我國在70年開始出現(xiàn)出租車，但那時的計費系統(tǒng)大都是國外進口不但不夠準確，價格還十分昂貴。隨著改革開放日益深入，出租車行業(yè)的發(fā)展勢頭已十分突出，國內(nèi)各機械廠家紛紛推出國產(chǎn)計價器。出租車計價器的功能從剛開始的只顯示路程（需要司機自己定價，計算后四舍五入），到能夠自主計費，以及現(xiàn)在的能夠語音提示、按時間自主變動單價等功能。隨著城市旅游業(yè)的發(fā)展，出租車行業(yè)已成為城市的窗口，象征著一個城市的文明程度。

從傳統(tǒng)的全部由機械元器件組成的機械式,到半電子式即用電子線路代替部分機械元器件的出租車計價器;再從集成電路式到目前的單片機系統(tǒng)設(shè)計的出租車計價器。出租車計價器計費是否準確、出租車司機是否作弊才是乘客最關(guān)心的問題,而計價器營運數(shù)據(jù)的管理是否方便才是出租車司機最關(guān)注的。因此怎樣設(shè)計出一種既能有效防止司機作弊又能方便司機的計價器尤為重要。

本次設(shè)計的目的在于現(xiàn)在各大中城市出租車行業(yè)都已普及自動計價器，所以計價器技術(shù)的發(fā)展已成定局。而部分小城市尚未普及，但隨著城市建設(shè)日益加快，象征著城市面貌的出租車行業(yè)也將加速發(fā)展，計價器的普及也是毫無疑問的，所以未來汽車計價器的市場還是十分有潛力的。

計算機系統(tǒng)已明顯地朝巨型化、單片化、網(wǎng)絡(luò)化三個方向發(fā)展。巨型化發(fā)展的目的在于不斷提高計算機的運算速度和處理能力，以解決復(fù)雜系統(tǒng)計算和高速數(shù)據(jù)處理，比如系統(tǒng)仿真和模擬、實時運算和處理。單片化是把計算機系統(tǒng)盡可能集成在一塊半導(dǎo)體芯片上，其目的在于計算機微型化和提高系統(tǒng)的可靠性，這種單片計算簡稱單片機。單片機的內(nèi)部硬件結(jié)構(gòu)和指令系統(tǒng)主要是針對自動控制應(yīng)用而設(shè)計的所以單片機又稱微控制器MCU（Micro Controller Unit）。用它可以很容易地將計算機嵌入到各種儀器和現(xiàn)場控制設(shè)備中，因此單片機又叫做嵌入式微控制器（Embedded MCU）。單片機自20世紀70年代問世以來，以其鮮明的特點得到迅猛發(fā)展，已廣泛應(yīng)用于家用電器、智能玩具、智能儀器儀表、工業(yè)控制、航空航天等領(lǐng)域，經(jīng)過30多年的發(fā)展，性能不斷提高，品種不斷豐富，已經(jīng)形成自動控制的一支中堅力量。據(jù)統(tǒng)計，我國的單片機年容量已達1～3億片，且每年以大約16％的速度增長，但相對于國際市場我國的占有率還不到1％。這說明單片機應(yīng)用在我國有著廣闊的前景。對于從事自動控制的技術(shù)人員來講，掌握單片機原理及其應(yīng)用已經(jīng)成為必不可少的學(xué)習(xí)任務(wù)。

  單片機的應(yīng)用十分廣泛，在工業(yè)控制領(lǐng)域、家電產(chǎn)品、智能化儀器儀表、計算機外部設(shè)備，特別是機電一體化產(chǎn)品中，都有重要的用途。其主要的用途可以分為以下方面。

l 顯示：通過單片機控制發(fā)光二極管或是液晶，顯示特定的圖形和字符。

l 機電控制：用單片機控制機電產(chǎn)品做定時或定向的動作。

l 通信：通過RS-232串行通信或者是USB通信，傳輸數(shù)據(jù)和信號。

l 科學(xué)計算：用來實現(xiàn)簡單的算法。

那么單片機是不是解決上述應(yīng)用的唯一選擇呢？當(dāng)然不是！

單片機最明顯的優(yōu)點是價格便宜，從幾元人民幣到幾十元人民幣。這是因為這類芯片的生產(chǎn)量很大，技術(shù)也很成熟。

其次，單片機的體積也遠小于其他兩種方案。單片機本身一般用40引腳封裝，當(dāng)然功能多一些的單片機也有引腳比較多的，如68引腳，功能少的只有10多個或20多個引腳，有的甚至只有8只引腳。

