基于PIC单片机的出租车计费系统设计

侯益坤，刘艳萍，刘益标

（广东工贸职业技术学院电气自动化系，广东 广州 510510）

随着单片机开发技术的不断发展，目前在全世界利用单片机设计的嵌入式系统，带来了工业的腾飞。随着汽车行业快速发展，出租车日益普遍，了解出租车的计费系统，对我们的日常生活也有很大帮助。

利用PIC单片机C语言，实现出租车计费系统，使其实现计费以及预置和模拟汽车启动、停止、复位等功能，并使用TG12864E液晶模组作为显示器，可以显示数字、字母、中文、图片等，使系统信息一目了然。本系统除了里程统计和费用计算以外，还具有万年历和语音播报功能：万年历由时钟芯片PCF8563实时提供时钟信号，再由单片机调用显示；语音播报由语音芯片ISD1420提供语音信息，语音信息放在不同的地址里，由单片机从这些地址中，调用合适的语音进行播放，突出了该语言良好的可读性、灵活和易理解等优点。

1 系统硬件设计

计费系统以PIC单片机为系统核心，利用PIC16F877单片机配合TG12864液晶模组，以及ISD1420语音模块等，实现基本的出租车计价器功能。

本系统是由PIC单片机、液晶显示模块、计数脉冲发生器、系统实时时钟以及语音等模块组成。系统功能框图如图1所示。

图1 系统功能框图

1.1 PIC16F877单片机

PIC16F877单片机是一种具有FLASH程序存储器的8位COMS单片机，采用高性能的哈佛双总给结构CPU和RISC指令集，CPU可同时访问数据存储器和程序存储器，是一种高速、低功耗及功能齐全的微处理芯片，内部含有FLASH、ROM、RAM、EEPROM、I/O端口、A/D转换器、捕捉器/比较器/PWM、串行通信端口、定时器/计数器和中断控制器，以及数据总线、数据存储器总线和程序存储器总线。其中数据总线和数据存储器总线是8位宽，程序存储器总线是14位宽。集成于片内的数据存储器，通过片内的8位总线与算术逻辑单元ALU连接，可以直接通过内部总线传送信息，以寄存器方式工作和寻址。

1.2 数据采集电路

数据采集主要采集车轮的转速等开关量信号，采集电路如图2所示，外部开关量进入光电耦合器件TLP521-4，TLP521-4的输出端连接到单片机的I/O口，供CPU查询外部开关量的状态。

图2 开关量采集电路图

1.3 语音播放模块

语音播放模块电路用于播放提示音、行驶里程、费用等，电路如图3所示。

ISD1420系列单片录放时间为8～20 s，音质好。芯片采用CMOS技术，内含震荡器、话筒前置放大、自动增益控制、防混淆滤波器、平滑滤波器、扬声器驱动及EEPROM阵列，最小的录放系统仅需麦克风、喇叭、两个按钮、电源及少数电阻电容。

图3 语音播放电路图

在录放操作结束后，芯片自动进入低功耗节电模式、功耗仅0.5 μA。ISD1420系列有唯一的录音控制和边缘/电平触发两种放音控制。不分段时外围线路最简，也可按最小段长为单位任意组合分段，芯片提供若干操作模式，大大提高了控制的灵活性。芯片采用多电平直接模拟量存储专利技术，每个采样直接存储在片内单个EEPROM单元中，因此能够非常真实、自然地再现语音、音乐、音调各效果，避免了一般固体录音电路因量化和压缩造成的量化噪声和“金属声”。采样频率从5.3 kHz、6.4 kHz到8.0 kHz，对音质仅有轻微影响。片内信息可保存100年（无需后备电源），EEPROM单片可反复录音10万次。

1.4 时钟模块

PCF8563是PHILIPS公司推出的一款工业级、内含I2C总线接口功能的具有极低功耗的多功能时钟/日历芯片，PCF8563的多种报警功能、定时器功能、时钟输出功能以及中断输出功能，能完成各种复杂的定时服务，甚至可为单片机提供看门狗功能，内部时钟电路、内部振荡电路、内部低电压检测电路1.0 V以及两线制I2C总线通讯方式，不但使外围电路极其简洁，而且增加了芯片的可靠性，同时每次读写数据后内嵌的字地址寄存器会自动产生增量，电路如图4所示。

图4 时钟电路图

1.5 液晶显示模块

利用液晶显示模块，可以将PIC16F877单片机处理后的信息进行显示，方便查看实时数据。12864 E液晶显示器，是一种具有8位并行接口方式，内部含有国标一级、二级简体中文字库的点阵图形液晶显示模块，其显示分辨率为128×64,内置8 192个16×16点汉字和128个16×8点ASCII字符集。利用该模块灵活的接口方式和简单、方便的操作指令，可构成全中文人机交互图形界面，可以显示8×4行16×16点阵的汉字，也可完成图形显示。低电压低功耗是其又一显著特点。液晶显示模块电路如图5所示。

图5 液晶显示电路图

2 系统软件设计

软件设计采用模块化设计，各个模块之间做到低耦合、高内聚。软件设计主要包括以下几个部分：单片机I/O口初始，定时器初始化，液晶模块初始化，外部开关量采集子程序等，主程序里面调用各个模块，主程序流程图如图6所示。

3 结束语

基于PIC16F877单片机的出租车计费系统，实现数据的实时采集和显示，通过系统软硬件的设计和调试，实际使用情况良好，费用低廉。该系统已广泛应用于出租车，取得较好的经济效益。

图6 主程序流程图

[1]丁跃军，等.PIC单片机基础教程[M].北京：北京航天航空大学出版社，2005.

[2]周立功，PCF8563.pdf.[BE/OL].http://www.zlgmcu.com.2006.

[3]江 和.PIC16系列单片机C程序设计与PROTEUS仿真[M].北京：北京航天航空大学出版社，2010.

[4]周立功，ISD1420.pdf.[BE/OL].http://www.zlgmcu.com.2006.

[5]周 坚.PIC单片机轻松入门[M].北京:北京航天航空大学出版社,2009.