侯益坤，劉艷萍，劉益標(biāo)

（廣東工貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣自動化系，廣東 廣州 510510）

隨著單片機開發(fā)技術(shù)的不斷發(fā)展，目前在全世界利用單片機設(shè)計的嵌入式系統(tǒng)，帶來了工業(yè)的騰飛。隨著汽車行業(yè)快速發(fā)展，出租車日益普遍，了解出租車的計費系統(tǒng)，對我們的日常生活也有很大幫助。

利用PIC單片機C語言，實現(xiàn)出租車計費系統(tǒng)，使其實現(xiàn)計費以及預(yù)置和模擬汽車啟動、停止、復(fù)位等功能，并使用TG12864E液晶模組作為顯示器，可以顯示數(shù)字、字母、中文、圖片等，使系統(tǒng)信息一目了然。本系統(tǒng)除了里程統(tǒng)計和費用計算以外，還具有萬年歷和語音播報功能：萬年歷由時鐘芯片PCF8563實時提供時鐘信號，再由單片機調(diào)用顯示；語音播報由語音芯片ISD1420提供語音信息，語音信息放在不同的地址里，由單片機從這些地址中，調(diào)用合適的語音進(jìn)行播放，突出了該語言良好的可讀性、靈活和易理解等優(yōu)點。

1 系統(tǒng)硬件設(shè)計

計費系統(tǒng)以PIC單片機為系統(tǒng)核心，利用PIC16F877單片機配合TG12864液晶模組，以及ISD1420語音模塊等，實現(xiàn)基本的出租車計價器功能。

本系統(tǒng)是由PIC單片機、液晶顯示模塊、計數(shù)脈沖發(fā)生器、系統(tǒng)實時時鐘以及語音等模塊組成。系統(tǒng)功能框圖如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)功能框圖

1.1 PIC16F877單片機

PIC16F877單片機是一種具有FLASH程序存儲器的8位COMS單片機，采用高性能的哈佛雙總給結(jié)構(gòu)CPU和RISC指令集，CPU可同時訪問數(shù)據(jù)存儲器和程序存儲器，是一種高速、低功耗及功能齊全的微處理芯片，內(nèi)部含有FLASH、ROM、RAM、EEPROM、I/O端口、A/D轉(zhuǎn)換器、捕捉器/比較器/PWM、串行通信端口、定時器/計數(shù)器和中斷控制器，以及數(shù)據(jù)總線、數(shù)據(jù)存儲器總線和程序存儲器總線。其中數(shù)據(jù)總線和數(shù)據(jù)存儲器總線是8位寬，程序存儲器總線是14位寬。集成于片內(nèi)的數(shù)據(jù)存儲器，通過片內(nèi)的8位總線與算術(shù)邏輯單元ALU連接，可以直接通過內(nèi)部總線傳送信息，以寄存器方式工作和尋址。

1.2 數(shù)據(jù)采集電路

數(shù)據(jù)采集主要采集車輪的轉(zhuǎn)速等開關(guān)量信號，采集電路如圖2所示，外部開關(guān)量進(jìn)入光電耦合器件TLP521-4，TLP521-4的輸出端連接到單片機的I/O口，供CPU查詢外部開關(guān)量的狀態(tài)。

圖2 開關(guān)量采集電路圖

1.3 語音播放模塊

語音播放模塊電路用于播放提示音、行駛里程、費用等，電路如圖3所示。

ISD1420系列單片錄放時間為8～20 s，音質(zhì)好。芯片采用CMOS技術(shù)，內(nèi)含震蕩器、話筒前置放大、自動增益控制、防混淆濾波器、平滑濾波器、揚聲器驅(qū)動及EEPROM陣列，最小的錄放系統(tǒng)僅需麥克風(fēng)、喇叭、兩個按鈕、電源及少數(shù)電阻電容。

