基于單片機(jī)的出租車計(jì)價(jià)器編碼傳感器的設(shè)計(jì)

1、 儀器儀表與檢測(cè)技術(shù)自動(dòng)化技術(shù)與應(yīng)用2005 年第 24 卷第 10 期 trumentation and Measurement 基于單片機(jī)的出租車計(jì)價(jià)器編碼傳感器的設(shè)計(jì)張曉虎1 , 劉潔2(1. 湖南文理學(xué)院 電氣工程系 , 湖南 常德 415000 ; 2. 湖南文理學(xué)院 計(jì)算機(jī)系 , 湖南 常德 415000)摘 要 :本文介紹了采用多片單片機(jī)技術(shù)的出租車計(jì)價(jià)器編碼傳感器部分的設(shè)計(jì)原理 ,給出了編碼器、解碼器、解碼寫入器的軟硬件 設(shè)計(jì)方案。整個(gè)系統(tǒng)計(jì)價(jià)準(zhǔn)確 ,成本低廉。 關(guān)鍵詞 :單片機(jī); 編碼器; 解碼器; 解碼寫入器 中圖分類號(hào): TP36811文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: B 文章編號(hào): 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(huì)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(jì)價(jià)器相對(duì)較為落后。在過去 ,出租車采用機(jī)械式的計(jì)價(jià)器

4、 ,用齒輪比的方式來計(jì)算出租車所跑的里程數(shù) ,并由里程數(shù)來換算車費(fèi);由于機(jī)械的齒輪體積比較大 ,計(jì)算不是很準(zhǔn)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(dòng)信息 ,從而計(jì)算里程數(shù)和車費(fèi) ,但此方法通常使干擾信號(hào)也能產(chǎn)生計(jì)數(shù)脈沖 ,所以也不完善?，F(xiàn)在我們引用單片機(jī)技術(shù) ,使用編碼和解碼信息傳遞這種方式來完成計(jì)價(jià)器計(jì)數(shù)脈沖的形成;單片機(jī)可以很精確地檢測(cè)到傳感器信號(hào) ,這樣計(jì)價(jià)就會(huì)非常準(zhǔn)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(shí)現(xiàn)。 每轉(zhuǎn)動(dòng)一周就和磁感應(yīng)傳感器正對(duì)一次 ,磁感應(yīng)傳感器就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)大約 20ms 的低脈沖 ,所以我們可以通過計(jì)算磁感應(yīng)傳感器產(chǎn)生的低

5、脈沖數(shù)來計(jì)算出租車跑的里程數(shù)及相應(yīng)的車費(fèi)。具體檢測(cè)磁感應(yīng)傳感器和發(fā)出計(jì)價(jià)脈沖的過程為: 編碼器的單片機(jī)通過一個(gè) IO 口來檢測(cè)磁感應(yīng)傳感器信號(hào) ,當(dāng)確定為傳感器產(chǎn)生的信號(hào)時(shí) ,就通過另一個(gè) IO 口向解碼器的單片機(jī)發(fā)送一組編碼 ,而解碼器的單片機(jī)則首先判斷當(dāng)前準(zhǔn)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(dāng)判斷是解碼寫入器發(fā)送的解碼時(shí) ,解碼器的單片機(jī)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(dāng)判斷是編碼器發(fā)送的編碼時(shí) ,解碼器的單片機(jī)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(jī)通過一個(gè)

6、IO 口向計(jì)價(jià)裝置發(fā)出計(jì)價(jià)脈沖 ,否則不發(fā)出計(jì)價(jià)脈沖。注意 :這里每一輛出租車的計(jì)價(jià)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(jì)價(jià)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(jì)價(jià)器都具有一個(gè)編碼器和一個(gè)解碼器 ,而所有的出租車計(jì)價(jià)器都共用一個(gè)解碼寫入器 ,也就是說在計(jì)價(jià)器賣出之前用同一個(gè)解碼寫入器為所有的計(jì)價(jià)器的解碼器寫入不同的初始解 碼 ,寫入初始解碼以后計(jì)價(jià)器就不再需要解碼寫入器 ,除非此計(jì) 2系統(tǒng)原理本文主要介紹虛線框內(nèi)模塊的設(shè)計(jì) ,其系統(tǒng)框圖如圖 1 ,主要原理為: 出租車驅(qū)動(dòng)輪轉(zhuǎn)數(shù)與轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)數(shù)的傳動(dòng)比是一定的 , 而轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)帶

