出租車計費器是出租車上必不可少的一種儀表，隨著電子技術，特別是嵌入式應用技術的飛速發展，智能芯片越來越廣的應用到了出租車計費器上。這使得出租車計費器能夠精準的計算出行車里程及對應的價格，使乘客能夠更直觀明了的知道自己的乘車價格，而司機師傅也不用再靠人工計算來得出乘客的費用，避免了很多麻煩。本文以單片機STC89C51 為核心設計一款出租車計費器， 使能夠實現里程及對應價格的顯示，由于采用芯片的自動定時計數，所以能夠準確的計算出總的行車里程并能轉換成對應的價格來，這樣能夠避免出租車司機作弊的可能性，做到公平公正。
1 出租車計費器的設計要求與設計方案
1.1 出租車計費器設計要求
設計一個出租車自動計費器，計費包括起步價、行車里程、總計費價格三部分，并用1602?液晶顯示器顯示起步價、單雙行程、總里程及總金額。語音播放用ISD1820 模擬出租車的載客、到站及對費用的語音提醒等功能。
? ? ①計費功能
? ? 本設計費用的計算是按行車里程數來收費。設計費器的起步價為5.00 元。
? ? (1)當行駛里程<3km 時，費用按起步價計算。
? ? (2)當行駛里程>3km 時，白天單程每公里按1.5 元計算費用，白天雙程每公里按1 元計算費用，黑夜單程每公里按2 元計算費用，黑夜雙程每公里按1.5 元計算費用。
? ? ?、?LCD?顯示功能
? ? (1)行駛里程用五位數字顯示，即顯示方式為“YYY.Y”, 單位為km.顯示里程范圍為0-999.9km,精確到0.1km。
? ? (2)總費用顯示也是用五位數字顯示，顯示方式為“YYYYY”, 單位為元。計價范圍從0-99999 元，精確到1 元。
? ? ③語音功能
乘客上車時，需語音播報“歡迎乘坐XXXX 出租車公司，請說明目的地”等提示，目的地乘客下車時，需語音播報乘車總費用及歡迎下次乘坐等提示。
1.2 方案確定
本次設計采用MPU 技術，以STC89C51 單片機為核心芯片，利用1602液晶顯示器顯示對應里程及價格，A44E作為傳感電路的核心，ISD1820 作為語音提示電路的核心芯片，采用12M?晶振，利用獨立按鍵來實現單雙行程的選擇，以下是方案的系統流程圖，方案圖如圖1-1 所示：
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2 出租車計費器的硬件設計
在本次設計中，時鐘電路和復位電路采用最常用的電路來設計，構成單片機的最小系統;鍵盤電路采用獨立按鍵的設計方法來實現;顯示電路LCD1602 的驅動電路也是設計者們經常用到的;本次設計的特色在于傳感電路和語音播報電路的設計如下所示：
2.1 傳感電路
傳感器采用霍爾傳感器A44E,它是一種磁傳感器，當電機帶葉輪轉動時，我們在葉輪上固定一塊小磁鐵，將A44E 靠近小磁鐵時，葉輪上小磁鐵每經過一次霍爾傳感器，就會產生一個脈沖信號，并通過單片機端口位將脈沖信號傳遞給單片機。單片機MPU 在將數據處理后，就通過液晶顯示器顯示出來。測速電路圖及霍爾傳感器A44E的驅動電路如下圖2-1、2-2 所示。
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2.2 語音電路
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ISD1810,ISD1820 語音芯片的基本結構與ISD1110、1420 完全相同，采用CMOS技術，內含振蕩器，ISD1820 語音芯片話筒前置放大，自動增益控制。它的主要特性體現在一下方面：這些特性使得設計者大大降低了電路設計的難度，尤其在進行語音的錄放時，無需設計程序，大大簡化了設計難度，且操作簡單。ISD1820 芯片的常用電路如下圖所示：
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3 出租車計費器的軟件設計
3.1 單片機I/O 口使用
在本次設計中獨立按鍵的連接就用到了P1 口的P1.4 到P1.7,LCD1602 的控制用了P1 口中的P1.0 到P1.2 位，數據位用到了P0 口，傳感電路用到了P3.4、引腳，語音電路用到P2.7 引腳。
3.2 獨立按鍵判斷
對于獨立鍵盤的判鍵，首先確定是否有鍵按下，如果有則需要延時一會兒，再判斷是否有鍵按下(起到防抖的作用)，如果確實有鍵按下，則釋放按鍵，最后執行鍵功能程序。
