出租车计价系统.docx
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出租车计价系统.docx
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出租车计价系统
摘要
随着经济的发展,带动汽车行业快速发展,出租车日益普遍,了解在出租车上应用的计费系统,对我们日常生活也有帮助。
而使用单片机实现该系统,是深化单片机应用的良好途径。
本方案充分发挥人性化的特点,利用ISD1420的语音功能,配合TG12864液晶模组,模拟实现带语音提示的出租车计价系统。
比较真实地模拟出租车的空车、载客、到站及对各状况的费率的计算、统计、显示和语音播报等功能。
本系统提高同学们用C语言编写程序的能力、单片机应用系统设计综合能力的训练、培养同学们分析问题和解决问题的能力、对同学们的招聘以及参加工作均有帮助。
关键词:
时钟芯片PCF8563,语音芯片ISD1420,TG12864液晶模组,LCD液晶显示器
ABSTRACT
NowWitheconomicdevelopment,promotesrapiddevelopmentoftheautomotiveindustry,thetaxiincreasinglycommonunderstandinginataxiontheapplicationoftheaccountingsystem,onourdailylivesalsohelped.MCUandtheuseofthesystem,deepentheSCMapplicationisagoodway.
Theprogrammedgivefullplaytothecharacteristicsofhumannature,theuseofISD1420voice,withTG12864LCDmodules,withanalogvoicepromptrealizationofthetaxipricingsystem.Comparisonofatruesimulationofemptytaxis,passengerdepartureandarrivalofthesituationandtheratecalculation,thestatisticsshow,andvoicebroadcastcapabilities.
ThesystemimprovethestudentsusetheCprogramminglanguagecapability,microcontrollerintegratedapplicationsystemdesigncapacityoftraining,trainingstudentstoanalyzeissuesandproblem-solvingabilities,thestudentsofrecruitmentandparticipationintheworkarehelping.
Keywords:
clockchipPCF8563,voicechipISD1420,TG12864LCDmodule,LCDliquidcrystaldisplay
引言
一、课题国内外现状:
出租车行业在我国是八十年代初兴起的一项新兴行业,多年来国内普遍使用的出租车计价器只具备单一的计量功能。
现今我国生产计价器的企业有上百家,主要是集中在北京,上海,沈阳和广州等地。
我国的第一家生产计价器企业是重庆市起重机厂,最早的计价器全部采用机械齿轮结构,只能完成简单的计程功能,可以说早期的计价器就是一个里程表。
随着科学技术的发展,产生了第二代计价器。
它采用了手摇计算机与机械结构相结合的方式,实现了半机械半电子化。
此时它在计程的同时还可以完成计价的工作。
后来,大规模集成电路的发展又产生了第三代计价器,也就是全电子化的计价器。
当单片机出现并应用于计价器后,现代出租车计价器的模型也就基本具备了,它可以完成计程,计价,显示等基本工作。
随着我国国民经济的高速发展,人民生活水平的显著提高,城市的交通日趋完善,出租汽车已成为城市公共交通的重要组成部分,出租车计价器是出租车上必不可少的重要仪器,它是负责出租车营运收费的专用智能化仪表,能根据乘客乘坐汽车行驶距离和等候时间的多少进行计价,并直接显示车费值的重要器具。
二、研究主要成果
