摘 要

在20年代80年代中后期的时候，科技的迅速进步，经济的不断强大，当代人的消费价值在不断提高，对于生活品质的追求也随之提升。出租车行业也在城市交通中占有一席之地。在出租车上的计价器在随之不断改进，从最初只有单一计量功能到现在可以进行计费、计时、计程等作用，所以在现在的市场行情中，出租车行业是有巨大的发展潜能。

在秉持着在节约成本的原则上对出租车的服务进行完善和提高。本设计是一个以STC89C52单片机当做主控芯片设计的出租车计费系统，DS1302时钟芯片准确计时具有重新上电不用调时的功能，显示部分采用LCD1602液晶显示，24C02芯片作为掉电存储设置的计费数据，就是在不接电源的时候设置的费用等数据也不会丢失。测距采用霍尔传感器感应进行采集测量，通过不同作用的按键来进行控制起步价，里程收费，等待收费等。并通过按键来模拟出租车的开始收费，等待，结束收费。在1602液晶显示屏上显示里程数，等待时间，在结束计费时会根据当前时间结算处白天或晚上的总价钱，并通过语音播报总价和里程数。

关键字：出租车计价器；STC89C52，霍尔传感器；LCD1602；语音播报

Abstract

In the middle and late 20s of 80s, with the rapid progress of science and technology, and the constant economic growth, the consumption value of contemporary people is continuously improving, and the pursuit of quality of life has also improved. Taxi industry also occupies a pivotal position in urban traffic. In the taxi meter in the constantly improvement, from the initial single measurement function can now be to billing, timing, taxi and so on, so in the current market, the taxi industry is a huge development potential.

In the maintenance of the principle of cost savings in the taxi service to improve and improve. This design is a STC89C52 MCU as the taxi billing system as the main controller chip design, DS1302 clock chip with accurate timing power on again do not adjust the function, some use LCD1602 display, 24C02 chip as the charging data set off electricity storage, is set when not connected with the power supply of the cost data not lost. Ranging from Holzer sensor induction for measurement, through the different functions of the button to control, starting price, mileage charges, waiting for fees. And through the button to simulate the beginning of the taxi charges, waiting for the end of the charge. On the 1602 LCD display mileage, wait time, at the end of billing, according to the current time settlement day or night of the total price, and through voice broadcast total price and mileage.

Key words: Taximeter; STC89C52; Holzer sensor; LCD1602; voice broadcast

第一章 绪论

1.1 出租车计价器研究背景和意义

在市场经济实行之后，经济在不断地繁荣，科学技术也在迅速兴盛。越来越多的人开始不仅仅满足于眼前的能吃饱饭、穿暖衣、有房住的生活刚需条件，而是在不断地寻求生活的高品质和对人生过程的享受。出行的需求也不仅仅是高铁、火车、公交车这类公共交通设施所能满足的。于是，出租车行业便在这种大环境下产生。并且，出租车行业以低价格高品质的服务带给现代人“顾客就是上帝”的优质的出行享受。计价器作为出租车的经营者和搭乘出租轿车的顾客之间用于公平交易的一种工具，却因为科技等因素的干扰下总是存在着买卖纠纷而拖累着整个行业的发展。对于搞定这个问题的最佳解决方案便是校正和完善出租车计价器，使用特别优秀的计价器来为搭乘出租车的顾客提供更加快速便利的出色服务。现在在我国的各种大中小城市中出租车行业的计价器系统都已经更换成自动计价器，除了一些比较小并且落后的小城镇还没有替换，但跟随者城镇化的一直推进，意味着城市风采的出租车行业也在不久的将来会飞速发展，计价器的推行也是毋庸置疑的，所以在未来的一段时间内出租车计价器的行情还是相当具备潜力的。

基于单片机的出租车计费系统不但大大降低了成本而且其设计的计价器简单、实用、容易操作为出租车的使用提供了便利。而且通过语音播报来告知乘客行程中的里程和总价，在一定程度上预防了一些不良司机乱收费的现象。概而括之，基于STC89C52单片机的出租车计价器系统在生活中具有强大的的实际使用价值和较高的经济效益。

