基于单片机的出租车计费器的设计与实现

随着出租车行业的发展，对出租车计费器的要求也越来越高，用户不仅要求计费器性能稳定，计费准确，有防作弊功能；同时还要求其具有车票资料打印 、ＩＣ卡付费、语音报话、和电脑串行通信等功能。通常，设计出租车计费器面临以下三方面的问题：

（１）不同国家和地区的计费方式存在差异。有些地区有夜间收费及郊区收费等，而有些地区则无夜间收费和郊区收费；即使同一地区，不同车型的出租车，其计费方式也有差别；另一方面，出租车还面临几年一次的调价或调整计费方式等问题。因此，所设计的计费器不仅要能满足不同国家和地区的要求，而且计费方式的调整也应当很方便。

（２）由于个别地区对计费器有特殊要求，有时必须修改软件；另外，计费器还面临软件的升级；因而，所设计的计费器应能很方便地重新编程。

（３）计费器必须要有防作弊功能，能有效防止司机作弊；同时要防止计费器在营运过程中死机。

为此，笔者设计了一款计费器，较好地解决了上述问题。该计费器内设置了多达６４个选项，几乎涵盖了大多数国家和地区的出租车计费方式，因此，使用时无需更改计费器的硬件，而只需更改相应的选项资料，便可适用于不同的国家和地区，且计费资料的传送可由电脑通过ＲＳ－２３２串口或专用的手持式资料传输器来完成，非常方便；由于采用了具有３２ｋＢ ＦＬＡＳＨ ＲＯＭ的单片机μＰＤ７８Ｆ００３４，因此，编程时无需将单片机从电路板上取下，就可以直接对单片机进行编程；另外，该设计还采用单、双信号防作弊技术和看门狗电路，较好地解决了计费器的作弊现象及死机问题。目前，该计费器已在许多大中城市得到了广泛的应用。

１ 系统中各模块的硬件结构

这种用μＰＤ７８Ｆ００３４为主控器件设计的计费器的组成框图如图１所示。整个计费器系统共由五个模块组成，分别为主控模块、按键显示模块、防作弊及脉冲输入模块、通信模块和电源模块。

１．１ 主控模块

主控模块的结构框图如图２所示，图中的单片机为日本ＮＥＣ 公司的μＰＤ７８Ｆ００３４，该芯片的主要特点如下：

●时钟为８．３８ＭＨｚ时，指令周期为０．２４μｓ；

●ＲＯＭ为３２ｋＢ ＦＬＡＳＨ，ＲＡＭ为１０２４ ｂｙｔｅｓ；

●可寻址空间为６４ｋＢ ｂｙｔｅｓ，有５个外部中断和１５个内部中断；

●带有３９个ＣＭＯＳ Ｉ／Ｏ，８个ＣＭＯＳ输入和４个Ｎ－ＣＨ漏极开路Ｉ／Ｏ；

●带有１个１６位定时／计数器和２个８位定时／计数器；

●带有１个时钟定时器、１个看门狗定时器和１个ＵＡＲＴ端口；

●支持Ｉ２Ｃ 总线，可输出时钟及蜂鸣信号；

●外部数据总线为８位，内部寄存器为１６位；

●有８位无符号乘法指令和１６位除法指令；

●工作电压范围为１．８Ｖ～５．５Ｖ，具有ＳＴＯＰ／ＨＡＬＴ工作模式。

由此可见，该芯片的性能要优于目前流行的ＭＣＳ－５１系列，其８位无符号乘法指令及１６位除法指令给软件编程带来了很大的方便。对μＰＤ７８Ｆ００３４编程时，只需用其５个引脚，其中３个引脚在正常工作时用到，因此在设计电路板时可将这三个引脚做一跳线开关；编程时，将这三个引脚与编程器相连，正常工作时则与电路板上的元件相连。这样就可以不用将μＰＤ７８Ｆ００３４从电路板上取下（因该单片机为贴片式封装，取下会很麻烦）而直接对其编程，即在系统可编程，该方法为开发调试及以后的功能修改和软件升级提供了极大的方便。本次开发时，甚至没有用到μＰＤ７８Ｆ００３４的开发系统，而是在ＰＣ机上将程序写好后，通过编译变成二进制代码，然后直接通过编程器将其写入到μＰＤ７８Ｆ００３４中，便可调试计费器的各项功能。此外?该主控模块中的复位、看门狗及电源监控由ＭＡＸ７０５芯片来完成。时钟及存储器由芯片ＤＳ１２４４Ｙ来完成。通过选项可以设定是否有打印功能，各种打印命令数据均由ＰＣ机通过ＲＳ－２３２串行口或手持式资料传输器传给计费器并存储在ＤＳ１２４４Ｙ中。该计费器可使用司机卡、采集卡及收费卡三种ＩＣ卡，使用哪种卡均可由选项控制。计费器通过一条Ｉ／Ｏ线控制语音接口电路。乘客上车时，单片机送５０ｍｓ的低脉冲给语音电路使其说一段话。乘客下车时，单片机则用２０ｍｓ的低脉冲使语音电路说另一段话。

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１．２ 通信模块

图３所示为通信模块组成图，它主要由单片机的两个Ｉ／Ｏ口、ＭＡＸ２３２和一些电阻电容等组成。图中电阻均为１０ｋΩ，电容均为１０μＦ；单片机的Ｐ３０为串行数据接收脚、Ｐ３１为串行数据发送脚，通信的波特率设为９６００。图中，ＭＡＸ