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出租车 计价器 机械设计 图纸 文档

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1 0科技创新导报 S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y I n n o v a t i o n H e r a l d2 0 0 8 N O . 3 4S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y I n n o v a t i o n H e r a l d综 述科技创新导报1 引言利用凌阳单片机 S P C E 0 6 1 A 的语音功能 1 , 配合 S P L C 5 0 1 液晶模组, 可以模拟实现带语音提示功能的出租车计价系统, 相对于用5 1单片机而言, 可以去掉单片机外部的语音芯片和存储器芯片, 系统硬件设计较为精简稳定,功能更为强大, 因而本文设计的基于凌阳单片机的出租车计价器具有一定的实用价值。2 计价系统的计算方法本文设计的出租车计价系统可以接受里程传感器的脉冲输入( 使用 P W M 模拟替代传感器脉冲) , 并对脉冲进行计量, 继而转换成里程; 采用现行出租车计价系统的计算方法, 对行驶里程进行计费; 提供友好的用户界面, 并具有语音提示功能。该出租车计价系统的计算方法如下:2 . 1 里程计量( 1 ) 单片机对传感脉冲进行计数( 传感器脉冲使用 S P C E 0 6 1 A 内部 P M W 输出模拟) , 并将脉冲数换成公里数;( 2 ) 每公里对应的脉冲数可以调整。2 . 2 费用计算费用计算包括两部分: 行驶费用和低速等待费用;( 1 ) 行驶费用计算如下:1 ) 白天行驶里程不足S t a r t M i l e g e ( 3 公里)时, 费用按照起步价S t a r t P r i c e ( ￥7 . 0 元) 计算; 当超出 S t a r t M i l e g e时, 行驶费用S t a r t P r i c e + ( 行驶里程 S t a r t M i l e g e ) 每公里的单价; 夜晚行驶里程不足S t a r t M i l e g e 时,费用按照起步价N i g h t S t a r t P r i c e ( ￥8 . 0 元) 计算; 当超出 S t a r t M i l e g e时, 行驶费用N i g h t S t a r t P r i c e + ( 行驶里程S t a r t M i l e t e ) 每公里的单价。2 ) 每公里的单价根据时间区分为白天和黑 夜 两 种 价 格 。 白 天 每 公 里 价 格 为P r i c e P e r k m ( ￥2 . 0 元) , 晚上每公里价格为N i g h t P r i c e P e r k m ( ￥2 . 4 元) ;3 ) 依靠时间判断白天和黑夜, 晚上 N i g h tT i m e 1 ( 2 3 点) 之后, 认为进入夜行状态, 早上N i g h t T i m e 2 ( 5 点) 之后, 认为离开夜行状态, 进入昼行状态;4 ) 如果行驶里程超过 L o n g W a y L i m i t ( 十三公里) , 则超出的里程的单价上涨为原单价的L o n g W a y P r i c e ( 1 . 5 ) 倍, 做为空返费用。( 2 ) 低速等待费用计算如下:1 ) 低速等待时间的计时方法为: 当车速低于 W a i t S p e e d 1 ( 5 公里 / 时) 时开始计时, 车速超过 W a i t S p e e d 2 ( 1 0 公里 / 时) 时终止计时;2 ) 如果行驶过程中多次发生低速等待, 则等待时间累加;3 ) 总的等待时间不超过 F i r s t W a i t T i m -L i m i t ( 5 分钟) , 则不计算费用;4 ) 总的等待时间超过F i r s t W a i t T i m e L i m i t( 五分钟) , 增加W a i t P r i c e ( ￥2 . 0 ) 元, 同时, 超出的时间按照每W a i t T i m e L i m i t ( 3 分钟) 增加W a i t P r i c e ( ￥2 . 