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出租車計價器的設計范文第1篇

【關鍵詞】計價器；AT89S52

一、設計方案

（一）主控電路的設計

利用單片機豐富的 I/O端口和其本身控制的靈活性，可以實現基本的里程計價功能和價格調整、時鐘顯示等功能。

（二）掉電保護

DS1302是美國DALLAS公司推出的一種高性能、低功耗、帶RAM的實時時鐘，它可以在很小電流的后備電源（2.5V～5.5V電源，在2.5V時耗電小于300nA）下工作，利用DS1302的RAM就可以實現掉電保護，而且可以很直觀的就可以顯示時間，可帶來很多方便。

（三）顯示設計

采用LED數碼管顯示。數碼管具有編程簡單，夜間顯示效果好，而且其價格便宜。

二、各單元電路設計

（一）里程計算、計價單元的設計

里程計算是通過安裝在車輪上的霍爾傳感器檢測到的脈沖信號，送到單片機產生中斷，單片機再根據程序設定，計算出里程。

A44E 屬于開關型的霍爾器件，其工作電壓范圍比較寬（4.5～18V），其輸出的信號符合TTL電平標準，可以直接接到單片機的IO 端口上，而且其最高檢測頻率可達到1MHZ。

在霍爾電勢發生器的兩端加上電壓VCC后，根據霍爾效應原理，當霍爾片處在磁場中時，霍爾傳感器的輸出端輸出低電平。當車輪轉動一圈時小磁鐵提供一個磁場，則霍爾傳感器輸出一次低電平完成一次數據采集。我們選擇了P3.3 口作為信號的輸入端，內部采用外部中斷0，車輪每轉一圈，霍爾開關就檢測并輸出信號，引起單片機的中斷，對脈沖計數。通過計算將脈沖增加體現在金額和里程上。

（二）掉電存儲單元電路

當主電源低于10V時單片機就要采取掉電保護措施，我們采用看門狗電路MAX813L對電源電壓進行監視，該芯片PFI的門限電壓是1.25V，當電源電壓為10V時分壓結果使PFI引腳的電壓等于1.25V，電源電壓下降10V以下時V小于1.25V，則PFO就從高電平跳變到低電平，將PFO連接單片機的外部中斷P3.2口，當PFO從高電平跳變到低電平時觸發中斷進行數據保護，數據保護采用的是時鐘芯片DS1302，該芯片內部有32個寄存器可以對數據進行讀和寫以及時鐘的設置，所以當掉電時將數據寫入DS1302，重新上電后在從該芯片中讀取數據，這樣就完成了掉電保護功能。如圖1所示。

（三）按鍵電路

按鍵設計了一個功能鍵，能夠選擇時，分，單價，配合上調和下調，對時間，單價調整。設一個“計價”鍵，當乘客上車后，出租車開始計價，設一個“清零”鍵，乘客下車后，里程，總價清零，設一個“打印”鍵，當乘客到站付錢后，打印基本收費信息。共六個按鍵。各鍵盤設置的功能如圖2所示。

按下對應按鍵時調用對應的程序執行功能，其中計價按鍵含一個有乘客指示燈，清零按鍵還包含一個空車指示燈進行輔助顯示。

（四）顯示電路

顯示采用LED數碼管，LED顯示效果好，能顯示基本的數字信息，且程序簡單。LED顯示器與單片機的接口一般有靜態顯示和動態顯示兩種方式。LED采用靜態顯示與單片機接口時，共陰極或共陽極點連接在一起接地或高電平。靜態顯示器接口電路，在位數較多時，電路比較復雜，需要的接口芯片較多，成本也較高。動態LED顯示接口由于各個數碼管共用同一個段碼輸出口，分時輪流通電的，從而大大簡化了硬件線路，降低了成本。此次設計用動態顯示位選用74LS138驅動，138輸出低電平，所以選用共陰極數碼管。LED顯示器中每個發光二極管要通過5毫安-20毫安的電流才能達到正常亮度。

在本設計中，LED的主要功能就是把北京時間和乘客坐出租車的單價、路程和費用顯示出來，給乘客帶來方便。

參考文獻

[1]曹巧媛.單片機原理及應用[M].電子工業出版社,2002.

[2]李朝青.單片機原理與接口技術[M].北京航空航天大學出版社,1999.

