基于无线通信的多功能出租车计价器的设计

单仕瑞 高 媛 凌启东 王 贺

（徐州工业职业技术学院，江苏 徐州 221008）

0 引言

近年来，随着全球经济的发展，汽车拥有量的激增，交通拥堵问题日趋严重，且依据社会现实，关于出租车的刑事案件频繁多发,驾驶员人身安全得不到保障，所以解决交通拥堵和保障驾驶员人身安全问题成为了现代社会的一个重要研究课题。针对这些，本文设计了一种基于无线通信的多功能出租车计价器。此计价器可以对合乘（最多三人从同一地点上车，去往相同方向，下车地点可以不一致）的乘客进行打折计费，每位乘客的费用独立显示；同时可以将北斗定位信息通过无线通信模块每隔一段时间发送到预设的手机上，当驾驶员遇到危险时，可以按下报警按键，此时定位信息将频繁发送至预设手机，机主可知驾驶员处于危险状态，需立即报警。本设计大大提高了出租车空车利用率，同时兼具跟踪报警的功能，一定程度上缓解了交通的压力，保障了驾驶员的人身安全。

1 系统总体设计

本系统的组成如图1所示。包括单片机控制模块、霍尔传感器模块、按键电路模块、LCD多路显示模块、北斗定位模块和无线通信模块以及移动终端（手机）。

其中，单片机控制模块的核心单片机采用STC12C5A08S2型号，双串口，满足北斗定位模块与单片机之间以及单片机与无线通信模块间的通信要求。霍尔传感器模块中采用霍尔传感器获得脉冲信号，利用单片机定时器1对该脉冲计数，通过公式计算出出租车行驶里程。按键电路模块中设有四个按键，具有两个功能：（1）其中三个按键用于乘坐出租车人数的选择，从而确定不同的计价模式，做到收费公平合理；（2）另外一个按键用于驾驶员报警，当按下此按键时，北斗定位信息将高频率发送至预设手机，提醒手机机主驾驶员处于人身危险状态。LCD多路显示模块中采用液晶屏显示乘客的费用，针对每一路乘客，显示模块可以分行显示各自价格，避免付费纠纷。北斗定位模块用于实时定位出租车的位置，并可以通过单片机将位置信息通过无线通信模块定时发送至预设的手机上。

图1 系统框图

2 硬件设计

2.1 霍尔传感器模块

本系统采用霍尔传感器3144作为脉冲传感器获得脉冲信号，其机械结构也可以做得较为简单，只要在转轴的圆周上粘上一粒磁钢，让霍尔开关靠近磁钢，就有信号输出，转轴旋转时，就会不断地产生脉冲信号输出。一个脉冲即一个高低电平。将脉冲输出端接到单片机某一引脚，即作为定时器/计数器1的输入端，车轮每转一圈 (设车轮的周长是2m)，霍尔开关便输出一低电平信号，然后利用单片机定时器1对该脉冲计数，当计数达到500次时，则达1km，单片机将自动刷新里程、总金额等信息。

2.2 按键电路模块

采用四个可弹起式按键，分别接至单片机的四个用户引脚，用于当前乘客人数的控制以及意外报警。

2.3 LCD多路显示模块

本设计采用LCD12864液晶显示模块作为显示界面，带中文字库的12864是一种具有4位/8位并行、2线或3线串行多种接口方式，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。它可以分行显示乘客的费用，使交易额一目了然，变得更为清晰。而且该显示模块采用串行数据输入，可直接与单片机接口。 由于串行接口方式节省了所需的口线和系统资源，因而使系统具有较高的资源利用率。

2.4 北斗定位模块

本设计采用的是UM220北斗定位系统，UM220是和芯星通公司针对车辆监控、气象探测和电信/电力授时等应用推出的定位系统模块，是目前市场上尺寸最小的定位模块，凭借集成度高、功耗低、有着出色的导航、定位、授时功能、易于集成、高可靠性、图形化控制界面等特点，在北斗定位系统领域占有重要的一席之地。本设计中，UM220芯片与单片机通过串口相连。

2.5 无线通信模块

在本设计中，无线通信模块的作用是定时地将车辆所在的位置信息发送至预设的手机上，它与北斗模块结合在一起共同实现了跟踪报警的功能。无线通信模块选用的是SIM300，SIM300模块体积小，性能可靠，内嵌有强大的 TCP／IP协议，集成了完整的射频电路和GSM的基带处理器，为语音传输、短信息和数据业务提供无线接口。SIM300的主要功能有语音通话、短信收发、GSM/GPRS网络数据收发等，通过SIM300读取单片机处理过的位置信息，并将其每隔半小时发送到预设的手机上，实现对汽车的位置跟踪。SIM300通过串口与单片机相连。

3 软件设计

3.1 多人合乘计费算法

考虑到乘坐出租车时的舒适性，以及有可能一路乘客就包括多人，本设计最多允许三路客人合乘，根据现行交通法规定，“合乘”即合乘的人必须同时从相同的起始点乘坐，但是中途下车地点可以不一致。计价包括起步价、行车里程计费二部分。当单人乘坐时，起步价为7.0元，3km之内起步价计费，超过3km，每增加1km增加1元；三路合乘时，按60%折扣；两路合乘时，按80%折扣。具体如下：

该系统设有3个按键：S1、S2、S3，进行相应的操作就可针对每路乘客进行开始/停止计费功能。一个按键控制一路客人的金额显示。S1、S2、S3同时按下，表示三路合乘，折扣 60%；其中 S1、S2按键同时按下，表示两路合乘，折扣80%；S1单个按键按下，表示不合乘，按原价计算。S3按键弹起，表示有人最先下车，其他二路的折扣价恢复到80%；S2弹起表示第二路客人下车，此时车内仅有一路客人，恢复原价；三个按键都弹起说明车上没有乘客。

3.2 北斗定位及无线报警功能编程思想

北斗定位模块实时接收北斗定位信息，定位信息经由单片机控制模块处理后，每隔设定时间由无线通信模块以短信形式发送至预设的手机上，手机机主定期收到短信，一方面掌握了出租车的行动轨迹，另一方便也确认了驾驶员的安全。按键电路模块中设置了一个按键S4具有报警功能，当驾驶员处于危险环境中时，按下此键，预设的手机机主便会收到非常频繁的位置信息，此时可知驾驶员危险，方便及时报警并非常有助于解救驾驶员。

4 小结

本设计实现了多路客人合乘出租车时的合理收费，有效提高了出租车的空车利用率，一定程度上缓解了交通压力；另外可以监测出租车的活动轨迹，并在驾驶员遇到危险时，方便发出报警信息，保障了司机的人身安全。本设计操作简单、实用性强，具有一定的市场价值。