯示，金額單價(jià)的顯示，路程單價(jià)的顯示以及標準時(shí)間的顯示。

(2)里程計數中斷?；舳鷤鞲衅髅枯敵鲆粋€(gè)低電平信號便中斷一次，當里程計數器計滿(mǎn)1000個(gè)里程脈沖時(shí)，便將當前計數送至里程計數中斷服務(wù)程序，并將當前行車(chē)里程及相關(guān)數據傳至行車(chē)里程與乘車(chē)費用寄存器中。

(3)定時(shí)中斷。在定時(shí)中斷服務(wù)程序中，設置一次中斷時(shí)間為50ms，20次中斷時(shí)間為1s，計滿(mǎn)1s后將數據送到相應顯示單元實(shí)時(shí)顯示。

(4)中途等待中斷。在計數狀態(tài)下霍耳開(kāi)關(guān)無(wú)信號輸出時(shí)，片內定時(shí)器啟動(dòng)。等待計時(shí)每達到5分鐘，就會(huì )在當前金額基礎上自動(dòng)加上中途等待費用。等待結束后計價(jià)系統自動(dòng)轉換到正常計價(jià)程序。

(5)按鍵服務(wù)程序。按鍵服務(wù)采取查詢(xún)模式，設置在主程序中。當無(wú)按鍵按下時(shí)，單片機循環(huán)運行主程序;按鍵被按下，則轉向運行相應子程序，并進(jìn)行其他操作處理。

3 系統仿真與功能實(shí)現

3.1 仿真軟件Proteus簡(jiǎn)介

Proteus仿真軟件是英國Labcenter Electronics公司設計開(kāi)發(fā)的EDA工具，它不但擁有其它工具軟件的仿真功能，而且可仿真微處理器和相關(guān)外圍設備。Proteus軟件功能強大：擁有Proteus電子設計工具，就等同搭建了一個(gè)電子設計和分析平臺。利用功能強大的Proteus仿真軟件，我們可以實(shí)現對電路的仿真，以確定方案是否可行，并且可使設計過(guò)程流暢。

3.2 電路功能仿真

首先通過(guò)Proteus平臺搭建電路，然后在KEIL中編寫(xiě)相應代碼，并將生成的HEX文件在Proteus平臺單片機模型中加載，便可看到仿真效果。

(1)單價(jià)仿真情況。根據實(shí)際情況，白天和夜晚的起步營(yíng)運價(jià)格是不一樣。對白天、夜晚分別進(jìn)行仿真實(shí)驗，得仿真效果如圖3所示。

(a)白天單價(jià)(b)晚上單價(jià)

在圖3中，圖(a)為白天時(shí)間段，顯示白天的起步價(jià)為6元;圖(b)為夜晚時(shí)間段，顯示夜晚的起步價(jià)為7元。

(2)其它相關(guān)重要參數仿真。另外，對計價(jià)系統其他主要方面也進(jìn)行了仿真研究(為討論問(wèn)題簡(jiǎn)便，忽略了圖3所示電路部分，只顯示數據部分)，

仿真效果如圖4所示。具體介紹如下：

顯示3公里內和3公里外的單價(jià)、里程和金額：圖4(a)顯示路程為2公里(3公里內，起步價(jià)內)，金額為6元;圖4(b)為顯示里程為22公里(3公里外)，顯示單價(jià)為2元，金額為44元。

顯示標準時(shí)間及里程用時(shí)：圖4(c)為當前標準顯示時(shí)間08：20：28;圖4(d)為乘車(chē)過(guò)程用時(shí)20分28秒。