基于51单片机的出租车计价器的设计

引言

在科学技术和经济水平快速发展的21世纪，乘坐出租车和网约车出行已经成为一种非常重要的交通出行方式。行业的转型发展让出租车行业迎来了一场新纪元。但是在出租车行业迅速发展的同时，也出现了很多问题。经营管理不善，司机服务不规范，随意定价收款的现象也是层出不穷。为了根治这种现象，出租车计价器孕育而生。出租车计价器的问世不仅减少了行业的乱象，而且让管理者和经营者更加诚信的服务乘客，在很大程度上改善了行业风气。

但是目前国内广泛使用的出租车计价器功能单一，不能满足人们的需求，人们更致力于一种功能齐全，生产成本低的出租车计价器。伴随着科技水平的提高，出租车计价器也迎来了新的变革，这时第二代出租车计价器问世了。

设计选用宏晶公司生产的STC89C52单片机，加上外围芯片，设计出一个性能稳定，实用性强的出租车计价器。电路主要由测速模块、时钟模块、测温模块组成。设计出功能齐全、实用性强的出租车计价器。此设计能够实现计价器的各项功能要求，使用适当的接口作为输人输出通道,实现对电机驱动模块的运行控制，以达到对出租车各项性能指标的测量，具有很大的市场前景以及开发空间。

系统概述

设计要求

运用所学的知识和专业技能，以STC89C52系列单片机为核心设计一个简易的出租车计价器系统，实现出租车计价器的稳定运行。用霍尔传感器测速测量出租车的实时速度，用延时实现调速功能。设计的出租车计价器还需具有显示时钟和测量温度的功能，并且能够自动计算费用、设置起步价、设置每公里价格。设计选用STC89C52单片机作为控制器，自带AD转换，当一边有按键按下时，另一边以数字的形式在LCD12864显示屏上显示出相应的车速、温度、时间以及总价。

（1）能够设置起步价，每公里价格；

（2）能够测量出出租车的速度并显示；

（3）自动计算总费用；

（4）具有时钟和温度测量功能。

总体设计

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总体设计框图如图1-1所示，设计主要由单片机模块，按键控制模块和LCD12864显示模块组成，它们的作用分别为：

单片机模块：数据输入输出的处理。

按键模块：通过按键处理，将相关操作指令传送至单片机处理。

显示模块：用LCD12864显示屏显示出租车计价器的各项性能指标，显示当前车速、温度、总费用、起步价、每公里价格等功能。起步价和每公里价格也能通过按键进行设置并且显示过程。

其中单片机模块包括测速模块、RESET模块、ds1302S时钟模块、测温模块。通过单片机内部转换后在LCD12864显示屏上显示出相关信息。再按下按键使电机开始转动，通过延时进行调速，再通过霍尔传感器模块进行测速并通过显示模块在LCD12864上显示出当前的车速。设置了复位按键，按下复位按键时出租车计价器系统重置至初始状态。设有时钟模块将时间通过LCD12864显示屏显示出来。

2 系统设计的整体方案

2.1主控芯片的方案论证

方案一：51系列单片机

采用STC89C52作为主控芯片，管脚图如图2-1所示。51单片机的系统指令，内部结构相对简单。同时51单片机的I/O脚的设计和使用非常简单，指令系统规范。

方案二：PIC系列单片机

采用PIC系列为核心控制器。PIC单片机将各种输入输出的接口都集成在一块芯片上，它较适合应用在功能单一的设计中。

综上所述，根据在校所学以及掌握的理论知识，对51系列单片机的掌握更为熟练，同时价格也更为便宜的。51系列的单片机适用于相对简单较为容易实现的电路。51系列单片机比PIC系列单片机更容易实现设计要求，因此选择使用方案一设计。

2.2 显示模块的方案论证

方案一：LED数码管

采用LED数码管为显示模块。数码管能够显示的内容单一，受到一些产品品质要求和影响，不能做很小和显示内容很多的产品。数码管厚大笨重，占用产品结构尺寸较大，同时数码管的消耗电力大，数码管不同于液晶产品，受到视角限制，数码管属于全视角的产品。

方案二：LCD12864显示屏

采用LCD12864为显示模块。LCD12864显示屏具有功耗低的特点，液晶分子由电压驱动，液晶屏基本不用耗电。但由于液晶分子的扭曲特性，导致液晶屏视角上有偏差，只能有一个方向的视角是非常清楚的。LCD液晶显示屏在玻璃中间刻画线路和灌注液晶，可以做到高精度的操作，显示内容多样化，显示颜色也多姿多彩。LCD12864管脚图如图2-2所示。

综上所述，再结合出租车计价器的设计要求，选择LCD显示屏作为设计的显示模块。因为设计需要实现的功能较多，LED数码管能够显示的的内容单一，选用LED数码管，无法满足设计的显示需要。相反LCD12864显示屏具有显示多样化，可承载的内容多，可以做到高精度的操作。综上所述，显示模块采用方案二设计。

2.3电动机的方案论证

方案一：直流电机

采用直流电机为动力元件。安装较为简单，价格较为便宜。在给定的负载条件下，可以根据设计需要人为改变电机转速，更加有利于出租车计价器调速测速功能的实现。

方案二：步进电机

采用步进电机为动力元件。步进电机不会以连续的方式旋转，而是以离散的步长或增量移动，不适合模拟出租车的运行速度。步进电机适用于对精度要求大的设计。

综上所述，由于本设计需要稳定的改变速度，同时速度变化较大。另一方面直流电机较为便宜，因此设计选择方案一，用直流电机作为电动机。

2.4 电机驱动模块的方案论证

方案一：L298N驱动

采用L298N电机驱动为控制器。如果改变输入，能够实现电机的转向。更适用于模拟小车行驶。它拥有双通道输出，A输出和B输出，可以实现两路电机进行不同的控制与操作。

方案二：ULN2003驱动

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