出租车计价器设计范文

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中图分类号TP212 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2013）86-0171-02

0 引言

出租车计价器（taximeter）是指用于公共租用车辆中的里程和时间的计算器，是一种计量仪器，连续累加并指示出租车行程中任意时刻乘客应付费用的总数。

出租车计价器作为一种法定的国家计量机具，是各地出租车营运必须配备的车载电子设备。

由于出租车计价器对里程的计量是通过传感器取得脉冲信号实现计量，因此出现了一些利用某些手段干扰脉冲信号，以达到计价器多计里程多收费的作弊现象。常见的有用脉冲发生器或加装小电动机加快脉冲信号的传出量，以控制一段时间内计价器多计里程。针对以上情况，本文提出了一种对出租车计价器的里程脉冲实现安全计量的设计。

1 设计思路

出租车计价器的里程计量是通过计程传感器取得，目前出租车计价器的传器主要是利用磁电感应原理设计的干簧管或霍尔开关器件的传感器。出租车计价器计程的过程是当出租车行驶，由出租车车轮带动传感器的转轮转动，传感器的转轮上有永久型的小磁钢，每当小磁钢随转轮转动经过一次霍尔开关器件，霍尔开关器件接通与闭合一次，就产生一个相应脉冲信号。车轮行驶一定单位的里程就产生相应数量的脉冲信号。例：若某一车型出租车每行驶1公里，其传感器传出1000个计数脉冲信号，则此出租车“K”值可设为100。按0.1公里计程时，每获得100个脉冲信号，比较其相应K值就可记录出租车行驶了0.1公里。而一些作弊者往往会利用在比较K值的计程正常脉冲里加进高速的干绕脉冲，以使出租车计价器多计脉冲，达到多计里程多收费。

本文提出的对出租车计价器脉冲安全计量设计的原理是在原计程传感器基础上，在出租车计价器的里程传感器内（霍尔开关器件连接到计价器主机之间）增加一片PIC的CMOS单片机及相应电路的设计。由PIC单片机对霍尔开关器件产生的脉冲进行处理，将一个计数脉冲编码为一个固定的16bit位编码脉冲值，再传给计价器主机，16位的编码脉冲值通过脉冲宽度实现0与1区分。当计价器主机的主MCU接收到16位的编码脉冲，用软件方法测脉宽与解码后，与预先设定在计价器主机内的固定的16位值比较，若相同表示收到计程传感器一个正确计数脉冲可计入，否则就不是正确计数脉冲不计入。此设计通过对出租车计价器主机与传感器在软件与硬件上的共同改造，可有效防止利用非正常毛刺脉冲信号干扰计程传感器或更换其它作弊传感器的行为。

计数脉冲加密具体方案为将一个计数脉冲编码成16位的二值信号，以脉冲宽度的不同代表不同的二值信号。规定高电平脉冲为有效的码值信号，较窄的高电平脉冲为1（最大脉宽140us），较宽的高电平脉冲为0（最大脉宽800us），共使用16bit位的二值信号，整个16位的二值信号最大宽度为10ms，顶头加上一个较宽的高电平脉冲作引导。

编码信号示意图，如图1所示：“（）”中为脉宽典型值，传感器编码时就按典型值的脉冲宽度以16位编码代表一个脉冲传出给计价器主机解码，判断是否计入此脉冲。

2 设计实现

出租车计价器安全计量的设计原理图如图2所示，其计量脉冲分为两步：

1）出租车计价器的传感器对计量脉冲编码，传到计价器主机

出租车计价器的传感器内霍尔开关（A3144E）每产生一个计数脉冲，就会导通形成一个工作电压激活传感器内PIC10F200芯片运行一次程序。由PIC10F200通过PLUSE接口向计价器主机传出这一个计数脉冲的16位编码值，即PIC10F200的软件运行是由霍尔开关（A3144E）产生的计数脉冲控制的，当产生一次脉冲就触发PIC10F200运行一次程序，PIC10F200的程序将计到的一次脉冲以一个16位编码的波形发给计价器主机。

2）计价器主机接收编码，判断正确性后计量脉冲：

计价器主机的51系列MCU通过程序改进设计，实现对接收编码，判断正确性后计量脉冲。其过程是计价器主机的MCU内预先设定一个用于比较的16位编码，通过对接收到的PIC10F200芯片传出的编码值测量脉宽值及判断，形成了计价器主机对PIC10F200芯片传出的编码值解码的16位编码值与计价器主机内预先设定的16位编码一一对应的比较条件。比较若相同表示收到计程传感器一个正确计数脉冲可计量，否则就不是正确计数脉冲不计量。所以在此情况下，偷换或改装其它的非编码传感器是传不出正确编码脉冲值的，从而防止了利用计程传感器脉冲计数进行作弊的行为。

本文设计采用MICROCHIP公司的6引脚8位闪存芯片PIC10F200作为传感器脉冲的编码芯片，其主要优点是尺寸小、成本低，非常适合用在传感器设计的狭小套管内。出租车计价器主机通过改进内部主MCU的软件设计，可实现测量脉宽值解码及判断脉冲值，而无须增加额外的硬件开销。

对出租车计价器脉冲安全计量设计的传感器脉冲编码芯片与计价器主机内解码的芯片都是由程序控制的MCU，双方程序可定时对预定的脉冲编码值进行动态更换。由于比较的脉冲编码值是不固的，能防止试图探测脉冲编码进行干扰的作弊行为，最大可能的防止了利用出租车计价器的计程传感器脉冲计数进行作弊的行为。

3 结论

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中图分类号：TP368.12 文献标识码：A文章编号：1007-9599 (2011) 03-0000-01

Proteus-based the Taximeter Simulation Design

Liu Yue

(College of Physics and Electronic Engineering,Hainan Normal University,Haikou571158,China)

Abstract:With economic development,the automobile industry by leaps and bounds up the taxi is also increasingly common.Understanding the application of the taxi on the billing system,on our daily lives can also help.For us to better understand the principles of the taxi meter pricing, we use the Proteus simulation software to AT89C52 microcontroller as the core and some other extension of software,design and simulation of the taximeter pricing principles.

Keywords:Taximeter;AT89C52;Proteus

简要说明当前出租车计价器存在的问题，在此基础上以AT89C52单片机为核心，以ISD2560、DS1302、MAX7219等芯片为外设的出租车计价器仿真实验设计成功，并把KeilC与Proteus连接调试。模拟结果表明出租车计价器除了一般的计价计费功能外，还有多种计量功能，并且有超速提醒等功能。

一、proteus 软件介绍

Proteus仿真软件是电路分析和实物仿真软件，可以仿真、分析、模拟各种模拟器件和集成电路，在世界范围内应用很广泛，是目前世界上唯一将电路仿真软件、PCB设计软件和虚拟模型仿真软件三合一的设计平台。用proteus软件仿真实验，可以对实验初级阶段进行评估，通过对各个元器件的参数分析和改变，电路就具有了最优化性能。和传统的仿真模拟相比，单片机的仿真有了明显的优势，实验内容丰富，仿真和实践更相近，另外还可以防止器件的损坏，方便快捷，能提供多种仪表的虚拟实验。本仿真实验以单片机为核心，在计价器的控制中有积极的现实意义。

二、系统硬件结构

整体硬件连接框图如图1所示，整个系统由单片机 AT89C52控制电路、AT24C02存储电路、A44E霍尔传感器电路、I SD2560语音播报电路、DS1302 时钟电路、MAX7219驱动显示电路组成。

