出租车计价器-设计说明书
电子校园网 编号：
HJJ-32-2021-002-LW
设计摘要：
本论文设计了一种基于STM32F103单片机的出租车智能计价器系统，该系统通过中控部分、输入部分和输出部分的组合实现了计价和信息显示的功能。中控部分采用STM32F103单片机作为核心控制器，负责获取输入部分的数据，并进行内部处理，控制输出部分的功能。输入部分包括DS1302时钟模块、AT24C02存储模块、霍尔测速模块和独立按键，用于检测时间、存储数据、测量车速和控制功能。输出部分包括TFT显示模块、语音播报模块、直流电机驱动模块和JDY-31蓝牙模块，用于显示计价信息、语音提示、模拟车轮转动和与手机通信。通过系统的设计和实现，出租车司机可以方便地计价，并向乘客展示相关信息，提高了计价的准确性和便捷性。实验结果表明，该出租车智能计价器系统具有良好的性能和稳定性，可在实际出租车运营中得到应用。
关键词：单片机；时钟模块；蓝牙模块；TFT显示模块
字数：10000+
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摘 要
ABSTRACT
1 引 言
1.1 选题背景及实际意义
1.2 国内外研究现状
1.3 课题主要内容
2 系统设计方案
2.1 系统整体方案
2.2 单片机的选择
2.3 电源方案的选择
3系统设计与分析
3.1 整体系统设计分析
3.2 主控电路设计
3.2.1 STC89C52单片机
3.2.2 晶振电路和复位电路
3.3 TFT显示屏
3.4 JDY-31蓝牙模块
4 系统程序设计
4.1 编程软件介绍
4.2 主程序流程设计
4.3 按键函数流程设计
4.4 显示函数流程设计
5 实物调试
5.1 电路焊接总图
5.2 连接蓝牙模块实物测试
5.3 出租车计价实物测试
结 论
参考文献
致 谢
1 引 言
1.1 选题背景及实际意义
自改革开放以后，深化的程度涉及各行各业以及生活的各个方面。其中交通设施在全国逐步建设全面，大到火车与公交车，小到电瓶车和自行车，公路上的交通工具种类基本健全，出租车行业出现。此后，是史无前例的经济飞速的发展、人民工作拼搏的热情上升以及各阶级文化水平的显著提高。
如果把一座城市比作器官，那么城市的道路将是器官中的血管，在血管中运输着各种各样的细胞。如果警车是抗体，救护车是白细胞，那么出租车就一定是红细胞，他们总是为了城市的健康运作，快速、精确地提供每座城市所需要的营养。
如果在城市里的出行是从追求舒适的角度出发的，那么出租车无疑将是很多人的首选。出租车行业以其快捷的服务、实惠的价格以及随时随地的出行，为人们繁忙的生活带来了便利。近些年以来越来越多的人们选择乘坐出租车。既然作为人们日常生活与工作中重要的交通手段之一，出租汽车的行业规范便得到越来越多的关注[1]。出租车上的计费器是出租车行业规范的集中体现，主要负责出租汽车的计程与计费的功用。
为解决乘客与司机双方的金钱纠纷，计费器必须做到准确计程，精确计费，且价格公正，交易公开。经历了将近半个世纪的发展，计费器从一开始的仅显示行驶距离到具备计费功能，再发展到如今的发票打印和语音提示能力，并根据白天与黑夜的时间更改单价，出租车计费器的功能在逐渐完善。因此，研究计费器的各种高效的功能会非常具有商业价值与发展前景，对出租车发展的市场也会有深远而持久的影响，并且将不断地推动着交通运输行业的发展。
自电子科技革命后，单片机的诞生极大简化了设计每台计费器所用的时间与工艺。各种电子化产品的核心控制部件的首要选择便是单片机，学会使用与开发不同种类、不同功用的单片机成为新一代自动化人才的首要任务。单片机是微机，其经过功能开发或者改造后，可以应用于家用电子仪器、实验室专用仪器设备、医务及医疗设备、军事级智能仪器以及国家级智能控制设备等各种领域，十分广泛。只有掌握了单片机开发的核心技术，才能在日后的各类芯片开发中占有国家优势，为各种各样的智能仪器研制奠定坚实的基础。
1.2 国内外研究现状
作为新兴产业，出租行业自诞生一开始便备受关注：从人民关注，到政府关注，再到国家关注。于是计费器的研发与制定便为大众群体广泛关注的焦点。很快，出租车计费器由政府统一定制，跻身第一批法律规定质量检测的仪器之列，每年定期由质检部门检测。任何自改造行为都是违法行为。所以计费器的发展可以说记录了每个时期不同的文化制度变化以及科技发展的进程。
计费器的发展主要历经了三个具有代表性的时期：改革初期为简易计费器，由于当时“发展重工业”的战略政策，在仪器内部采用各种齿轮相互配合的生产工艺。该时期的计费器基本做到了准确计程与显示，但成本较高，仪器较为笨重，而且需要人工计算价格，于是人们便试着开发可显示价格的功能。