出租車計價器的設計范文第2篇

關鍵詞：作弊手段；防范；監管執法；合法權益

中圖分類號：U46 文獻標識碼：A隨著人們生活水平的提高，目前出租車已經成為我們日常出行的重要交通工具。作為窗口行業的出租車受到越來越多的關注。出租車計價器是出租汽車營運者與乘客之間進行貿易結算的計量器具，但是目前，個別出租車在計價器上做手腳，多收乘客的租金的現象也不少。這種現象直接損害了消費者的合法權益，也引起了出租汽車管理部門和計量部門的高度重視。如何更好地貫徹計量法律，有效防范出租車計價器作弊行為，維護消費者合法權益，是我們應該深入思考的問題。

1 常見出租車計價器作弊手段

1.1 埋公里

這主要是利用某些廠家空車牌設計的缺陷，待租時將空車燈斜豎著，看起來是空車，而實際上計價器已進入了重車營運狀態，等乘客上車后再按倒空車牌，乘客上車時，司機已經預先置入計價里程。

1.2 外加脈沖信號或遙控裝置

計價器主要靠傳感器發出的脈沖來計算行駛里程數。作弊者利用這一原理，人為增加計價器以外的脈沖信號，使計價器不真實計量。

1.3 傳感器內增加磁鐵個數

傳感器的磁鐵個數是固定的，一般為2個，如增加了磁鐵個數，脈沖信號也必然隨之增加，計價器計量值也就變快了。或者另裝一個小電機直接帶動傳感器旋轉。

1.4 更換輪胎

出租車計價器的計價里程是和輪胎轉數成正比的，將原廠輪胎變小后，這樣就減少了輪胎周長，車輛在等距行駛時輪胎轉動的圈數就會增加，使脈沖信號數增加，計價里程也相應增加，車費也就增加了。

1.5 更改計價器內部計量參數（K值）

計價里程=計價器獲得的脈沖信號數／單位里程（1公里）脈沖特定值（K值）。根據原理可知，只要能增加脈沖信號數和縮小單位里程（1公里）脈沖特定值（K值），就能認為增加計價里程，從而達到作弊的目的

1.6 改價位

如把起步價提高、續程單價提高、免費等候時間減少等。

1.7 改系統時間

如在白天時把計價器的系統時間改為夜間，使白天營運時計價器按夜間收費；把計價器的系統時間往前調，從而逃避計價器強制檢定。

2 防范出租車計價器作弊的措施

出租車計價器屬于國家重點管理的計量器具，按照計量法的規定，出租車計價器要有制造計量器具許可證(CMC標志)，用于貿易結算的出租車計價器要實行強制檢定。為了預防出租車計價器的作弊，筆者提出以下防作弊技術措施。

(1)用設計合理、質量可靠的空車牌。空車牌空車與重車的角度必須等于或大于90°角，不給作弊人員可乘之機。(2)選用脈沖編碼傳感器或加密傳感器，也就是在原傳感器端的輸出前加入編碼或加密電路，同時在計價器內部原脈沖輸入電路前加入解碼或解密電路，這就要求傳感器和計價器主機必須對應起來才能正常工作，這樣可以很好地解決輸入非法脈沖和用小電機帶動傳感器轉動這類作弊行為。(3)提高計價器本身的防作弊性能。ZFJ-2000計價器的性能就很卓越，它采用了三重安全保護措施，系統時間和參數（K值、價位等）的修改必須在打開鉛封、插入管理卡、正確輸入密碼后方能進行，密碼為8位數字、可由用戶任意設定。使用此款計價器不但可防改小K值、改價位、改系統時間的作弊，而且很好地解決了因疏忽或人動引起的泄密問題。(4)采用信息化管理，建立起出租車計價器的動態管理數據庫。將受檢車輛的車輛檔案、司機檔案、計價器檔案、公司檔案、計價器維修檔案錄入系統中。車輛檢定后，車輛驅動輪胎的型號、氣壓、修正值等被同時保存，這對營運時改用小輪胎等方面的作弊等有很好的防范作用。(5)出租車計價器上應貼有強制檢定標志，鉛封完好。(6)起步前，計價器"空"字是否亮著燈，駕駛員是否重新將計價器回零重新計價并顯示起步費金額，晚上11點前后乘車，不妨對一下表，以免被提前加價計費。(7)營運中不應有任何物品遮擋計價器主機面板，如發生意外情況連續停駛達15分鐘，駕駛員應當使用"暫停鍵"，暫停計費。(8)車輛處于怠速中，而計價器的行車里程數卻還是跳個不停，毫無疑問，這輛車計價器本身有問題或司機利用其它裝置自行控制計價器。(9)更改變速箱的傳動比，即將原裝齒輪17齒換成18齒，待計量所檢定合格后，又換成17齒。這種方法比較常見，非常隱蔽不易察覺，只有在檢測線上才能發現。

3 加大監管執法力度

出租車的運營過程中，個別出租車司機不按周期進行檢定，私拆計價器或私自改變計量參數，以此損害乘客合法利益的行為時有發生。面對這種情況，如何加強計價器的管理，維護出租車車主和乘客的合法利益？筆者提出以下幾點防范構想：