(1)、杨书华在期刊论文“出租车计价器加密传感器的设计”上描述了为了对出租车计价进行有效的管理,在分析现有出租车计价传感器漏洞的基础上,采用PIC12C508A和PIC12CE518A单片机提出了出租车计价加密传感器的加密模型和系统结构模型,完成了密码传感器系统中加密器和解密器软硬件系统设计。
加密后的密码传感器提高了出租车计价器计费的标准性和安全性,解决了现有出租车计价器可靠性不高和难以实现统一管理的难题。
(2)、陈伟宏在期刊论文“基于单片机的多功能出租车计价器的设计“中介绍了一种以单片机AT89S52为核心的多功能出租车计价器的设计,阐述软硬件设计过程中关键技术的处理。
仿真结果表明该计价器具有集计程、计时、计费、存储、查看、统计等多种计量功能,并且具有超速提醒、防止司机作弊、语音、打印和显示等多种功能。
与已有的系统相比,该系统具有超速提醒等更强的功能。
(3)、陈伟宏、肖卫初、杨明在期刊论文“基于单片机的多功能出租车计价器的设计”中介绍一种以单片机AT89S52为核心的多功能出租车计价器的设计,阐述软硬件设计过程中关键技术的处理。
仿真结果表明该计价器具有集计程、计时、计费、存储、查看、统计等多种计量功能,并且具有超速提醒、防止司机作弊、语音、打印和显示等多种功能。
与已有的系统相比,该系统具有超速提醒等更强的功能。
(4)、杨世品、陈林在“基于PROTEUS的单片机出租车计价器的设计”中以出租车模拟计价器设计的实例,详细介绍了Proteus的特点、使用方法以及Proteus在单片机系统硬、软件开发与仿真的应用,它能有效提高工作效率,对于单片机应用系统、电子电路的开发和教学等都有较大的实用价值.整个设计过程表明了该软件在实际系统开发中的有效性和实用性.
三、发展趋势:
随着大规模集成电路的发展,产生了第三代计价器,也就是全电子化的计价器。
当单片机出现并应用于计价器后,现代出租车计价器功能更加完善,性价比越来越高
四、存在问题:
(1)、出租车计价器里程检测电路精度问题;
(2)、出租车计价器掉电存储和显示驱动问题;
(3)、出租车计价器多次计价的累加和显示问题;
第1章系统总体介绍
1.1系统组成及功能框图
此出租车计费系统以单片机为系统核心,利用PIC16F877单片机配合TG12864液晶模组及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、系统实时时钟及语音等模块组成。
系统框图如图(1.1)所示:
图1.1系统框图
1.2系统各部分功能
1.2.1.里程计量功能
(1)单片机对传感器输出脉冲进行计数,并将脉冲数换算成公里数;
(2)每一个脉冲代表轮胎旋转一周,设轮胎的直径为520mm,轮胎的周长为:
(即每转一圈的距离)
520x3.14159=1634mm=1.634m
(3)每公里的脉冲数:
每公里脉冲(PulsePerKM=1000m/1.634m=612(个脉冲)
1.2.2.费用计算功能(参照周口市出租车收费标准)
费用计算包括三部分:
起步费、行使费和燃油附加费:
(1)起步费用—
当行驶里程在2.3Km(含2.3Km)以内按起步价7元计费。
即行使费用为:
行驶费用=起步价+1=8(元)
(2)行使费用--
行使费用分短途与长途两种情况:
①.当行驶里程(RunMilege)超出2.3Km时并且小于35Km时,按2.6元/Km收费,这时行驶费用为:
行驶费用=起步价+2.6×(行驶里程-起步里程)+1
其中:
起步价=7元
起步里程=2.3Km
行使里程(总行使里程)
行使费用(总行使金额)
②.当行使里程超过35Km后,要加空驶费,即每公里升至3.50元,这时行驶费用为:
行驶费用=起步价+3.5×(行驶里程-起步里程)+1
(3)燃油附加费--每车次加收一元。
1.2.3.语音播放功能
①.当初次按下“start/stop”键,出租车开始启动,系统播放“您好!
欢迎乘坐本公司出租汽车,谢谢!
”播送完毕,计费器开始计费。
②.按下“SpeedUp”键,出租车加速行使,最高速为100Km。
③.按下“SpeedDown”键,出租车减速行使,最低速为0Km。
④.在行使状态下,按下“start/stop”键,表示出租车到站,结束行使。
这时候,系统播放“您好!
行使里程XXX公里,应付XXX元,请检查您的随身物品,欢迎再次乘坐,再见!
