基于單片機的出租車計價器編碼傳感器的設計

1、 儀器儀表與檢測技術(shù)自動化技術(shù)與應用2005 年第 24 卷第 10 期 trumentation and Measurement 基于單片機的出租車計價器編碼傳感器的設計張曉虎1 , 劉潔2(1. 湖南文理學院 電氣工程系 , 湖南 常德 415000 ; 2. 湖南文理學院 計算機系 , 湖南 常德 415000)摘 要 :本文介紹了采用多片單片機技術(shù)的出租車計價器編碼傳感器部分的設計原理 ,給出了編碼器、解碼器、解碼寫入器的軟硬件 設計方案。整個系統(tǒng)計價準確 ,成本低廉。 關(guān)鍵詞 :單片機; 編碼器; 解碼器; 解碼寫入器 中圖分類號: TP36811文獻標識碼: B 文章編號: 100

2、327241 (2005) 1020063203MCU -Bas e d Co der a n d S e ns or f or t heTa xi Co u nterZhang Xiao - hu1 , Liu Jie2(1. Hunan University of Arts and Science of Electrician Department , Changde 415000 China ;2. Hunan University of Arts and Science of Computer Science and Technology Department , Changde 41

3、5000 China)Abstract : This paper presents the taxi counter using coded technique. The software and hardware of the coder and decoder are outlined. The system is accurate and cheap.Key words :MCU ; Coder ; Decoder ; Write - in decoder1引言隨著社會的發(fā)展 ,出租車是人們生活中非常方便且較普遍的交通工具 ,但出租車計價器相對較為落后。在過去 ,出租車采用機械式的計價器

4、 ,用齒輪比的方式來計算出租車所跑的里程數(shù) ,并由里程數(shù)來換算車費;由于機械的齒輪體積比較大 ,計算不是很準確 ,而且容易磨損 ,后來又采用了傳感器方式 ,利用傳感器接收車的跑動信息 ,從而計算里程數(shù)和車費 ,但此方法通常使干擾信號也能產(chǎn)生計數(shù)脈沖 ,所以也不完善?，F(xiàn)在我們引用單片機技術(shù) ,使用編碼和解碼信息傳遞這種方式來完成計價器計數(shù)脈沖的形成;單片機可以很精確地檢測到傳感器信號 ,這樣計價就會非常準確。完成此裝置所需器件簡單 ,成本非常低 ,技術(shù)上也容易實現(xiàn)。 每轉(zhuǎn)動一周就和磁感應傳感器正對一次 ,磁感應傳感器就會產(chǎn)生一個大約 20ms 的低脈沖 ,所以我們可以通過計算磁感應傳感器產(chǎn)生的低

5、脈沖數(shù)來計算出租車跑的里程數(shù)及相應的車費。具體檢測磁感應傳感器和發(fā)出計價脈沖的過程為: 編碼器的單片機通過一個 IO 口來檢測磁感應傳感器信號 ,當確定為傳感器產(chǎn)生的信號時 ,就通過另一個 IO 口向解碼器的單片機發(fā)送一組編碼 ,而解碼器的單片機則首先判斷當前準備接收的數(shù)據(jù)是編碼器發(fā)送的編碼還是解碼寫入器發(fā)送的解碼; 當判斷是解碼寫入器發(fā)送的解碼時 ,解碼器的單片機接收此解碼并利用 I2 C 總線協(xié)議將解碼保存到 E2 PROM 中去 ,當判斷是編碼器發(fā)送的編碼時 ,解碼器的單片機先接收此編碼 ,然后讀出自己 E2 PROM 中的解碼將其與接收到的編碼相比較 ,如果相同則解碼器單片機通過一個

6、IO 口向計價裝置發(fā)出計價脈沖 ,否則不發(fā)出計價脈沖。注意 :這里每一輛出租車的計價器的編碼和解碼都是不同的 ,這樣有利于出租車的管理以及防止計價器的盜用 ,解碼器中的解碼是使用解碼寫入器寫入其 E2 PROM 中去的; 每輛出租車計價器都具有一個編碼器和一個解碼器 ,而所有的出租車計價器都共用一個解碼寫入器 ,也就是說在計價器賣出之前用同一個解碼寫入器為所有的計價器的解碼器寫入不同的初始解 碼 ,寫入初始解碼以后計價器就不再需要解碼寫入器 ,除非此計 2系統(tǒng)原理本文主要介紹虛線框內(nèi)模塊的設計 ,其系統(tǒng)框圖如圖 1 ,主要原理為: 出租車驅(qū)動輪轉(zhuǎn)數(shù)與轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)數(shù)的傳動比是一定的 , 而轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動時帶

7、動一小磁體轉(zhuǎn)動 ,其傳動比也是一定的 ,小磁體收稿日期:2005 - 07 - 18Technique s of Automation &Applications |63 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 儀器儀表與檢測技術(shù)自動化技術(shù)與應用2005 年第 24 卷第 10 期 trumentation and Measurement 為 5 位十進制數(shù)) 給解碼器 ,每個數(shù)據(jù)都是按脈沖方式發(fā)送出去 ,十進制數(shù)是多少 ,就發(fā)送幾

