出租车计费器设计方案比较

杨雨樵 李喆 孙垚 曾邦涛

摘要：随着出租车行业的发展，对出租车计费器的要求也越来越高，用户不仅要求计费器性能稳定，计费准确，有防作弊功能;同时还要求其具有车票资料打印、IC卡付费、语音报话、和电脑串行通信等功能，而这些与电子技术的发展是分不开的。随着城市建设日益加快，象征着城市面貌的出租车行业也将加速发展，计费器的普及也是毫无疑问的，所以未来汽车计费器的市场是十分有潜力的。

关键词：出租车;计数器;设计方案

一、总体方案设计

（一）方案一

1、设计类容具体如下：汽车在行驶时，里程传感器将里程数转换成与之成正比的脉冲个数，然后由计数译码电路变成收费金额。里程传感器由磁铁和干簧管组成，磁铁置于变速器涡轮上，每行驶100米，磁铁与干簧重合一次，即输出一个脉冲信号。则10个脉冲/公里（设为P3）。里程单价可由（B2=2.B1=1）BCD拔码开关设置，经比例乘法器后将里程计费变换成脉冲数P1=P3 （1B1+0.11B2）.由于P3=10，则P1为21个脉冲，即脉冲当量为0.1元/脉冲。同理等车计费也可以转换成脉冲当量，这需要脉冲发生器产生10个脉冲/10 分钟（设为P4），如果等车单价为0.6元/10分钟（置B4=0，B3=60，经比例乘法器后将等车计费变换成脉冲数P2=P4 （0B4 + 0.1B3）.同理起步价也可以转换成脉冲数（PO=单价/当量）或者将PO作为计数器的预置信号。最后行车费用转换成脉冲总数P=PO + P1 + P2，结果用译码显示器显示。

2、设计原理：自动计费器包括里程计费电路、等候时间计费电路、起步价三部分，用三位数码管显示，最大金额99.9元。里程计费电路工作原理：干簧继电器产生的脉冲信号经由74LS00 组成的施密特发生器整形得到CPO，CPO送入74LS160 计数器，当计数记满10 个脉冲时，一方由于与非门产生清零脉冲，加到 Rd端使计数器清零，另一方面将基本R-S触发器的Q置为 1，此时ET=EP=1，使两片74LS160 组成的21进制计数器（即出租车自动计费器课程设计里程单价计数器）开始对标准脉冲计数，（标准脉冲CP1由时钟电路提供）计满21个脉冲后，Rd端得到的清零脉冲而使计数器清零，R-S触发器的Q1输出为零，计数器停止计数，由于Q1=1，则P2=CP1使P2端输出21个脉冲信号，代表每公里行车的里程计费，即每个脉冲计费是0.1元，称为脉冲当量，P2输出的脉冲当量送到总费计数器进行计数累加。等候时间计费电路工作原理：等候时间计费电路由等候时间计费器和十分钟单价计数器组成，由三片74LS160 构成600进制等候时间计数器，对秒脉冲CP2（来至时钟电路）做计数，当计满一个循环时，也就是等候时间满十分钟，一方面对600进制计数清零，另一方面将基本R-S触发器Q2置1，启动由 74LS160构成的十分钟单价计数器工作，它是一个6进制计数器，计数期间同时将脉冲从Pl输出，在计数器计满十分钟等候单价时R-S 触发器复位为0，止计数。等候时间起始信号由手动开关给定。

3、总体框图

（二）方案二

1、基于VHDL的出租车计费器的设计.采用FPGA芯片进行出租车计费器，主要分为分频模块、计量模块、计费模块、控制模块等模块，利用FPGA 的可编程性，简洁又多变的设计方法，缩短了研发周期。主要采用了FPGA芯片，使用VHDL，语言进行编程，使其具有了更强的移植性，更加利于产品的升级。

2、设计原理：―根据设计要求，系统的输入信号clk，计价开始信号Start，等待信号Stop，里程脉冲信号 fin。系统得输出信号有：总费用数 cha0～cha3，行驶距离kmO ～km1，等待时间 min0 ～min1 等。系统有两个脉冲输入信号 clk_750k、fin，其中 clk_750k将根据设计要求分频成13hz、15hz和 1hz 分别作为公里计费和超时计费的脉冲。两个控制输入开关 start、stop;控制过程为： start作为计费开始开关，当start为高电平时，系统开始根据输入的情况计费。当有乘客上车并开始行驶时，fin 脉冲到来，进行行驶计费，此时的 stop需要置为0;如需停车等待，就把 stop变为高电平，并去除fin 输入脉冲，进行等待计费;当乘客下车且不等待时，直接将start 置为0，系统停止工作;价格开始归为起步价8.0 元。整个设计由分频模块、计量模块、计费模块、控制模块等四个部分组成。其中计量模块是整个系统实现里程计数和时间计数的重要部分;控制模块是实现不同计费方式的选择部分，根据所设计的使能端选择是根据里程计费还是根据等待时间计费;同时设计通过分频模块产生不同频率的脉冲信号来实现系统的计费。计量模块采用1HZ的驅动信号，计费模块采用13HZ、15HZ的驱动信号

二、方案比较选择

经过上面的两种方案的比较，两种方案各有千秋，但它们实质是一样的。由于刚刚学完了模电和数电，较两种方案而言，第一种方案对于加强和巩固所学的数电知识十分明显，所以我最终选择了第一种方案。