”的提示音。
⑤.按下“Reset”键,进入空车状态。
1.2.4.中文菜单显示功能
(1)在空车状态下(启动前),LCD屏幕上显示如图(1.2)中文信息:
图1.2LCD屏幕的显示
(2)在空车状态下,按下“start/stop”键,系统播放“您好!
欢迎乘坐本公司出租汽车,谢谢!
”的提示音,同时在LCD屏幕上显示如图(1.3)中文信息:
图1.3屏幕的显示
(3)播完提示音后,进入行使状态,LCD屏幕显示如图(1.4)信息:
图1.4屏幕的显示
(4)在行使状态,按下“SpeedUp”键,里程显示的公里数增加的速度会不断的变快,金额数值也在作相应的变化。
按下“SpeedDown”键,里程显示的公里数增加的速度会不断的变慢。
(5)在行使状态,按下“start/stop”键,表示出租车到站,结束行程。
这时屏幕显示如图(1.5)信息:
图1.5屏幕的显示
同时,系统播放“您好!
行使里程xxx.xx公里,应付xxx.xx元,请检查您的随身物品,欢迎再次乘坐,再见!
”的提示音。
1.2.5.实时时钟功能
本系统采用两种方法实现日历时钟:
(1)用实时时钟芯片-FC8563作为时钟电路,产生年/月/日/时/分/秒等信号,供系统调用。
(2)用单片机中断的方法产生年/月/日/时/分/秒等信号。
(3)两种方法由同学自行选择。
1.2.6.本系统设置4个按键,各个按键的功能如下:
(1)“start/stop”键—开始进入行使/结束行使(到站)。
(2)“SpeedUp”键—行使加速按键。
按下次按键,可使出租车的速度由0Km上升到100Km。
(3)“SpeedDown”键--行使减速按键。
按下次按键,可使出租车的速度由100K下降到0Km。
(4)“Reset”键--进入空车状态。
1.2.7.系统电路设计原理图(见附录表1)
第2章硬件设计
2.1.主程序/CPU模块
2.1.1主程序/CPU电路图及说明
该模块如图(2.1)主要包括系统初始化、PWM计数脉冲的产生、里程的识别和费率的计算及各功能模块的的组织和管理等。
主程序模块在系统中起着重要的作用。
图2.1CPU模块
PIC16F877主要性能如图(2.2):
·具有高性能RISCCPU。
·具有25条单字指令。
·除程序分支指令为两个周期外,其余均为单周期指令。
·运行速度:
DC-20MHZ时钟输入
DC-200ns指令周期
·8K*14个FLASH程序存储器
368*8个数据存储器(RAM)字节
256*8EEPROM数据存储器字节
·引脚输出和PIC16C73B/74B/76/77兼容
·中断能力(达到14个中断源)
·8级深度的硬件堆栈
·直接,间接和相对寻址方式
·上电复位(POR)
·上电定时器(PWRT)和振荡启动定时器(OST)
·监视定时器(WDT),它带有片内可靠运行的RC振荡器
·可编程的全码保护
·低功耗睡眠方式
·可选择的振荡器
·低功耗、高速CMOSFLASH/EEPROM工艺
·全静态设计
·要线串行编程(ICSP)
·单独5V的内部电路串行编程(ICSP)能力,处理机读/写访问程序存储器
·运行电压范围2.0V到5.5V
·高吸入/拉出电流25mA
·商用,工业用温度范围
·低功耗:
在5V,4MHz时典型值小于2mA
在3V,32KHz时典型值小于20uA
典型的稳态电流值小于1uA
外围特征:
·Timer0:
带有预分频器的8位定时/计数器
·Timer1:
带有预分频的16位定时器/计数器,在使用外部晶体振荡时钟时,在Sleep期间仍能工作。
·Timer2:
带有8位分频寄存器,预分频器和后分频器的8位定时器/计数器
·2个捕捉器,比较器,PWM模块
其中:
捕捉器是16位,最大分辩率为12.5ns
比较器是16位,最大分辩率方200ns
PWM最大分辩率为是10位
·10位多通道模/数转换器
·带有SPI(主模式)和I2C(主/从)模式的SSP
·带有9位地址探测的通用同步异步接收/发送器(USART/SCI)
·带有RD,WR和CS控制(只40/44引脚)8位字宽的并行从端口
·图2.2带有降压复位的降压检测电路
2.2语音播放模块
(1)语音播放模块电路图及说明:
语音播放模块播放提示音,行驶里程、费用等。
