怎样设计一个以单片机为核心的出租车计费器？

出租车计费器是出租车上必不可少的一种仪表，随着电子技术，特别是嵌入式应用技术的飞速发展，智能芯片越来越广的应用到了出租车计费器上。这使得出租车计费器能够精准的计算出行车里程及对应的价格，使乘客能够更直观明了的知道自己的乘车价格，而司机师傅也不用再靠人工计算来得出乘客的费用，避免了很多麻烦。本文以单片机STC89C51 为核心设计一款出租车计费器， 使能够实现里程及对应价格的显示，由于采用芯片的自动定时计数，所以能够准确的计算出总的行车里程并能转换成对应的价格来，这样能够避免出租车司机作弊的可能性，做到公平公正。

1 出租车计费器的设计要求与设计方案

1.1 出租车计费器设计要求

设计一个出租车自动计费器，计费包括起步价、行车里程、总计费价格三部分，并用1602 液晶显示器显示起步价、单双行程、总里程及总金额。语音播放用ISD1820 模拟出租车的载客、到站及对费用的语音提醒等功能。

①计费功能

本设计费用的计算是按行车里程数来收费。设计费器的起步价为5.00 元。

（1）当行驶里程《3km 时，费用按起步价计算。

（2）当行驶里程》3km 时，白天单程每公里按1.5 元计算费用，白天双程每公里按1 元计算费用，黑夜单程每公里按2 元计算费用，黑夜双程每公里按1.5 元计算费用。

② LCD 显示功能

（1）行驶里程用五位数字显示，即显示方式为“YYY.Y”， 单位为km.显示里程范围为0-999.9km，精确到0.1km。

（2）总费用显示也是用五位数字显示，显示方式为“YYYYY”， 单位为元。计价范围从0-99999 元，精确到1 元。

③语音功能

乘客上车时，需语音播报“欢迎乘坐XXXX 出租车公司，请说明目的地”等提示，目的地乘客下车时，需语音播报乘车总费用及欢迎下次乘坐等提示。

1.2 方案确定

本次设计采用MPU 技术，以STC89C51 单片机为核心芯片，利用1602液晶显示器显示对应里程及价格，A44E作为传感电路的核心，ISD1820 作为语音提示电路的核心芯片，采用12M 晶振，利用独立按键来实现单双行程的选择，以下是方案的系统流程图，方案图如图1-1 所示：

2 出租车计费器的硬件设计

在本次设计中，时钟电路和复位电路采用最常用的电路来设计，构成单片机的最小系统；键盘电路采用独立按键的设计方法来实现；显示电路LCD1602 的驱动电路也是设计者们经常用到的；本次设计的特色在于传感电路和语音播报电路的设计如下所示：

2.1 传感电路

传感器采用霍尔传感器A44E，它是一种磁传感器，当电机带叶轮转动时，我们在叶轮上固定一块小磁铁，将A44E 靠近小磁铁时，叶轮上小磁铁每经过一次霍尔传感器，就会产生一个脉冲信号，并通过单片机端口位将脉冲信号传递给单片机。单片机MPU 在将数据处理后，就通过液晶显示器显示出来。测速电路图及霍尔传感器A44E的驱动电路如下图2-1、2-2 所示。

2.2 语音电路

美国ISD 公司于2001 年最新推出一种单片8 ~ 20 秒单段语音录放电路ISD1810，ISD1820 语音芯片的基本结构与ISD1110、1420 完全相同，采用CMOS技术，内含振荡器，ISD1820 语音芯片话筒前置放大，自动增益控制。它的主要特性体现在一下方面：这些特性使得设计者大大降低了电路设计的难度，尤其在进行语音的录放时，无需设计程序，大大简化了设计难度，且操作简单。ISD1820 芯片的常用电路如下图所示：

3 出租车计费器的软件设计

3.1 单片机I/O 口使用

在本次设计中独立按键的连接就用到了P1 口的P1.4 到P1.7，LCD1602 的控制用了P1 口中的P1.0 到P1.2 位，数据位用到了P0 口，传感电路用到了P3.4、引脚，语音电路用到P2.7 引脚。

3.2 独立按键判断

对于独立键盘的判键，首先确定是否有键按下，如果有则需要延时一会儿，再判断是否有键按下（起到防抖的作用），如果确实有键按下，则释放按键，最后执行键功能程序。

3.3 显示程序设计

1602 液晶显示器是字符型的，显示容量为16*2 个字符，工作电压为4.5-5.5V，在编写应用程序的时候，应该按照先读状态接着写指令，然后读数据最后最后写数据的基本操作时序，在进行每一次命令或数据的写入时都需要判断液晶是否忙。

4 结语

本次设计的出租车计费器在通过Protues 仿真软件的仿真时，能够实现其对应的各种功能，既能模拟仿真出出租车的启动与停止，也能显示出对应的里程数与乘车费用，同时本次设计还能利用ISD1820 来录入和播放各种相关的语音提示。因此本设计具有性能优良、操作简单、实用性强、成本低等特点，加上配套的设计程序，使的本次设计具有较高的智能化水平。