采用μPD78F0034單片機(jī)的出租車計費(fèi)器方案設(shè)計與實現(xiàn)

摘要：介紹了基于μPD78F0034單片機(jī)和模塊式結(jié)構(gòu)的出租車計費(fèi)器的硬件和軟件設(shè)計方法，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；同時給出了采用單、雙信號防作弊技術(shù)來防止計費(fèi)器作弊的具體實現(xiàn)方法。

隨著出租車行業(yè)的發(fā)展，對出租車計費(fèi)器的要求也越來越高，用戶不僅要求計費(fèi)器性能穩(wěn)定，計費(fèi)準(zhǔn)確，有防作弊功能；同時還要求其具有車票資料打印 、ＩＣ卡付費(fèi)、語音報話、和電腦串行通信等功能。通常，設(shè)計出租車計費(fèi)器面臨以下三方面的問題：

（１）不同國家和地區(qū)的計費(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)價或調(diào)整計費(fèi)方式等問題。因此，所設(shè)計的計費(fèi)器不僅要能滿足不同國家和地區(qū)的要求，而且計費(fèi)方式的調(diào)整也應(yīng)當(dāng)很方便。

（２）由于個別地區(qū)對計費(fèi)器有特殊要求，有時必須修改軟件；另外，計費(fèi)器還面臨軟件的升級；因而，所設(shè)計的計費(fèi)器應(yīng)能很方便地重新編程。

（３）計費(fèi)器必須要有防作弊功能，能有效防止司機(jī)作弊；同時要防止計費(fèi)器在營運(yùn)過程中死機(jī)。

為此，筆者設(shè)計了一款計費(fèi)器，較好地解決了上述問題。該計費(fèi)器內(nèi)設(shè)置了多達(dá)６４個選項，幾乎涵蓋了大多數(shù)國家和地區(qū)的出租車計費(fèi)方式，因此，使用時無需更改計費(fèi)器的硬件，而只需更改相應(yīng)的選項資料，便可適用于不同的國家和地區(qū)，且計費(fèi)資料的傳送可由電腦通過ＲＳ－２３２串口或?qū)Ｓ玫氖殖质劫Y料傳輸器來完成，非常方便；由于采用了具有３２ｋＢ ＦＬＡＳＨ ＲＯＭ的單片機(jī)μＰＤ７８Ｆ００３４，因此，編程時無需將單片機(jī)從電路板上取下，就可以直接對單片機(jī)進(jìn)行編程；另外，該設(shè)計還采用單、雙信號防作弊技術(shù)和看門狗電路，較好地解決了計費(fèi)器的作弊現(xiàn)象及死機(jī)問題。目前，該計費(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)計的計費(fèi)器的組成框圖如圖１所示。整個計費(fèi)器系統(tǒng)共由五個模塊組成，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：

●時鐘為８．３８ＭＨｚ時，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個外部中斷和１５個內(nèi)部中斷；

●帶有３９個ＣＭＯＳ Ｉ／Ｏ，８個ＣＭＯＳ輸入和４個Ｎ－ＣＨ漏極開路Ｉ／Ｏ；

●帶有１個１６位定時／計數(shù)器和２個８位定時／計數(shù)器；

●帶有１個時鐘定時器、１個看門狗定時器和１個ＵＡＲＴ端口；

●支持Ｉ２Ｃ 總線，可輸出時鐘及蜂鳴信號；

●外部數(shù)據(jù)總線為８位，內(nèi)部寄存器為１６位；

●有８位無符號乘法指令和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，該芯片的性能要優(yōu)于目前流行的ＭＣＳ－５１系列，其８位無符號乘法指令及１６位除法指令給軟件編程帶來了很大的方便。對μＰＤ７８Ｆ００３４編程時，只需用其５個引腳，其中３個引腳在正常工作時用到，因此在設(shè)計電路板時可將這三個引腳做一跳線開關(guān)；編程時，將這三個引腳與編程器相連，正常工作時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，取下會很麻煩）而直接對其編程，即在系統(tǒng)可編程，該方法為開發(fā)調(diào)試及以后的功能修改和軟件升級提供了極大的方便。本次開發(fā)時，甚至沒有用到μＰＤ７８Ｆ００３４的開發(fā)系統(tǒng)，而是在ＰＣ機(jī)上將程序?qū)懞煤?，通過編譯變成二進(jìn)制代碼，然后直接通過編程器將其寫入到μＰＤ７８Ｆ００３４中，便可調(diào)試計費(fèi)器的各項功能。此外?該主控模塊中的復(fù)位、看門狗及電源監(jiān)控由ＭＡＸ７０５芯片來完成。時鐘及存儲器由芯片ＤＳ１２４４Ｙ來完成。通過選項可以設(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ＲＳ－２３２串行口或手持式資料傳輸器傳給計費(fèi)器并存儲在ＤＳ１２４４Ｙ中。該計費(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控制。計費(fèi)器通過一條Ｉ／Ｏ線控制語音接口電路。乘客上車時，單片機(jī)送５０ｍｓ的低脈沖給語音電路使其說一段話。乘客下車時，單片機(jī)則用２０ｍｓ的低脈沖使語音電路說另一段話。