當(dāng)然，單片機無論在速度還是容量方面都小于其他兩種方案，但是在實際工作中并不是任何需要計算機的場合都要求計算機有很高的性能。例如，控制電冰箱的控制器就不需要使用嵌入式系統(tǒng)，用一片51就可以輕松實現(xiàn)。所以應(yīng)用的關(guān)鍵是看能否夠用，是否有很好的性能價格比。51系列的單片機已經(jīng)面世十多年，依然沒有被淘汰，還在不斷發(fā)展中，這就說明是它有廣闊的應(yīng)用前景。

本次設(shè)計是使用單片機技術(shù)來實現(xiàn)一個出租車的計價器，利用單片機豐富的IO端口，及其控制的靈活性，實現(xiàn)基本的里程計價功能和單雙程價格調(diào)整、時鐘顯示功能等等。具有性能可靠，電路簡單、成本低、擴展空間大等特點。

2.1.1 設(shè)計任務(wù)

設(shè)計一款基于STC89C52單片機的出租車計價器，通過對里程和時間的計算，對數(shù)值進行處理和顯示。可以按鍵設(shè)置價位以適應(yīng)不同的城市，可以切換白天和黑夜模式，滿足出租車的日常計費。

2.1.2 設(shè)計要求

（1）無乘客時候可以顯示時間，這樣方便實用。

（2）能顯示里程，單位為公里，最后一位為小數(shù)位。

（3）能顯示乘車時間，可以按照里程或時間自行選擇收費。

（4）能顯示金額數(shù)，單位為元，最后一位為小數(shù)位。

（5）起步公里數(shù)為3公里，價格可以自行根據(jù)當(dāng)?shù)匾?guī)定設(shè)置，若實際距離大于起步公里，按超出公里累加計算價格。

（6）按清零鍵，計價器可清除計價。

（7）可以切換白天或黑夜，而且價格分開來設(shè)定。

（8）時間可以掉電計時，設(shè)置的價格也可以存儲。

本設(shè)計采用STC89C52單片機作為主控模塊的主控芯片，結(jié)合單片機的外圍電路實現(xiàn)對整個系統(tǒng)的控制，DS1302時鐘芯片準確計時具有重新上電不用調(diào)時的功能，顯示部分采用LCD1602液晶顯示，24c02芯片可以掉電存儲設(shè)置的計費數(shù)據(jù)，即使掉電也不會丟失設(shè)置的費用，3v直流電機模擬發(fā)動機工作，使整個設(shè)計更加逼真，當(dāng)無乘客時液晶可以顯示時間（年月日時分秒），時間可以按鍵設(shè)置，此時電機不工作；當(dāng)有乘客時電機工作，可以通過按鍵開始計費系統(tǒng)工作，有清零鍵，收費可以修改（包括起價費、超過起價費每公里或分鐘收費、白天和夜晚收費標(biāo)準），可以切換白天和夜晚收費標(biāo)準，可以按照分鐘或公里收費切換。

傳統(tǒng)的計價器采用數(shù)字電子技術(shù)，利用555定時芯片構(gòu)成多諧振蕩器，或采用外圍的晶振電路作為時鐘脈沖信號，計數(shù)芯片對脈沖的計數(shù)和分頻，最后通過譯碼電路對數(shù)據(jù)進行譯碼，將譯碼所得的數(shù)據(jù)送給數(shù)碼管顯示。   