（一）计价器模拟计价控制顺序：单片机采集空车灯信号和路程检测器信号，空车时，单片机调用DS1302芯片和MAX7219串口显示驱动程序；当有乘客时，ISD2560语音播报电路进行语音播报1（欢迎乘坐），然后调用DS1302计算时间信息，在不同时间段，调用AT24C02程序分别获取不同的单价及起始价，并及时显示在LED显示器上；当乘客下车时，进行播报2（谢谢再次乘坐本出租车，请交金额 ），单片机将本次相关数据存储到24C02中，出租车再次启动后，单次金额与里程等信息清零复位，完成一次计价。

（二）实验电路设计。实验电路设计的原理图如图2所示。它由电源电路、霍尔传感器路程测量电路、数据显示电路、语音播报电路、时钟电路、票据打印电路和数据存储电路等组成，各电路端口分别与单片机AT89C52的输出口相连，通过单片机的控制来实现计价器的功能。

三、Proteus IS IS6的系统仿真步骤

（一）连线方法。P1口接矩阵键盘，P0口接LM016L的D0-D7和74HC573的D0-D7。LM016L的RS和RW分别接74HC573的Q0、Q1。AT89C52的P3.6和P3.7经过与非门74HC00然后再与P2.7口与非后取反，接LM016L的E端口。P3.0接数字信号发生器的输出端。

（二）仿真操作步骤。第一，画出电路原理图，如图2所示，第二，用KeilC µVision2把设计好的程序编译成机器语言。第三，打开Proteus的ISIS，点击菜单“Debug”，选“use romote debuger monitor”，此时KeilC和Proteus的连接调试。然后双击单片机AT89C52，KeilC下生成的.HEX文件导入AT89C52中，完毕后再单击仿真运行按钮，仔细观察，可以看到芯片上高低电平（红色和蓝色）在互相转化，高电平每转换成低电平一次，表示出租车车轮转了一圈，转化为里程数在LED显示器上显示。如果现象不正确， 则利用KeilC进行程序调试，并在Proteus观察现象，不断修改、调试，直到仿真完全成功。

电路仿真调试过程为：启动计价器，在空车灯没有掰下时空车灯亮，只显示时间；当超速行驶时，发光二极管发出红色的光进行提醒。仿真结果表明Proteus的仿真实验结果达到初步预期效果。

四、结束语

本文介绍了Proteus软件在单片机中的应用优势，仿真模拟了以AT89C52 单片机为核心，以ISD2560、DS1302、MAX7219等芯片为外设的出租车计价器实验。本文中KeilC与Proteus的连接调试成功，对于单片机的仿真模拟应用、电子电路的集成性开发有很大的使用价值。

参考文献：

[1]陈伟宏,肖卫初，邱飚.基于Proteus的多功能出租车计价器设计[J].重庆工学院学报(自然科学),2009,23(6):83-86

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中图分类号：TP302　文献标识码：A

出租车自动计费器是根据客户用车的实际情况而自动计算、显示车费的数字表。数字表根据用车起步价、行车里程计费及等候时间计费三项显示客户用车总费用，打印单据，还可设置起步、停车的音乐提示或语言提示。

1.设计方案

(1)自动计费器具有行车里程计费、等候时间计费和起步费三部分，三项计费统一用4位数码管显示，最大金额为99.99元。

(2)行车里程单价设为1.80元/km，等候时间计费设为1.5元/10分钟，起步费设为8.00元。要求行车时，计费值每公里刷新一次；等候时每10分钟刷新一次；行车不到lkm或等候不足10分钟则忽略计费。

(3)在启动和停车时给出声音提示脚。

自动计费采用计数器电路来实现，将行车里程、等候时间分别按相同的比价转换成脉冲信号，然后对这些脉冲进行计数，起价可以通过预置送入计数器作为初值，如图1的原理框图所示。行车里程计数电路每行车lkm输出一个脉冲信号，启动行车单价计数器输出与单价对应的脉冲数。例如单价是1.80元/km，则设计一个一百八十进制计数器，每公里输出180个脉冲到总费计数器，即每个脉冲为0.01元。等候时间计数器将来自时钟电路的秒脉冲作六百进制计数，得到10分钟信号，用10分钟信号控制一个一百五十进制计数器(等候10分钟单价计数器计费为1.5元)向总费计数器输入150个脉冲。这样，总费计数器根据起步价所置的初值，加上里程脉冲、等候时间脉冲即可得到总的用车费用例。

上述方案中，如果将里程单价计数器和10分钟等候单价计数器用比例乘法器完成，则可以得到较简练的电路。它将里程脉冲乘以单价比例系数得到代表里程费用的脉冲信号，等候时间脉冲乘以单位时间的比例系数得到代表等候时间的时间费用脉冲，然后将这两部分脉冲求和。

如果总费计数器采用BCD码加法器，即利用每计满lkm的里程信号、每等候10分钟的时间信号控制加法器加上相应的单价值，就能计算出用车费用。

1.1里程计费电路设计

里程计费电路如图2所示。安装在与汽车轮相接的涡轮变速器上的磁铁使干簧继电器在汽车每前进10m闭合一次，即输出一个脉冲信号。汽车每前进1km则输出100个脉冲。此时，计费器应累加lkm的计费单价，本电路设为1.80元。在图2中，干簧继电器产生的脉冲信号经施密特触发器整形得到CP0。CP0送入由两片74HCl61构成的一百进制计数器，当计数器计满100个脉冲时，一方面使计数器清0，另一方面将基本Rs触发器的Q1置为1，使74HCl61(3)和(4)组成的一百八十进制计数器开始对标准脉冲CPl计数，计满180个脉冲后，使计数器清0。Rs触发器复位为0，计数器停止计数。在一百八十进制计数器计数期间，由于QI=I，则p2=。使P2端输出180个脉冲信号，代表每公里行车的里程计费，即每个脉冲的计费是O.Ol元，称为脉冲当量。

1.2等候时间计费电路设计

等候时间计费电路如图3所示，由74HCl61(1)、(2)、(3)构成的六百进制计数器对秒脉冲CP2作计数，当计满一个循环时也就是等候时间满10分钟。一方面对六百进制计数器清O，另一方面将基本RS触发器置为1，启动74HCl61(4)和(5)构成的一百五十进制计数器(10分钟等候单价)开始计数，计数期间同时将脉冲从P1输出。在计数器计满10分钟等候单价时将Rs触发器复位为0，停止计数。从P1输出的脉冲数就是每等候10分钟输出150个脉冲，表示单价为1.50元，即脉冲当量为0.01元。等候计时的起始信号由接在74HCl61(1)的手动开关给定。

1.3计数、锁存、显示电路设计

如图4所示，其中计数器由4位BCD码计数器74LSl60构成，对来自里程计费电路的脉冲P2和来自等候时间的计费脉冲P1进行十进制计数。计数器所得到的状态值送入由2片8位锁存器74LS273构成的锁存电路锁存，然后由七段译码器74LS48译码后送到共阴数码管显示。

计数、译码、显示电路为使显示数码不闪烁，需要保证计数、锁存和计数器清零信号之间正确的时序关系，如图5所示。由图5的时序结合图4的电路可见，在Q2或Q1为高电平1期间，计数器对里程脉冲P2或等候时间脉冲P1进行计数，当计数完lkm脉冲(或等候10分钟脉冲)则计数结束。现在应将计数器的数据锁存到74LS273中以便进行译码显示，锁存信号由74LSl23(1)构成的单稳态电路实现，当Q1或Q2由1变0时启动单稳电路延时而产生一个正脉冲，这个正脉冲的持续时间保证数据锁存可靠。锁存到74LS273中的数据由74LS48译码后，在显示器中显示出来。只有在数据可靠锁存后才能清除计数器中的数据。因此，电路中用74LSl23(2)设置了第二级单稳电路，该单稳电路用第一级单稳输出脉冲的下跳沿启动，经延时后第二级单稳的输出产生计数器的清零信号。这样就保证了“计数一锁存一清零”的先后顺序，保证计数和显示的稳定可靠。

