基于STC單片機的非預約式合乘出租車計費系統設計

沈中偉

摘要：系統以STC單片機為基礎，利用霍爾元件脈沖信號及壓力傳感器觸發計價器的自動計費，通過壓力傳感器實現乘客數量統計，語音識別得到出行目的地。通過車載顯示屏顯示出租車載客及合乘相關信息，提供非預約合乘條件，對提高出租車利用率和緩解交通問題具有現實意義。

Abstract： Based on the STC single chip microcomputer， the system uses the Hall element pulse signal and the pressure sensor to trigger the automatic metering of the meter， and uses force sensor to realize the passenger number statistics and the voice recognition to get the travel destination，and displays the on-board information on the screen， to provide non-reservation sharing condition. It is of practical significance to improve the utilization rate of taxis and alleviate traffic problems.

關鍵詞：非預約式合乘;出租車;計費器;單片機

Key words： non-reservation type multiplication;taxi;meter;single chip microcomputer

0? 引言

出租車作為城市公共交通出行方式的重要組成部分，其重要性也越來越明顯，但是出租車所存在的問題卻也越來越大。能源消耗與環境問題、高峰期“打車難”、出租車“合乘”收費標準不統一、出租車高“空駛率”[1-2]。出租車的高“空駛率”造成大量的資源浪費。在大多數地區都存在著出租車搭載乘客不合理和收費不合理發現象，還有出租車本來搭載有乘客卻顯示空車誤導人們招手的現象，這些現象都困擾著乘車的人們[3]。

針對上面的問題，對出租車計費觸發方式進行改進，達到便利人們的效果。同時基于單片機提出對于出租車的非預約式合乘的計費方法的理念。通過系統設計的方法來切實解決存在于人們之間的困擾，達到方便人們出行的目的。

1? 系統硬件設計

通過對出租車計價器計費觸發方式的優化到達解決出租車搭載有乘客卻顯示空車對人們造成的困擾問題，提出非預約式合乘的計費方法的理念。

1.1 系統組成

系統以STC單片機為核心，由電源模塊、鍵控模塊、車輛行駛檢測模塊、語言提示、語音識別模塊、LED顯示模塊以及外接模塊等部分組成。本系統總結構圖如圖1。

本系統的主要運算都集中在單片機部分;電源模塊用于為系統提供電能;車輛行駛檢測模塊對車輛是否開始行駛進行檢測以確定是否開始計費;語音識別模塊主要起錄入目的地的作用;語言提示和顯示模塊主要起到顯示和提示乘客的目的并實現可視化操作、外接模塊主要用于對現在已有的計價器進行連接和控制，確保車輛信息的統一性。鍵控模塊主要由兩個部分組成：手動輸入部分和自動檢測部分。自動檢測部分主要用于對乘客人員人數信息進行采集，同時手動部分可以對自動檢測結果進行否定，并通過手動輸入乘客人員數目。

1.2 系統電路

1.2.1 電源電路模塊

此模塊直接取用車輛所產生的直流電通過降壓等處理最后生成5V的穩定直流電壓，向系統提供5V工作電源。

1.2.2 鍵控模塊電路和車輛行駛檢測模塊

車輛行駛檢測模塊主要用霍爾傳感器來完成對車輛是否行使進行檢測，檢測結果與乘客人員數目自動檢測模塊（手動輸入部分）共同作用來確定出租車計價器是否開始計價。乘客人員數目自動檢測模塊原理圖及車輛行駛檢測模塊電氣原理圖如圖2。

系統采用開關型霍爾傳感器，由開關型霍爾傳感器發出的脈沖信號確定車輛是否開始行駛，同時也用此霍爾傳感器對車輛行駛的車輪轉的圈數進行檢測，通過車輪圈數計算出車輛行駛的里程[3-4]。

系統采用壓力傳傳感器，由壓力傳感器確定車內人員數量。

乘客人員數目手動輸入部分由1鍵、2鍵、3鍵、4鍵、清除鍵、確定鍵這6個按鍵構成，清除鍵用于清除乘客人員數目自動檢測模塊輸入的數據，再由其余幾個鍵來手動輸入乘客人員數目。乘客人員數目手動輸入部分電氣原理圖如圖3。

