SH88F516单片机出租车计价器硬件设计(4)
2.2 方案论证与比较
2.2.1 方案一
采用数字电路控制，其原理图如图2.1所示，
图2.1 出租车计价器数字电路原理图
采用数字电路设计，通过集成电路芯片对里程和等候时间经行计数，然后经行求和运算，并把所得数据通过锁存电路锁存，完成了出租车根据等候时间和里程双因素的计价，还可以完成打印功能。但不足之处是数字电路过于简单，性能不够稳定，而且不能根据昼夜情况和里程的长短调节计费标准。故采用数字电路无法完成既定设计的任务。
2.2.2 方案二
采用FPGA可编程逻辑器件作为控制核心，设计出租车计价器，其原理图如图2.2所示，
图2.2 基于FPGA的出租车计价器原理图
基于FPGA的计价器主要分为四个模块：基准时钟模块、控制模块、计量模块和译码显示模块。基准时钟模块是整个系统工作的同步时，由外部时钟进行分频得到；控制模块是整个系统的核心部分，对各个部分起到了调控作用，它分为路程控制和时间控制，对计程车的工作状态进行具体的定义；计量模块分为计价、计时和计程三个部分，这是计价器多功能实现的保证；译码显示模块的作用是在外部按键信号的控制下，分别显示计价金额、里程数和乘车时间。
此方案采用VHDL语言经行设计，其开发周期短，功能升级方便，整个控制系统所需元器件较少，集成度较高，且具有较好的稳定性和可靠性。但VHDL语言语法僵硬，对于初学者来说比较难于掌握和调试，而且FPGA元件的价格比较昂贵，用作出租车计价器成本太高。故不采用基于FPGA的设计。
2.2.3 方案三
采用单片机控制，以单片机为核心控制器件；霍尔传感器作为测速工具，实现出租车的计价；输出则采用LED数码管显示，采用动态显示技术；然后附加复位电路、时钟电路和键盘电路，方便根据时间等因素对计价器经行调整以及司机查看相关的税控信息；再引入IC卡电路和打印电路，使计价器支持公交卡支付和方便地打印税票。只要各个接口的通信良好，就可以满足出租车根据路程、昼夜和等待时间三个因素进行计价收费。除此之外，再加入GPS模块，使得计价器拥有超速提醒功能。其原理图如图2.3所示：
图2.3 出租车计价器系统框图
单片机具有以下几方面强大的优势：
① 性能强大
单片机具有丰富的I/O端口、控制端口以及内部程序存储空间，可以通过外接数模模数转换电路或者运放芯片实现对传感器传送信息的采集，而且能够通过点阵或LCD液晶或外接按键实现人机交互，具有强大的工控能力。
② 编程简单
单片机支持单片机C语言，相比计算机C语言，单片机C语言更简单且语法和计算机C语言相似，有过计算机C语言的基础，经过一段时间的熟悉就能够熟练地对单片机进行编程。
③ 价格低廉
相对于FPGA器件，单片机价格非常低廉。
所以，采用方案三，即采用单片机方案是最佳的，既能满足出租车计价器根据等待时间、里程和昼夜情况计价的要求，而且成本也相对低廉。
3 出租车计价器的硬件设计
3.1 单片机的介绍
由于本设计引入微型打印机和GPS接口，需要双串口单片机，故采用中颖公司的SH88F516双串口单片机。
3.1.1 SH88F516的特性概述
SH88F516是中颖公司生产的增强型双串口单片机并集成有串行外部接口（SPI）控制器，其功能十分强大并具有如下特点：