图4中的S2为上电开关，能实现上电时自动置入起步价目，s3可实现手动清零，使计费显示为00.00。其中，小数点为固定位置。

1.4时钟电路设计

时钟电路提供等候时间计费的计时基准信号，同时作为里程计费和等候时间计费的单价脉冲源，电路如图6所示。

在图6中，555定时器产生lkHz的矩形波信号，经74LS90组成的3级十分频后，得到1Hz的脉冲信号，可作为计时的基准信号。同时，可选择经分频得到的500Hz脉冲作为CPl的计数脉冲。也可采用频率稳定度更高的石英晶体振荡器。

1.5置位电路和脉冲产生电路的设计

在数字电路的设计中，常常还需要产生置位、复位的信号，如sD、RD。这类信号分高电平有效、低电平有效两种。由于实际电路在接通电源瞬间的状态往往是随机的，需要通过电路自动产生置位、复位电平使之进入预定的初始状态，如前面设计中的图4，其中s2就是通过上电实现计数器的数据预置。图7表示了几种上电自动置位、复位或置数的电路。

在图7(a)中，当s接通电源时，由于电容C两端电压不能突变仍为零，使RD为O，产生Q置0的信号。此后，c被充电使c两端的电压上升到RD为

1时，D触发器进入计数状态。图7(b)则由于非门对开关产生的信号进行了整形而得到更好的负跳变波形。图7(c)和图7(d)中的CC4013是CMOS双D触发器，这类电路置位和复位信号是高电平有效，由于开关闭合时电容可视为短路而产生高电平，使RD=I，Q=0；若将此信号加到SD，则SD=I，Q＝1；置位、复位过后，电容充电而使RD(SD)变为0，电路可进入计数状态。图7(e)是用开关电路产生点动脉冲，每按一次开关产生一个正脉冲，使触发器构成的计数器计数1次；图7(f)是用开关电路产生负脉冲，每按一次开关产生一个负脉冲。2

电路的安装与调试

数字电路系统的设计完成后，必须进行安装调试，以使设计的电路满足设计的功能和性能指标，并且要求达到系统的可靠性、稳定性、抗干扰能力等技术指标。以下是安装调试数字电路的几个重要步骤和指标：

2.1检测电路元件

最主要的电路元件是集成电路，常用的检测方法是用仪器测量、用电路实验或用替代方法接入已知的电路中。集成电路的检测仪器主要用集成电路测试仪，还可用数字电压表作简易测量。实验电路则模拟现场应用环境测试集成芯片的功能。替代法测试必须具备已有的完好工作电路，将待测元件替代原有器件后观察工作情况。

除集成电路芯片外，还应检测各种准备接人的其他各种元件，如三极管、电阻、电容、开关、指示灯、数码管等。应确信元件的功能正确、可靠才能装入电路安装。

2.2电路安装

数字电路系统在设计调试中，往往是先用面包板进行试装，只有试装成功，经调试确定各种待调整的参数合适后，才考虑设计成印刷电路。

试装中，首先要选用质量较好的面包板，使各接插点和接插线之间松紧适度。安装中的问题往往集中在接插线的可靠性上，特别需要引起注意。

安装的顺序是按照信号流向的顺序，先单元后系统、边安装边测试。先安装调试单元电路或子系统，在确定各单元电路或子系统成功的基础上，逐步扩大电路的规模。各单元电路的信号连接线要有标记，如用特别颜色的线，以便能方便断开进行测试。

2.3系统调试

系统调试将安装测试成功的各单元连接起来，加上输入信号进行调试，发现问题则先对故障进行定位，找出问题所在的单元电路。采用故障现象估测法(根据故障情况估计问题所在位置)、对分法(将故障大致所在部分的电路对分成两部分，逐一查找)、对比法(将类型相同的电路部分进行对比或对换位置)等。

系统测试分静态测试和动态测试。静态测试时，在各输入端加入不同电平值，加高电平(一般接1千欧以上电阻到电源)、低电平(一般接地)后，用数字万用表测量电路各主要点的电位，分析是否满足设计要求。动态测试时，在各输入端接入规定的脉冲信号，用示波器观察各点的波形，分析它们之间的逻辑关系和延时。

除了调试电路的正常工作状态外，另外特别要注意调试初始状态、系统清零、预置等功能，检查相应的开关、按键、拨盘是否可靠，手感是否正常。

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关键词： 出租车；加密传感器；计价器

Key words： taxi；encryption sensor；meter

中图分类号：TP212 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2014）03-0186-02

0 引言

为防止出租车可能的由传感器及信号传输过程中被加入额外的脉冲信号（作弊行为），因此需要将速度脉冲信号加密后再传输。

出租车编码传感器使用内置于传感器中的微控制器加密传感器的脉冲信号脉冲。微控制器接收到脉冲信号后，用软件方式产生数字编码信号。数字编码信号再通过计价器内的软件解码，解出脉冲信号。软件方式的编码和解码可以用数字信号消除传输线路中的干扰脉冲，还可以消除脉冲信号因环境变化引起的宽度偏移。

微控制器编码时，以脉冲宽度的不同代表不同的二值信号，低电平脉冲为有效的码值信号，信号位前面加上一个宽的低电平脉冲作为起始位。

1 编码信号示意图举例

编码方式为典型值。计价器通过软件解码，与计价器内设定加密传感器编码值比较。比较结果相符，则认为传感器产生一个脉冲信号。

x0：为计价发出的随机数（明文）。

y：为函数发生器。该值永不外泄。

x0，Y的宽度和发送频率要充分考虑到高速运行下通讯的稳定性而定的。

极端情况：K值=1000 时速130公里/小时 ，当K值=1000，时速130公里/小时 脉冲的周期=2.769ms 【（360秒×1000）ms /（130×K）个脉冲】。

即t（数据处理时间+发送Y+发送更新x0）要满足条件 t

从示意图可以看出发送一个里程数据脉冲的周期为：

（frame to frame interval）+（Start bit）+（Time bit0+Recover time） × w（位宽）。

计价器向传感器发送x0（明文）。计价器和传感器的生成一个x1为本次运算密钥。传感器通过加密运算后后输出密文Y，计价器接受到密文Y后通过相同的算法和本次运算密钥进行运算后比对正确后计入脉冲。目前我们的明文为单字节的随机数，密文也是单字节。但是你在获得明文和并伪造单字节的密文想通过计价器的认证的概率，1/256的（n+1）次方n为连续骗过计价器的次数。想通过仿照传感器发出每次相同的密文的概率至少为1/2591645234048640。

上传里程脉冲：当传感器感知到一个里程脉冲时按函数Y=f（x0，y）计算出Y发送到计价器。

计价器反馈一个新的x0。

计价器解码： 计价器比较Y是否与f（x0，y）相等，从而确定是否有效。如果连续无效次数越过所设定的容忍度，计价器将启动保护程序。

2 分析（在假设计价器是真的前提下）

2.1 穷举窥视

因为x0是随机数，无周期、规律可言。从Y=f（x0，y）可以看出即使x0相同，Y也是不同的。

设：x0的宽度为n

x1的宽度为m

y=f（x0，x1）

y的个数= 2的n次方 × 2的m次方。

例： n=8 m=24 y的个数=4294967296 Y的个数=256*4294967296=1099511627776=0x10000000000=88bit，传送的密文Y为8bit 那么根据排列组合的运算方式，每一次传8bit数据要成功在88位中能匹配的概率为1/P（88，8）=1/88×87×86×85×84×83×82×81=1/2591645234048640。当然，当Y=16那么概率就是1/P（88，16）更低，但是已经没有意义了，相反导致传感器数据传递的错误率上升，得不偿失。

