基于STC单片机的非预约式合乘出租车计费系统设计

沈中伟

摘要：系统以STC单片机为基础，利用霍尔元件脉冲信号及压力传感器触发计价器的自动计费，通过压力传感器实现乘客数量统计，语音识别得到出行目的地。通过车载显示屏显示出租车载客及合乘相关信息，提供非预约合乘条件，对提高出租车利用率和缓解交通问题具有现实意义。

Abstract： Based on the STC single chip microcomputer， the system uses the Hall element pulse signal and the pressure sensor to trigger the automatic metering of the meter， and uses force sensor to realize the passenger number statistics and the voice recognition to get the travel destination，and displays the on-board information on the screen， to provide non-reservation sharing condition. It is of practical significance to improve the utilization rate of taxis and alleviate traffic problems.

关键词：非预约式合乘;出租车;计费器;单片机

Key words： non-reservation type multiplication;taxi;meter;single chip microcomputer

0  引言

出租車作为城市公共交通出行方式的重要组成部分，其重要性也越来越明显，但是出租车所存在的问题却也越来越大。能源消耗与环境问题、高峰期“打车难”、出租车“合乘”收费标准不统一、出租车高“空驶率”[1-2]。出租车的高“空驶率”造成大量的资源浪费。在大多数地区都存在着出租车搭载乘客不合理和收费不合理发现象，还有出租车本来搭载有乘客却显示空车误导人们招手的现象，这些现象都困扰着乘车的人们[3]。

针对上面的问题，对出租车计费触发方式进行改进，达到便利人们的效果。同时基于单片机提出对于出租车的非预约式合乘的计费方法的理念。通过系统设计的方法来切实解决存在于人们之间的困扰，达到方便人们出行的目的。

1  系统硬件设计

通过对出租车计价器计费触发方式的优化到达解决出租车搭载有乘客却显示空车对人们造成的困扰问题，提出非预约式合乘的计费方法的理念。

1.1 系统组成

系统以STC单片机为核心，由电源模块、键控模块、车辆行驶检测模块、语言提示、语音识别模块、LED显示模块以及外接模块等部分组成。本系统总结构图如图1。

本系统的主要运算都集中在单片机部分;电源模块用于为系统提供电能;车辆行驶检测模块对车辆是否开始行驶进行检测以确定是否开始计费;语音识别模块主要起录入目的地的作用;语言提示和显示模块主要起到显示和提示乘客的目的并实现可视化操作、外接模块主要用于对现在已有的计价器进行连接和控制，确保车辆信息的统一性。键控模块主要由两个部分组成：手动输入部分和自动检测部分。自动检测部分主要用于对乘客人员人数信息进行采集，同时手动部分可以对自动检测结果进行否定，并通过手动输入乘客人员数目。

1.2 系统电路

1.2.1 电源电路模块

此模块直接取用车辆所产生的直流电通过降压等处理最后生成5V的稳定直流电压，向系统提供5V工作电源。

1.2.2 键控模块电路和车辆行驶检测模块

车辆行驶检测模块主要用霍尔传感器来完成对车辆是否行使进行检测，检测结果与乘客人员数目自动检测模块（手动输入部分）共同作用来确定出租车计价器是否开始计价。乘客人员数目自动检测模块原理图及车辆行驶检测模块电气原理图如图2。

系统采用开关型霍尔传感器，由开关型霍尔传感器发出的脉冲信号确定车辆是否开始行驶，同时也用此霍尔传感器对车辆行驶的车轮转的圈数进行检测，通过车轮圈数计算出车辆行驶的里程[3-4]。

系统采用压力传传感器，由压力传感器确定车内人员数量。

乘客人员数目手动输入部分由1键、2键、3键、4键、清除键、确定键这6个按键构成，清除键用于清除乘客人员数目自动检测模块输入的数据，再由其余几个键来手动输入乘客人员数目。乘客人员数目手动输入部分电气原理图如图3。