7、動(dòng)一小磁體轉(zhuǎn)動(dòng) ,其傳動(dòng)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(cè)技術(shù)自動(dòng)化技術(shù)與應(yīng)用2005 年第 24 卷第 10 期 trumentation and Measurement 為 5 位十進(jìn)制數(shù)) 給解碼器 ,每個(gè)數(shù)據(jù)都是按脈沖方式發(fā)送出去 ,十進(jìn)制數(shù)是多少 ,就發(fā)送幾

8、個(gè)低脈沖 ,發(fā)送一個(gè)十進(jìn)制數(shù)據(jù)所用的時(shí)間要保證在 255us 以內(nèi) ,其程序流程圖如圖 4 。 價(jià)器壞掉需要更換解碼器 ,此時(shí)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(shè)計(jì)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(jī)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(shí)改變 ,這里我們可以外接 5 個(gè)小數(shù)字鍵盤 ,解碼寫入器要發(fā)送的解碼可以從 5 個(gè)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(gè)區(qū)別字符 ,使解碼器能夠識(shí)別出當(dāng)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(jī)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(shí)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(dòng)信號(hào) ,這里采用的傳感器為磁感應(yīng)傳感器 ,當(dāng)其與車輛轉(zhuǎn)軸帶動(dòng)的小磁體正對(duì)時(shí) ,傳感器的輸出引腳便會(huì)產(chǎn)生一個(gè)約 20ms 的低脈沖1 。 3. 2編碼器編碼器部分使用的單片機(jī)為 PIC12C508A ,利用 PIC12C508A 芯片的第四個(gè)引腳 GP3 來檢測(cè)傳感器的輸出信號(hào)2 。當(dāng)PIC

10、12C508A 檢測(cè)到確定的傳感器信號(hào)后 ,單片機(jī)將按一定的時(shí) 序在其第七個(gè)引腳 GP0 連續(xù)發(fā)送 5 個(gè)十進(jìn)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(jī)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(cè)技術(shù)自動(dòng)化技術(shù)與應(yīng)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(shí)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(gè)十進(jìn)制數(shù)據(jù)分別保存到 5 個(gè)內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元中 ,然后調(diào)用接收數(shù)據(jù)子程序 ,接收一個(gè)數(shù)據(jù)先保存到一個(gè)內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元中 ,并判斷這個(gè)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(gè)數(shù)據(jù)保存到 4 個(gè)內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元中 ,將接收到的這 5 個(gè)十進(jìn)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(gè)十進(jìn)制數(shù)據(jù)進(jìn)行比較 , 相等則在GP0 引腳上發(fā)送一個(gè) 2ms 的低脈沖作為計(jì)價(jià)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(gè)數(shù)據(jù)并將這 5 個(gè)十進(jìn)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(jí)。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(xiàn) : 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(shí)現(xiàn)

13、J . 物理實(shí)驗(yàn),2003 ,23 (7) :6 - 9 2 彭樹生,莊志洪,趙惠昌. PIC 單片機(jī)原理及應(yīng)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(jì)價(jià)器計(jì)價(jià)不準(zhǔn)確、使用壽命短等缺點(diǎn) ,現(xiàn)在采用以單片機(jī)為主控制單元的編碼解碼技術(shù) ,使每個(gè)出租車的計(jì)價(jià)器擁有不同的編碼 ,從而防止出租車之間計(jì)價(jià)器的相互盜用 ,便于出租車公司對(duì)出租車的管理。我們可以隨時(shí)對(duì)單 片機(jī)的外圍電路進(jìn)行擴(kuò)展 ,并通過軟件編程實(shí)現(xiàn)本系統(tǒng)的不斷 工業(yè),2001 3 余永權(quán). ATMEL89 系列單片機(jī)應(yīng)用技術(shù) M . 北京: 北京航空航天大學(xué),2002 ,4 4 竇振中,汪立森. PIC 系列單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì)與實(shí)例 M . 北京:北京航空航天大學(xué),2000作者簡介:張曉虎(19