基于MCS51的出租车计价器设计与仿真

2013-08-29 16:59

大众科技 2013年1期

(中北大学，山西太原 030051)

随着社会的进步，出租车已经越来越贴近生活，成为我们重要的交通工具，影响着我们现在的生活出行，出租文化已成为一种显著的文化，成为社会生活必不可少的组成部分。出租汽车服务行业和出租汽车计价器紧密相关，计价器计价的公平与否，直接关系到运营者和消费者的经济利益。本文在综合不同时段、不同天气、不同场景下，介绍一种以霍尔传感器为基础，MCS51单片机为控制核心的简易出租车计价系统，设计出一简易出租车计价系统。

1 系统整体方案设计

系统整体由电源电路、MCS51单片机控制电路、键盘控制电路、霍尔传感器电路、时钟电路、掉电存储电路、显示电路组成，如图1所示：

图1 整体设计方案

2 系统硬件电路设计

2.1 A44E 集成开关型霍耳传感器电路

为准确测量出租车行驶里程，本系统采用 A44E 集成开关型霍耳传感器进行测距，汽车连轴器按圆周间隔嵌入磁钢，用霍尔传感器集成芯片A44E检测并输出脉冲，得到的标准脉冲信号送入单片机的定时 T1口记录霍尔传感器产生的脉冲数，根据汽车轮胎周长，即可计算出行驶里程。霍尔传感器集成芯片A44E有信号转换、电压放大、整形输出等功能，为增加其抗干扰的能力，经过74LS14对信号整形后再通过光耦送入单片机T1口。如图2所示：

图2 霍尔传感器集成芯片A44E接口电路

2.2 数据显示单元电路

在单片机应用系统中常用的显示器主要有发光二极管、数码显示器（简称LED显示器）和液晶显示器（简称LCD显示器）。LCD显示器具有耗电少、成本低廉、配置简单灵活、安装方便、耐振动、使用寿命长等优点。鉴于出租车计价器要求较为简单，本系统采用LCD1602液晶显示模块，电路如图3所示：

图3 液晶显示模块

2.3 时钟电路设计

时钟模块是用于数据记录，特别是对某些具有特殊意义的数据点的记录，在本系统中时钟模块主要为计价器提供精准的时间计时及不同时间的单价转换提供依据。若采用单片机计时，一方面需要采用计数器，占用硬件资源，另一方面需要设置中断、查询等，同样耗费单片机的资源。故在系统中采用时钟芯片DS1302与单片机相连，该接口电路简单，电路稳定，数据输入/输出脚、同步脉冲输入脚、片选脚分别接单片机模拟串口脚即可。实际上，在调试程序时可以不加电容器，只加一个32.768kHz 的晶振即可实现所需的功能。电路如图4所示：

图4 时钟电路

2.4 数据存储电路

数据存储主要用于存储当前已设定的单价信息，系统断电后当前设定单价不丢失，并且存储已载乘客消费信息。本设计中采用的是AT24C02。设计电路如图5所示：

图5 数据存储电路

AT24C02的1、2、3脚是三条地址线，用于确定芯片的硬件地址（实验板中直接接地只有一块器件）；第8脚和第4脚分别为正、负电源。第5脚SDA为串行数据输入/输出，数据通过这条双向I2C总线串行传送，SDA和SCL都需要和正电源间各接一个5.1K的电阻做为上拉电阻。第7脚为WP写保护端，接地时允许芯片执行一般的读写操作，接电源端时不允许对器件写。AT24C02中带有片内地址寄存器，每写入或读出一个数据字节后，该地址寄存器自动加 1，以实现对下一个存储单元的读写，所有字节均以单一操作方式读取。为降低总的写入时间，一次操作可写入多达8个字节的数据。

3 系统软件设计

系统上电后采用手动单片机复位，按下S1键完成复位。当出租车载客时，司机按下S2开始键，系统检测霍尔传感器脉冲信号并开始计价；根据不同时间段、不同场合、不同天气下，按下S3键改变每公里计算单价；乘客下车时按下S4键计价结束；按下S5键切换屏幕显示。屏幕显示分为以下几个部分：第一屏显示，总价、里程、每公里单价；第二屏显示，当前时间；第三屏显示，行车过程中总共等待时间即停车时间。

设出租车行驶m公里，每公里花费s元，行车过程中等待时间为t，计价显示费用S，那么：当m大于初始公里数时，