0 ) 元计算, 不足 W a i t T i m eL i m i t ( 3 分钟) 的部分不增加费用。5 ) 上面提到的 W a i t S p e e d 1 、W a i t S -p e e d 2 、F i r s t W a i t T i m e L i m i t 、W a i t T i m e -L i m i t 、 W a i t P r i c e 等参数要求可以在程序中调整;( 3 ) 要求系统可以在行驶期间实时检测并计算总的费用( 包括行驶费用和等待费用) 。3 系统硬件设计图 1为出租车计价器的硬件连接示意图。采用 S P C E 0 6 1 A 作为主控制器, 通过 I O B 2接收传感器的脉冲输入( 在本方案中使用I O B 9输出的 P W M 模拟传感器的脉冲) , 对脉冲进行计数, 然后换算成里程数, 并按照现行的出租车计价系统的标准进行计费。4 系统软件设计本系统软件中包括下面程序模块:主程序: 初始化系统涉及到的硬件模块,扫描键盘, 根据按键启动 / 停止里程测量, 并调用用户界面程序定时更新日期时间显示, 实时更新单价、里程、低速时间、费用等信息显示 2 。液晶驱动程序: L C D 显示驱动程序, 实现文本、图形显示等功能。采用 S P L C 5 0 1 液晶模组附带的驱动程序。按键扫描程序: 扫描按键, 返回扫描结果。系统使用 1 0 2 4 H z 时基中断对 I O A 口低基于凌阳单片机的出租车计价器的设计司孝平1 李战英2( 1 华北水利水电学院信息工程学院 河南郑州 4 5 0 0 1 1 ; 2 河南省公安厅 河南郑州 4 5 0 0 0 4 )摘 要: 本文介绍了利用凌阳单片机 S P C E 0 6 1 A作为主控制器, 配合 S P L C 5 0 1液晶模组设计出租车计价器的过程。该系统可以实现出租车计价系统的基本功能, 并具有友好的语音提示界面。关键词: 单片机 液晶模组 出租车计价器中图分类号: T P 3 6 8 . 1文献标识码: A文章编号: 1 6 7 4 - 0 9 8 X ( 2 0 0 8 ) 1 2 ( a ) - 0 0 1 0 - 0 2( 下转 1 2 页)1 2科技创新导报 S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y I n n o v a t i o n H e r a l d2 0 0 8 N O . 3 4S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y I n n o v a t i o n H e r a l d综 述科技创新导报八位进行扫描, 并进行去抖、长短按键判断等工作。语音播放程序: 播放提示音, 行驶里程、费用等 3 。计价管理程序: 完成传感器脉冲计量, 然后转换为公里数, 并根据规则计算对应的费用, 同时, 监测行驶速度, 统计低速时间, 计算低速等待费用, 提供液晶显示更新函数, 以便主函数可以控制更新用户界面以及行驶里程、费用等信息的显示。该模块包括 P W M 管理程序、里程计量程序、时间管理程序、费用管理程序、用户界面控制程序等部分。4 . 1 主程序主程序流程如图 2 : 程序运行后首先初始化各个硬件部件, 同时打开 1 K H z 和 2 H z 时基中断, 为键盘扫描和时间管理模块服务。然后, 程序进入主循环, 不断进行按键扫描, 并根据按键启动 / 停止里程计量, 或进入系统设置模式。在主循环中同时还对时间显示进行更新。4 . 2 计价管理程序( 1 ) P W M管理程序本系统中, 使用了 T i m e r B 产生 P W M 波,模拟实际的出租车上的里程传感器脉冲。改变 P W M的频率, 就相当于改变了车速, 对P W M 波的脉冲进行计数, 等同于对里程传感器的脉冲进行计数。对 P W M的管理包括: 启动 P W M 、增大P W M频率、减小 P W M频率、停止 P W M等。对 P W M的管理包括: 启动 P W M 、增大 P W M频率、减小 P W M频率、停止 P W M等。系统中为 T i m e r B 设置了 9 6 K 的时钟源,以 产 生 一 定 频 率 范 围 的 P W M波 , 改 变T i m e r B 的计数初值, 将会改变 P W M 的频率,从而达到管理 P W M频率的目的。( 2 ) 里程计量程序本系统中使用了外部中断 1 来实时检测由 I O B 2 输入的脉冲。