1.2 出租车计价器发展现状

过去，由于经济条件和科技水平等多方因素的限制下我国是没有小轿车的，更不要说出租车了。市场经济实行之后，随着经济和科技的进步，出租车行业作为新兴行业兴起了。就现在城市生活而言，出租车现已成为我国城市交通运输的不可分割的一部分。长久以来，国内使用的计价器只有单一的计量功能。现在，国内有超过百家的公司在生产着计价器，公司地址大多位于我国的东南地带比较大的城市和北方经济比较好的城市。

出租车计价器的发展从最开始只有计程作用的里程表到能够实现机械和电子相结合的半电子化计价器再到可以利用集成电路实现全部电子化的计价器经历好几个阶段。

而今，本着低成本高利用率的原则，用单片机来设计计价器后，新型的出租车计价器的大概样式也差不多确定了，它的基本功能是：计算出租车行驶的里程，计算行程结束后的总价，将行驶里程和总价显示出来等。

1.3论文研究的内容

本设计重点研究基于单片机的出租车计价器系统，本系统重点选用STC89C52单片机作为主控模块，采用不同作用的按键进行控制起步价，里程收费，等待收费等，并通过对里程和时间的计算对数值进行处理，测距才用霍尔传感器来进行采集测量，然后在LCD1602上显示出来，最后语音播报给乘客。

1.4 内容安排

1. 第一章 绪论
2. 第二章 系统方案论证
3. 第三章 通过确认的硬件模块方案，讲解本系统的硬件设计
4. 第四章 介绍系统的软件设计
5. 第五章 介绍功能演示，叙述软硬件调试过程
6. 第六章 总结和致谢

系统方案论证

本设计详细分析了主控芯片STC89C52单片机，MSP430单片机，IC16F877A单片机各芯片的优缺点，比较了各种显示模块的实用性，比较了光电测距传感器和霍尔传感器的实用性，分析了ISD4004语音芯片和SC8065语音芯片的实用价值，比较了现在常用的时钟芯片和数据存储芯片的特点。概括思考了价钱，芯片所占空间的大小，芯片的性能和功率的损耗等各种的实际使用因素。最后依照系统设计简单和复杂的考量以及探求到资源的利用程度和设计的价钱成本而决定采用STC89C52单片机作为主控芯片。采用LCD1602进行实时显示，利用几个独立的按键来设置计价器的起步价、每公里的单价、等待计价、白天/黑夜分时计价，并采用AT24C02存储芯片存储这些数据保证在系统断电后数据也可以完整保存，而不是在每次上电都进行设置一遍。测距则是采用霍尔传感器进行感应。在计价结束之后自动计算出里程和价格并通过语音自动播报给顾客。

2.1 系统总体方案的选择

方案一：基于FPGA的出租车计价器

FPGA的出租车计价器系统框图如图2-1

图2-1 FPGA的出租车计价器系统框图

该方案中，主要包括了控制电路模块，分频模块和扫描显示模块，这个方案的优点是利用了硬件描述语言编程，仿真调试后可下载到可编程器件上完成。可以对出租车行驶过程实行判断处理，达到了了自动化和智能化的目的。但是电路设计比较复杂，成本高。

方案二：基于单片机的出租车计价器

单片机的出租车计价器总设计框图如图2-2

图2-2 单片机的出租车计价器总设计框图

该方案主要由STC89C52为主控芯片，测距则用霍尔传感器感应，LCD1602用来显示实时信息，采用几个独立按键用来设置计价器的起步价、每公里价钱、等待价钱、时间，并通过AT24C02存储芯片存储这些数据，即使系统断电后也能很好的保存这些数据，不需要在每一次上电时系统都要重新设置一次。在计价结束之后自动根据时间计算出白天/晚上的总金额，并通过SC8065语言芯片自动播报里程和总金额。这个方案的优点是充分选用了单片机充足的I/O端口以及单片机端口控制灵活运用的特性，达到了计价器所需求的基本的里程计价功能和价格选择功能。