2.2 并联入侵

由于采用单数据线，输入、输出会被叠加。即使未叠加单次猜中的概率为1/256、n次被猜中的概率为1/（256的n次方）。但如果猜中一次由于更新了x0会丢失一个合法的里程脉冲。且计价器一旦确认有侵入者，且越过容忍度，计价器会做相应的保护。

2.3 串联入侵

无法实现串联。

2.4 取代入侵

有两种取代的可能：A为穷举，然后建表 B， 推演出y=f（x0，x1）和Y=f（x0，y）

A、 被穷举的个数=256*4294967296（如果Y的宽度=8）

B、 推演出y=f（x0，x1），Y=f（x0，y）

设：共有3步运算，其全排列=6

Y的宽度=8 Y的个数= 256

y的宽度=24 y的个数=16777216

推演步数=256*[（16777216的3次方）*6]。

3 小结

为保证通讯的高效、稳定，选择适当的通讯频率，尽量减少通讯数据量。

采用单数据线可加大安全性。

从内部看：在传感器和计价器方各有256×4294967296个数据（256个不同的值，增加Y的宽度可增加不同的值），被放置在256×4294967296位置上。用这个量来增加枚举的量。

从外部看：由于采用单数据线，输入、输出可能会被叠加，或被同时送到传感器和计价器。即使未叠加一次猜中的概率为1/256、n次被猜中的概率为1/（256的n次方）增加Y的宽度可降低被猜中的概率。

如果猜中一次由于更新了x0会丢失一个合法的里程脉冲。当计价器一旦确认有侵入者，且越过容忍度，计价器会做相应的保护。

参考文献：

[1]简冠文.利用电子技术提高出租车计价器检定的准确度[J].中国计量，2000.

[2]陈星.出租车计价器防作弊方法的构想[J].中国计量，2002.

[3]王力.出租车计价器搞干扰措施的研究[J].上海计量测试，2002.

[4]江宇红.出租汽车霍尔传感器原理及其加密设计[J].中国计量，2010.

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中图分类号：U46 文献标识码：A随着人们生活水平的提高，目前出租车已经成为我们日常出行的重要交通工具。作为窗口行业的出租车受到越来越多的关注。出租车计价器是出租汽车营运者与乘客之间进行贸易结算的计量器具，但是目前，个别出租车在计价器上做手脚，多收乘客的租金的现象也不少。这种现象直接损害了消费者的合法权益，也引起了出租汽车管理部门和计量部门的高度重视。如何更好地贯彻计量法律，有效防范出租车计价器作弊行为，维护消费者合法权益，是我们应该深入思考的问题。

1 常见出租车计价器作弊手段

1.1 埋公里

这主要是利用某些厂家空车牌设计的缺陷，待租时将空车灯斜竖着，看起来是空车，而实际上计价器已进入了重车营运状态，等乘客上车后再按倒空车牌，乘客上车时，司机已经预先置入计价里程。

1.2 外加脉冲信号或遥控装置

计价器主要靠传感器发出的脉冲来计算行驶里程数。作弊者利用这一原理，人为增加计价器以外的脉冲信号，使计价器不真实计量。

1.3 传感器内增加磁铁个数

传感器的磁铁个数是固定的，一般为2个，如增加了磁铁个数，脉冲信号也必然随之增加，计价器计量值也就变快了。或者另装一个小电机直接带动传感器旋转。

1.4 更换轮胎

出租车计价器的计价里程是和轮胎转数成正比的，将原厂轮胎变小后，这样就减少了轮胎周长，车辆在等距行驶时轮胎转动的圈数就会增加，使脉冲信号数增加，计价里程也相应增加，车费也就增加了。

1.5 更改计价器内部计量参数（K值）

计价里程=计价器获得的脉冲信号数／单位里程（1公里）脉冲特定值（K值）。根据原理可知，只要能增加脉冲信号数和缩小单位里程（1公里）脉冲特定值（K值），就能认为增加计价里程，从而达到作弊的目的

1.6 改价位

如把起步价提高、续程单价提高、免费等候时间减少等。

1.7 改系统时间

如在白天时把计价器的系统时间改为夜间，使白天营运时计价器按夜间收费；把计价器的系统时间往前调，从而逃避计价器强制检定。

2 防范出租车计价器作弊的措施

出租车计价器属于国家重点管理的计量器具，按照计量法的规定，出租车计价器要有制造计量器具许可证(CMC标志)，用于贸易结算的出租车计价器要实行强制检定。为了预防出租车计价器的作弊，笔者提出以下防作弊技术措施。

(1)用设计合理、质量可靠的空车牌。空车牌空车与重车的角度必须等于或大于90°角，不给作弊人员可乘之机。(2)选用脉冲编码传感器或加密传感器，也就是在原传感器端的输出前加入编码或加密电路，同时在计价器内部原脉冲输入电路前加入解码或解密电路，这就要求传感器和计价器主机必须对应起来才能正常工作，这样可以很好地解决输入非法脉冲和用小电机带动传感器转动这类作弊行为。(3)提高计价器本身的防作弊性能。ZFJ-2000计价器的性能就很卓越，它采用了三重安全保护措施，系统时间和参数（K值、价位等）的修改必须在打开铅封、插入管理卡、正确输入密码后方能进行，密码为8位数字、可由用户任意设定。使用此款计价器不但可防改小K值、改价位、改系统时间的作弊，而且很好地解决了因疏忽或人动引起的泄密问题。(4)采用信息化管理，建立起出租车计价器的动态管理数据库。将受检车辆的车辆档案、司机档案、计价器档案、公司档案、计价器维修档案录入系统中。车辆检定后，车辆驱动轮胎的型号、气压、修正值等被同时保存，这对营运时改用小轮胎等方面的作弊等有很好的防范作用。(5)出租车计价器上应贴有强制检定标志，铅封完好。(6)起步前，计价器"空"字是否亮着灯，驾驶员是否重新将计价器回零重新计价并显示起步费金额，晚上11点前后乘车，不妨对一下表，以免被提前加价计费。(7)营运中不应有任何物品遮挡计价器主机面板，如发生意外情况连续停驶达15分钟，驾驶员应当使用"暂停键"，暂停计费。(8)车辆处于怠速中，而计价器的行车里程数却还是跳个不停，毫无疑问，这辆车计价器本身有问题或司机利用其它装置自行控制计价器。(9)更改变速箱的传动比，即将原装齿轮17齿换成18齿，待计量所检定合格后，又换成17齿。这种方法比较常见，非常隐蔽不易察觉，只有在检测线上才能发现。

3 加大监管执法力度

出租车的运营过程中，个别出租车司机不按周期进行检定，私拆计价器或私自改变计量参数，以此损害乘客合法利益的行为时有发生。面对这种情况，如何加强计价器的管理，维护出租车车主和乘客的合法利益？笔者提出以下几点防范构想：

(1)加强与交通运管和综合执法部门的合作。由于出租车营运手续每年核验一次，而出租车计价器的检定周期也是一年，与交通运管部门联合办公，把出租车营运手续核验与计价器检定一并进行，既节省了出租车司机的时间，又从源头上防止了计价器的漏检。不定期与交通运管和综合执法部门联合检查，对不按周期检定的，无检验合格标志的，破坏铅封的，私自修改计量参数等违法行为，严格按《中华人民共和国计量法》等法律法规予以相应的处罚。(2)发放年检标志，标志上注明车主姓名、车牌照号码、检定有效日期和计价器出厂编号等内容信息，在计价器检定合格后，贴于出租车车身的明显处，这样不仅提醒司机按期检定，而且也便于执法人员检查及乘客监督。通过媒体宣传，使乘客明确无检定合格标志的，检定合格标志与车辆内容信息不符的和铅封不完整的是不合格计价器，乘客有权拒付租金并举报，使出租车从业人员越来越清楚地认识到计价器检定的重要性。(3)由于出租车计价器长期工作在高温、潮湿、强电磁火花干扰及颠簸的恶劣环境中，致使计价器经常发生故障，影响出租车的运营。我们应充分发挥质监部门技术方面的优势，建立起包括出租车计价器安装、检定、维修、更换"一条龙"服务的体系。

