基于μPD78F0034单片机的出租车计费器的设计与实现

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         介绍了基于μPD78F0034单片机和模块式结构的出租车计费器的硬件和软件设计方法,讨论了μPD78F0034单片机的主要特点;介绍了该单片机和PC机串行通信的硬件连接方法;同时给出了采用单、双信号防作弊技术来防止计费器作弊的具体实现方法。

  随着出租车行业的发展,对出租车计费器的要求也越来越高,用户不仅要求计费器性能稳定,计费准确,有防作弊功能;同时还要求其具有车票资料打印 、IC卡付费、语音报话、和电脑串行通信等功能。通常,设计出租车计费器面临以下三方面的问题:

  (1)不同国家和地区的计费方式存在差异。有些地区有夜间收费及郊区收费等,而有些地区则无夜间收费和郊区收费;即使同一地区,不同车型的出租车,其计费方式也有差别;另一方面,出租车还面临几年一次的调价或调整计费方式等问题。因此,所设计的计费器不仅要能满足不同国家和地区的要求,而且计费方式的调整也应当很方便。

  (2)由于个别地区对计费器有特殊要求,有时必须修改软件;另外,计费器还面临软件的升级;因而,所设计的计费器应能很方便地重新编程。

  (3)计费器必须要有防作弊功能,能有效防止司机作弊;同时要防止计费器在营运过程中死机。

  为此,笔者设计了一款计费器,较好地解决了上述问题。该计费器内设置了多达64个选项,几乎涵盖了大多数国家和地区的出租车计费方式,因此,使用时无需更改计费器的硬件,而只需更改相应的选项资料,便可适用于不同的国家和地区,且计费资料的传送可由电脑通过RS-232串口或专用的手持式资料传输器来完成,非常方便;由于采用了具有32kB FLASH ROM的单片机μPD78F0034,因此,编程时无需将单片机从电路板上取下,就可以直接对单片机进行编程;另外,该设计还采用单、双信号防作弊技术和看门狗电路,较好地解决了计费器的作弊现象及死机问题。目前,该计费器已在许多大中城市得到了广泛的应用。

  1 系统中各模块的硬件结构

  这种用μPD78F0034为主控器件设计的计费器的组成框图如图1所示。整个计费器系统共由五个模块组成,分别为主控模块、按键显示模块、防作弊及脉冲输入模块、通信模块和电源模块。

 

  1.1 主控模块

  主控模块的结构框图如图2所示,图中的单片机为日本NEC 公司的μPD78F0034,该芯片的主要特点如下:

  ●时钟为8.38MHz时,指令周期为0.24μs;

  ●ROM为32kB FLASH,RAM为1024 bytes;

  ●可寻址空间为64kB bytes,有5个外部中断和15个内部中断;

  ●带有39个CMOS I/O,8个CMOS输入和4个N-CH漏极开路I/O;

  ●带有1个16位定时/计数器和2个8位定时/计数器;

  ●带有1个时钟定时器、1个看门狗定时器和1个UART端口;

  ●支持I2C 总线,可输出时钟及蜂鸣信号;

  ●外部数据总线为8位,内部寄存器为16位;

  ●有8位无符号乘法指令和16位除法指令;

  ●工作电压范围为1.8V~5.5V,具有STOP/HALT工作模式。

  由此可见,该芯片的性能要优于目前流行的MCS-51系列,其8位无符号乘法指令及16位除法指令给软件编程带来了很大的方便。对μPD78F0034编程时,只需用其5个引脚,其中3个引脚在正常工作时用到,因此在设计电路板时可将这三个引脚做一跳线开关;编程时,将这三个引脚与编程器相连,正常工作时则与电路板上的元件相连。这样就可以不用将μPD78F0034从电路板上取下(因该单片机为贴片式封装,取下会很麻烦)而直接对其编程,即在系统可编程,该方法为开发调试及以后的功能修改和软件升级提供了极大的方便。本次开发时,甚至没有用到μPD78F0034的开发系统,而是在PC机上将程序写好后,通过编译变成二进制代码,然后直接通过编程器将其写入到μPD78F0034中,便可调试计费器的各项功能。此外?该主控模块中的复位、看门狗及电源监控由MAX705芯片来完成。时钟及存储器由芯片DS1244Y来完成。通过选项可以设定是否有打印功能,各种打印命令数据均由PC机通过RS-232串行口或手持式资料传输器传给计费器并存储在DS1244Y中。该计费器可使用司机卡、采集卡及收费卡三种IC卡,使用哪种卡均可由选项控制。计费器通过一条I/O线控制语音接口电路。乘客上车时,单片机送50ms的低脉冲给语音电路使其说一段话。乘客下车时,单片机则用20ms的低脉冲使语音电路说另一段话。
 

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