求基于凌阳单片机的出租车计价器论文

发布网友发布时间：2022-04-24 04:31

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热心网友时间：2023-10-28 06:05

1 引言
利用凌阳单片机SPCE061A 的语音功能
[1],配合SPLC501 液晶模组,可以模拟实现带
语音提示功能的出租车计价系统,相对于用51
单片机而言,可以去掉单片机外部的语音芯片
和存储器芯片,系统硬件设计较为精简稳定,
功能更为强大,因而本文设计的基于凌阳单片
机的出租车计价器具有一定的实用价值。
2 计价系统的计算方法
本文设计的出租车计价系统可以接受里
程传感器的脉冲输入(使用PWM 模拟替代传
感器脉冲),并对脉冲进行计量,继而转换成里
程;采用现行出租车计价系统的计算方法,对
行驶里程进行计费; 提供友好的用户界面,并
具有语音提示功能。该出租车计价系统的计
算方法如下:
2.1 里程计量
(1)单片机对传感脉冲进行计数(传感器脉
冲使用SPCE061A 内部PMW 输出模拟),并
将脉冲数换成公里数;
(2)每公里对应的脉冲数可以调整。
2.2 费用计算
费用计算包括两部分:行驶费用和低速等
待费用;
(1)行驶费用计算如下:
1) 白天行驶里程不足StartMilege(3公里)
时,费用按照起步价StartPrice(￥7.0 元)计
算;当超出StartMilege 时,行驶费用＝
StartPrice+(行驶里程－ StartMilege)×每公
里的单价;夜晚行驶里程不足StartMilege时,
费用按照起步价NightStartPrice(￥8.0元)计
算;当超出StartMilege 时,行驶费用＝
NightStartPrice+(行驶里程－StartMilete)×
每公里的单价。
2) 每公里的单价根据时间区分为白天和
黑夜两种价格。白天每公里价格为
PricePerkm(￥2.0 元),晚上每公里价格为
NightPricePerkm(￥2.4 元);
3)依靠时间判断白天和黑夜,晚上Night
Time1(23 点)之后,认为进入夜行状态,早上
NightTime2(5点)之后,认为离开夜行状态,进
入昼行状态;
4) 如果行驶里程超过LongWayLimit(十
三公里),则超出的里程的单价上涨为原单价的
LongWayPrice(1.5)倍,做为空返费用。
(2)低速等待费用计算如下:
1) 低速等待时间的计时方法为:当车速低
于WaitSpeed1(5 公里/ 时)时开始计时,车速
超过WaitSpeed2(10 公里/ 时)时终止计时;
2) 如果行驶过程中多次发生低速等待,则
等待时间累加;
3)总的等待时间不超过FirstWaitTim-
Limit(5分钟),则不计算费用;
4)总的等待时间超过FirstWaitTimeLimit
(五分钟),增加WaitPrice(￥2.0)元,同时,超
出的时间按照每WaitTimeLimit(3 分钟)增加
WaitPrice(￥2.0)元计算,不足Wait Time
Limit(3分钟)的部分不增加费用。
5)上面提到的WaitSpeed1、WaitSpeed2
、FirstWaitTimeLimit、WaitTime-
Limit、WaitPrice等参数要求可以在程序中调
整;
(3)要求系统可以在行驶期间实时检测并
计算总的费用(包括行驶费用和等待费用)。
3 系统硬件设计
图1 为出租车计价器的硬件连接示意
图。采用SPCE061A 作为主控制器,通过IOB2
接收传感器的脉冲输入(在本方案中使用IOB9
输出的PWM 模拟传感器的脉冲),对脉冲进行
计数,然后换算成里程数,并按照现行的出租
车计价系统的标准进行计费。
4 系统软件设计
本系统软件中包括下面程序模块:
主程序:初始化系统涉及到的硬件模块,
扫描键盘,根据按键启动/ 停止里程测量,并
调用用户界面程序定时更新日期时间显示,实
时更新单价、里程、低速时间、费用等信息显
示[2]。
液晶驱动程序:LCD 显示驱动程序,实现
文本、图形显示等功能。采用SPLC501 液晶
模组附带的驱动程序。
