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作者：宜宾职业技术学院 邹翼澳 杨良清 肖锐
指导教师：彭永杰 覃智广

作品简介

开发背景：
　　随着我国民经济水平的不断提高，出租车行业迅速发展起来，出租车已经成为大众的代步工具，是人们出行的首选，同时出租车计费的准确性与人们的切身利益息息相关备受广大民众的关注。计价器是乘客与司机双方的交易准则，它是出租车行业发展的重要标志，是出租车中最重要的工具,它关系着交易双方的利益,具有良好性能的计价器无论是对广大出租车司机朋友还是乘客来说都是很必要的。

结构说明：
　　本次设计的主要组成部分是由PK10N512VLL100系统板、电源模块、TPC7062KW组态触摸屏、RD-TH系列热敏微型打印机、霍尔感应模块、串口通信模块、64*16点阵构成。结构硬件框图如图1所示。　　

　　一、电源部分
　　本次设计的电路主要是由：LM317、LM78系列电源芯片组成，其中，LM317采用可调电路焊接方法，主要是为打印机提供8.5V的电压，使其稳定工作;LM78系列芯片为电源电路提供24V、12V、5V的电压供系统使用。

　　二、霍尔感应部分
　　霍尔感应模块主要由霍尔传感器检测电路电路组成。根据霍尔效应，车轮每转动一圈，霍尔传感器输出端输出一个低电平;可以采用单片机外部中断对脉冲进行计数，得到车轮的转动圈数，从而计算出行驶距离。

　　三、主控芯片部分
　　飞思卡尔公司的PK10N512VLL100，本次采用飞思卡尔K10系统控制芯片，主要功能是：采集霍尔感应器的信息接收到主控芯片中，再通过数据发送到触摸屏显示出来，主控芯片与打印机进行通信，打印相关的详细信息。

　　四、LCD显示部分
　　TPC7062KW，是一套以嵌入式低功耗CPU为核心(主频400MHz)的高性能嵌入式一体化触摸屏。用这种触摸屏作为LCD显示，其效果明显，能实现触摸键盘等多种功能，操作简单，实现了良好的人机界面。如表1所示为触摸屏RS232C通讯方式操作方式，可根据这种操作方式对触摸屏进行操作。　　

　　五、打印机部分
　　RD-TH系列热敏微型打印机采用透明大纸仓设计结构，这种型号的打印机属于行式热敏打印，控制方式采用串行接口:DB-9芯孔座(标准RS232或TTL)方式，标准配置工作电压DC8.5V±5%，工作电流平均1A-1.5A，峰值2A-3A。如表2为打印机通信接口说明。　　

　　产品功能：
　　本系统结构简单，能够实现三种功能，分别为人机对话界面控制、打印输出自动控制、64*16点阵输出显示控制。采集霍尔感应器的信息接收到主控芯片中，再通过数据发送到触摸屏显示出来，触摸屏进行相应的触摸按键设置，通过单片机内部系统的处理，最终将信息发给打印机，打印机打印出相关详细信息。
　　在模拟出租车行驶时由一个车轮代替。
　　一、人机对话,开机画面,在行驶过程中，显示相应数据(公里数、价格)。
　　二、打印机，主要实现票据相关打印(包括：行驶公里数、总价下车时间、公司名称、监督电话等)。
　　三、64*16点阵主要进行出租车行驶目的地及广告等显示功能。

　　产品实物图：　　

　　总系统电路:由电源模块、传感器模块、LCD显示器模块、PK10N512VLL100小系统板四部分组成。　　

　　PK10N512VLL100小系统板(官方提供)　　

平台选型说明

　　本次设计采用飞思卡尔公司的PK10N512VLL100作为主要的控制核心，该控制芯片内部资源丰富，运算速率快，其I/O配置资源强大，该芯片是飞思卡尔公司生产的Kinetis系列微控制芯片，该芯片包含包含512KB的Flash存储器及128KB的运行内存，其中采取的是业内首款Cortex-M4内核芯片，具有卓越的系统响应;其功耗不大,具有一定的实用性以及良好的开发平台。

设计说明

总述：
　　本次设计的出租车拼车系统，是以PK10N512VLL100系统板作为主控芯片，通过控制霍尔传感器模块模拟车轮转速，通过电源模块LM317、LM78系列芯片为整个系统提供电源，通过MAX232电路实现串口通信，通过控制TPC7062KW组态屏模块实现人机界面选择，通过控制RD-TH系列热敏微型打印机实现出租车票价打印，64*16的点阵显示主要显示出租车的行驶目的地及广告等。

　　一、霍尔传感器模块
　　本次使用霍尔传感器作为磁场感应模块，霍尔传感器是一种当交变磁场经过时产生输出电压脉冲的传感器。脉冲的幅度是由激励磁场的场强决定的。霍尔传感器不需要外界电源供电。由于半导体比金属有高得多的霍尔系数，故用半导体制成的霍尔传感器具有对磁场敏感度高、结构简单、使用方便等特点。不仅用于测量电流、电压、功率和磁感应强度等电磁参数，在非电量测量技术中还广泛用于测量直线位移、角位移与压力等非电量。基于本次拼车计费器的设计，将霍尔感应器安装于电机的前方位置，车轮联接轴位置安装磁铁，车速转动模拟是通过霍尔感应器每秒钟的脉冲数，通过这种方式很容易测出转速，便于显示控制。

