采用μPD78F0034單片機(jī)的出租車計(jì)費(fèi)器方案設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

摘要：介紹了基于μPD78F0034單片機(jī)和模塊式結(jié)構(gòu)的出租車計(jì)費(fèi)器的硬件和軟件設(shè)計(jì)方法，討論了μPD78F0034單片機(jī)的主要特點(diǎn)；介紹了該單片機(jī)和PC機(jī)串行通信的硬件連接方法；同時(shí)給出了采用單、雙信號(hào)防作弊技術(shù)來(lái)防止計(jì)費(fèi)器作弊的具體實(shí)現(xiàn)方法。

隨著出租車行業(yè)的發(fā)展，對(duì)出租車計(jì)費(fèi)器的要求也越來(lái)越高，用戶不僅要求計(jì)費(fèi)器性能穩(wěn)定，計(jì)費(fèi)準(zhǔn)確，有防作弊功能；同時(shí)還要求其具有車票資料打印 、ＩＣ卡付費(fèi)、語(yǔ)音報(bào)話、和電腦串行通信等功能。通常，設(shè)計(jì)出租車計(jì)費(fèi)器面臨以下三方面的問(wèn)題：

（１）不同國(guó)家和地區(qū)的計(jì)費(fèi)方式存在差異。有些地區(qū)有夜間收費(fèi)及郊區(qū)收費(fèi)等，而有些地區(qū)則無(wú)夜間收費(fèi)和郊區(qū)收費(fèi)；即使同一地區(qū)，不同車型的出租車，其計(jì)費(fèi)方式也有差別；另一方面，出租車還面臨幾年一次的調(diào)價(jià)或調(diào)整計(jì)費(fèi)方式等問(wèn)題。因此，所設(shè)計(jì)的計(jì)費(fèi)器不僅要能滿足不同國(guó)家和地區(qū)的要求，而且計(jì)費(fèi)方式的調(diào)整也應(yīng)當(dāng)很方便。

（２）由于個(gè)別地區(qū)對(duì)計(jì)費(fèi)器有特殊要求，有時(shí)必須修改軟件；另外，計(jì)費(fèi)器還面臨軟件的升級(jí)；因而，所設(shè)計(jì)的計(jì)費(fèi)器應(yīng)能很方便地重新編程。

（３）計(jì)費(fèi)器必須要有防作弊功能，能有效防止司機(jī)作弊；同時(shí)要防止計(jì)費(fèi)器在營(yíng)運(yùn)過(guò)程中死機(jī)。

為此，筆者設(shè)計(jì)了一款計(jì)費(fèi)器，較好地解決了上述問(wèn)題。該計(jì)費(fèi)器內(nèi)設(shè)置了多達(dá)６４個(gè)選項(xiàng)，幾乎涵蓋了大多數(shù)國(guó)家和地區(qū)的出租車計(jì)費(fèi)方式，因此，使用時(shí)無(wú)需更改計(jì)費(fèi)器的硬件，而只需更改相應(yīng)的選項(xiàng)資料，便可適用于不同的國(guó)家和地區(qū)，且計(jì)費(fèi)資料的傳送可由電腦通過(guò)ＲＳ－２３２串口或?qū)Ｓ玫氖殖质劫Y料傳輸器來(lái)完成，非常方便；由于采用了具有３２ｋＢ ＦＬＡＳＨ ＲＯＭ的單片機(jī)μＰＤ７８Ｆ００３４，因此，編程時(shí)無(wú)需將單片機(jī)從電路板上取下，就可以直接對(duì)單片機(jī)進(jìn)行編程；另外，該設(shè)計(jì)還采用單、雙信號(hào)防作弊技術(shù)和看門狗電路，較好地解決了計(jì)費(fèi)器的作弊現(xiàn)象及死機(jī)問(wèn)題。目前，該計(jì)費(fèi)器已在許多大中城市得到了廣泛的應(yīng)用。

１ 系統(tǒng)中各模塊的硬件結(jié)構(gòu)

這種用μＰＤ７８Ｆ００３４為主控器件設(shè)計(jì)的計(jì)費(fèi)器的組成框圖如圖１所示。整個(gè)計(jì)費(fèi)器系統(tǒng)共由五個(gè)模塊組成，分別為主控模塊、按鍵顯示模塊、防作弊及脈沖輸入模塊、通信模塊和電源模塊。