按键扫描程序:扫描按键,返回扫描结
果。系统使用1024Hz 时基中断对IOA 口低
基于凌阳单片机的出租车计价器的设计
司孝平1 李战英2
(1 华北水利水电学院信息工程学院河南郑州 450011; 2 河南省*厅河南郑州 450004)
摘要: 本文介绍了利用凌阳单片机SPCE061A 作为主控制器, 配合SPLC501 液晶模组设计出租车计价器的过程。该系统可以实现出租
车计价系统的基本功能, 并具有友好的语音提示界面。
关键词:单片机液晶模组出租车计价器
中图分类号:TP368.1 文献标识码: A 文章编号:1674-098X(2008)12(a)-0010-02
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1 2 科技创新导报 Science and Technology Innovation Herald
2008 NO.34
Science and Technology Innovation Herald
综述
科技创新导报
八位进行扫描,并进行去抖、长短按键判断
等工作。
语音播放程序:播放提示音,行驶里程、
费用等[3]。
计价管理程序:完成传感器脉冲计量,然
后转换为公里数,并根据规则计算对应的费
用,同时,监测行驶速度,统计低速时间,计算
低速等待费用,提供液晶显示更新函数,以便
主函数可以控制更新用户界面以及行驶里程、
费用等信息的显示。该模块包括PWM 管理程
序、里程计量程序、时间管理程序、费用管理
程序、用户界面控制程序等部分。
4.1 主程序
主程序流程如图2:程序运行后首先初始
化各个硬件部件,同时打开1KHz 和2Hz 时基
中断,为键盘扫描和时间管理模块服务。然
后,程序进入主循环,不断进行按键扫描,并根
据按键启动/ 停止里程计量,或进入系统设置
模式。在主循环中同时还对时间显示进行更
新。
4.2 计价管理程序
(1) PWM 管理程序
本系统中,使用了TimerB 产生PWM 波,
模拟实际的出租车上的里程传感器脉冲。改
变PWM 的频率, 就相当于改变了车速, 对
PWM 波的脉冲进行计数,等同于对里程传感
器的脉冲进行计数。
对PWM 的管理包括: 启动PWM、增大
PWM 频率、减小PWM 频率、停止PWM 等。
对PWM 的管理包括: 启动PWM、增大PWM
频率、减小PWM 频率、停止PWM 等。
系统中为TimerB 设置了96K 的时钟源,
以产生一定频率范围的P W M 波, 改变
TimerB 的计数初值,将会改变PWM 的频率,
从而达到管理PWM 频率的目的。
(2) 里程计量程序
本系统中使用了外部中断1 来实时检测
由IOB2 输入的脉冲。在外部中断服务程序中
对中断次数进行计数,便可以统计输入脉冲的
数量。
一般情况下,运行一段时间后输入单片机
的脉冲数量会比较大,容易导致计数结果溢
出。故程序中使用了两个变量对脉冲进行计
数。uiPulseNum变量用来记录中断次数(脉冲
个数),当达到一公里对应的脉冲数量后,使另
外一个记录公里数的变量uiDistance加一,并
使uiPulseNum 归零重新计数。这样,便将公
里数的整数部分和小数部分分开统计,使结果
不容易溢出,也便于结果转换。
另外,程序中使用了2Hz 时基中断用来计
算车辆的行驶速度。统计0.5s内的脉冲数量,
即可以得到车辆的行驶速度。这一速度将提
供给费用管理程序用来判断是否处于低速等
待状态。
(3) 时间管理程序
系统使用2Hz 时基中断实现计时。其中,
2Hz 计数器ulTimer 用来为其他模块提供两个
2Hz 的计数器以方便地实现计时等操作。
(4) 费用管理程序
费用管理程序的作用是监测系统时间、
行驶里程和低速等待时间,并根据一定规则换
算成费用。启动计费时,需要判断当前时间是
否属于夜行,以便执行夜行起步价和单价。启
动计费后,主程序需要在主循环中不断调用计
费服务程序。
计费服务程序是按照规则计算费用的核
心程序。在这里,程序记录当前行驶里程,并
判断是否出现昼夜行交替现象,以便对单价进
行调整;判断行驶里程是否超过规定的空返距
增加,混合砂浆的导热系数逐渐降低,与水泥
砂浆的变化类似,掺量与导热系数基本呈直线