ISD1420系列单片录放时间8至20秒,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。
在录放操作结束后,芯片自动进入低功耗节电模式、功耗仅0.5uA。
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5.3,6.4到8.0KHz,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单片可反复录音十万次。
2.3液晶显示驱动模块
(1)液晶显示驱动模块电路图及说明如图(2.3):
图2.3液晶显示驱动模块电路图
TG12864E是一种图形点阵液晶显示器,它主要由行驱动器/列驱动器及128×64全点阵液晶
显示器组成。
可完成图形显示,也可以8×4个(16×16点阵)汉字。
主要技术参数和性能:
·电源:
VDD:
+2.7~+5V;模块内自带-10V负压,用于LCD的驱动电压。
·显示内容:
128(列)×64(行)点
·全屏幕点阵
·七种指令
·与CPU接口采用8位数据总线并行输入输出和8条控制线
·占空比1/64
·工作温度:
-10℃~+60℃,储存温度:
-20℃~+70℃,可选择宽温:
-20℃~+70℃
(2)外形尺寸图:
(3)模块主要硬件构成说明如图(2.4):
图2.4液晶显示驱动模块主要硬件构成
(4)模块的外部接口如表1:
表1液晶显示驱动模块的外部接口
(5)TG12864EL串口接线方式如表2:
表2TG12864EL串口接线方式
2.4脉冲发生器模块
(1)脉冲性生器模块电路图及说明如图(2.7):
图2.7脉冲性生器模块电路图
(2)NE555定时器具有定时精度高、工作速度快、可靠性好、电源电压范围宽(3-18V)、输出电流大(可高达200mA)等优点,可组成各种波形的脉冲振荡电路、定时延时电路、是一种电路结构简单、使用方便灵活、用途广泛的多功能中规模集成电路。
只需在外部配接适当的阻容元件,便可组成施密特触发器、单稳态触发器和多谐振荡器等多种应用电路,在这个电路中是多谐振荡器,它电路简单、性能稳定,波形标准。
该模块完成传感器脉冲计量,然后转换为公里数,并根据规则计算对应的费用。
同时,监测行驶速度,统计低速时间,计算低速等待费用,提供液晶显示更新函数,以便主函数可以控制更新用户界面以及行驶里程、费用等信息的显示。
该模块包括PWM管理程序、里程计量程序、时间管理程序、费用管理程序、用户界面控制程序等部分。
2.5时钟模块
(1)时钟模块电路图及说明如图(2.8):
图2.8时钟模块电路图
(2)PCF8563是低功耗的CMOS实时时钟/日历芯片,它提供一个可编程时钟输出,一个
中断输出和掉电检测器,所有的地址和数据通过I2C总线接口串行传递。
最大总线速度为400Kbits/s,每次读写数据后,内嵌的字地址寄存器会自动产生增量。
(3)特性:
*低工作电流:
典型值为0.25μA(VDD=3.0V,Tamb=25℃时)。
*世纪标志
*大工作电压范围:
1.0~5.5
*低休眠电流;典型值为0.25μA(VDD=3.0V,Tamb=25℃)
*400KHz的I2C总线接口(VDD=1.8~5.5V时)。
*可编程时钟输出频率为:
32.768KHz,1024Hz,32Hz,1Hz。
*报警和定时器。
*掉电检测器。
*内部集成的振荡器电容。
*片内电源复位功能。
*I2C总线从地址:
读,0A3H;写,0A2H。
*开漏中断引脚。
(4)管脚配置如图(2.9)
图2.9管脚配置
(5)功能描述及功能(见附表二):
PCF8563有16个8位寄存器:
一个可自动增量的地址寄存器,一个内置32.768KHz的
振荡器(带有一个内部集成的电容),一个分频器(用于给实时时钟RTC提供源时钟),一个可编程时钟输出,一个定时器,一个报警器,一个掉电检测器和一个400KHzI2C
总线接口。
所有16个寄存器设计成可寻址的8位并行寄存器,但不是所有位都有用。
前两个寄存器(内存地址00H,01H)用于控制寄存器和状态寄存器,内存地址02H~08H用于时钟计数器(秒~年计数器),地址09H~0CH用于报警寄存器(定义报警条件),地址0DH控制CLKOUT管脚的输出频率,地址0EH和0FH分别用于定时器控制寄存器和定时器寄存器。