在外部中断服务程序中对中断次数进行计数, 便可以统计输入脉冲的数量。一般情况下, 运行一段时间后输入单片机的脉冲数量会比较大, 容易导致计数结果溢出。故程序中使用了两个变量对脉冲进行计数。u i P u l s e N u m 变量用来记录中断次数( 脉冲个数) , 当达到一公里对应的脉冲数量后, 使另外一个记录公里数的变量u i D i s t a n c e 加一, 并使 u i P u l s e N u m 归零重新计数。这样, 便将公里数的整数部分和小数部分分开统计, 使结果不容易溢出, 也便于结果转换。另外, 程序中使用了 2 H z 时基中断用来计算车辆的行驶速度。 统计0 . 5 s 内的脉冲数量,即可以得到车辆的行驶速度。这一速度将提供给费用管理程序用来判断是否处于低速等待状态。( 3 ) 时间管理程序系统使用2 H z 时基中断实现计时。其中,2 H z 计数器u l T i m e r 用来为其他模块提供两个2 H z 的计数器以方便地实现计时等操作。( 4 ) 费用管理程序费用管理程序的作用是监测系统时间、行驶里程和低速等待时间, 并根据一定规则换算成费用。启动计费时, 需要判断当前时间是否属于夜行, 以便执行夜行起步价和单价。启动计费后, 主程序需要在主循环中不断调用计费服务程序。计费服务程序是按照规则计算费用的核心程序。在这里, 程序记录当前行驶里程, 并判断是否出现昼夜行交替现象, 以便对单价进行调整; 判断行驶里程是否超过规定的空返距增加, 混合砂浆的导热系数逐渐降低, 与水泥砂浆的变化类似, 掺量与导热系数基本呈直线趋势, 并且随着橡胶粉掺量的增加, 导热系数下降的幅度逐渐降低。2 . 3 干密度和导热系数的关系如图 3 所示, 随着干表观密度的增加, 导热系数增加。利用所测数据, 回归得出混合砂浆导热系数与其干密度之间的函数关系式1 . 2如下:y = 0 . 1 1 2 1 e0 . 0 0 0 8 x( R2= 0 . 9 9 0 3 ) ( 1 . 2 )式中: x 为橡胶水泥砂浆的干燥密度, k g /m3;Y 为橡胶水泥砂浆的导热系数, W / ( m ) 。由以上的试验数据和拟合曲线可见, 混合砂浆的导热系数与其干密度之间具有较好的相关性。3 保温机理分析从保温的角度来讲, 就是要防止室内的热量通过围护结构传出去。热量通过建筑围护结构传递的方式有三种: 导热、对流和辐射,其中导热是最主要的方式, 要提高保温材料的保温性能, 则需增大其热阻。由热阻公式 R =S / 入可知, 途径有两条: 加大保温材料厚度和减少保温材料的导热系数 2 。但由于结构和经济方面的原因, 保温材料不可能做得太厚。因此只能选用导热系数极低的保温材料。由于室内温度不高, 传热的方式主要是传导; 导热必须有介质, 热能通过介质分子的振动传递。因此减少或阻止传热, 就必须增大材料的热阻, 即选用导热系数小、热阻大的材料, 增加材料的气孔率, 特别是增加材料中盲孔的数量( 贯通的气孔中形成空气对流, 增大传热量) 。本试验在砂浆中掺入橡胶粉就是基于这一思想设计的。橡胶粉相当于泡沫引气剂, 掺入引气剂后, 由于引入大量微细的不连通的微小孔, 均匀分别在砂浆体内, 阻断或减缓了热流的通过, 从而导致砂浆的导热系数降低。由本章试验数据可知, 砂浆的导热系数与其表观密度之间有密切的关系。这是因为表观密度的大小主要反映了材料内部的孔隙率大小, 砂浆的导热系数是由骨架与气孔中空气的导热系数共同决定的, 一般情况下孔隙多,空气含量多, 材料的导热系数也就越小, 因此随表观密度的增加, 导热系数增加, 其保温性能也逐渐下降。4 本章小结本章试验研究了橡胶粉掺量对水泥砂浆和混合砂浆热工性能的影响, 得出以下结果:( 1 ) 由于橡胶粉的表观密度比砂要小很多,等体积取代细纱后, 砂浆试件的干表观密度明显下降。当橡胶粉体积分数为2 0 时, 水泥砂浆的干表观密度是基准砂浆的8 3 . 6 ; 当橡胶粉体积分数为 1 0 0 时, 干表观密度仅为基准砂浆的 1 / 2 。( 2 ) 橡胶粉的掺入显著降低砂浆的导热系数。橡胶粉掺量为2 0 时, 水泥砂浆的导热系数仅为基准砂浆的6 5 . 9 ; 当砂完全被橡胶粉取代时, 水泥砂浆的导热系数不到基准砂浆的1 / 3 , 这表明橡胶砂浆具有良好的保温性能。( 3 ) 利用本章的试验数据, 通过回归分析分别得出了橡胶水泥砂浆和橡胶混合砂浆的干表观密度与其导热系数的关系为: y = 0 .0 3 8 5 e0 . 0 0 1 5 x( R2= 0 . 9 9 5 7 ) 和 y =