(1)加強與交通運管和綜合執法部門的合作。由于出租車營運手續每年核驗一次，而出租車計價器的檢定周期也是一年，與交通運管部門聯合辦公，把出租車營運手續核驗與計價器檢定一并進行，既節省了出租車司機的時間，又從源頭上防止了計價器的漏檢。不定期與交通運管和綜合執法部門聯合檢查，對不按周期檢定的，無檢驗合格標志的，破壞鉛封的，私自修改計量參數等違法行為，嚴格按《中華人民共和國計量法》等法律法規予以相應的處罰。(2)發放年檢標志，標志上注明車主姓名、車牌照號碼、檢定有效日期和計價器出廠編號等內容信息，在計價器檢定合格后，貼于出租車車身的明顯處，這樣不僅提醒司機按期檢定，而且也便于執法人員檢查及乘客監督。通過媒體宣傳，使乘客明確無檢定合格標志的，檢定合格標志與車輛內容信息不符的和鉛封不完整的是不合格計價器，乘客有權拒付租金并舉報，使出租車從業人員越來越清楚地認識到計價器檢定的重要性。(3)由于出租車計價器長期工作在高溫、潮濕、強電磁火花干擾及顛簸的惡劣環境中，致使計價器經常發生故障，影響出租車的運營。我們應充分發揮質監部門技術方面的優勢，建立起包括出租車計價器安裝、檢定、維修、更換"一條龍"服務的體系。

嚴格按照檢定規程進行本機檢定，鑒別進入本地區銷售的計價器，其計量參數設置是否符合政府部門批準的出租車收費標準。同時，監督其產品的質量，防止不合格計價器流入市場。嚴格按檢定規程進行使用誤差的檢定，及時發現計價器的故障和各種作弊行為，保證在用計價器全部檢定合格。

根據本地出租車計價器的使用情況，配備易損的零部件。做到一般故障不返回生產廠修理。對故障較大，確需返廠修理的計價器，在與生產廠簽定銷售合同時明確，由生產廠提供一定數量的周轉用機，在維修期間免費提供給出租車使用，使出租車車主盡量減少營運損失。

3、運用經濟手段搞好技術服務，促使車主按期檢定，切實減少計價器的運行費用，提高計價器的周檢率。

4、為防止對本機時間、常數K值和下次檢定日期的任意修改，由質監部門與生產廠協商，增加密碼措施，在檢定和修理時，必須先輸入密碼，才能修改以上參數，并且全部使用密碼識別式傳感器，防止利用傳感器作弊，損害乘客利益。

(4)采用信息化管理，建立起出租車計價器的動態管理數據庫。將受檢車輛的詳細檔案錄入計算機。每次檢定只需調出該車檔案，添加本次檢定數據即可，利用該系統的查尋功能，統計出到期應檢的車輛，及時與其聯系以提醒其按期檢定。對超周期使用的或拒絕檢定的出租車車主姓名、牌照號碼，通過電視臺等媒體向社會公布，促使其及時補檢。

(5)汽車生產廠家選用發動機時，同一型號的車輛或發動機，盡可能配置同一種齒輪的脈速輪，使發動機通過脈速輪傳輸數不會發生改變。

(6)做好出租車計價器的檢定工作，在計價器檢定中增加一些條款。

在出租車計價器檢定中，應嚴格檢查，杜絕車主在計價器、傳感器線路中私自亂接微型電機、微型開關坑害消費者的行為。

在鑒定和調試出租車計價器時，出租車不得任意更換與該車車型不符的輪胎。

出租車計價器不得使用電子分頻器，不得引用電子車速里程表傳感器的信號替代計價器傳感器。

結束語

總之，出租車行業是一個城市的窗口行業，也是居民出行的重要交通工具，代表城市的形象。出租車計價器作弊行為不僅損害了消費者的合法權益，同時也損壞城市的形象。因此，我們應該廣泛宣傳出租車計價器作弊行為的惡劣性，不斷探索防范作弊的技術措施，同時加強出租車行業的監管執法力度，確保維護出租車行業良好的市場秩序和消費者的合法權益，以及改善城市形象。

出租車計價器的設計范文第3篇

關鍵詞：原理 檢定項目 問題

一、計價器構成原理

出租車計價器是單片機的一種典型應用，基于單片機的計價器是由單片機和外部電路組成。包括傳感器，空車牌，單片機，顯示器，打印機，再通過線路連接。

里程傳感器：采集車速信號，車速信號為脈沖信號，采集脈沖信號的頻率就可以得到車速，可以用到芯片的定時器捕獲。如果車速大于一定的值，采用公里數計算價格，如果車速小于這個值，就可以用時間計算。