秒、分钟、小时、日、月、年、分钟报警、小时报警、日报警寄存器,编码格式为BCD,星期和星期报警寄存器不以BCD格式编码。
当一个RTC寄存器被读时,所有计数器的内容被锁存,因此,在传送条件下,可以禁止对时钟/日历芯片的错读。
PCF8563硬件时钟描写模块:
最大总线速度为400Kbits/s,每次读写数据后,内嵌的字地址寄存器会自动
产生增量。
*400KHz的I2C总线接口(VDD=1.8~5.5V时)
*可编程时钟输出频率为:
32.768KHz,1024Hz,32Hz,1Hz。
*报警和定时器。
*开漏中断引脚。
*I2C总线从地址:
读0A3H;写0A2H。
地址寄存器名称
00H控制/状态寄存器
01H控制/状态寄存器
0DHCLKOUT频率寄存器
0EH定时器控制寄存器
0FH定时器倒计数数值寄存器
地址寄存器名称Bit7Bit6Bit5Bit4Bit3Bit2Bit1Bit0
02h秒VL00~59BCD码格式数
03h分钟-00~59BCD码格式数
04h小时--00~59BCD码格式数
05h日--01~31BCD码格式数
06h星期-----0~6
07h月/世纪C--01~12BCD码格式数
08h年00~99BCD码格式数
09h分钟报警AE00~59BCD码格式数
0Ah小时报警AE-00~23BCD码格式数
0BH日报警AE-01~31BCD码格式数
0CH星期报警AE----0~6
操作举例
*进入EXT_CLK测试模式;设置控制/状态寄存器1的位7(TEST=1)。
*设置控制/状态寄存器1的位5(STOP=1)。
*清除控制/状态寄存器1的位5(STOP=0)。
*设置时间寄存器(秒、分钟、小时、日、星期、月/世纪和年)为期望值。
*提供32个时钟脉冲给CLKOUT。
*读时间寄存器观察第一次变化。
*提供64个时钟脉冲给CLKOUT。
*读时间寄存器观察第二次变化;需要读时间寄存器的附加增量时,重复步骤7和8。
2.6按键扫描模块:
(1)按键扫描模块电路图及说明如图(2.10):
图2.10按键扫描模块电路图
整个系统只有两个按键,一个“启动/停止”,一个“复位”;本模块功能:
扫描按键功能,返回扫描结果。
第3章系统程序设计
本系统程序由C语言编写,编译软件是MPLABIDE和一个外挂的PIC的C语言编译软件PICC。
3.1系统主程序流程框图如图(3.1)
图3.1系统主程序流程框图
/**********************************************************
//主程序开始
//**********************************************************
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{
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init();
lcm_init();
InitI2C();
count=0;
RunMilege=0;
flag=0;
play_fg1=0;
play_fg2=0;
//*********************************************************
//转换为图形方式
//*********************************************************
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//*********************************************************
//转换为文本方式
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//显示一幅个人信息
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dela
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