基于PIC單片機的出租車計費系統設計

侯益坤，劉艷萍，劉益標

（廣東工貿職業技術學院電氣自動化系，廣東 廣州 510510）

隨著單片機開發技術的不斷發展，目前在全世界利用單片機設計的嵌入式系統，帶來了工業的騰飛。隨著汽車行業快速發展，出租車日益普遍，了解出租車的計費系統，對我們的日常生活也有很大幫助。

利用PIC單片機C語言，實現出租車計費系統，使其實現計費以及預置和模擬汽車啟動、停止、復位等功能，并使用TG12864E液晶模組作為顯示器，可以顯示數字、字母、中文、圖片等，使系統信息一目了然。本系統除了里程統計和費用計算以外，還具有萬年歷和語音播報功能：萬年歷由時鐘芯片PCF8563實時提供時鐘信號，再由單片機調用顯示；語音播報由語音芯片ISD1420提供語音信息，語音信息放在不同的地址里，由單片機從這些地址中，調用合適的語音進行播放，突出了該語言良好的可讀性、靈活和易理解等優點。

1 系統硬件設計

計費系統以PIC單片機為系統核心，利用PIC16F877單片機配合TG12864液晶模組，以及ISD1420語音模塊等，實現基本的出租車計價器功能。

本系統是由PIC單片機、液晶顯示模塊、計數脈沖發生器、系統實時時鐘以及語音等模塊組成。系統功能框圖如圖1所示。

圖1 系統功能框圖

1.1 PIC16F877單片機

PIC16F877單片機是一種具有FLASH程序存儲器的8位COMS單片機，采用高性能的哈佛雙總給結構CPU和RISC指令集，CPU可同時訪問數據存儲器和程序存儲器，是一種高速、低功耗及功能齊全的微處理芯片，內部含有FLASH、ROM、RAM、EEPROM、I/O端口、A/D轉換器、捕捉器/比較器/PWM、串行通信端口、定時器/計數器和中斷控制器，以及數據總線、數據存儲器總線和程序存儲器總線。其中數據總線和數據存儲器總線是8位寬，程序存儲器總線是14位寬。集成于片內的數據存儲器，通過片內的8位總線與算術邏輯單元ALU連接，可以直接通過內部總線傳送信息，以寄存器方式工作和尋址。

1.2 數據采集電路

數據采集主要采集車輪的轉速等開關量信號，采集電路如圖2所示，外部開關量進入光電耦合器件TLP521-4，TLP521-4的輸出端連接到單片機的I/O口，供CPU查詢外部開關量的狀態。

圖2 開關量采集電路圖

1.3 語音播放模塊

語音播放模塊電路用于播放提示音、行駛里程、費用等，電路如圖3所示。

ISD1420系列單片錄放時間為8～20 s，音質好。芯片采用CMOS技術，內含震蕩器、話筒前置放大、自動增益控制、防混淆濾波器、平滑濾波器、揚聲器驅動及EEPROM陣列，最小的錄放系統僅需麥克風、喇叭、兩個按鈕、電源及少數電阻電容。

圖3 語音播放電路圖

在錄放操作結束后，芯片自動進入低功耗節電模式、功耗僅0.5 μA。ISD1420系列有唯一的錄音控制和邊緣/電平觸發兩種放音控制。不分段時外圍線路最簡，也可按最小段長為單位任意組合分段，芯片提供若干操作模式，大大提高了控制的靈活性。芯片采用多電平直接模擬量存儲專利技術，每個采樣直接存儲在片內單個EEPROM單元中，因此能夠非常真實、自然地再現語音、音樂、音調各效果，避免了一般固體錄音電路因量化和壓縮造成的量化噪聲和“金屬聲”。采樣頻率從5.3 kHz、6.4 kHz到8.0 kHz，對音質僅有輕微影響。片內信息可保存100年（無需后備電源），EEPROM單片可反復錄音10萬次。

1.4 時鐘模塊

PCF8563是PHILIPS公司推出的一款工業級、內含I2C總線接口功能的具有極低功耗的多功能時鐘/日歷芯片，PCF8563的多種報警功能、定時器功能、時鐘輸出功能以及中斷輸出功能，能完成各種復雜的定時服務，甚至可為單片機提供看門狗功能，內部時鐘電路、內部振蕩電路、內部低電壓檢測電路1.0 V以及兩線制I2C總線通訊方式，不但使外圍電路極其簡潔，而且增加了芯片的可靠性，同時每次讀寫數據后內嵌的字地址寄存器會自動產生增量，電路如圖4所示。

圖4 時鐘電路圖

1.5 液晶顯示模塊

利用液晶顯示模塊，可以將PIC16F877單片機處理后的信息進行顯示，方便查看實時數據。12864 E液晶顯示器，是一種具有8位并行接口方式，內部含有國標一級、二級簡體中文字庫的點陣圖形液晶顯示模塊，其顯示分辨率為128×64,內置8 192個16×16點漢字和128個16×8點ASCII字符集。利用該模塊靈活的接口方式和簡單、方便的操作指令，可構成全中文人機交互圖形界面，可以顯示8×4行16×16點陣的漢字，也可完成圖形顯示。低電壓低功耗是其又一顯著特點。液晶顯示模塊電路如圖5所示。

圖5 液晶顯示電路圖

2 系統軟件設計

軟件設計采用模塊化設計，各個模塊之間做到低耦合、高內聚。軟件設計主要包括以下幾個部分：單片機I/O口初始，定時器初始化，液晶模塊初始化，外部開關量采集子程序等，主程序里面調用各個模塊，主程序流程圖如圖6所示。

3 結束語

基于PIC16F877單片機的出租車計費系統，實現數據的實時采集和顯示，通過系統軟硬件的設計和調試，實際使用情況良好，費用低廉。該系統已廣泛應用于出租車，取得較好的經濟效益。

圖6 主程序流程圖

[1]丁躍軍，等.PIC單片機基礎教程[M].北京：北京航天航空大學出版社，2005.

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