從我們學(xué)習(xí)單片機以后，發(fā)現(xiàn)數(shù)字電路的設(shè)計已經(jīng)不可靠，不能適應(yīng)更加繁瑣的設(shè)計，所以我采用單片機技術(shù)，通過單片機作為主控器，利用1602字符液晶作為顯示電路，采用內(nèi)部晶振作為時鐘脈沖，符合人性化，性價比較高。設(shè)計添加了AT24c02芯片，利用I2C可以對設(shè)置的價錢參數(shù)掉電保存。

本設(shè)計是由軟件設(shè)計和硬件設(shè)計兩部分組成的。軟件設(shè)計要用KEIL進行程序的編寫、用PROTEUS軟件進行仿真和用PROTEL 99 SE進行原理圖的繪制。硬件設(shè)計要設(shè)計電路、硬件仿真和制作電路板。

2.3.1 單片機的選擇

方案1：采用51系列單片機作為系統(tǒng)控制器

單片機算術(shù)運算功能強，軟件編程靈活、自由度大，可用軟件編程實現(xiàn)各種算法和邏輯控制。由于其功耗低、體積較小、技術(shù)成熟和成本低等優(yōu)點，在各個領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。而且抗干擾性能好。

方案2：采用凌陽系列單片機作為系統(tǒng)的控制器

凌陽系列單片機可以實現(xiàn)各種復(fù)雜的邏輯功能，模塊大，密度高，它將所有器件集成在一塊芯片上，減少了體積，提高了穩(wěn)定性。凌陽系列單片機提高了系統(tǒng)的處理速度，適合作為大規(guī)模實時系統(tǒng)的控制核心。

因51單片機價格比凌陽系列低得多，且本設(shè)計不需要很高的處理速度，從經(jīng)濟和方便使用角度考慮，本設(shè)計選擇了方案1。

方案1：采用DS1302為計時時鐘芯片

該芯片是串行電路，與單片機接口簡單，但需另備電池和32.768kHz晶振，因焊接工藝和晶振質(zhì)量等原因會導(dǎo)致精度降低。

方案2：采用DS12C887為計時時鐘芯片

該芯片與單片機采用8位并口通信，傳遞信息速度快。自帶有鋰電池和晶振，外部掉電后，其內(nèi)部時間信息還能夠保持10年之久，因電路被封裝在一起，可以保證很高的精度和抗干擾能力。而且芯片功能豐富，可以通過內(nèi)部寄存器設(shè)置鬧鐘，并產(chǎn)生鬧鐘中斷。

綜合考慮，雖然DS1302電路需要的外圍電路復(fù)雜，但是性價比比較高，而且常用且穩(wěn)定，所以選擇方案1。

方案1：采用LED數(shù)碼管

采用LED數(shù)碼管這種方案。雖然顯示的內(nèi)容有限，但是也可以顯示數(shù)字和幾個英文字母，在這個設(shè)計中已經(jīng)足夠了，并且價格比液晶字符式要低的多，為了控制設(shè)計制作的成本，在此設(shè)計中選用LED數(shù)碼管顯示。

方案2：采用液晶字符顯示器

顯示用液晶字符式，可以用軟件達到很好的控制，硬件不復(fù)雜，液晶字符顯示器可以顯示很豐富的內(nèi)容，但是液晶字符式價格昂貴，在本設(shè)計中不需要用到復(fù)雜的顯示內(nèi)容，因此放棄了此方案。

從單片機資源的角度考慮，本設(shè)計選擇了方案2，數(shù)碼管雖然也可以實現(xiàn)，但是得用很多IO口，單片機的IO口緊張，想要顯示的全面，功能齊全必須得加鎖存和驅(qū)動電路，而用液晶顯示就不需要復(fù)雜的外圍電路。

經(jīng)過反復(fù)論證，最終確定了如下方案：

(1)采用STC89C52單片機作為主控制器。

(2)采用DS1302作為計時時鐘芯片。

(3)采用LCD1602作為顯示器。