严格按照检定规程进行本机检定，鉴别进入本地区销售的计价器，其计量参数设置是否符合政府部门批准的出租车收费标准。同时，监督其产品的质量，防止不合格计价器流入市场。严格按检定规程进行使用误差的检定，及时发现计价器的故障和各种作弊行为，保证在用计价器全部检定合格。

根据本地出租车计价器的使用情况，配备易损的零部件。做到一般故障不返回生产厂修理。对故障较大，确需返厂修理的计价器，在与生产厂签定销售合同时明确，由生产厂提供一定数量的周转用机，在维修期间免费提供给出租车使用，使出租车车主尽量减少营运损失。

3、运用经济手段搞好技术服务，促使车主按期检定，切实减少计价器的运行费用，提高计价器的周检率。

4、为防止对本机时间、常数K值和下次检定日期的任意修改，由质监部门与生产厂协商，增加密码措施，在检定和修理时，必须先输入密码，才能修改以上参数，并且全部使用密码识别式传感器，防止利用传感器作弊，损害乘客利益。

(4)采用信息化管理，建立起出租车计价器的动态管理数据库。将受检车辆的详细档案录入计算机。每次检定只需调出该车档案，添加本次检定数据即可，利用该系统的查寻功能，统计出到期应检的车辆，及时与其联系以提醒其按期检定。对超周期使用的或拒绝检定的出租车车主姓名、牌照号码，通过电视台等媒体向社会公布，促使其及时补检。

(5)汽车生产厂家选用发动机时，同一型号的车辆或发动机，尽可能配置同一种齿轮的脉速轮，使发动机通过脉速轮传输数不会发生改变。

(6)做好出租车计价器的检定工作，在计价器检定中增加一些条款。

在出租车计价器检定中，应严格检查，杜绝车主在计价器、传感器线路中私自乱接微型电机、微型开关坑害消费者的行为。

在鉴定和调试出租车计价器时，出租车不得任意更换与该车车型不符的轮胎。

出租车计价器不得使用电子分频器，不得引用电子车速里程表传感器的信号替代计价器传感器。

结束语

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DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.09.244

出租车不仅是城市交通的重要载体，也是流动的服务窗口。其服务质量能反映城市的文明程度，影响着人们对城市的印象。但是从当前出租车运营的实际情况来看，部分经营者违背了诚信的原则，为了谋取更多的个人利益，采用多种作弊方式来加快计价器的跳表速度，损害了乘客的利益，使得双方的矛盾激化，对出租车行业的正常运营秩序产生了严重影响，损害了城市形象。为了保障乘客的合法权益，本文对计价器的作弊手段以及应对措施进行了如下讨论。

1 出租车计价器的作弊手段

1.1 改变轮胎大小

部分出租车经营者为了应付计价器的检定，会在之前换上与车型相符的轮胎，但是检定之后，就会将轮胎换成较小的轮胎。因为计价器中的K值已经在检定中确认，换上小轮胎之后，在车轮胎运行圈数相同的情况下，小轮胎的行车里程明显短于大轮胎，表示计价器的跳表速度快于正常值。这种作弊手段具有较强的隐蔽性，大部分乘客都不会注意，也很难在检定中发现。

1.2 利用空车灯

为了对出租车计价器的空车状态和重车状态进行控制，部分出租车司机会在空车灯信号上非法安装开关，让计价器在空车灯状态下，也就是乘客上车之前，计价器就已经处于计费状态，开始了计费，借此来达到多收钱的目的。

1.3 改动齿轮

还有一部分出租车司机为了提高计价器的跳表速度，收取更多的费用，会故意让汽车修理厂将原车脉动轮的齿轮数减少，这样就可以提高齿轮的传动速率，计价器传感器的转数就会远远高于车轮转动的圈数。

1.4 利用脉冲发生器和传感器信号线

为了提高计价器的跳表速度，还有的出租车司机会私自在计价器的传感信号线上，外接的脉冲发生器或微型电机的方式，通过开关控制，随意改变其跳表速度。还有的出租车司机会在计价器传感器的信号线上直接连线，并将这根线放置在比较隐蔽，可以和地面连接的地方，这样只要这根线接地，计价器就会接收到它传送的信号，计价器的走表速度就会加快。这两种作弊方式会使计价器在几秒的时间内多跳几百米的路程，主要集中在火车站、机场和客运站等人口流动性较大的场所，利用外地人对本地路况比较陌生的特点进行欺客行为。

2 出租车计价器作弊手段的应对措施

2.1 改变轮胎大小的应对措施

在对出租车进行检定之后，可以在出租车司机的计价器检定证书上，将轮胎的制造厂以及型号标识出来。同时，检定部门和执法部门加强联系与合作，如果在进行道路检查时的发现可疑轮胎，马上对照证书进行检查。

2.2 利用空车灯作弊的应对措施

检定人员在检查出租车计价器时，需要仔细观察空车灯是否和计价器存在联动关系。如果发现有外接开关，必须马上拆除。同时，加大对计价器相关知识的宣传，让广大消费者了解出租车计价器的计时和计程都应该从0开始，否则就拒绝乘车。

2.3 改动齿轮作弊的应对措施

当检定人员完成对计价器的检定之后，可以在传感器与出租车变速箱脉动轮之间进行铅封，在每次的检查中查看铅封是否完好，以此来杜绝利用更换变速箱齿轮作弊的行为。同时，对汽车修理厂，尤其是不正规的修理厂加强监督和管理，在修理出租车时，不得私自改变变速箱的齿轮数量。

2.4 利用脉冲发生器和传感器信号线作弊的应对措施

检定人员在检定出租车计价器时，应留心计r器的线路是否存在外接线路或破损。同时，车辆管理部门还应该在车身显眼的部位标注投诉电话，一旦乘客遇到欺客、宰客的行为，保留好乘车凭据，及时向管理部门投诉，维护自己的权益。

2.5 针对调整计价器的时间作弊的应对措施

这种方法的识别度较高，乘客只需要了解当地政府规定的出租车收费标准，在乘车的过程中观察计价器显示的每公里的单价是否符合规定即可。

2.6 进行信息化管理

各地政府可以充分利用计算机技术，对出租车计价器建立动态的管理数据库，将接受检定车辆的详细信息全部录入计算机。这样，在每次检定时，只需要调取该车辆的档案，然后将本次检定的结果记录即可。同时，利用数据库系统的查找功能，还可以对到期应检的车辆进行统计，及时与其联系以提醒其按期检定，对超周期使用的或拒绝检定的出租车车主姓名、牌照号码，通过电视台等媒体向社会公布，促使其及时补检。

除了上述应对措施之外，还可以使用设计合理、质量可靠的空车牌，加强与交通运管和综合执法部门的合作，减少计价器的运行费用，提高计价器的周检率等措施来应对出租车计价器的作弊，保障乘客的合法权益，保持出租车行业正常的运营秩序，维护城市的良好形象。

参考文献：

[1]王跃红，周恩伟.出租车计价器作弊手段及防范对策探讨[J].计量与测试技术，2016，25（11）：49-50+52.