計算公里數：應用芯片計算其公里數。

單片機；計算時間用到芯片定時器確定時間，或者用RTC中斷采集到更精確的時間。

顯示器：用數碼管或液晶顯示公里數，時間，以及價格，可以用芯片驅動數碼管或者用芯片驅動液晶空車牌來提供計價器計價的信號。

打印機：打印機來打印所需要的票據，通過排線連接計價器主機。

二、計價器檢定項目

出租車的計價器是出租車上的重要儀器，是對于行車里程進行計費的智能儀器，計價器檢定是保證計價器穩定、準確的工作，保證雙方的切身利益。

目前我國已經有200多個城市的計量檢定機構開展了出租車計價器的檢定工作，由于出租車計價器必須安裝在出租車汽車上才能使用，而且應該與車輛的參數相吻合，同時還與當地的出租車收費標準密切相關，這樣才能保證計價器的準確，因此，計價器裝車后還要進行檢定，檢定規程按中華人民共和國計量檢定規范《JJG517-1998出租汽車計價器檢定規程》的的規定執行。

2. 使用中檢定是指授權機構對使用中的計價器進行監督檢驗，檢查其是否滿足“法定”要求，工作狀態是否正常，法制標識是否完好。

三、 計價器檢定中應注意的問題

1）外觀與結構檢查

用目測的方法檢查計價器外觀與結構，其結果應符合：有金屬銘牌，銘牌上應注明：制造廠名稱、產品名稱、產品型號、出廠編號、制造日期、制造計量器具許可證標志及編號；計價器結構應堅固耐用，其殼體表面不應有凹痕、劃傷、裂縫、變形等現象。表面涂鍍層不應起泡、龜裂和脫落。金屬部件不應有銹 及其他機械損傷。殼體應有鉛封耳（孔）用于加裝鉛封。開關、按鍵應靈活可靠。說明功能的文字符號和標專應清晰端正。

傳感器應直接將車輛變速器的轉動信號召有效地轉為電信號.計價器安裝到車輛上必須使用與計價器 配的獨立傳感器，不能直接使用車輛提供的電信號。空車牌結構應牢固、翻動靈活，接觸可靠。對于禁止接觸和禁止調整的器件或控制器應采取保護性措施，影響計價器計量性能的調整開關、控制開關或按鈕均應置于機殼內。且在前面板或右前側部位的外殼開有調整窗，并加鉛封。在不移動計價器的情況下，面對計價器正面板即可看到鉛封。在不打開鉛封的情況下不能調整計價器的內設參數。使用同一個鉛封應能同時封住殼體裁及調整窗。計價器的機外鍵不得多于3個。

2）功能方面的檢查

K值顯示和調整功能、時鐘自效功能、自檢功能、數據存儲功能等，K值取值范圍至少應為（500-1500）r/km，分辨力為1 r/km。K值在取值范圍應能調整。在不打開計價器鉛封的條件下，應顯示K值。

時鐘自效功能：應能夠每月一次在整點前、后5min內（零點除外）按功能鍵自動恢復至整點。

自檢功能：計價器應有自檢程序，在開機時顯示屏所有的顯示字符及狀態指示燈全部顯示，顯示時間不少于3S.

數據存儲功能：單次營業狀態數據存儲，計價器至少應存儲100次營業員=狀態的數據，每次記錄應包括（營業的起始日期、時間、結束時間，營業理程、計時時間、本次營業金額、記錄序號）。

總累計數據存儲功能：計價器總累計數據不應少于以下五項內容

1.總行駛里程，分辯力為0.1km、

2.總營業里程，分辯力為0.1km、

3.總計時時間（時、分、秒）、

4.總營業金額（元、角）、

5.總營業次數。

計價器應有保護數據的功能：只有破壞鉛封打開機殼，對內存數據強制清零，否則總累計數據不會丟失，計價器內設參數的調整也不能改變總累計數據。

3）計程誤差檢定

a.檢定點的選擇：應分別在晝返、夜返、晝單、夜單四種運營狀態下進行。晝返、夜返狀態至少選擇4個檢定點，包括起程點、兩個續程點和單程（里貼）加價里程點；晝單、夜單狀態至少選擇6個檢定點，包括起程點、單程（里貼）加價點、單程（里貼）加價點前兩個續程點、單程（里貼）加價點后兩個續程點。在每個檢定點計價器的變價金額應符合使用地政府主管部門制定的收費標準。

b.將計價器傳感器與計價器本機標準裝置輸出軸連接并確認沒有滑動。

c.將直流穩壓電源的電壓調至（12±0.5）V，開啟電源給計價器通電。

d.將計價器本機檢定標準裝置設為計數功能，設置適當轉速。

e.使計價器進入重車狀態，同時啟動計價器本機檢定標準裝置，當計價器接近起程點和續程點時，停止本機檢定標準裝置，用單步功能鍵驅動計價器至變價點并讀取本機檢定標準裝置的計數值。計價器的變價金額應符合使用地政府主管部門制定的收費標準。

計程誤差算公式：

RW = ×100%

式中： RW ------- 計程誤差，%

------- 被檢計價器K值，r/km

Q ------- 計價器被檢點，km

Rb ------- 標準裝置計數值，r

4）計時誤差檢定

a.檢定點的選擇：計量檢定總計時時間為15min，以5min為一個時間間隔，共3個檢定點。

b.用計價器本機檢定標準裝置驅動計價器至起程變價點停止，當計價器到第2個計時變價點時啟動電子秒表，每到計時間隔5min變價點時讀取電子秒表的計時值，連續測量15min，讀取3個計時值。在每個檢定點計價器的變價金額應符合使用地政府主管部門制定的收費標準。