１．１ 主控模塊

主控模塊的結(jié)構(gòu)框圖如圖２所示，圖中的單片機(jī)為日本ＮＥＣ 公司的μＰＤ７８Ｆ００３４，該芯片的主要特點(diǎn)如下：

●時(shí)鐘為８．３８ＭＨｚ時(shí)，指令周期為０．２４μｓ；

●ＲＯＭ為３２ｋＢ ＦＬＡＳＨ，ＲＡＭ為１０２４ ｂｙｔｅｓ；

●可尋址空間為６４ｋＢ ｂｙｔｅｓ，有５個(gè)外部中斷和１５個(gè)內(nèi)部中斷；

●帶有３９個(gè)ＣＭＯＳ Ｉ／Ｏ，８?jìng)€(gè)ＣＭＯＳ輸入和４個(gè)Ｎ－ＣＨ漏極開(kāi)路Ｉ／Ｏ；

●帶有１個(gè)１６位定時(shí)／計(jì)數(shù)器和２個(gè)８位定時(shí)／計(jì)數(shù)器；

●帶有１個(gè)時(shí)鐘定時(shí)器、１個(gè)看門狗定時(shí)器和１個(gè)ＵＡＲＴ端口；

●支持Ｉ２Ｃ 總線，可輸出時(shí)鐘及蜂鳴信號(hào)；

●外部數(shù)據(jù)總線為８位，內(nèi)部寄存器為１６位；

●有８位無(wú)符號(hào)乘法指令和１６位除法指令；

●工作電壓范圍為１．８Ｖ～５．５Ｖ，具有ＳＴＯＰ／ＨＡＬＴ工作模式。

由此可見(jiàn)，該芯片的性能要優(yōu)于目前流行的ＭＣＳ－５１系列，其８位無(wú)符號(hào)乘法指令及１６位除法指令給軟件編程帶來(lái)了很大的方便。對(duì)μＰＤ７８Ｆ００３４編程時(shí)，只需用其５個(gè)引腳，其中３個(gè)引腳在正常工作時(shí)用到，因此在設(shè)計(jì)電路板時(shí)可將這三個(gè)引腳做一跳線開(kāi)關(guān)；編程時(shí)，將這三個(gè)引腳與編程器相連，正常工作時(shí)則與電路板上的元件相連。這樣就可以不用將μＰＤ７８Ｆ００３４從電路板上取下（因該單片機(jī)為貼片式封裝，取下會(huì)很麻煩）而直接對(duì)其編程，即在系統(tǒng)可編程，該方法為開(kāi)發(fā)調(diào)試及以后的功能修改和軟件升級(jí)提供了極大的方便。本次開(kāi)發(fā)時(shí)，甚至沒(méi)有用到μＰＤ７８Ｆ００３４的開(kāi)發(fā)系統(tǒng)，而是在ＰＣ機(jī)上將程序?qū)懞煤?，通過(guò)編譯變成二進(jìn)制代碼，然后直接通過(guò)編程器將其寫入到μＰＤ７８Ｆ００３４中，便可調(diào)試計(jì)費(fèi)器的各項(xiàng)功能。此外?該主控模塊中的復(fù)位、看門狗及電源監(jiān)控由ＭＡＸ７０５芯片來(lái)完成。時(shí)鐘及存儲(chǔ)器由芯片ＤＳ１２４４Ｙ來(lái)完成。通過(guò)選項(xiàng)可以設(shè)定是否有打印功能，各種打印命令數(shù)據(jù)均由ＰＣ機(jī)通過(guò)ＲＳ－２３２串行口或手持式資料傳輸器傳給計(jì)費(fèi)器并存儲(chǔ)在ＤＳ１２４４Ｙ中。該計(jì)費(fèi)器可使用司機(jī)卡、采集卡及收費(fèi)卡三種ＩＣ卡，使用哪種卡均可由選項(xiàng)控制。計(jì)費(fèi)器通過(guò)一條Ｉ／Ｏ線控制語(yǔ)音接口電路。乘客上車時(shí)，單片機(jī)送５０ｍｓ的低脈沖給語(yǔ)音電路使其說(shuō)一段話。乘客下車時(shí)，單片機(jī)則用２０ｍｓ的低脈沖使語(yǔ)音電路說(shuō)另一段話。