0 弁言
随着城市化进程的加快，出租车需求量不断增加、车型逐渐多样化[1]；随着司机对自身权柄的哀求，针对夜间出车、堵塞等待，分模式计费是一定趋势；物价升高以及附加燃油费的变动，引起出租车收费调度，计价器计价算法却不能及时更新[2]。出租车计价器的计费办法以及准确性与司机、搭客的利益息息相关。
传统出租车计价器的设计是采取普通液晶显示加机器按键掌握，机器按键频繁利用之后易发生故障[3]；计价器依赖硬件，易被修改，计价页面信息单一，不利于搭客监督和保障自身利益；计价器更新麻烦，不能及时跟上市场变革。针对这些不敷，本文基于低功耗的MSP430单片机设计了一款出租车计价器，采取触摸液晶显示器，电路单元大略，调度方便，模式、单价、车速等信息一览无余，很好地填补了已有出租车计价器的不敷。
1 设计思路
传统计价器利用外部芯片的定时器捕捉脉冲旗子暗记实现测速、测里程的功能，同时通过利用外部ROM芯片进行掉电保护。MSP430F149单片机集成了这些硬件条件，同时F149单片机内部定时器还具有捕获上升或低落沿的事情办法[4]，结果更精确。计价器正常事情时，点击触摸式液晶屏上选项，将触点坐标送给单片机，单片机识别出用户指令，选择相应状态；光电传感器将机器迁徙改变旗子暗记转为电脉冲旗子暗记送入单片机处理；单片机通过定时中断获取脉冲周期，根据车轮半径等实际参数算出速率、里程等信息送液晶更新显示；单片机通过SPI办法连接SD卡，送入液晶的数据同时缓存在个中，起到掉电保护的浸染；根据市场对起步价及单价的调度，出租车公司可随时更新系统程序。
2 硬件设计
全体出租车计价器设计包括四个部分：单片机模块、掉电保护模块、液晶显示模块和光电传感器测速模块。全体系统由8节干电池供电，整体构造如图1所示。
2.1 单片机单元电路设计
单片机MSP430F149的单元电路图如图2所示。16位超低功耗MSP430F149单片机包括时钟模块、定时器A、定时器B、串行通信接口、比较器以及多个I/O口等。单片机的定时器有比较/捕获模式，事情时钟可以由对内部时钟分频得到或者外接时钟供应，定时器事情在捕获模式，设置为上升沿捕获，可以得到脉冲周期间隔内的主计数器的计数差值。为了提高系统的防作弊能力[5]，可以从变速箱的输入齿轮以及输出齿轮处获取脉冲旗子暗记，按固有齿轮比编写的程序，比较两者计数值，许可极小偏差。如果调换变速箱齿轮，出租车运行之后，两处脉冲不知足确定关系，计价器不会进行计费。
计价器的韶光显示可以不须要外部的实时时钟芯片，利用单片机的定时器的定时中断，由司机根据实际韶光设定初值，当定时中断触发时，韶光加上1 s，并更新液晶显示的日期韶光。
2.2 测速单元电路设计
以往出租车计价器中检测脉冲的霍尔传感器易受磁铁滋扰，有一种作弊办法：增加磁铁个数导致电脉冲旗子暗记增加[5]，使得计价器多计费。采取光电传感器能有效地避免电磁滋扰。基于光电传感器[6]的事理设计测速电路：将机器迁徙改变旗子暗记转变为光脉冲旗子暗记，再转变为电脉冲旗子暗记送入单片机处理，电路事理图如图3所示。为了避免可见光的影响同时提高相应速率，选用GaAlAs红外对管；为保护红外发光管和光敏吸收管，两管通过电阻接地，起限流浸染；用三极管对光强变革引起的电位升降旗子暗记进行放大；末了通过反相器74HC04对三极管集电极的电脉冲旗子暗记进行消抖整形，避免单片机误判造成显示不稳定。
2.3 液晶显示单元电路设计
