基于無線通信的多功能出租車計(jì)價(jià)器的設(shè)計(jì)

單仕瑞 高 媛 凌啟東 王 賀

（徐州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇 徐州 221008）

0 引言

近年來，隨著全球經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，汽車擁有量的激增，交通擁堵問題日趨嚴(yán)重，且依據(jù)社會現(xiàn)實(shí)，關(guān)于出租車的刑事案件頻繁多發(fā),駕駛員人身安全得不到保障，所以解決交通擁堵和保障駕駛員人身安全問題成為了現(xiàn)代社會的一個(gè)重要研究課題。針對這些，本文設(shè)計(jì)了一種基于無線通信的多功能出租車計(jì)價(jià)器。此計(jì)價(jià)器可以對合乘（最多三人從同一地點(diǎn)上車，去往相同方向，下車地點(diǎn)可以不一致）的乘客進(jìn)行打折計(jì)費(fèi)，每位乘客的費(fèi)用獨(dú)立顯示；同時(shí)可以將北斗定位信息通過無線通信模塊每隔一段時(shí)間發(fā)送到預(yù)設(shè)的手機(jī)上，當(dāng)駕駛員遇到危險(xiǎn)時(shí)，可以按下報(bào)警按鍵，此時(shí)定位信息將頻繁發(fā)送至預(yù)設(shè)手機(jī)，機(jī)主可知駕駛員處于危險(xiǎn)狀態(tài)，需立即報(bào)警。本設(shè)計(jì)大大提高了出租車空車?yán)寐剩瑫r(shí)兼具跟蹤報(bào)警的功能，一定程度上緩解了交通的壓力，保障了駕駛員的人身安全。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)的組成如圖1所示。包括單片機(jī)控制模塊、霍爾傳感器模塊、按鍵電路模塊、LCD多路顯示模塊、北斗定位模塊和無線通信模塊以及移動終端（手機(jī)）。

其中，單片機(jī)控制模塊的核心單片機(jī)采用STC12C5A08S2型號，雙串口，滿足北斗定位模塊與單片機(jī)之間以及單片機(jī)與無線通信模塊間的通信要求。霍爾傳感器模塊中采用霍爾傳感器獲得脈沖信號，利用單片機(jī)定時(shí)器1對該脈沖計(jì)數(shù)，通過公式計(jì)算出出租車行駛里程。按鍵電路模塊中設(shè)有四個(gè)按鍵，具有兩個(gè)功能：（1）其中三個(gè)按鍵用于乘坐出租車人數(shù)的選擇，從而確定不同的計(jì)價(jià)模式，做到收費(fèi)公平合理；（2）另外一個(gè)按鍵用于駕駛員報(bào)警，當(dāng)按下此按鍵時(shí)，北斗定位信息將高頻率發(fā)送至預(yù)設(shè)手機(jī)，提醒手機(jī)機(jī)主駕駛員處于人身危險(xiǎn)狀態(tài)。LCD多路顯示模塊中采用液晶屏顯示乘客的費(fèi)用，針對每一路乘客，顯示模塊可以分行顯示各自價(jià)格，避免付費(fèi)糾紛。北斗定位模塊用于實(shí)時(shí)定位出租車的位置，并可以通過單片機(jī)將位置信息通過無線通信模塊定時(shí)發(fā)送至預(yù)設(shè)的手機(jī)上。

圖1 系統(tǒng)框圖

2 硬件設(shè)計(jì)

2.1 霍爾傳感器模塊

本系統(tǒng)采用霍爾傳感器3144作為脈沖傳感器獲得脈沖信號，其機(jī)械結(jié)構(gòu)也可以做得較為簡單，只要在轉(zhuǎn)軸的圓周上粘上一粒磁鋼，讓霍爾開關(guān)靠近磁鋼，就有信號輸出，轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，就會不斷地產(chǎn)生脈沖信號輸出。一個(gè)脈沖即一個(gè)高低電平。將脈沖輸出端接到單片機(jī)某一引腳，即作為定時(shí)器/計(jì)數(shù)器1的輸入端，車輪每轉(zhuǎn)一圈 (設(shè)車輪的周長是2m)，霍爾開關(guān)便輸出一低電平信號，然后利用單片機(jī)定時(shí)器1對該脈沖計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)達(dá)到500次時(shí)，則達(dá)1km，單片機(jī)將自動刷新里程、總金額等信息。

2.2 按鍵電路模塊

采用四個(gè)可彈起式按鍵，分別接至單片機(jī)的四個(gè)用戶引腳，用于當(dāng)前乘客人數(shù)的控制以及意外報(bào)警。

2.3 LCD多路顯示模塊

本設(shè)計(jì)采用LCD12864液晶顯示模塊作為顯示界面，帶中文字庫的12864是一種具有4位/8位并行、2線或3線串行多種接口方式，內(nèi)部含有國標(biāo)一級、二級簡體中文字庫的點(diǎn)陣圖形液晶顯示模塊。它可以分行顯示乘客的費(fèi)用，使交易額一目了然，變得更為清晰。而且該顯示模塊采用串行數(shù)據(jù)輸入，可直接與單片機(jī)接口。 由于串行接口方式節(jié)省了所需的口線和系統(tǒng)資源，因而使系統(tǒng)具有較高的資源利用率。