8、個低脈沖 ,發(fā)送一個十進制數(shù)據(jù)所用的時間要保證在 255us 以內(nèi) ,其程序流程圖如圖 4 。 價器壞掉需要更換解碼器 ,此時需再用解碼寫入器給新的解碼 器寫入初始解碼。其硬件電路設計圖見圖 2 和圖 3 。 圖 1 系統(tǒng)框圖圖 4 編碼器程序流程圖3. 3解碼寫入器解碼寫入器部分使用的單片機為 AT89C51 ,解碼寫入器的功能與編碼器的功能類似 ,由于其要發(fā)送的解碼要能隨時改變 ,這里我們可以外接 5 個小數(shù)字鍵盤 ,解碼寫入器要發(fā)送的解碼可以從 5 個小數(shù)字鍵盤上獲得3 。為了和編碼器發(fā)送的編碼區(qū)別開來 ,解碼寫入器需要先發(fā)送一個區(qū)別字符 ,使解碼器能夠識別出當前接收的是編碼器還是解碼寫

9、入器發(fā)出的數(shù)據(jù)。區(qū)別字符后面緊跟著圖 2 解碼器和編碼器電路圖的是解碼 ,所有這些數(shù)據(jù)的發(fā)送方式與編碼器編碼的發(fā)送方式完全相同 ,由 AT89C51 單片機的 P3. 4 口輸出 ,其 程序流程圖如圖 5 。 圖 3 編碼寫入器電路圖3系統(tǒng)功能的實現(xiàn)3. 1傳感器本系統(tǒng)的編碼器部分利用傳感器來接收出租車的跑動信號 ,這里采用的傳感器為磁感應傳感器 ,當其與車輛轉(zhuǎn)軸帶動的小磁體正對時 ,傳感器的輸出引腳便會產(chǎn)生一個約 20ms 的低脈沖1 。 3. 2編碼器編碼器部分使用的單片機為 PIC12C508A ,利用 PIC12C508A 芯片的第四個引腳 GP3 來檢測傳感器的輸出信號2 。當PIC

10、12C508A 檢測到確定的傳感器信號后 ,單片機將按一定的時 序在其第七個引腳 GP0 連續(xù)發(fā)送 5 個十進制數(shù)據(jù)(即編碼形式 圖 5 解碼寫入器的程序框圖3. 4解碼器這部分采用的單片機是 PIC12CE508 ,其內(nèi)部有 E2 PROM。64| Techniques of Automation &Applications 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 儀器儀表與檢測技術(shù)自動化技術(shù)與應用2005 年第 24 卷第 10

11、 期 trumentation and Measurement 我們可以利用 I2 C 協(xié)議隨時從 E2 PROM 中讀出解碼或者向E2 PROM中寫入新的編碼4 。其工作過程為: 首先解碼器讀出內(nèi)部 E2 PROM 中 00h- 04h 中的 5 個十進制數(shù)據(jù)分別保存到 5 個內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲單元中 ,然后調(diào)用接收數(shù)據(jù)子程序 ,接收一個數(shù)據(jù)先保存到一個內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲單元中 ,并判斷這個數(shù)據(jù)是否為區(qū)別字符 10 ,若不是區(qū)別字符 ,說明現(xiàn)在接收的數(shù)據(jù)可能是編碼器發(fā)送的編碼 ,則繼續(xù)接收后面的 4 個數(shù)據(jù)保存到 4 個內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲單元中 ,將接收到的這 5 個十進制數(shù)據(jù)與前面解碼器讀出的內(nèi)部 E2 P

12、ROM 中 00h - 04h 中的 5 個十進制數(shù)據(jù)進行比較 , 相等則在GP0 引腳上發(fā)送一個 2ms 的低脈沖作為計價脈沖 ,不相等則重新接收數(shù)據(jù); 若是區(qū)別字符 10 ,說明現(xiàn)在解碼寫入器要修改解碼器的解碼 ,必須馬上接收跟在區(qū)別字符后面的 5 個數(shù)據(jù)并將這 5 個十進制數(shù)據(jù)保存到 E2 PROM 的 00h - 04h 中來覆蓋以前的解碼。其程序流程圖如圖 6 ,其調(diào)用的子程序如圖 7和圖 8 。 升級。圖 7I2 C 協(xié)議下讀 E2 PROM 程序流程圖圖 8I2 C 協(xié)議下寫 E2 PROM 程序流程圖5參考文獻 : 1 宋青,權(quán)偉龍,齊新元. 開關(guān)型霍爾傳感器的原理與工程實現(xiàn)

13、J . 物理實驗,2003 ,23 (7) :6 - 9 2 彭樹生,莊志洪,趙惠昌. PIC 單片機原理及應用 M . 北圖 6解碼器程序流程圖械4結(jié)論本系統(tǒng)解決了以往計價器計價不準確、使用壽命短等缺點 ,現(xiàn)在采用以單片機為主控制單元的編碼解碼技術(shù) ,使每個出租車的計價器擁有不同的編碼 ,從而防止出租車之間計價器的相互盜用 ,便于出租車公司對出租車的管理。我們可以隨時對單 片機的外圍電路進行擴展 ,并通過軟件編程實現(xiàn)本系統(tǒng)的不斷 工業(yè),2001 3 余永權(quán). ATMEL89 系列單片機應用技術(shù) M . 北京: 北京航空航天大學,2002 ,4 4 竇振中,汪立森. PIC 系列單片機應用設計與實例 M . 北京:北京航空航天大學,2000作者簡介:張曉虎(19