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基于单片机的出租车计价器设计

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前言

近几年来，出租汽车行业在各地得以蓬勃发展，出租车经营更加步入正轨的状态，出租车计价器成为出租车营运中必配的、可靠的计量器具，其使用准备性直接关系到经营者与乘客的经济利益。而随着出租车行业的发展，对出租车计价器的要求也越来越高，用户不仅要求计费器性能稳定，计费准确，有防作弊功能；同时还要求其具有车票资料打印、IC卡付费和电脑串行通信功能。不同国家和地址的计费方式存在差异，如有些地区有夜间收费及郊区收费等，而有些地区则无夜间收费和郊区收费。但是在实际的运营中，总有不少经营者或乘客反映相同路径，不同车辆的收费有较大出入。计价器的设计早已成熟，但还可以在此基础上增加一些功能，以使得出租车计价器的功能和性能更加完善。出租车已经是城市交通的重要组成部分，从加强行业管理以及减少司机与乘客的纠纷出发，具有良好性能的计价器对出租车司机和乘客来说都是很必要的。而采用模拟电路和数字电路设计的计价器整体电路的规模较大，用到的器件多，造成故障率高，难调试。而采用单片机进行的设计，相对来说功能强大，用较少的硬件和适当的软件相互配合可以很容易地实现设计要求，且灵活性强，可以通过软件编程来完成更多的附加功能。本设计采用STC89C52单片机为主控器，并用光电传感器检测转盘转动模拟车速，实现对出租车的多功能的计价设计，输出采用HD7279芯片驱动8段数码显示管。本电路设计的计价器不但能实现基本的计价，而且还能根据单程，往返和中途等待来调节单价。

方案设计

1.1功能要求

1、显示模块由四位数码管组成，在控制按钮下实现车速、里程、总价钱和乘车时间的显示。车速（公里每小时）、总价（元）、里程（公里Km）和时间（分钟min）由四位带一位小数的数码管显示。

2、按键模块由五个按键组成，依次分别实现车速显示、里程显示、总价显示、乘车时间显示和初始化系统的功能。

3、脉冲发生模块实现车速和里程的测量，在车轮上安装基于光耦传感器的脉冲发生电路，通过测量脉冲的个数计算出车速、里程、总价的信息。

4、单片机系统实现总价、里程、乘车时间的计算。其中里程由测速模块电路获得，而总价的算法如下：起步价8元，三公里内里程增加总金额不变，超过三公里每公里1.9元；全程如果车速时速在12公里以下则每30秒1块钱，如果时速在12公里以上则不算钱；如果中途任何时候停车，只按时间收费。

1.2系统原理及组成模块

1、系统工作原理

整个系统由数据处理模块、数据采集模块、显示模块、键盘模块组成。当有乘客上车，系统开始工作；数据采集模块通过采集车轮圈数而获得车速、里程和总价的数据，同时将数据输入数据处理模块进行处理，处理后将里程、乘车时间和总价的数据处理后输出到显示模块进行驱动，实现对里程、乘车时间和总价信息的显示；通过按键的输入的变化，改变显示的内容。

系统组成模块

单片机

单片机

脉冲检测电路数码管显示

脉冲检测电路

数码管显示

键盘

键盘

硬件设计

2.1单片机组成的最小系统模块

单片机的最小系统由单片机、振荡电路和手动复位电路组成。各部分电路和说明如下：

单片机

单片机是数据处理的核心芯片，通过振荡电路由XTAL1口和XTAL2提供时钟，由I/O口输入输出数据。本次用AT89C51芯片。

振荡电路

振荡电路由12M晶振和两个电容组成，为系统提供12M的时钟。

手动复位电路

手动复位电路通过按下按键是单片机的复位端口置为高电平，实现复位；松开按键由于电容的作用又将单片机复位端口置为低电平，单片机正常工作。

整体最小系统

2.2脉冲检测模块

该模块由槽型光耦为主要器件组成。

传耦合器以光为媒介输电信号。它对输入、输出电信号有良好的隔离作用，所以，它在各种电路中得到广泛的应用。目前它已成为种类最多、用途最广的光电器件之一。光耦合器一般由三部分组成：光的发射、光的接收及信号放大。输入的电信号驱动发光二极管（LED），使之发出一定波长的光，被光探测器接收而产生光电流，再经过进一步放大后输出。这就完成了电—光—电的转换，从而起到输入、输出、隔离的作用。由于光耦合器输入输出间互相隔离，电信号传输具有单向性等特点，因而具有良好的电绝缘能力和抗干扰能力。又由于光耦合器的输入端属于电流型工作的低阻元件，因而具有很强的共模抑制能力。所以，它在长线传输信息中作为终端隔离元件可以大大提高信噪比。在计算机数字通信及实时控制中作为信号隔离的接口器件，可以大大增加计算机工作的可靠性。而槽型光耦为中断槽隙透视式光电传感器。

槽型光耦的工作原理：

槽隙两边分别装有红外发