圖3 語音播放電路圖

在錄放操作結(jié)束后，芯片自動進(jìn)入低功耗節(jié)電模式、功耗僅0.5 μA。ISD1420系列有唯一的錄音控制和邊緣/電平觸發(fā)兩種放音控制。不分段時外圍線路最簡，也可按最小段長為單位任意組合分段，芯片提供若干操作模式，大大提高了控制的靈活性。芯片采用多電平直接模擬量存儲專利技術(shù)，每個采樣直接存儲在片內(nèi)單個EEPROM單元中，因此能夠非常真實、自然地再現(xiàn)語音、音樂、音調(diào)各效果，避免了一般固體錄音電路因量化和壓縮造成的量化噪聲和“金屬聲”。采樣頻率從5.3 kHz、6.4 kHz到8.0 kHz，對音質(zhì)僅有輕微影響。片內(nèi)信息可保存100年（無需后備電源），EEPROM單片可反復(fù)錄音10萬次。

1.4 時鐘模塊

PCF8563是PHILIPS公司推出的一款工業(yè)級、內(nèi)含I2C總線接口功能的具有極低功耗的多功能時鐘/日歷芯片，PCF8563的多種報警功能、定時器功能、時鐘輸出功能以及中斷輸出功能，能完成各種復(fù)雜的定時服務(wù)，甚至可為單片機提供看門狗功能，內(nèi)部時鐘電路、內(nèi)部振蕩電路、內(nèi)部低電壓檢測電路1.0 V以及兩線制I2C總線通訊方式，不但使外圍電路極其簡潔，而且增加了芯片的可靠性，同時每次讀寫數(shù)據(jù)后內(nèi)嵌的字地址寄存器會自動產(chǎn)生增量，電路如圖4所示。

圖4 時鐘電路圖

1.5 液晶顯示模塊

利用液晶顯示模塊，可以將PIC16F877單片機處理后的信息進(jìn)行顯示，方便查看實時數(shù)據(jù)。12864 E液晶顯示器，是一種具有8位并行接口方式，內(nèi)部含有國標(biāo)一級、二級簡體中文字庫的點陣圖形液晶顯示模塊，其顯示分辨率為128×64,內(nèi)置8 192個16×16點漢字和128個16×8點ASCII字符集。利用該模塊靈活的接口方式和簡單、方便的操作指令，可構(gòu)成全中文人機交互圖形界面，可以顯示8×4行16×16點陣的漢字，也可完成圖形顯示。低電壓低功耗是其又一顯著特點。液晶顯示模塊電路如圖5所示。

圖5 液晶顯示電路圖

2 系統(tǒng)軟件設(shè)計

軟件設(shè)計采用模塊化設(shè)計，各個模塊之間做到低耦合、高內(nèi)聚。軟件設(shè)計主要包括以下幾個部分：單片機I/O口初始，定時器初始化，液晶模塊初始化，外部開關(guān)量采集子程序等，主程序里面調(diào)用各個模塊，主程序流程圖如圖6所示。

3 結(jié)束語

基于PIC16F877單片機的出租車計費系統(tǒng)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的實時采集和顯示，通過系統(tǒng)軟硬件的設(shè)計和調(diào)試，實際使用情況良好，費用低廉。該系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于出租車，取得較好的經(jīng)濟效益。

圖6 主程序流程圖

[1]丁躍軍，等.PIC單片機基礎(chǔ)教程[M].北京：北京航天航空大學(xué)出版社，2005.

[2]周立功，PCF8563.pdf.[BE/OL].http://www.zlgmcu.com.2006.

[3]江 和.PIC16系列單片機C程序設(shè)計與PROTEUS仿真[M].北京：北京航天航空大學(xué)出版社，2010.

[4]周立功，ISD1420.pdf.[BE/OL].http://www.zlgmcu.com.2006.

[5]周 堅.PIC單片機輕松入門[M].北京:北京航天航空大學(xué)出版社,2009.