計時誤差算公式：

TW =×100%

式中：TW 計時誤差，%

Td 計價器顯示的時間隔，s

Tb 電子秒表測量的時間隔，

5）切換速度誤差檢定

a. 將計價器傳感器與計價器本機標準裝置輸出軸連接并確認沒有滑動。

b. 將直流穩壓電源的電壓調至（12±0.5）V，開啟電源給計價器通電。

c. 開啟計價器本機檢定標準裝置，輸出車速為12km/h，并以增量或減量的方式調節本機檢定標準裝置的輸出值，讀取計價器低速顯示屏從不顯示到顯示的速度值，此值即為切換速度。

d. 計價器的設計應確保車速值等于或小于切換速度值時，計價器處于穩定的低速狀態；當車速大于切速度值時，計價器處于穩定的計程狀態。

e. 切換速度誤差計算公式：

υW=12-υd

式中：υW ---- 切換速度誤差，km/h

υd---- 計價器切換速度，km/h

6）檢定結果處理

本機檢定合格的計價器，應開具出租汽車計價器本機檢定證書，并注明符合使用地政府規定的出租汽車收費標準。

本機檢定不合格的計價器，開具出租汽車計價器本機檢定結果通知書，并注明不合格項目。

四、檢定過程中容易忽略的問題

1）計價器的檢定規程中未要求檢測出租車的輪胎與該車車型是否相符，這一疏漏易導致車主在檢定后使用不同型號的輪胎，更換周長不同的輪胎就改變了K值，這一行為不是實際的計價里程收費，進而坑害銷費者。所以應該隨時檢查監督出租車是否擅自更換了與檢定時不同型號的輪胎。

2）嚴格檢查整個計價器相關線路，防止車主在計價器、傳感器線路中私自亂接微型電機、微型開關等電子元件。這些電子元件容易影響或干擾計價器正常工作時的脈沖信號。

3）出租車計價器不得使用電子分頻器，不得引用電子車速里程表傳感器的信號替代計價器傳感器。檢定員在對出租汽車計價器進行使用誤差檢定時，無論收費率如何，主要是針對該計價器當前的狀態來檢測，也就是檢定計價器常數“K”與車輛特征系數“W”是否相等，計價器常數“K”是表示計價器正確指示1km行程而必須接受到的信號數之特征量，單位為每公里的轉數（RLKM），目前絕大多數計價器的常數K是可調整的；而車輛特征系數“W”是表示車輛每行駛1km的發動機通過脈速輪傳輸給出租車計價器的信號數及另類型（脈沖信號或轉數信號）的一種特征量，一個是傳輸信號，一個是接受信號，如果K值等于W值，也就是計價器正確記錄了車輛行駛里程，如果K值和W值有差異，計價器就不能正確記錄車輛行駛里程，此時必須調整計價器的K值，使其盡量與W值接近。在日常檢定工作中，有時會發現計價器K值和車輪的有效周長V在沒有改變原來狀況的情況下，本次檢定數據和上次檢定數據相差甚大，甚至造成計價器超差，其原因就是有的出租車私自更換車輛的脈速輪。

出租車計價器的設計范文第4篇

關鍵詞：出租車計價； 自頂向下; VHDL; FPGA

中圖分類號：

TN911.7-34

文獻標識碼：A

文章編號：1004-373X(2012)05

-0179

-03

Design of taximeter based on FPGA

WANG Cui

(Department of Experimental Teaching, Yancheng Institute of Technology, Yancheng 224051, China)

Abstract：

A taximeter based on Quartus Ⅱ simulation software was designed by using FPGA chip cyclone Ⅱ EP2C8T144C8, which is of top-down design idea. The circuit of each module and the entire system were simulated. The simulation results prove that the taximeter system is of counting time, billing, metering and dynamic display function. To modify the VHDL language source code, it can complete more taximeter extended functions.