1.2.3 語音識別模塊

乘客上車后報出的目的地名稱，通過單片機連接的語音識別模塊辨別出乘客準備出行的目的地，再又語音識別模塊輸出到單片機。單片機在得到語音模塊發送的信息，再結合前面乘客人員數目的統計，在經過乘客同意后將信息傳輸到顯示模塊，對外顯示乘客此次出行的目的地以及出租車內現在的乘客數。

2? 系統軟件設計

系統硬件是以STC單片機為核心，包括電源模塊、鍵控模塊、車輛行駛檢測模塊、語音識別模塊、語言提示、LED顯示模塊以及外接模塊等部分。主要是功能是輔助現有的出租車計價器進行計價行為和車輛信息的發布。

2.1 計費流程設計

在系統清零的前提下，當有乘客上車后由系統自行檢查上車乘客人數并語音播報給乘客和出租車司機，在由乘客或出租車司機確定人員數目是否正確。如若人數沒有錯誤，則不用理會;如若人數檢測有誤，則由乘客或出租車司機手動清除原數據后重新輸入乘客人數并確認，待數據確認后系統將乘客人數數據儲存在單片機當中備用，并錄入車輛即將前往的目的地。然后進行車輛是否起步的檢測，車輛起步的檢測是由安放在出租車車輪部分的紅外線檢測裝置完成的。當車輛起步車輪運轉后紅外線檢測接收裝置將被遮擋，由此判斷車輛是否起步，待確認起步后即可按照相應的計費公式開始計費。在開始起步的同時對外公布出此輛出租車的車輛信息，例如車輛顯示“空車”信息板改為顯示車輛人數、車輛內的空座位數、車輛前往的目的地等信息。開始計費流程圖如圖4。

2.2 非預約式合乘設計

在計費系統改進的前提下可以完成下面的非預約式合乘的相關內容。

非預約式合乘是建立在系統可以對車輛內部人員統計并記錄和可以對外發布車輛前往的目的地的前提下，且參與非預約乘車的乘客的上車地點互不相同的前提下的。

當第一次乘車的乘客人數不超過4人時出租車按照正常的計費方式進行計費（起步價+單價x公里數），并且在出租車向目的地前進的過程當中車輛的LED顯示板對外顯示車輛還可以搭載的乘客數和本輛出租車前往的目的地，以供給需要乘車也愿意合乘的乘客本車的相關信息。當有乘客愿意合乘且上車后，系統重新進行乘客人數錄入，再按照新的計費方式進行計費。

重新計費時原行進的公里數不變，前后兩次上車的乘客的乘車費用分開按照相應的費用計算公式進行計費，前一個上車的乘客的單獨乘坐時的費用也以相應的公式重新進行計算（對于每一位乘客單獨乘車到達目的地都有一定的優惠）。

3? 結論

系統以單片機為核心，具有低功耗、可靠性高、體積小、低成本等多方面的優點。出租車計價系統以單片機為基礎，利用霍爾元件脈沖信號及壓力傳感器實現計價器自動計費，并通過壓力傳感器實現乘客數量統計，語音識別得到出行目的地。由車載顯示屏公布出租車相關信息，以提供非預約合乘的必要條件。出租車的費預約式合乘還很好的迎合了現今的HOV交通發展模式。出租車的自動觸發計費及出租車的非預約式合乘具有良好的市場前景，能夠切實解決現今的部分交通問題。

參考文獻：

[1]劉佳.出租車合乘方式及定價模型優化研究[D].重慶交通大學，2016.

[2]唐方慧.出租車合乘路徑選擇及費率優化問題研究[D].蘭州交通大學，2016.

[3]孔令榮，王昊.基于T6963C的出租車計費大屏幕顯示屏設計[J].現代電子技術，2014，37（17）：144-147.

[4]舒濤，伍遠超，李明.基于AT89S51單片機的出租車計價器系統設計[J].現代電子技術，2010，33（22）：57-59.

[5]王立忠，王薏林，賀五洋，彭路，劉微，許德成.基于單片機的出租車計價器檢定裝置的設計[J].吉林大學學報（信息科學版），2014，32（06）：624-631.

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