2.4 北斗定位模塊

本設(shè)計(jì)采用的是UM220北斗定位系統(tǒng)，UM220是和芯星通公司針對車輛監(jiān)控、氣象探測和電信/電力授時(shí)等應(yīng)用推出的定位系統(tǒng)模塊，是目前市場上尺寸最小的定位模塊，憑借集成度高、功耗低、有著出色的導(dǎo)航、定位、授時(shí)功能、易于集成、高可靠性、圖形化控制界面等特點(diǎn)，在北斗定位系統(tǒng)領(lǐng)域占有重要的一席之地。本設(shè)計(jì)中，UM220芯片與單片機(jī)通過串口相連。

2.5 無線通信模塊

在本設(shè)計(jì)中，無線通信模塊的作用是定時(shí)地將車輛所在的位置信息發(fā)送至預(yù)設(shè)的手機(jī)上，它與北斗模塊結(jié)合在一起共同實(shí)現(xiàn)了跟蹤報(bào)警的功能。無線通信模塊選用的是SIM300，SIM300模塊體積小，性能可靠，內(nèi)嵌有強(qiáng)大的 TCP／IP協(xié)議，集成了完整的射頻電路和GSM的基帶處理器，為語音傳輸、短信息和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)提供無線接口。SIM300的主要功能有語音通話、短信收發(fā)、GSM/GPRS網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)收發(fā)等，通過SIM300讀取單片機(jī)處理過的位置信息，并將其每隔半小時(shí)發(fā)送到預(yù)設(shè)的手機(jī)上，實(shí)現(xiàn)對汽車的位置跟蹤。SIM300通過串口與單片機(jī)相連。

3 軟件設(shè)計(jì)

3.1 多人合乘計(jì)費(fèi)算法

考慮到乘坐出租車時(shí)的舒適性，以及有可能一路乘客就包括多人，本設(shè)計(jì)最多允許三路客人合乘，根據(jù)現(xiàn)行交通法規(guī)定，“合乘”即合乘的人必須同時(shí)從相同的起始點(diǎn)乘坐，但是中途下車地點(diǎn)可以不一致。計(jì)價(jià)包括起步價(jià)、行車?yán)锍逃?jì)費(fèi)二部分。當(dāng)單人乘坐時(shí)，起步價(jià)為7.0元，3km之內(nèi)起步價(jià)計(jì)費(fèi)，超過3km，每增加1km增加1元；三路合乘時(shí)，按60%折扣；兩路合乘時(shí)，按80%折扣。具體如下：

該系統(tǒng)設(shè)有3個(gè)按鍵：S1、S2、S3，進(jìn)行相應(yīng)的操作就可針對每路乘客進(jìn)行開始/停止計(jì)費(fèi)功能。一個(gè)按鍵控制一路客人的金額顯示。S1、S2、S3同時(shí)按下，表示三路合乘，折扣 60%；其中 S1、S2按鍵同時(shí)按下，表示兩路合乘，折扣80%；S1單個(gè)按鍵按下，表示不合乘，按原價(jià)計(jì)算。S3按鍵彈起，表示有人最先下車，其他二路的折扣價(jià)恢復(fù)到80%；S2彈起表示第二路客人下車，此時(shí)車內(nèi)僅有一路客人，恢復(fù)原價(jià)；三個(gè)按鍵都彈起說明車上沒有乘客。

3.2 北斗定位及無線報(bào)警功能編程思想

北斗定位模塊實(shí)時(shí)接收北斗定位信息，定位信息經(jīng)由單片機(jī)控制模塊處理后，每隔設(shè)定時(shí)間由無線通信模塊以短信形式發(fā)送至預(yù)設(shè)的手機(jī)上，手機(jī)機(jī)主定期收到短信，一方面掌握了出租車的行動軌跡，另一方便也確認(rèn)了駕駛員的安全。按鍵電路模塊中設(shè)置了一個(gè)按鍵S4具有報(bào)警功能，當(dāng)駕駛員處于危險(xiǎn)環(huán)境中時(shí)，按下此鍵，預(yù)設(shè)的手機(jī)機(jī)主便會收到非常頻繁的位置信息，此時(shí)可知駕駛員危險(xiǎn)，方便及時(shí)報(bào)警并非常有助于解救駕駛員。

4 小結(jié)

本設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了多路客人合乘出租車時(shí)的合理收費(fèi)，有效提高了出租車的空車?yán)寐剩欢ǔ潭壬暇徑饬私煌▔毫Γ涣硗饪梢员O(jiān)測出租車的活動軌跡，并在駕駛員遇到危險(xiǎn)時(shí)，方便發(fā)出報(bào)警信息，保障了司機(jī)的人身安全。本設(shè)計(jì)操作簡單、實(shí)用性強(qiáng)，具有一定的市場價(jià)值。