出租車計(jì)價(jià)器方案設(shè)計(jì)

出租車計(jì)費(fèi)系統(tǒng)，其功能分為兩個(gè)方面，出租車計(jì)價(jià)器采用at24c02存儲(chǔ)芯片、LCD1602液晶顯示等設(shè)計(jì)而成。3公里內(nèi)為起步價(jià)，3公里以外為每公里多少錢，白天默認(rèn)是1.8元，晚上默認(rèn)是2.2元，這個(gè)價(jià)格用戶可以設(shè)定，等待3分鐘以內(nèi)不計(jì)價(jià)，3分鐘以外每分鐘多少元，白天默認(rèn)是0.5元，晚上默認(rèn)是1元，這個(gè)價(jià)格用戶可以設(shè)定。能進(jìn)行白天/晚上轉(zhuǎn)換、途中等待時(shí)間和單價(jià)、總金額等所有數(shù)據(jù)輸出采用LCD1602顯示。

一、出租車計(jì)價(jià)器硬件電路設(shè)計(jì)

（1）晶振電路。單片機(jī)工作的時(shí)候有著嚴(yán)格的時(shí)序要求，先取一條指令，然后在譯碼器中進(jìn)行譯碼，接著進(jìn)行微操作，后再重復(fù)這樣一個(gè)過(guò)程。指令一條一條的被執(zhí)行，這些都需要節(jié)拍與之相配合，而晶振電路正是產(chǎn)生節(jié)拍的電路。一般來(lái)說(shuō)，單片機(jī)內(nèi)部都整合有晶振電路，也叫晶體振蕩器，晶振電路對(duì)于單片機(jī)而言不可或缺，它提供的單片機(jī)正常工作時(shí)的節(jié)拍，產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)，單片機(jī)執(zhí)行指令的時(shí)候，就是根據(jù)節(jié)拍進(jìn)行的，我們選的晶振頻率很高，則單片機(jī)運(yùn)行速度也會(huì)越快，這對(duì)于控制系統(tǒng)而言是很重要的。

（2）復(fù)位電路。復(fù)位指的是回到初始狀態(tài)，復(fù)位是單片機(jī)系統(tǒng)正常工作的前提，RESET引腳是52單片機(jī)專用的復(fù)位引腳。將該引腳接高電平并讓之持續(xù)兩個(gè)機(jī)器周期，單片機(jī)的內(nèi)部進(jìn)入復(fù)位狀態(tài)，且一直保持復(fù)位狀態(tài)，直到RESET引腳上面的電平變?yōu)榈碗娖?。一般而言，可以采用上電?fù)位或者是手動(dòng)復(fù)位作為單片機(jī)的復(fù)位方式，上電復(fù)位指的是單面機(jī)剛啟動(dòng)的時(shí)候就復(fù)位，效率較高，復(fù)位完成以后程序從首地址單元開始執(zhí)行。

（3）霍爾傳感器原理。本次設(shè)計(jì)信號(hào)的捕獲采用的是霍爾傳感器。其在工作過(guò)程中，需要利用到固定在電感線圈中的霍爾器件，利用此元件進(jìn)行信號(hào)檢測(cè)。在檢測(cè)過(guò)程中，有金屬物體進(jìn)入時(shí)，由于受到電磁感應(yīng)作用下磁場(chǎng)強(qiáng)度產(chǎn)生明顯波動(dòng)，這樣霍爾器件將此波動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，之后通過(guò)單片機(jī)來(lái)對(duì)信號(hào)做出判斷，給出結(jié)果。由于磁場(chǎng)的周期性，對(duì)應(yīng)的電壓信號(hào)也表現(xiàn)出一定周期性。這樣需要波峰檢測(cè)將其峰值檢測(cè)出，接著轉(zhuǎn)換處理后將對(duì)應(yīng)的信息送入單片機(jī)。這樣就可以通過(guò)電壓值的變化確定出是否存在金屬。根據(jù)電磁學(xué)知識(shí)，在傳感器線圈通以正弦交變電流I1時(shí)，在電磁感應(yīng)作用下線圈附近會(huì)產(chǎn)生一定強(qiáng)度的正弦交變磁場(chǎng)H1，并進(jìn)而引發(fā)金屬導(dǎo)體中感應(yīng)電渦流I2，后者會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)交變磁場(chǎng)H2。兩磁場(chǎng)的方向不一致，且促使傳感器線圈的等效阻抗出現(xiàn)同樣的變化。