综述以上方案，在物美价廉的实际条件下又可以达到所需要的功能并且电路设计不复杂，所以选择方案二作为本次设计的系统总体方案。

2.1 主控芯片的选择

方案①：STC89C52单片机

采用STC89C52单片机作为主控芯片，STC89C52单片机是一款低功耗，高性能的8位CMOS微处理器，片内具有8k在线编程Flash存储器。然而该单片机在原有的基础上进行了很多改变和升级，而且STC89C51单片机芯片又有4K的EEPROM存储，在有要应用到掉电存储数据的情况时就可以直接使用单片机内部的存储，不用考虑是否需要在外接存储芯片进行存储。由于其开发简单，可在线编程下载，抗干扰性能强，成本低等优势，所以是非常经济实惠的选择。

方案②：PIC16F877A单片机

选用PIC16F877A单片机来进行设计。PIC16F877A是属于PICmicro系统8位单片机微机，具有Flash程序内存功能，可反复擦写程序。但是开发成本高，难度相对大。

方案③：MSP430单片机

应用MSP430单片机来作为主控芯片。MSP430系列单片机的缺点是开发难度太大，不适合比较简单实用的设计，芯片价格昂贵，不经济实惠，导致其适用范围比较窄，通常在一些设计比较容易的系统中是不建议选用。

综合上述的描述，本着设计简单，价格实惠，单片机的资源能够充分利用等原则，并综合了市场价格及使用成本，本设计最终决定选用方案①STC89C52单片机作为主控芯片。

2.2 显示模块的选择

方案①：LED数码管

采用LED数码管动态扫描显示。因为LED数码管的价钱比较实惠，对于显示数字或者简单的字母而言是比较恰当的。但是选用LED数码管显示的劣势是：与单片机连接时需要大量的IO口，而且因为IO口的输出电流不足，还要外加驱动电路来达到放大电流后用来控制数码管的目的，还有就是电路难焊接容易出现焊错的情况。

方案②：LCD1602液晶显示屏

采用LCD1602液晶显示屏。LCD1602液晶又叫LCD1602字符型液晶。液晶显示功能强大，可以同时显示出16*2即32个字符，可包括数字、字母、符号、或者自定义字符。LCD1602液晶显示器中的每一个字符都是由5*7的点阵组成。LCD1602的数据传输容易，并/串行都可以，使用起来是比较简单方便的。

方案③：LCD12864液晶显示屏

采用LCD12864液晶显示屏。其显示分辨率为128×64，内置8192个16*16点汉字，和128个16*8点ASCII字符集。同时也可利用这个模块接口的灵活性以及操作指令的简单方便。尽管LCD12864液晶显示的功能强大，但是还是有不足之处：因为显示的内容较大从而造成了显示空间的浪费，使用该液晶显示价格比较贵不划算。

综合上述的描述，从单片机的资源和本设计中的功能要求以及焊接电路的难易程度，最终采用LCD1602液晶显示器比较合理。

2.3 测距模块的选择

方案①：光电测距传感器

采用光电测距传感器。工作原理是：传感器开孔圆盘的转轴与转轴相连接，光源的光通过开孔盘的孔和缝隙反射到光敏元件上，开孔盘随旋转体转一周，光敏元件上照到光的次数等于盘上的开孔数，从而测出旋转体旋转速度。该方案的优点是感应测距的灵敏度高，缺点就是不稳定，容易被外界光源所影响。

方案②：霍尔传感器

采用霍尔传感器测距。使用霍尔开关元件进行测量转速，由于其内部具有稳压电路、霍尔电势发生器、放大器、施密特触发器和输出电路，其输出电平和TTL电平兼容。所以在待测旋转体的转轴上装上一个圆盘，在圆盘上装上很多对小磁钢，小磁钢越多其分辨率就越高。将霍尔开关固定在小磁钢附近，当旋转体以角速度M旋转时，每当 一个小磁钢转过霍尔开关，霍尔开关便输出一个脉冲，这样就可以计算出单位时间的脉冲数，便可确定旋转体的速度。

综合上述的描述，光电测距传感器容易受到外界的光源干扰，对于移动的物体的距离测量是不合适的；对于集成化霍尔开关传感器因其灵敏比较高、体积小、使用的时间比较长、功能损耗比较低以及受外界环境的干扰小等优点，最终选用霍尔传感器来进行速度测量。

2.4 语音模块的选择

方案①：ISD4004语音芯片

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