Keywords： taximeter; top-down; VHDL; FPGA

收稿日期：2011-09-13

0 引 言

隨著電子技術的發展，出租車計價器的設計也從傳統的全部由機械元器件組成的機械式設計到半電子式(即用電子線路代替部分機械器件的出租車計價器［1］)，再從集成電路式到目前基于FGPA芯片為核心的系統的設計共經歷了四個階段，利用FPGA芯片，用較少的外部硬件和適當的軟件相互配合，可以通過軟件編程來完成更多的附加功能，設計比較靈活，并且還具有功耗小，體積小、低成本、安全可靠、使用方便［2］等優點。因此，使用FPGA來設計出租車計價系統已受到人們的關注，也能更好地發揮其優點。

本文以FPGA為設計載體，通過VHDL語言編程，采用Quartus Ⅱ 仿真軟件，設計了一種能動態顯示出租車計時、計費、計程的系統，具有一定的實際應用價值。

1 出租車計價系統的設計要求

1.1 實現計費功能

車起步開始計費，首先顯示起步價(本次設計為8.0元)，行程在3 km以內，按起步價收費；當行駛超過3 km，1.6元/km，車暫時停車(如遇紅綠燈或中途暫時停車)，當等待時間超過3 min，按1元/min收費。

1.2 實現顯示功能

能動態顯示出租車行駛的里程，范圍為00~99 km(考慮到出租車就在市區或近郊附近活動)，同時顯示等待時間,范圍為00~59 min,顯示總計價值，范圍為00~999.9元，計價分辨率為0.1元。

2 出租車計價系統的設計體系

圖1為整個系統的頂層框圖，根據層次化設計理論［3］，將出租車自動計價系統自頂向下可分為分頻模塊、控制模塊、計量模塊、譯碼和動態掃描顯示模塊。

(1) 分頻模塊。

通過分頻［4］產生不同頻率的脈沖信號用來實現系統的計費，本次設計中通過對240 Hz的輸入脈沖進行15次,24次和240次分頻，得到16 Hz,10 Hz和1 Hz的三種頻率，分別用于1.6元,1元和0.1元的計費。

(2) 計量控制模塊。

計量控制模塊是出租車自動計費器系統的主體部分［5］，該模塊主要完成出租車的計時、計價、計程功能。計時器的量程為59 min，滿量程自動歸零。計程器的量程為99 km，滿量程自動歸零。行程在3 km內，且等待累計時間在3 min內，起步價費為8元；3 km外以1.6元/km計費，等待累計時間超過3 min按1元/min計費。

(3) 譯碼顯示模塊。

該模塊經過8選1數據選擇器將計費數據(4位BCD碼)、計時數據(2位BCD碼)、計程數據(2位BCD碼)動態顯示輸出。其中計費數據最大顯示為999.9元；計時數據最大顯示為59 min；計程數據最大顯示為99 km。

3 出租車計價系統的實現

系統的頂層原理圖如圖2所示，出租車計價器系統由主體FPGA電路taxi模塊和動態掃描顯示部分(8選1選擇器mux8_1模塊、模8計數器mo8模塊、七段數碼顯示譯碼器di_LED模塊、生成動態掃描顯示片選信號的3-8譯碼器模塊74138)［6］組成。

3.1 系統各功能模塊

3.1.1 taxi模塊

Taxi模塊是系統中十分重要的模塊，模塊設計中，系統的輸入信號為clk_240(240 Hz)、計價開始信號start、等待信號stop、里程脈沖信號fin。系統的輸出信號有總費用數cha3(百)，cha2(拾),cha1(元),cha0(角)，行駛距離信號為km1，km0,等待時間信號為m1，m0。

Taxi模塊的控制過程為：start作為計費開始開關，當start為高電平時，系統開始跟據輸入情況計數，有乘客上車并開始行駛時，fin脈沖到來，進行行駛里程計數，這時的stop應為0，中途若停車等待，就需把stop置為1，同時fin為0，進行等待計費，當乘客下車時，直接將start置為0，系統停止工作。taxi模塊又可分為分頻(fenpin)、計量(jiliang)、kongzhi(控制)和計費(jifei)四個子模塊［3,7］，taxi模塊的內部結構如圖3所示。

圖3 taxi模塊的內部結構圖

Fenpin模塊是將輸入端clk_240(240 Hz)的時鐘信號進行分頻，分別得到f_16(16 Hz)，f_10(10 Hz)，f_1(1 Hz)的信號，用于計量時的1.6元，1元，0.1元。

Jiliang模塊用來計時和計程，fin為汽車的里程脈沖信號，當 fin為高電平時，以記錄的f_1的脈沖個數作為行駛的公里里程數，start是汽車計量開始信號，stop為等待信號。f_1是計量驅動信號，當f_1的脈沖到來，如果fin=1,記錄f_1的個數(即行駛公里數)，當行駛超過3 km，ent0輸出為1。當stop為高電平時，記錄f_1的脈沖個數，60個脈沖為1 min，當超過3 min時，ent1輸出為1。仿真波形如圖4所示。

Kongzhi模塊主要根據jiliang模塊的en1和en0的不同輸出信號選擇不同的輸出頻率供jifei模塊計費，en1=1時f=10 Hz,en0=1時f=16 Hz。

Jifei模塊實際就是一個四位十進制加法器，仿真圖形如圖5所示,在taxi模塊中，它根據不同的輸入脈沖頻率對脈沖個數進行計數。jiliang模塊每計一次數，jifei模塊就實現16次或10次脈沖計數，即實現超時時的1元/min,超里程時的1.6元/km的收費。