　　二、电源组成模块
　　本次采用LM317作为开关稳压控制电路;LM317的输出电压范围是1.2V至37V，负载电流最大为1.5A。它的使用非常简单，仅需两个外接电阻来设置输出电压。此外它的线性调整率和负载调整率也比标 准的固定稳压器好。LM317内置有过载保护、安全区保护等多种保护电路。输入最大电压为30多伏，输出电压1.5-32V，电流为1.5A.其中LM317有三个引脚.一个输入一个输出一个电压调节。输入引脚输入正电压,输出引脚接负载, 电压调节引脚一个引脚接电阻(200左右)在输出引脚,另一个接可调电阻(几K)接于地.输入和输出引脚对地要接滤波电容。如图6为LM317可调电源的原理图。　　

　　采用LM78/LM79系列三端稳压IC来组成稳压电源所需的外围元件极少，电路内部还有过流、过热及调整管的保护电路，使用起来可靠、方便，而且价格便宜。该系列集成稳压IC型号中的LM78或LM79后面的数字代表该三端集成稳压电路的输出电压，LM7824集成稳压器的典型应用电路图，是一个输出正24V直流电压的稳压电源电路。当输出电流较大时，LM7824应配上散热板。LM7824的电路原理图如图7所示。　　

　　7812主要参数有：输出直流电压 U0=+12V，输出电流 L:0.1A，M:0.5A，电压调整率 10mV/V，输出电阻 R0=0.15Ω，输入电压UI的范围15～17V 。因为一般UI要比 U0大3～5V ，才能保证集成稳压器工作在线性区。滤波电容C1、C2一般选取几百～几千微法。LM7812的电路原理图如图8所示。　　

　　LM7805是一个输出正5V直流电压的稳压电源电路。IC采用集成稳压器LM7805，LM7805应配上散热板。LM7805的电路原理图如图9所示。　　

　　三、串口通信模块
　　Max232产品是由德州仪器公司(TI)推出的一款兼容RS232标准的芯片。该器件包含2驱动器、2接收器和一个电压发生器电路提供TIA/EIA-232-F电平。该器件符合TIA/EIA-232-F标准，每一个接收器将TIA/EIA-232-F电平转换成5-V TTL/CMOS电平。每一个发送器将TTL/CMOS电平转换成TIA/EIA-232-F电平。
　　MAX232采用单5V电源工作、LinBiCMOSTM工艺技术、两个驱动器及两个接收器、±30V输入电平低电源电流;典型值是8mA符合甚至优于ANSI标准 EIA/TIA-232-E及ITU推荐标准V.28;ESD保护大于MIL-STD-883(方法3015)标准的2000V。如图10所示为MAX232电路原理图。　　

　　四、触摸屏串口通信模块
　　采用昆仑通态mcgsTPC7062KD嵌入式一体化触摸屏作为本次设计的显示模块,mcgsTpc内嵌128M闪存芯片，有2个USB接口、五个独立串口， mcgsTpc采用低功耗的CPU芯片，该产品设计采用了7英寸液晶显示屏(分辨率800×480)，四线电阻式触摸屏(分辨率1024×1024)是本次设计的理想显示模块。芯片ILC3232EIBNZ串口通信原理图如图11所示。　　

　　五、64*16点阵显示模块
　　单片机利用外部晶振作为时钟信号输入，RST端口接入上电复位信号使它加电后自动进行复位操作。将要显示的字符码表编入单片机的程序中，由单片机控制时序输出相应的扫描数据和字符数据。行码数据由单片机P0口输出，经一个双向总线收发器控制传输方向后进入LED点阵，点亮相应的发光二极管。列码扫描信号由P3口输出后，直接输入LED点阵控制8列的扫描，每列选通时间为5ms，看上去就像8列同时显示的效果一样。加上行中相应的LED灯被点亮，就能看到显示的字符了。如图12所示为64*16点阵原理图。　　

作品特色

产品的先进性：
　　1、采用了PK10N512VLL100作为主控芯片。
　　2、采用了TPC7062KW组态屏作为显示，能够直观的体现所反映的信息。

产品的实用性：
　　拼车是一种有效提高出行效率,节省出行费用,缓解交通压力和减少能源消耗的出行方式,可以减少10%-30%的小汽车出行量。由于它可以降低交通流量,减少空气污染，出租车行业也极快的发展起来,给城市交通带来了活力,为人们的出行带来了方便,对经济发展起到了积极作用，因此本次出租车计费器具有广阔的市场推广价值。

产品的创新性：
　　1、能准确的进行1到4批乘客的拼车计费。
　　2、打印相关详细票据，方便收费要求。
　　3、当前出租车拼车系统的实用产品几乎没有，国内还是一片空白，该产品具有巨大的市场价值和实用前景。
　　附打印和显示实物图：　　

系统演示视频：http://v.eepw.com.cn/video/play/id/2371