到了第二时期，市面上出现了混合式计费器，即机械与电子电路技术融合式计费器。该时期的仪器起到了重要的过渡作用，结合了机械精准的优点，又减轻了重量，降低了成本，可完成里程计数与价格计算结果的显示。但是该时期的计费器综合性能并不是很有特点，在日后逐渐被全电子式取代[2]。
第三时期：全电子式计费器。这一时期包括了模拟电路与数字电路阶段，以及目前的芯片控制阶段。模拟电路的引入是电气化时代的开端，相较于笨重的机械产品，模拟电路产品更加轻便与灵敏。之后数字电路的出现解决了模拟电路的元件与布线复杂繁琐，且易受干扰等缺点，以较高的逻辑运算能力为集成化电子的市场开辟了崭新的道路。而现如今以各种芯片为核心来控制的集成电路已经成熟地应用于计费器，除了计程计时，还可以添加存储、按键输入等多种功能，并在持续改进，跟随时代进步。
综合目前已经发表的科技论文的统计结果显示，以当前科技水平可在出租车计费器上实现以下功能：汽车超速语音提醒、行程结束后语音报价或者发票打印、计价器联网、意外掉电数据存储等开发功能、白天或黑夜双模式的计程计价、低速率时计时计价以及单程空贴等基本功能。
细分当前出租车计费器的工作模式主要有：日间模式，夜间模式与低速计时计费模式三种。由于夜间灯光使司机的视野受限以及耗电的影响，行驶结束后的价格会比日间行驶贵出大约30%。同时，如果车速低于3.3m/s，会按照停车1分钟相当于正常行驶0.2公里的价格进行计费。
其实，出租车行业发展的现实情况并不是顺风顺水，而是受政策与市场的制约。
部分地区可能会对超过10公里的行程进行加价收费，也有部分城市对于司机的“空返”情况进行加价收费处理，包括太原市，加价一般为总价的0.5倍。调研发现，由于近几年人口的增长，出租车真正的空驶情况正在逐年减少，而只要上10公里就加价50%的政策直接劝退了不少乘客，也使乘坐出租车成为了不少人认为的奢侈消费行为。
除此之外，市场上出现了比出租车行业性价比更高的服务业。人们可以在私人公司发行的呼车软件上输入目的地，系统会自动检测当前位置，联系最近的签约私家车进行服务。如果当前预约服务的人数较多，可点击排队服务。此等软件可实现叫车、计价，查看线路等功能，较为方便。但是此类由个别公司制定价格的软件发展未知，目前政府并未过多干预管控，所以这里不做过多讨论。就目前的市场情况来看，出租车行业的发展正在受到这些共享车以及网约车的制约，人们经常选用这些私人服务业出现。
需要关注的是，不管是出租车还是网约车，目前对于多人合乘的问题并没有得到切实地解决，经常出现因价格不公平问题而产生多位乘客与司机或者乘客与乘客之间的纠纷。因此设计一款多人合乘计价系统，或者提供绝对公平的多人计价方案将是大势所趋。
在国外对于出租车合乘理论有很好的经验。合乘模式最早出现在德国和瑞士地区，它第一次出现并不是应用到出租车上，而是为了缓解城市交通拥堵和节约能源，之后这个成功案例在发达国家广泛地推广开来。早在1976年，美国建成了第一条HOV车道，在这种车道上只允许公共汽车和合乘车辆通行，该举措一定程度上缓解了当时美国的拥堵。为了缓解交通网络的流量，H Me，Lauri为了有效地简化车辆的合乘，运用聚类这一手法，提出了一种单车插入算法，这对于解决多人出租车合乘有着极大的帮助。Hunsaker 研究的车辆匹配数学模型可以在出租车行车过程中准确地配置乘客合理的乘车顺序。Cordeau 使用启发式算法中出租车行驶的约束条件建立合乘匹配模型，使出租车司机可以得到乘客详细的匹配信息[3]。
国内在多人合乘方面并没有较为深入的探索与研究。经走访发现，大部分司机在接待乘客时会刻意避开不同目的地的不同乘客，并且不管车上有几位乘客一趟行程只会收取计费器上显示的金额，这样就容易引起某些乘客或者司机的不满。基于现在的技术条件，应当设计一款可供多位相同目的地一起上车的乘客计费的系统[4]。
1.3 课题主要内容
本设计是一个出租车智能计价器系统，以STM32F103单片机为核心控制器，通过中控部分、输入部分和输出部分的组合实现了计价和信息显示的功能。中控部分采用STM32F103单片机，负责获取输入部分的数据，并进行内部处理，控制输出部分的功能。输入部分包括时钟模块、存储模块、测速模块和独立按键，用于检测时间、存储数据、测量车速和控制功能。输出部分包括显示模块、语音播报模块、电机驱动模块和蓝牙模块，用于显示计价信息、语音提示、模拟车轮转动和与手机通信。通过该设计，出租车司机可以方便地计价，并向乘客展示相关信息，提高了计价的准确性和便捷性。该系统具有良好的性能和稳定性，可在实际出租车运营中得到应用。