1.2.3 语音识别模块

乘客上车后报出的目的地名称，通过单片机连接的语音识别模块辨别出乘客准备出行的目的地，再又语音识别模块输出到单片机。单片机在得到语音模块发送的信息，再结合前面乘客人员数目的统计，在经过乘客同意后将信息传输到显示模块，对外显示乘客此次出行的目的地以及出租车内现在的乘客数。

2  系统软件设计

系统硬件是以STC单片机为核心，包括电源模块、键控模块、车辆行驶检测模块、语音识别模块、语言提示、LED显示模块以及外接模块等部分。主要是功能是辅助现有的出租车计价器进行计价行为和车辆信息的发布。

2.1 计费流程设计

在系统清零的前提下，当有乘客上车后由系统自行检查上车乘客人数并语音播报给乘客和出租车司机，在由乘客或出租车司机确定人员数目是否正确。如若人数没有错误，则不用理会;如若人数检测有误，则由乘客或出租车司机手动清除原数据后重新输入乘客人数并确认，待数据确认后系统将乘客人数数据储存在单片机当中备用，并录入车辆即将前往的目的地。然后进行车辆是否起步的检测，车辆起步的检测是由安放在出租车车轮部分的红外线检测装置完成的。当车辆起步车轮运转后红外线检测接收装置将被遮挡，由此判断车辆是否起步，待确认起步后即可按照相应的计费公式开始计费。在开始起步的同时对外公布出此辆出租车的车辆信息，例如车辆显示“空车”信息板改为显示车辆人数、车辆内的空座位数、车辆前往的目的地等信息。开始计费流程图如图4。

2.2 非预约式合乘设计

在计费系统改进的前提下可以完成下面的非预约式合乘的相关内容。

非预约式合乘是建立在系统可以对车辆内部人员统计并记录和可以对外发布车辆前往的目的地的前提下，且参与非预约乘车的乘客的上车地点互不相同的前提下的。

当第一次乘车的乘客人数不超过4人时出租车按照正常的计费方式进行计费（起步价+单价x公里数），并且在出租车向目的地前进的过程当中车辆的LED显示板对外显示车辆还可以搭载的乘客数和本辆出租车前往的目的地，以供给需要乘车也愿意合乘的乘客本车的相关信息。当有乘客愿意合乘且上车后，系统重新进行乘客人数录入，再按照新的计费方式进行计费。

重新计费时原行进的公里数不变，前后两次上车的乘客的乘车费用分开按照相应的费用计算公式进行计费，前一个上车的乘客的单独乘坐时的费用也以相应的公式重新进行计算（对于每一位乘客单独乘车到达目的地都有一定的优惠）。

3  结论

系统以单片机为核心，具有低功耗、可靠性高、体积小、低成本等多方面的优点。出租车计价系统以单片机为基础，利用霍尔元件脉冲信號及压力传感器实现计价器自动计费，并通过压力传感器实现乘客数量统计，语音识别得到出行目的地。由车载显示屏公布出租车相关信息，以提供非预约合乘的必要条件。出租车的费预约式合乘还很好的迎合了现今的HOV交通发展模式。出租车的自动触发计费及出租车的非预约式合乘具有良好的市场前景，能够切实解决现今的部分交通问题。

参考文献：

[1]刘佳.出租车合乘方式及定价模型优化研究[D].重庆交通大学，2016.

[2]唐方慧.出租车合乘路径选择及费率优化问题研究[D].兰州交通大学，2016.

[3]孔令荣，王昊.基于T6963C的出租车计费大屏幕显示屏设计[J].现代电子技术，2014，37（17）：144-147.

[4]舒涛，伍远超，李明.基于AT89S51单片机的出租车计价器系统设计[J].现代电子技术，2010，33（22）：57-59.

[5]王立忠，王薏林，贺五洋，彭路，刘微，许德成.基于单片机的出租车计价器检定装置的设计[J].吉林大学学报（信息科学版），2014，32（06）：624-631.

[6]李学君，李波.基于PIC单片机的多功能出租车计价器设计[J].仪表技术，2010（02）：36-38，42.

[7]徐良雄.出租车计价器的设计与分析[J].仪器仪表用户，2012，19（03）：61-63.