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1、引言

出租车作为当代人们出行的一种重要的交通工具，与人们的生活越来越融入。出租车的计费系统的准确与否，则直接会影响到司机以及乘客的切身利益。为了确保双方交易的公平公正，出租车监管部门对出租的汽车计价器进行定期的整车检定和维护是很有必要的，从而提高其准确性，确保利益双方的公平公正。首先，对于出租车而言，确保整个交易公平进行的设备是出租车计价器的检定装置。因此，对出租车计价器的工作原理进行一些必要的学习是很有必要的，所有出租车计价器所显示的营运金额是整个出租车的计价里程与乘车价格的某种设定好的函数;即计价里程等于营运里程与等候时间的总和，再乘以按照不同地方规定的不同的折算比例。出租车的计价器通过传感器与运行车辆连接，计价器所显示出的实际里程就是由出租车传感器发出的脉冲信号通过计价器折算而得出来的乘车价格。

2、出租车计价器问题分析

一些出租车车主为了达到多挣钱的目的，利用每个车型的不同的脉冲发射系数，擅自使用一些设置系数较小的的计价器，从而达到谋取不正当利益的目的。如果遇到相关监管部门的检定或检查，则又把原来的与出租车辆相匹配的计价器更换过来，借此来逃避相关部门的检定。这不仅违背了交通中诚信互励的原则，而且也损害了消费者的合法权益，并且给相关部门的检定工作带来了很大的困难。为了能从根源上杜绝这种不正当交易的实施，对出租车辆的出厂中计价器与出租车主机的连接部分应用铝封装的形式。通过这样的方式，让那些不正当交易的少数出租车司机的算盘打空，维持一个良性的出租车管理运营市场。在交警部门对出租车本机的使用误差进行检定时，应对出租车的检计时以及切换时间等部分进行细致严格的检查，还应该采取不定期，不定时的抽查活动;这样就能在很大程度上确保出租车的检定工作顺利安全的完成。从而杜绝计时不计价的现象。对于出租车传感器的统一问题，随着当前经济全球化的高速发展，人民生活水平的不断提高，一方面出租车的水平也向着高端化的方向发展，另一方面与之相关联的计价系统的作弊现象也随着当前作弊技术的升级而改进，这对当前的出租车市场是一个不小的冲击。因此，相关监管部门建立一个统一的出租车传感器标准是很有必要的。对于那些自主拼装传感器的出租车司机要进行严打，对于那些提供私装传感器的商家要采取法律的制裁。

3、计量学简介

计量学是一门以发展计算统计科学技术为前提的重要手段和有效方法，一方面科学研究是以要先进的计量测试手段以及准确的实验数据为依托的;简而言之，科学研究其实本身就是一个通过不断测量计算而达到对相关事物分析检测的过程。另一方面，科学实验的数据的来源大多数都是以直接或间接的测量值得来的。也就是说，研究人员通过对某一事物或个体的测量活动来达到对某个量甚至与之相关的事物的新的认识，通过这种方法来帮助我们发现用已有的科学知识来解释的一些新的现象，从而达到为开创整个科研新领域的目的（测量就是对某一科学研究成果的进行量化，进而对这些量化结果近行评价，整个测量的质量往往会成为科学实验成败的决定性因素。就当前来看，现代测量的对象已经突破了物理量的范围，逐步扩大到对化学量、工程量、生物量乃至心理量进行测量和研究的新领域，计量过程对科技创新的重视程度达到空前。这对于发展高新技术产业，进行高科技研究来说无疑是一种很有效的动力。因此，加速发展计量科学已成为当前提高现有科学技术水平的一种有效的途径，已经逐步成为了推动科学技术进步和发展乃至推动社会生产力发展的一项紧迫任务。

4、计量在出租车计价器检定的研究

4.1 微机管理系统的引进

监管部门对整个城市出租汽车公司的档案包括出租车公司的名称、相关责任人、公司联系电话、通信地址、每个出租车的车牌号、经营者（车主）姓名、相关司机信息、计价器编号、受检结果、受检时间以及出租车的修理情况、出租车的使用时间、出租车的定位跟踪信息等等采用局域网的方式进行管理，对整个出租车运营系统建立实时数据存储管理系统。将出租车计价器的使用信息精确到每一台车，从而方便对每一台车的实际运营情况进行管理。在出租车出厂之前要求并监督生产厂家在每一台出租车计价器的主机内封装加密程序芯片，这样做的目的是防止非检定人员对计价器的脉冲发生器进行私自的调整对主机内的加密程序芯片要采用双信号脉冲发生电路以防止计价器因受到异常脉冲干扰对整个计价软件的计数程序进行人为的操作。

4.2 计价器的二次检定

当出租车的计价器因为故障需修理时，出租车责任人必须先到计量检定部门申请报修，待计量检定部门出具鉴定报告并签发维修工作单后，再到相关部门指定的计价器维修售后点进行计价器的拆改装修理并且对计价器与出租车主机的连接部分进行封装处理。待整个维修完毕后，出租车责任人必须重新到检定部门进行安全检定合格后并由相关安检部门出具运行报告后，方可载客运营。这样一方面避免了出租车司机私自修理、私调乃至私拆铅封对计价器乃至出租车造成严重失准现象的发生，另一方面也为出租车的安全运营提供了有利的保障。出租车检定人员应把空车灯、传感器、计价器按一个完整的产品来检定。详细记录检定结果。对出现的新情况，没有检测手段时，应及时上报。

4.3 提高管理人员的业务水平

第一，在进行检定工作时，应对新规程的内容系统学习，需主管领导进行抽查。只有反复学习，精益求精。方能把具有较强技术性的检定工作加以掌握。杜绝出现个别检定人员没有严格按照新的检定规程执行的现象。工作应尽职尽责，使检定工作落到实处。对规程内容的学习和运用，要落实到每一个人。包括主管检定的相关领导。总之，必须制度化，系统认真的学习检定规则，把检定工作切实有效的做好。第二，在检定前，应组织检定员全面培训。因为检定工作对检定员的素质要求较高，必须具备丰富的经验和业务能力。

5、小结

出租车行业作为大中城市的主要运输部分，承载着城市发展的不可或缺的任务。现在已经不仅是认识一座城市第一眼的窗口，而且也是衡量城市是否可发展为国际大都市的标准之一。出租车的计价器是出租车司机和乘客的两者间进行交易结算的计量工具，还具有心里面的“称”，即体现着这个城市的道德水准。因此，做好出租车的检定工作具有重要意义。

参考文献

[1]徐良雄.基于数字电路出租车计价器的设计与分析[J].中国集成电路.2011（12）

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一、计价器构成原理

出租车计价器是单片机的一种典型应用，基于单片机的计价器是由单片机和外部电路组成。包括传感器，空车牌，单片机，显示器，打印机，再通过线路连接。

里程传感器：采集车速信号，车速信号为脉冲信号，采集脉冲信号的频率就可以得到车速，可以用到芯片的定时器捕获。如果车速大于一定的值，采用公里数计算价格，如果车速小于这个值，就可以用时间计算。

计算公里数：应用芯片计算其公里数。

单片机；计算时间用到芯片定时器确定时间，或者用RTC中断采集到更精确的时间。

显示器：用数码管或液晶显示公里数，时间，以及价格，可以用芯片驱动数码管或者用芯片驱动液晶空车牌来提供计价器计价的信号。

打印机：打印机来打印所需要的票据，通过排线连接计价器主机。

二、计价器检定项目

出租车的计价器是出租车上的重要仪器，是对于行车里程进行计费的智能仪器，计价器检定是保证计价器稳定、准确的工作，保证双方的切身利益。

目前我国已经有200多个城市的计量检定机构开展了出租车计价器的检定工作，由于出租车计价器必须安装在出租车汽车上才能使用，而且应该与车辆的参数相吻合，同时还与当地的出租车收费标准密切相关，这样才能保证计价器的准确，因此，计价器装车后还要进行检定，检定规程按中华人民共和国计量检定规范《JJG517-1998出租汽车计价器检定规程》的的规定执行。

