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基于51单片机的出租车计费器设计

2014-7-24 22:00| 发布者: dzly| 查看: 789| 评论: 0|原作者: 卢 伟

摘要: 本计费器是以STC89C51单片机为核心芯片,利用霍尔传感器A44E测电机转速来模拟出租车的行车里程,并利用LCD1602显示价格的多功能出租车计费器。在接通电源时液晶1602显示起步价、初始里程和单价,通过独立按键可以切换起步价,行驶的总里程是用霍尔传感器测小电机的转速来模拟的,通过计算得出总里程数并在1602液晶上显示出来。本设计充分发挥人性化的特点,利用语音芯片ISD1820,可以实现语音提示空车、载客、到站情况及车费等。本设计涉及到的理论知识有:STC89C51单片机知识、ISD1820语音芯片的

  0 引言
  出租车计费器是出租车上必不可少的一种仪表,随着电子技术,特别是嵌入式应用技术的飞速发展,智能芯片越来越广的应用到了出租车计费器上。这使得出租车计费器能够精准的计算出行车里程及对应的价格,使乘客能够更直观明了的知道自己的乘车价格,而司机师傅也不用再靠人工计算来得出乘客的费用,避免了很多麻烦。本文以单片机STC89C51 为核心设计一款出租车计费器, 使能够实现里程及对应价格的显示,由于采用芯片的自动定时计数,所以能够准确的计算出总的行车里程并能转换成对应的价格来,这样能够避免出租车司机作弊的可能性,做到公平公正。
  1 出租车计费器的设计要求与设计方案
  1.1 出租车计费器设计要求
  设计一个出租车自动计费器,计费包括起步价、行车里程、总计费价格三部分,并用1602 液晶显示器显示起步价、单双行程、总里程及总金额。语音播放用ISD1820 模拟出租车的载客、到站及对费用的语音提醒等功能。
  ①计费功能
  本设计费用的计算是按行车里程数来收费。设计费器的起步价为5.00 元。
  (1)当行驶里程<3km 时,费用按起步价计算。
  (2)当行驶里程>3km 时,白天单程每公里按1.5 元计算费用,白天双程每公里按1 元计算费用,黑夜单程每公里按2 元计算费用,黑夜双程每公里按1.5 元计算费用。
  ② LCD 显示功能
  (1)行驶里程用五位数字显示,即显示方式为“YYY.Y”, 单位为km。显示里程范围为0-999.9km,精确到0.1km。
  (2)总费用显示也是用五位数字显示,显示方式为“YYYYY”, 单位为元。计价范围从0-99999 元,精确到1 元。
  ③语音功能
  乘客上车时,需语音播报“欢迎乘坐XXXX 出租车公司,请说明目的地”等提示,目的地乘客下车时,需语音播报乘车总费用及欢迎下次乘坐等提示。
  1.2 方案确定
  本次设计采用MPU 技术,以STC89C51 单片机为核心芯片,利用1602液晶显示器显示对应里程及价格,A44E作为传感电路的核心,ISD1820 作为语音提示电路的核心芯片,采用12M 晶振,利用独立按键来实现单双行程的选择,以下是方案的系统流程图,方案图如图1-1 所示:2 出租车计费器的硬件设计
  在本次设计中,时钟电路和复位电路采用最常用的电路来设计,构成单片机的最小系统;键盘电路采用独立按键的设计方法来实现;显示电路LCD1602 的驱动电路也是设计者们经常用到的;本次设计的特色在于传感电路和语音播报电路的设计如下所示:
  2.1 传感电路
  传感器采用霍尔传感器A44E,它是一种磁传感器,当电机带叶轮转动时,我们在叶轮上固定一块小磁铁,将A44E 靠近小磁铁时,叶轮上小磁铁每经过一次霍尔传感器,就会产生一个脉冲信号,并通过单片机端口位将脉冲信号传递给单片机。单片机MPU 在将数据处理后,就通过液晶显示器显示出来。测速电路图及霍尔传感器A44E的驱动电路如下图2-1、2-2 所示。

  2.2 语音电路
  美国ISD 公司于2001 年最新推出一种单片8 ~ 20 秒单段语音录放电路ISD1810,ISD1820 语音芯片的基本结构与ISD1110、1420 完全相同,采用CMOS技术,内含振荡器,ISD1820 语音芯片话筒前置放大,自动增益控制。它的主要特性体现在一下方面:这些特性使得设计者大大降低了电路设计的难度,尤其在进行语音的录放时,无需设计程序,大大简化了设计难度,且操作简单。ISD1820 芯片的常用电路如下图所示:
  3 出租车计费器的软件设计
  3.1 单片机I/O 口使用
  在本次设计中独立按键的连接就用到了P1 口的P1.4 到P1.7,LCD1602 的控制用了P1 口中的P1.0 到P1.2 位,数据位用到了P0 口,传感电路用到了P3.4、引脚,语音电路用到P2.7 引脚。


  3.2 独立按键判断
  对于独立键盘的判键,首先确定是否有键按下,如果有则需要延时一会儿,再判断是否有键按下(起到防抖的作用),如果确实有键按下,则释放按键,最后执行键功能程序。
  3.3 显示程序设计
  1602 液晶显示器是字符型的,显示容量为16*2 个字符,工作电压为4.5-5.5V,在编写应用程序的时候,应该按照先读状态接着写指令,然后读数据最后最后写数据的基本操作时序,在进行每一次命令或数据的写入时都需要判断液晶是否忙。
  4 结语
  本次设计的出租车计费器在通过Protues 仿真软件的仿真时,能够实现其对应的各种功能,既能模拟仿真出出租车的启动与停止,也能显示出对应的里程数与乘车费用,同时本次设计还能利用ISD1820 来录入和播放各种相关的语音提示。因此本设计具有性能优良、操作简单、实用性强、成本低等特点,加上配套的设计程序,使的本次设计具有较高的智能化水平。
     【参考文献】
  [1] 倪志莲. 单片机应用技术[M]. 北京:北京理工大学出版社,2010.
  [2] 李华.MCS-51 系列单片机实用接口技术[M]. 北京:北京航空航天大学出版社,1996.
  [3] 朱清慧.PROTUES 教程-- 电子线路设计、制板与仿真[M]. 北京:清华大学出版社,2008
  
  

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