趋势,并且随着橡胶粉掺量的增加,导热系数
下降的幅度逐渐降低。
2.3 干密度和导热系数的关系
如图3 所示,随着干表观密度的增加,导
热系数增加。利用所测数据,回归得出混合砂
浆导热系数与其干密度之间的函数关系式1.2
如下:
y=0.1121e0.0008x(R2=0.9903) (1.2)
式中:x 为橡胶水泥砂浆的干燥密度,kg/
m 3;
Y 为橡胶水泥砂浆的导热系数,W/(m·
℃)。
由以上的试验数据和拟合曲线可见,混合
砂浆的导热系数与其干密度之间具有较好的
相关性。
3 保温机理分析
从保温的角度来讲,就是要防止室内的热
量通过围护结构传出去。热量通过建筑围护
结构传递的方式有三种:导热、对流和辐射,
其中导热是最主要的方式,要提高保温材料的
保温性能,则需增大其热阻。由热阻公式R=
S/ 入可知,途径有两条:加大保温材料厚度和
减少保温材料的导热系数[2]。但由于结构和
经济方面的原因,保温材料不可能做得太厚。
因此只能选用导热系数极低的保温材料。由
于室内温度不高,传热的方式主要是传导;导
热必须有介质,热能通过介质分子的振动传
递。因此减少或阻止传热,就必须增大材料的
热阻,即选用导热系数小、热阻大的材料,增
加材料的气孔率,特别是增加材料中盲孔的数
量(贯通的气孔中形成空气对流,增大传热量)。
本试验在砂浆中掺入橡胶粉就是基于这一思
想设计的。橡胶粉相当于泡沫引气剂,掺入引
气剂后,由于引入大量微细的不连通的微小
孔,均匀分别在砂浆体内,阻断或减缓了热流
的通过,从而导致砂浆的导热系数降低。
由本章试验数据可知,砂浆的导热系数与
其表观密度之间有密切的关系。这是因为表
观密度的大小主要反映了材料内部的孔隙率
大小,砂浆的导热系数是由骨架与气孔中空气
的导热系数共同决定的,一般情况下孔隙多,
空气含量多,材料的导热系数也就越小,因此
随表观密度的增加,导热系数增加,其保温性
能也逐渐下降。
4 本章小结
本章试验研究了橡胶粉掺量对水泥砂浆
和混合砂浆热工性能的影响,得出以下结果:
(1)由于橡胶粉的表观密度比砂要小很多,
等体积取代细纱后,砂浆试件的干表观密度明
显下降。当橡胶粉体积分数为20％时,水泥砂
浆的干表观密度是基准砂浆的83.6％;当橡胶
粉体积分数为100％时,干表观密度仅为基准
砂浆的1/2。
(2)橡胶粉的掺入显著降低砂浆的导热系
数。橡胶粉掺量为20％时,水泥砂浆的导热系
数仅为基准砂浆的65.9％;当砂完全被橡胶粉
取代时,水泥砂浆的导热系数不到基准砂浆的
1/3,这表明橡胶砂浆具有良好的保温性能。
(3)利用本章的试验数据,通过回归分析分
别得出了橡胶水泥砂浆和橡胶混合砂浆的干
表观密度与其导热系数的关系为:y=0.
0385e0.0015x(R2=0.9957)和y=0.1121e0.0008x
(R2=0.9903),可见两者具有良好的相关性。
参考文献
[1] 宫本镇.混凝土小型空心砌块砌筑砂浆的
研制.硕士学位论文。20040501
[2] 干拌砂浆的研究.硕士毕业论文.2004,3,
5.
离,一旦超过此距离则将价格上涨50％;从里
程测量模块得到车辆行驶的速度,判断是否出
现低速行驶状态,并利用时钟管理模块提供的
2Hz 计数器对低速行驶时间进行计时,从而计
算低速等待时间。
(5) 用户界面控制程序
使用液晶驱动程序提供的功能函数,可以
方便地在液晶屏上显示需要的信息或图片。
系统上电后首先绘制固定不变的部分,如一些
汉字提示等。其他如单价、行驶里程等内容在
车辆处于行驶状态时需要实时更新。界面控
制程序将从里程计量模块、时间管理模块和
计费管理模块得到必要数据进行显示。
5 结语
实验证明,所设计的出租车计价器功能正
确,完全达到了设计目标。
参考文献
[1] 雷思孝等.单片机原理及实用技术——凌
阳16位单片机原理及应用．西安电子科技
大学出版社,2004,1.
[2] 罗亚非等.凌阳16 位单片机应用基础.北
京航天航空大学出版社,2003,12.
[3] 李晶皎.嵌入式语音技术及凌阳16位单片
机应用．北京航天航空大学出版社,2003,
11.
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