2. 使用中检定是指授权机构对使用中的计价器进行监督检验，检查其是否满足“法定”要求，工作状态是否正常，法制标识是否完好。

三、 计价器检定中应注意的问题

1）外观与结构检查

用目测的方法检查计价器外观与结构，其结果应符合：有金属铭牌，铭牌上应注明：制造厂名称、产品名称、产品型号、出厂编号、制造日期、制造计量器具许可证标志及编号；计价器结构应坚固耐用，其壳体表面不应有凹痕、划伤、裂缝、变形等现象。表面涂镀层不应起泡、龟裂和脱落。金属部件不应有锈 及其他机械损伤。壳体应有铅封耳（孔）用于加装铅封。开关、按键应灵活可靠。说明功能的文字符号和标专应清晰端正。

传感器应直接将车辆变速器的转动信号召有效地转为电信号.计价器安装到车辆上必须使用与计价器 配的独立传感器，不能直接使用车辆提供的电信号。空车牌结构应牢固、翻动灵活，接触可靠。对于禁止接触和禁止调整的器件或控制器应采取保护性措施，影响计价器计量性能的调整开关、控制开关或按钮均应置于机壳内。且在前面板或右前侧部位的外壳开有调整窗，并加铅封。在不移动计价器的情况下，面对计价器正面板即可看到铅封。在不打开铅封的情况下不能调整计价器的内设参数。使用同一个铅封应能同时封住壳体裁及调整窗。计价器的机外键不得多于3个。

2）功能方面的检查

K值显示和调整功能、时钟自效功能、自检功能、数据存储功能等，K值取值范围至少应为（500-1500）r/km，分辨力为1 r/km。K值在取值范围应能调整。在不打开计价器铅封的条件下，应显示K值。

时钟自效功能：应能够每月一次在整点前、后5min内（零点除外）按功能键自动恢复至整点。

自检功能：计价器应有自检程序，在开机时显示屏所有的显示字符及状态指示灯全部显示，显示时间不少于3S.

数据存储功能：单次营业状态数据存储，计价器至少应存储100次营业员=状态的数据，每次记录应包括（营业的起始日期、时间、结束时间，营业理程、计时时间、本次营业金额、记录序号）。

总累计数据存储功能：计价器总累计数据不应少于以下五项内容

1.总行驶里程，分辩力为0.1km、

2.总营业里程，分辩力为0.1km、

3.总计时时间（时、分、秒）、

4.总营业金额（元、角）、

5.总营业次数。

计价器应有保护数据的功能：只有破坏铅封打开机壳，对内存数据强制清零，否则总累计数据不会丢失，计价器内设参数的调整也不能改变总累计数据。

3）计程误差检定

a.检定点的选择：应分别在昼返、夜返、昼单、夜单四种运营状态下进行。昼返、夜返状态至少选择4个检定点，包括起程点、两个续程点和单程（里贴）加价里程点；昼单、夜单状态至少选择6个检定点，包括起程点、单程（里贴）加价点、单程（里贴）加价点前两个续程点、单程（里贴）加价点后两个续程点。在每个检定点计价器的变价金额应符合使用地政府主管部门制定的收费标准。

b.将计价器传感器与计价器本机标准装置输出轴连接并确认没有滑动。

c.将直流稳压电源的电压调至（12±0.5）V，开启电源给计价器通电。

d.将计价器本机检定标准装置设为计数功能，设置适当转速。

e.使计价器进入重车状态，同时启动计价器本机检定标准装置，当计价器接近起程点和续程点时，停止本机检定标准装置，用单步功能键驱动计价器至变价点并读取本机检定标准装置的计数值。计价器的变价金额应符合使用地政府主管部门制定的收费标准。

计程误差算公式：

RW = ×100%

式中： RW ------- 计程误差，%

------- 被检计价器K值，r/km

Q ------- 计价器被检点，km

Rb ------- 标准装置计数值，r

4）计时误差检定

a.检定点的选择：计量检定总计时时间为15min，以5min为一个时间间隔，共3个检定点。

b.用计价器本机检定标准装置驱动计价器至起程变价点停止，当计价器到第2个计时变价点时启动电子秒表，每到计时间隔5min变价点时读取电子秒表的计时值，连续测量15min，读取3个计时值。在每个检定点计价器的变价金额应符合使用地政府主管部门制定的收费标准。

计时误差算公式：

TW =×100%

式中：TW 计时误差，%

Td 计价器显示的时间隔，s

Tb 电子秒表测量的时间隔，

5）切换速度误差检定

a. 将计价器传感器与计价器本机标准装置输出轴连接并确认没有滑动。

b. 将直流稳压电源的电压调至（12±0.5）V，开启电源给计价器通电。

c. 开启计价器本机检定标准装置，输出车速为12km/h，并以增量或减量的方式调节本机检定标准装置的输出值，读取计价器低速显示屏从不显示到显示的速度值，此值即为切换速度。

d. 计价器的设计应确保车速值等于或小于切换速度值时，计价器处于稳定的低速状态；当车速大于切速度值时，计价器处于稳定的计程状态。

e. 切换速度误差计算公式：

υW=12-υd

式中：υW ---- 切换速度误差，km/h

υd---- 计价器切换速度，km/h

6）检定结果处理

本机检定合格的计价器，应开具出租汽车计价器本机检定证书，并注明符合使用地政府规定的出租汽车收费标准。

本机检定不合格的计价器，开具出租汽车计价器本机检定结果通知书，并注明不合格项目。

四、检定过程中容易忽略的问题

1）计价器的检定规程中未要求检测出租车的轮胎与该车车型是否相符，这一疏漏易导致车主在检定后使用不同型号的轮胎，更换周长不同的轮胎就改变了K值，这一行为不是实际的计价里程收费，进而坑害销费者。所以应该随时检查监督出租车是否擅自更换了与检定时不同型号的轮胎。

2）严格检查整个计价器相关线路，防止车主在计价器、传感器线路中私自乱接微型电机、微型开关等电子元件。这些电子元件容易影响或干扰计价器正常工作时的脉冲信号。

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一年只有250元，我觉得他有点小气。但是，他随后算的大账，却让我汗颜。“精明男”说，全北京现有67000辆出租车，如果每个司机都省下这笔钱，一年就是1600多万元。显然，“精明男”的创新是看似小、实则大的一件事。于是，我进一步向他请教，有没有可能在计价器上做点改进，设计出只打表、不打票的机器。

他笑着说，这其实就是改根线的事。

接下来几天，我一直在想：为什么“精明男”的个别创新不能成为一种集体行为?为什么管理部门和众多司机不响应呢?难道仅仅是他们之间的信息不通畅吗?我能想出来的原因有两点：一、创新的激励机制有问题。具体来说，省钱是司机自己的，而决定是否在计价器功能上进行创新的人，是出租车公司和管理部门。显然，在出租车行业躺着管理都可以荷包满满的情况下，有决定权的人没有创新的动力；二、我们缺乏鼓励创新的文化。我们往往忽视那些只能带来“蝇头小利”的民间智慧，只重视那种乔布斯式的大创新。创新在本质上并不仅仅体现为一种结果，更体现为一种民众素质和社会氛围。只有在小打小闹的创新被鼓励、被支持时，中国才能真正具有创新环境。