3.3 顯示程序設計
1602 液晶顯示器是字符型的，顯示容量為16*2 個字符，工作電壓為4.5-5.5V,在編寫應用程序的時候，應該按照先讀狀態接著寫指令，然后讀數據最后最后寫數據的基本操作時序，在進行每一次命令或數據的寫入時都需要判斷液晶是否忙。
4 結語
本次設計的出租車計費器在通過Protues 仿真軟件的仿真時，能夠實現其對應的各種功能，既能模擬仿真出出租車的啟動與停止，也能顯示出對應的里程數與乘車費用，同時本次設計還能利用ISD1820 來錄入和播放各種相關的語音提示。因此本設計具有性能優良、操作簡單、實用性強、成本低等特點，加上配套的設計程序，使的本次設計具有較高的智能化水平。
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史海拾趣
對于能判斷障礙物的機器人電路，網友可能還有以下幾個問題及其相應回答：
問題一：機器人通常使用哪些傳感器來判斷障礙物？
回答：
機器人通常使用多種傳感器來判斷障礙物，主要包括但不限于以下幾種：
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超聲波傳感器：這是最常見的一種傳感器，通過發射超聲波并接收其反射回來的信號，根據信號的時間差和波速計算障礙物的距離。超聲波傳感器在檢測大范圍、非接觸式的障礙物時非常有效。
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紅外傳感器：紅外傳感器通過發射紅外光并接收其反射光來判斷障礙物的存在和距離。紅外傳感器在近距離和快速檢測中表現優異，且成本相對較低。
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激光傳感器：激光傳感器利用激光束進行測距，具有高精度、長距離測量的特點。但相比超聲波和紅外傳感器，激光傳感器的成本更高，適用于對精度要求極高的應用場景。
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視覺傳感器：一些高級的機器人還配備了視覺傳感器，如攝像頭，通過圖像處理技術來識別并判斷障礙物。這種方法可以實現更復雜的場景理解和避障策略。
問題二：如何設計能判斷障礙物的機器人電路？
回答：
設計能判斷障礙物的機器人電路需要考慮以下幾個關鍵步驟：
-
選擇合適的傳感器：根據機器人的應用場景、成本預算和精度要求選擇合適的傳感器。
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設計信號處理電路：將傳感器采集到的原始信號（如電壓、電流等）進行放大、濾波等處理，以便于后續的數字處理或微控制器讀取。
-
微控制器編程：根據傳感器的輸出信號編寫微控制器的程序，實現障礙物的判斷、避障策略的制定和執行。
-
執行機構控制：通過微控制器控制機器人的執行機構（如電機、舵機等），實現機器人的移動和避障動作。
-
整體調試與優化：對整個電路進行調試和優化，確保機器人能夠準確、穩定地判斷障礙物并執行避障動作。
問題三：如何提高機器人判斷障礙物的準確性和穩定性？
回答：
提高機器人判斷障礙物的準確性和穩定性可以從以下幾個方面入手：
-
選用高質量的傳感器：高質量的傳感器具有更高的精度和穩定性，能夠減少誤判和漏判的情況。
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優化信號處理電路：通過合理的電路設計和元器件選擇，減少信號噪聲和干擾，提高信號的信噪比和可靠性。
-
算法優化：對微控制器的算法進行優化，采用更先進的算法或策略來提高障礙物的判斷精度和避障效果。
-
多傳感器融合：利用多種傳感器進行融合處理，可以彌補單一傳感器的不足，提高整個系統的魯棒性和可靠性。
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實驗驗證與迭代優化：通過大量的實驗驗證和迭代優化，不斷調整和優化機器人的參數和算法，以提高其判斷障礙物的準確性和穩定性。
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