對整個taxi模塊進行仿真，結果如圖6所示,由圖中可知，當stop為高電平時，汽車行駛了km1km0=35 km，計費cha3cha2cha1cha0為0592,即59.2元，與8+(35-3)×1.6=59.2元一致，圖中當等待超過3 min時，價格按1元/min計費，仿真結果正確。

3.1.2 動態掃描顯示部分

此模塊包含mo8計數器、mux8_1(8選1選擇器)、di_led七段數碼顯示譯碼器3個子模塊。

mo8計數器：輸入信號clk為系統輸入的240 Hz基準時鐘，輸出a為模8的二進制碼［8］。

mux8_1模塊是根據輸入信號c［2..0］的地址碼000至111分別對應了cha3,cha2,ch1,ch0,km1,km0,min1,min0八個四位BCD碼，dp為小數點指示信號，在計費的第二位數字上帶有小數點，仿真波形如圖7所示。

di_led數碼顯示譯碼模塊，將輸入信號d［3..0］轉換為q［6..0］,即g,f,e,d,c,b,a七段譯碼輸出(高電平有效)［9］，3F對應為0,仿真波形圖如圖8所示。

由于采用動態掃描，主要是根據人視覺暫留現象，一般影像在人眼中保留0.1~0.5 s左右，74LS138的輸出碼依次選通8個數碼管。只要頻率夠高，依次點亮8個數碼管時，給人視覺是同時點亮［10］。

3.2 總體電路的仿真結果

通過對整個設計系統的仿真分析，結果如圖9所示，輸出依次是3F 7D 27 .5B 66 3F 3F 3F, 其中總價格為3F7D27.5B(即67.2元)， 里程數為663F(即40 km)，等待時間為3F3F(即0 min)，8+(40-3)×1.6=67.2元,仿真結果正確。

4 結 語

通過仿真驗證表明，本文所設計的出租車計價系統能動態顯示行駛的里程、等待時間和計費數目等，符合預定的設計功能要求。但設計中對出租車里程計數精度不高，若要提高精度，需根據設計要求設置取樣里程的脈沖，在計量(jiliang)模塊的輸入頻率中要做相應的修改，當出租車計費標準發生變化時，也可以通過修改VHDL源程序達到要求，另外，還可以擴展語音播報或票據打印等附加功能，此系統的設計體現了FPGA設計的自頂向下的設計思想，基于FPGA的設計靈活性高、功耗低、集成度高，具有廣闊的市場前景。

參 考 文 獻

［1］陳偉宏.基于Proteus的多功能出租車計價器設計［J］.重慶工學院學報：自然科學版，2009，23(6)：83-86.

［2］潘松，黃繼業.EDA技術實用教程［M］.北京：科學出版社，2002.

［3］徐志軍，徐光輝.CPLD/FPGA的開發與應用［M］.北京：電子工業出版社，2002.

［4］任愛鋒，初秀琴.基于FPGA的嵌入式系統設計［M］.西安：西安電子科技大學出版社，2004.

［5］王誠，吳繼華.Altera FPGA/CPLD設計(基礎篇)［M］.北京：人民郵電出版社，2005.

［6］閻石.數字電子技術基礎［M］.4版.北京：高等教育出版社，1998.

［7］雷伏容.VHDL電路設計［M］.北京：清華大學出版社，2006.

［8］王振紅.VHDL數字電路設計與應用實踐教程［M］.北京：機械工業出版社，2003.

［9］劉昌華.數字邏輯EDA設計與實踐［M］.北京:國防工業出版社，2006.

［10］蔡明生.電子設計［M］.北京：高等教育出版社，2004.

出租車計價器的設計范文第5篇

【關鍵詞】單片機;計費系統;霍爾傳感器

一、引言

汽車計價器是出租車行業發展的重要標志。它關系著交易雙方的利益。具有良好性能的計價器無論是對廣大汽車司機朋友還是乘客來說都是很必要的。隨著汽車行業的日漸發展，汽車計價器的功能已從剛開始的只顯示路程發展到了能夠自主計費，以及打印發票和語音提示、按時間自主變動單價等功能。現在各大城市出租車行業都已普及自動計價器，所以計價器技術的發展已成定局。而部分小城市尚未普及，但隨著城市建設日益加快，汽車行業也將加速發展，計價器的普及也是必然的，所以汽車計價器的市場還是十分有潛力的。

二、硬件設計方案

采用傳統的模擬電路和數字電路設計的計價器，其整體電路規模較大，故障率高，難調試，功能不易實現。本次設計我們利用單片機AT89C2051芯片作為設計的核心，利用霍爾傳感器測距，實現對汽車計價統計，采用AT24C02 實現在系統掉電的時候保存單價和系統時間等信息，顯示采用6位LED數碼管，分屏顯示單價、路程、總金額以及時間。本系統具有功能強大、電路簡單、便于維護等特點。總體設計框圖如圖2.1所示。