（4）AT24C02的設(shè)計(jì)。本系統(tǒng)利用AT24C02進(jìn)行存儲(chǔ)設(shè)定的價(jià)格費(fèi)用，保證掉電也能恢復(fù)。作為Atmel公司（美國(guó)）推出的一款CMOS型低功耗E2PROM的AT24C02，其存儲(chǔ)空間為256×8位，基本特征主要表現(xiàn)在體積小、數(shù)據(jù)難丟失、抗干擾能力強(qiáng)、10ms以內(nèi)的寫入速度、10000次以上的擦寫次數(shù)、2.5～5.5V的寬工作電壓等方面。這種串行設(shè)備并未將過(guò)多的I/O線及資源占用，主要是通過(guò)I2C總線式來(lái)讀寫數(shù)據(jù)，還能對(duì)在線編程提供支持，可以實(shí)時(shí)、便捷的取存數(shù)據(jù)。且片內(nèi)地址寄存器被設(shè)計(jì)在AT24C02內(nèi)，只要1個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)被讀出或?qū)戇M(jìn)，片內(nèi)地址寄存器將自行增1，以便讀寫下個(gè)存儲(chǔ)單元，全部采用單一操作方式來(lái)對(duì)全部字節(jié)進(jìn)行讀取。從總寫入時(shí)間節(jié)約角度來(lái)看，一次操作能將最高8字節(jié)數(shù)據(jù)寫入其中。

（5）液晶顯示電路。本裝置所采用的顯示模塊是市面上常見(jiàn)的1602液晶顯示器，其用于顯示費(fèi)用和時(shí)間。1602液晶顯示器價(jià)格適中代碼豐富，并且可以直接移植到本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中。1602液晶顯示器可以用來(lái)顯示一些常見(jiàn)的字符，阿拉伯?dāng)?shù)字等簡(jiǎn)單的文字，但是目前還不能顯示中文。1602液晶顯示器內(nèi)部主要是由點(diǎn)陣構(gòu)成，有背光和無(wú)背光的區(qū)別，但一般情況下不會(huì)影響顯示的內(nèi)容，1602液晶顯示器具有一個(gè)明顯的優(yōu)點(diǎn)，那就是在顯示數(shù)據(jù)的時(shí)候穩(wěn)定性非常好，這對(duì)用戶識(shí)別顯示器上的信息來(lái)說(shuō)意義重大。

LCD的1、2腳為供電引腳，15和16是一個(gè)常高引腳和常低引腳，分別連接到電源正負(fù)，引腳3就是之前介紹的背景自動(dòng)調(diào)節(jié)引腳，通過(guò)改變電阻R1和R2的比值來(lái)改變背景亮度，適應(yīng)不同的顯示環(huán)境。RS、R/E、EN引腳用來(lái)實(shí)現(xiàn)與單片機(jī)之間的讀寫操作，DB0-DB7是數(shù)據(jù)傳送IO口，就是單片機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)DDRAM進(jìn)行控制橋梁，在合適的讀寫時(shí)序下，單片機(jī)通過(guò)DB0-DB7液晶模塊的CGRAM以及DDRAM讀取和寫入兩種操作。在本系統(tǒng)中，1602液晶顯示器的電路連接非常簡(jiǎn)單，可以將液晶顯示器的數(shù)據(jù)接口直接連在單片機(jī)的輸入輸出接口上。RS引腳是數(shù)據(jù)命令引腳，主要對(duì)液晶的數(shù)據(jù)是讀還是寫進(jìn)行控制，RW為數(shù)據(jù)位的緩存端口，這個(gè)端口用來(lái)控制顯示數(shù)據(jù)的內(nèi)容，以及顯示的命令行字符，DB0到DB8為數(shù)據(jù)傳輸端口，和單片機(jī)的IO引腳可以直接連接。

二、出租車計(jì)價(jià)器軟件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)思路：在工作開始進(jìn)行的時(shí)候先初始化處理。初始化的內(nèi)容主要包括：傳感器初始化，單片機(jī)的復(fù)位。接著由軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)單片機(jī)的按鍵電路實(shí)行掃描，確定設(shè)定的價(jià)格車費(fèi)值。根據(jù)系統(tǒng)設(shè)定的車輪的直徑，通過(guò)計(jì)算一圈的周長(zhǎng)，測(cè)距采用霍爾傳感器感應(yīng)進(jìn)行測(cè)量。通過(guò)按鍵可以調(diào)整起步價(jià)，里程收費(fèi)，等待收費(fèi)。通過(guò)按鍵模擬出租車的開始計(jì)費(fèi)，等待，結(jié)束計(jì)費(fèi)。在1602液晶上顯示里程數(shù)、等待時(shí)間，在結(jié)束計(jì)費(fèi)時(shí)顯示白天與晚上的總費(fèi)用。系統(tǒng)采用單片機(jī)C語(yǔ)言編程，使用KEIL4編程平臺(tái)。

總結(jié)

最終，我們?cè)O(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)出來(lái)出租車計(jì)費(fèi)系統(tǒng)，現(xiàn)階段它所能實(shí)現(xiàn)的是：（1）顯示出租車行駛路程；（2）顯示出租車行駛速度；（3）顯示出租車實(shí)時(shí)的計(jì)費(fèi)價(jià)格；（4）顯示乘客等待的時(shí)間。這四點(diǎn)僅僅是一個(gè)初始階段的實(shí)現(xiàn)，后續(xù)希望加入更多更完善的功能，以提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和智能性。

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