出租车计价器系统设计方案

出租车计价器系统设计方案

第一章出租车计价器系统功能描述

1.1 计价器整体功能描述结构

设计出租车计价器方案并进行仿真，完成白天晚上转换计价，显示路程、单价、总金额。

1.2 各部分电路功能描述

1 不同情况具有不同的收费标准。

a) 白天

b) 晚上

2 具有数据的复位功能

3 IO 口分配的简易要求

a) 距离检测使用霍尔开关A44E

b) 白天/晚上收费标准的转换开关

c) 数据清零开关

4 数据输出

5 按键

a) 启动计时开关

b) 数据复位（清零）

c) 白天/晚上转换

第二章方案论证

本系统可分4个模块构成：主控电路、掉电保护模块、信号采集模块和显示模块。

2.1主控电路选择

方案一使用数字电路和模拟电路来完成设计要求。显示器件有：LED显示，VFD显示，分段式数码管等等，针对显示单元电路这里可以使用分段式数码管显示，分段式数码管分为共阳极和共阴极两种，对数码管的驱动针对不同的类型采用不同的芯片，共阴极数码管通常采用TTL系列的74LS48驱动，而共阳极数码管通常采用CMOS系列的CD4543来驱动；仅时钟显示电路框图和实际电路就非常复杂，整体电路将更加烦琐。而且对于模式的切换需要用到机械开关，机械开关时间久了会造成接触不良，功能不易实现；整体电路的规模较大，用到的器件多，造成故障率高，难调试。

方案二使用单片机来完成设计要求。单片机功能强大，用较少的硬件和适当的软件相互配合可以很容易的实现设计要求，且灵活性强，可以通过软件编程来完成更多的附加功能。针对计费模式的切换，通过软件编程就可以容易的实现。避免了机械开关带来的不稳定因素。

确定方案经过上面的两种方案的比较，显然第二种方案具有更大的优越性、灵活性，所以我们采用第二种设计方案进行设计。

2.2显示电路选择

方案一：采用液晶显示器（LCD）显示。液晶屏显示功能强大，可显示各种字体的数字、汉字、图像，还可以自定义显示内容，显示内容较丰富；方便操作者读取信息及一些扩展功能的实现。占用系统IO口较少，有效地节约系统资源，使整个系统更加人性化。

方案二：采用LED数码管显示。数码管具有编程简单，夜间显示效果好，但只能显示有限的符号和数码字，而且显示内容有限。能完成题目中的基本要求，如果还要增加具体功能的提示，则比较难实现。

确定方案经过上面的两种方案的比较，第一种方案具有更大的优越性、灵活性，所以我们采用第一种设计方案进行设计。

第三章计价器系统电路功能单元设计

本系统的功能实现具体可分一下几个单元实现，总体电路图参见附录1

3.1电源模块设计

由于出租车提供的电源是12V的直流电源，所以我们要设计一个DC-DC转换模块给系统电路提供一个5V电源，开关电源控制芯片采用MC34063，MC34063是一单片双极型线性集成电路，专用于直流-直流变换器控制部分。它能使用最少的外接元件构成开关式升压变换器、降压式变换器和电源反向器，输出电压V0= 1.25 (1 + RB/RA)，RB、RA为反馈电阻。本电路中外接打印机驱动电流为3A所以要对MC34063进行扩流，除外接元器件外再加上BU508A-NPN型大功率三极管构成降压式变换器输出5V-3A，为防止电源反接在输入端添加一个保护二极管。电路如图3-1所示。

图3-1 电源电路

3.2 里程、计价单元的设计

里程计算是通过安装在车轮上的霍尔传感器A44E检测到的信号，送到单片机，经过单片机处理计算，输送给显示单元。其基本思路原理如图3-2所示。

图3-2出租车计价器传感器测距示意图

由于A44E 属于开关型的霍尔器件，其工作电压范围比较宽（4.5～18V），其输出的信号符合TTL 电平标准，可以直接接到单片机的IO 端口上，而且其最高检测频率可达到1MHZ。

图3-3 集成开关型霍耳传感器原理图

A44E 集成霍耳开关（图3-3）由稳压器A、霍耳电势发生器(即硅霍耳片)B、差分放大器C、施密特触发器D 和OC 门输出E 五个基本部分组成。在输入端输入电压CC V ，经稳压器稳压后加在霍耳电势发生器的两端，根据霍耳效应原理，当霍耳片处在磁场中时，在垂直于磁场的方向通以电流，则与这二者相垂直的方向上将会产生霍耳电势差H V 输出，该H V 信号经放大器放大后送至施密特触发器整形，使其成为方波输送到OC 门输出。当施加的磁场达到工作点(即OP B )时，触发器输出高电压(相对于地电位)，使三极管导通，此时OC 门输出端输出低电压，通常称这种状态为开。当施加的磁场达到释放点(即rP B )时，触发器输出低电压，三极管截止，使OC 门输出高电压，这种状态为关。这样两次电压变换，使霍耳开关完成了一次开关动作。其集成霍耳开关外形及接线如图3-4所示。

图3-4 集成霍耳开关接线

我们选择了P3.2 口作为信号的输入端，内部采用外部中断0（这样可以减少程序设计的麻烦），车轮每转一圈（我们设车轮的周长是1 米），霍尔开关就检测并输出信号，引起单片机的中断，对脉计数，当计数达到1000 次时，也就是1 公里，单片机就控制将金额自动的加增加，其计算公式：当前单价×公里数=金额。

3.3 数据显示单元的设计图

3.4按键及数据显示单元的设计

根据要求我们设计了一个包括时间调整、车轮长度调整的功能键，还有单价上调和下调，复位，计价，液晶背光灯亮度控制等按键。按下对应按键时调用对应的程序执行功能，其中复位按键还包含一个空车指示灯进行辅助显示。显示部分要求显示单价、里程、总金额和另外扩展的时钟显示等各种信息，采用LCD显示很容易满足要求。

第四章主要元器件选择及介绍

4.1 单片机选择

89C51和89S51内核相同，但89S51针对89C51的明显的几个升级如下：

1.程序存储器写入方式：二者的写入程序的方式不同，89C51只支持并行写入，同时需要VPP烧写高压。89S51则支持ISP在线可编程写入技术。串行写入、速度