1.單片機

AT89C2051是美國ATMEL公司生產的低電壓、高性能CMOS 8位單片機，只有20引腳。片內含有2K字節可反復擦寫的只讀程序存儲器和128字節的隨機數據存儲器，兼容標準MCS-51指令系統，內置通用8位中央處理器和Flash存儲單元。

該系統中AT89C2051作為總控芯片，主要具有對測量結果進行運算處理、控制顯示及保證系統正常工作等功能。

2.里程計算設計

本次設計里程計算采用霍爾傳感器A44E，里程計算是通過安裝在車輪上的霍爾傳感器A44E檢測到的信號，送到單片機，經處理計算，送給顯示單元的。其原理如圖2.2所示。

我們選擇了P3.2口作為信號的輸入端，內部采用外部中斷0（這樣可以減少程序設計的麻煩），車輪每轉一圈（我們設車輪的周長是1 米），霍爾開關就檢測并輸出信號，引起單片機的中斷，對脈沖計數，當計數達到1000 次時，也就是1公里，單片機就控制將金額自動的加增加，其計算公式：

當前單價×公里數=金額。

圖2.2 傳感器測距示意圖

3.顯示單元設計

本設計具有單價、路程、金額顯示輸出，加上我們另外擴展了時鐘顯示（包含時分秒的顯示），采用LCD液晶屏顯示，在距離屏幕較遠處無法看清數據，不能滿足要求，而且在白天其對比度也不能夠滿足要求，因此我們采用6位LED數碼管顯示方式。

數據的分屏的顯示是通過按鍵S1來實現切換的，在汽車不走的時候，按下S1，可以實現數據的分屏顯示，車在行走的時候只有總金額和單價顯示屏在顯示，當到達目的地的時候，客戶要求查看總的里程的時候，就可以按下S1 切換到里程和單價顯示屏，供客戶查詢。

4.AT24C02掉電存儲單元的設計

掉電存儲單元的作用是在電源斷開的時候，存儲當前設定的單價信息。AT24C02是ATMEL 公司的2KB字節的電可擦除存儲芯片，采用兩線串行的總線和單片機通訊，電壓最低可以到2.5V，額定電流為1mA，靜態電流10Ua（5.5V），芯片內的資料可以在斷電的情況下保存40年以上，而且采用8腳的DIP封裝，使用方便。

其電路如圖2.3所示。

圖中R8、R10是上拉電阻，其作用是減少AT24C02的靜態功耗，由于AT24C02的數據線和地址線是復用的，采用串口的方式傳送數據，所以只用兩根線SCL（移位脈沖）和SDA（數據/地址）與單片機傳送數據。

每當設定一次單價，系統就自動調用存儲程序，將單價信息保存在芯片內。當系統重新上電的時候，自動調用讀存儲器程序，將存儲器內的單價等信息，讀到緩存單元中，供主程序使用。

5.按鍵設計

（1）S1按鍵的功能

在汽車不走的時候，按下S1，可以實現數據的分屏顯示，車在行走的時候只有總金額和單價顯示屏在顯示，當到達目的地的時候，客戶要求查看總的里程的時候，就可以按下S1 切換到里程和單價顯示屏，供客戶查詢。

（2）S2按鍵的功能

在按下S1按鍵之后，若接著按下S2鍵則進行單價調整（默認為調整白天單價），當接著按下S1時，則進行晚上單價調，再次按下S1可進行中途等待單價調整。當單價調整結束后，可以通過按下S2按鍵進行時間調整，默認為調整時，接著按下S1可進行調整分，分調整后再接下S1可進行秒調整。當時調整完成后，若接著按下S2則又可進行單價調整。

（3）S3按鍵的功能

在顯示金額及單價時，若按下S3鍵則顯示路程和單價，再次按下S3則可返回顯示金額及單價。

（4）S4按鍵的功能

在按下S1按鍵之后，若接著按下S4按鍵，則進行設定默認晚上單價，并啟動計價器，若沒有按下S4則可設定默認單價（白天），并啟動計價器。當設定默認晚上單價結束后，再次接下S4按鍵則可設定默認中途等待單價，并啟動計價器。當設定默認中途等待單價后，若還按一次S4，則返回系統時間的顯示。

三、軟件設計

本系統的軟件設計主要可分為主程序模塊、定時計數中斷程序、里程計數中斷服務程序、中途等待中斷服務程序、顯示子程序服務程序、鍵盤服務程序六大模塊。

主程序模塊完成對各接口芯片的初始化、汽車起價和單價的初始化、中斷向量的設計以及開中斷、循環等待等工作。

另外，在主程序模塊中還需要設置啟動/清除標志寄存器、里程寄存器和價格寄存器，并對它們進行初始化。然后，主程序將根據各標志寄存器的內容，分別完成啟動、清除、計程和計價等不同的操作。