液晶显示单元电路[7]包括掌握电路（图4）、输入输出接口电路（图5）。液晶屏采取DMTFT-28型TFT彩色触摸屏，触摸屏的构造[8]包括三个部分：导体层之间的隔离层、电极以及两层透明的阻性导体层。如果有外力使高下两层在某个点打仗，掌握电路通过触摸屏掌握芯片XPT2046分别采集触点在X轴和Y轴上产生的数字电压量，利用公式打算触摸点坐标，根据坐标位置对应的指令，单片机对液晶显示做出状态变动或者页面切换。输入输出接口电路中，第35~40脚为触摸掌握接口；第26~33脚为液晶数据口高8位；第21~24脚是SD卡的掌握接口；第17脚为I/O扩展掌握位LE脚（74HC573锁存芯片的LE脚）；第4~16脚与掌握器之间增加了限流电阻，可以在利用5 V掌握器驱动液晶时，保护液晶避免过流而破坏，限流电阻阻值1 k、2 k均可。
2.4 掉电保护单元电路设计
掉电保护电路设计的关键是选用得当的外部存储器以及相应的通信办法。Flash写入速率比较慢，而且纵然速率能跟上，内部的Flash写入次数也有限，很快就不能事情了，给程序空间带来很多风险。这里采取SD卡以及SPI串行通信协议[9]，接口电路如图6所示。由SCLK供应时钟脉冲，SDI、SDO基于此脉冲完成数据传输。串行数据通过SDO线送入到单片机，数据在时钟低落沿或上升沿时改变，在紧接着的上升沿或低落沿被读取。输入数据时事理类似。
3 软件设计
软件部分程序采取模块化的设计方法，紧张是液晶显示程序、定时器中断测速程序和掉电存储程序，个中液晶显示程序包括定时中断计时程序、触点坐标判断程序以及预先设置的3个界面。
当车启动时，出租车自身的电气系统给计价器供电，MSP430单片机瞄准时器、液晶初始化。当电机开始迁徙改变时，会产生光脉冲由光电传感器转换为电脉冲送入单片机的定时器捕捉相邻上升沿，根据定时器所利用的时钟频率可以算出脉冲频率，继而算出电机的迁徙改变速率，再根据齿轮比等参数即可得到里程数。由里程数以及计费规则，单片机会自动算出总车费并显示在屏幕上。当司机点触屏幕时，单片机会根据点触的坐标位置，选择相应的指令，或是更新数据或是切换到预先配置的界面中。如果电路系统供电溘然中断，单片机不才次上电启动时，将储存在SD卡中的数据、状态取出连续运行。
源程序中已经设定了白天、黑夜两种模式，对应了两种不同的计费规则，由单片机根据系统韶光自行选择模式，搭客能在液晶屏上看到此时的韶光、模式。当有搭客上车时，司机只需点击“载客”，系统就会进行计费；未载客时，点击“空闲”即可。计费规则综合考虑了起步价、每公里车费、燃油附加费，只须要根据终极显示的总车费付费即可。当须要对起步价或单价或燃油附加费进行调度时，只须要修正源程序的参数，再将新程序装载到MSP430单片机中即可。主程序框图如图7所示。
4 测试及剖析
设计完成后，编写了干系功能的程序烧入单片机，通过在小车模型上仿照出租车运行，不雅观察计价器事情情形。小车通过4个LM298N芯片驱动直流电机迁徙改变；在某两个电机转轴处用光电传感器取脉冲分别送入单片机比较，偏差在运行范围内即可正常计价（仿照真实出租车系统变速箱的两个齿轮，防作弊方法）；全体小车系统以8节干电池供电，紧张用于驱动直流电机事情，计价器部分功耗很低，在出租车系统中完备能稳定事情；计价器页面清晰显示载客状态、韶光、模式、单价、里程数以及车费。表1是仿照运行显示的信息，实物见图8。
5 结束语
经由实验测试，本系统能很好地事情，改进了已有出租车计价器的不敷之处：机器按键易故障；计价器依赖硬件，易被修改，计价页面信息单一；计价器更新麻烦。新的设计具有易于系统更新、多处防作弊方法、分模式综合计费、系统稳定精简、低功耗等优点。
参考文献
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[4] 曹浩彤，刘艳.基于430单片机的大略单纯频率计设计[J].微型机与运用，2014，33（21）：92-94.
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[9] 刘景文.丈量仪器基于SD卡的数据导出接口系统设计[D].天津：天津大学，2009.
