基于STM32的出租车智能计价器系统设计*

库来酉，莫继豪，王文涛，张盼盼，周 妍

(河南科技大学信息工程学院,河南 洛阳 471023)

0 引言

随着科技水平的不断进步，人们经济水平的不断提高，乘车出行已经成为一项必不可少出行方式。近年来，社会生活节奏日益加快，出租车行业顺应了发展潮流，成为大部分人出行的首要选择。为了使交易能更快更好的进行，对一个高精度计价器的需求也更加强烈。单片机具有体积小、功能强、可靠性高、价格低廉等一系列优点，本次设计的出租车智能计价器，以STM32C8T6为核心，通过软硬件设计相结合，能够在显示屏上显示出里程、单价以及消费总金额，实现计价功能。

1 系统设计

系统设计也称为概要设计或总体设计，这个阶段要完成的任务：根据系统需要实现的功能，确定如何实现这些功能的硬件和软件结构，特别是软件和硬件功能的划分，即哪些功能由硬件完成，哪些功能由软件完成，以求满足系统对功能、性能、成本、功耗的要求[1]。

1.1 总体结构

图1以框图的形式介绍了此出租车计价系统，以电机转动模拟出租车车轮的转动，由测速传感器测量行驶速度，结合时间算出里程及价格，由串口显示驱动把需要显示的信息显示在LCD屏上。

1.2 硬件、软件结构

在完成系统总体结构设计之后，还需要对硬件和软件进行分析设计。硬件上核心器件的选择在很大程度上会影响到软件方案的选择。在整个项目中，软件的工作量往往会超过硬件，从保证开发进度、降低开发成本的角度考虑，良好的软件支持至关重要[2]。图2分别从硬件和软件两个方面介绍了此出租车计价器系统的结构。

图1 出租车计价系统结构框图

图2 硬件和软件架构

2 构件设计

构件设计也称为详细设计，依然包括硬件设计和软件设计，注重的是功能的具体实现。硬件部分主要是实际电路的设计、各个模块的连接接口以及电路图，软件部分主要是程序功能的实现。

2.1 硬件设计

硬件设计主要包括主控模块、按键接口电路、LCD接口电路、电机驱动、以及数据采集模块的设计。

2.1.1 主控模块

嵌入式系统本身是不能独立工作的，必须给它供电，加上时钟电路，提供复位信号，内置存储器或外部扩展存储器，芯片才能工作，如图3所示。STM32F103系列是增强型的32位基于ARM核心的微控制器[3]。本次设计的主控采用微控制器是STM32F103C8T6，内部集成了包括MCU、电源稳压电路、电源滤波电路、BOOT选择、指示灯电路、JLINK接口电路、晶振电路、复位电路、扩展接口电路和USB接口电路等多个硬件电路[4]。这些丰富的外设，使微控制器能适应于多种应用场合，也使操作更加方便简单，符合计价器计算精确、快捷的需求。

图3 最小硬件系统组成

2.1.2 按键模块

按键模块就是把按键的电路整合起来，只需要连接对应的功能口并且通过软件进行处理就可以使用了。本次设计使用的是4*4的矩阵按键，用单片机低四位IO口驱动4行，高四位IO口驱动4列，根据设计的功能，选择了所需的几个按键进行操作。

S1键：开始键。当顾客开始乘坐出租时，司机师傅按下此键，开始对这次行驶计费。

S2键：结束键。当乘坐出租的顾客到达目的地时，司机师傅按下此键停止对这次行驶的计费。

2.1.3 LCD显示模块

LCD内部主要由LCD显示屏、控制器、驱动器和偏压产生电路构成，接口电路原理图如图4所示。当接通电源后，就可以看到被点亮的二极管，证明显示屏正在准备工作中。数据端的8位分别由P1和I/O端口和它进行连接，P05和P06端口来控制三个控制端口，P1端口与8位双向的数据线7到14连接，通过这样的设置来达到单片机和液晶的通信的实现。

图4 LCD接口电路

2.1.4 电机驱动

本系统采用TB6612FNG电机驱动模块，该模块相对于传统的L298N效率上提高很多，体积上也大幅度减小。TB6612可以驱动两个电机，STBY口接单片机的IO口，清零电机全部停止，置1通过AIN1、AIN2、BIN1、BIN2来控制正反转。在设计时，将电机与传感器模块相连接，通过电机转动模拟出租车行驶，把行驶信息传送到传感器中。

2.1.5 数据采集

本次设计使用的传感器是基于IRT9606的测速传感器模块，在电机转动时向MCU发送计数脉冲，以达到测速的目的。此传感器的核心是槽型光耦传感器，来检测槽中是否有遮挡，槽中无遮挡时，接收管导通，DO输出低电平，有遮挡时，DO输出高电平。工作电压3.3V到5V，使用宽电压LM393比较器，通过DO与单片机I/O的连接，检测传感器被遮挡的次数，检测电机的转速。

2.2 软件设计

图5 软件设计流程图

图5为软件设计流程图，按下按键s1时，系统开始工作，通过测速传感器采集数据，经过一系列数据的处理以及显示驱动程序，显示在LCD屏幕上，按下s2,停止计费，清除内存，为下一次工作做准备。

3 结束语

本系统用电机的转动模拟出租车行驶,用测速传感器向单片机传送的脉冲个数计算路程,根据主控器的程序指令计算消费金额,最终把所需信息在LCD上显示出来,使交易更加透明、快捷、准确。本次设计的智能计价器在准确度和可靠性方面都有了很大提高,相比于之前的计价器更有利于双方利益,符合时代发展的需求,为生活带来了便利。