我着实为自己的思考自鸣得意了几天，直到我的研究生听完我的分析后，笑着说：“老师，这个司机很傻啊。”我忙问为什么。学生说：“如果他修好表，把没用的发票卖掉，所获收益应该远远多于250元啊。”这句话着实点醒了我。

我曾为某公司兼职打工，一个月工作几次而已。每月所得到的不是堂堂正正的报酬，而是靠报销“的士票”所领取的现金。“的士票”并非由我提供，该单位有人专门负责搜集，给到我的现金只有九成，另外一成是购买“的士票”的费用。后来我才知道，原来那样一个偌大名头的公司里，相当多的工作人员竟然都是靠报销“的士票”来领取工资的。据说，这是条巨大的“灰色产业链”：有人专门以搜集和出售出租车发票为业。他们先从不同的出租车司机那里买来发票，再把这些发票混合起来，卖给买主用来报销。于是，“的士票”报销成为不少“预算外人士”的收入来源。企业和个人都有好处，只是逃了国家的税。

与学生的交谈，让我发现了阻碍创新的一个新理由。中国缺乏创新，不仅在于文化有问题，激励机制有问题，还在于那些莫名其妙的“制度”规定，以及“小型违法”所提供的逆向激励。

前些天去校外开会，拦了一辆出租车，司机看上去就是个“精明男”。车子开动后，他问我是否要发票，我说要。于是，他从事先裁剪整齐的一沓空白票里取出一张，插入计价器中。“精明男”笑着对我解释说：“计价器放纸的支架坏了，无法放置成卷的打印纸，只好根据客人的需要，一张张地打印；如果碰到不要发票的乘客，就只打表不打票了。”和他攀谈后我还知道，当他发现这样做可以节省一笔钱之后，索性不修了。

我问可以省多少钱，他给我算了一笔账。如果计价器是好的，司机每次运送客人结束，在停表计价的同时，打印机也会自动打出一张发票，而大约一半的客人不要发票。一个司机每月大约需要使用六卷票、一个墨盒，合四十多元钱。如果像他这样插纸操作，每月可以节省二十多元，一年大约省下250元。

一年只有250元，我觉得他有点小气。但是，他随后算的大账，却让我汗颜。“精明男”说，全北京现有67000辆出租车，如果每个司机都省下这笔钱，一年就是1600多万元。显然，“精明男”的创新是看似小、实则大的一件事。于是，我进一步向他请教，有没有可能在计价器上做点改进，设计出只打表、不打票的机器。

他笑着说，这其实就是改根线的事。

接下来几天，我一直在想：为什么“精明男”的个别创新不能成为一种集体行为?为什么管理部门和众多司机不响应呢?难道仅仅是他们之间的信息不通畅吗?我能想出来的原因有两点：一、创新的激励机制有问题。具体来说，省钱是司机自己的，而决定是否在计价器功能上进行创新的人，是出租车公司和管理部门。显然，在出租车行业躺着管理都可以荷包满满的情况下，有决定权的人没有创新的动力；二、我们缺乏鼓励创新的文化。我们往往忽视那些只能带来“蝇头小利”的民间智慧，只重视那种乔布斯式的大创新。创新在本质上并不仅仅体现为一种结果，更体现为一种民众素质和社会氛围。只有在小打小闹的创新被鼓励、被支持时，中国才能真正具有创新环境。

我着实为自己的思考自鸣得意了几天，直到我的研究生听完我的分析后，笑着说：“老师，这个司机很傻啊。”我忙问为什么。学生说：“如果他修好表，把没用的发票卖掉，所获收益应该远远多于250元啊。”这句话着实点醒了我。

篇11

【背景】

——厦门市出租车市场运营现状

当前我国的出租车市场不是完全自由化的，而是一个存在政府干预的受控市场，政府对其的主要管制包括： 准入限制、数量控制和价格管制。具体到厦门市，出租车市场组织形式主要为经营型企业，即公司拥有出租车所有权和出租车运营权，将车辆租赁给驾驶员运营。根据管制机构的规定，由企业向出租车司机收取租金和管理费，负责车辆安全、服务质量等日常管理。其准入限制是对经营出租车的资格进行规范和限制；数量控制是通过控制出租车经营牌照的发放数目限制城市出租车总数；价格管制是对起步价、每公里运费、等待费、燃油附加费等一系列价格的规定。其主要搭乘方式为无拼车模式下的沿途招车。

一、厦门市出租车乘车计费：

根据2013年最新核定标准，厦门市出租车起步价为8元/3公里，超过3公里起步里程后运价为2元/公里；单次营运里程超过8公里以上部分加收50%回空补贴；每日23点至次日5点加收20%夜间补贴；等候费计费时间为每5分钟按车公里运价计算，第一个5分钟免费。此外，每趟营运向乘客加收3元的燃油附加费。

二、出租车容量

采用供需平衡理论探讨市内出租车的合理容量，当客运需求量与供给量达到平衡时为最佳状态。参考《厦门市居民出行特征分析及交通对策研究》中的数据进行测算，2011年厦门市合理的出租车数量为4153辆，比实际中的保有量4574辆要少421辆。厦门市出租车保有量由2004年的3437辆增加到2011年的4574辆，增加了33%。然而，根据供需均衡模型，厦门市出租车供给量大于实际需求量，造成资源浪费、空气污染等不良后果。

三、出租车空载率

出租车空载率一般指出租车没有搭载乘客的行车里程在整个运营行车中的百分比。根据我国城市出租车协会对国内外城市出租车运力供求关系的调查分析，城市出租车运力达到基本饱和（供求平衡）时，出租车空载率在30%左右。但厦门市出租车空载率达到35.5%，占用道路资源比例达到12%以上。以厦门市2011年4574辆出租车进行计算，假设每辆出租车每日行驶600公里，百公里耗油10升、油价平均8元/升，则每日空驶公里数974262公里，空驶耗油量97426升，空驶耗油成本779410元，并由BP中国碳排放计算器可得，空驶造成的碳排放量为每日69854千克。

四、出租车合乘现状及问题：

（1）政府对出租车合乘的政策引导和法律制度欠缺，合乘车费定价机制空白。（2）尚无出租车经营企业规范地进行乘客合乘的运营。（3）民间存在部分拼车现象，多来自于出租车司机的私自拉客行为。

厦门市出租车合乘的问题主要由于政策上无法可依的现状。政府暂未出台有关出租车合乘的明确法规和细则，整个社会缺乏正确导向，出租车司机和市民主导的民间拼车现象关系到乘客安全、车费分配、行驶路线、争端投诉、运营管理等不可回避的问题，都必须要由政府的宏观引导，法律的明文规定并以出租车经营企业为载体进行规范。

五、现行的出租车运营模式造成的环境问题

出租车尾气污染是由汽车排放的废气造成的环境污染，其主要污染物为氮氧化合物、一氧化碳及固体颗粒物等。根据发展中国家机动车污染排放模型——IVE模型，厦门市出租车平均排放因子为氮氧化物：0.9g/km， 一氧化碳：32.2g/km，颗粒物：10.7g/km. 以厦门市2011年4574辆出租车进行计算，假设每辆出租车每日行驶600公里，则日均氮氧化物排放量为2470千克，一氧化碳排放量为88370千克，颗粒物为29366千克。其中，出租车对一氧化碳总排放的贡献率达到25.8%。

【政府政策】

为改善目前厦门市汽车尾气污染严重、有效拼车机制缺乏的情况，政府可制定拼车模式并推广至全市出租车行业，同时给予出租车公司一定金额的财政补贴，以促进拼车机制的长期稳定运行。

一、协助出租车公司建立各自的拼车网站系统

目前互联网、手机软件广泛应用，为更大程度上方便市民乘车需要，政府派专员协助并监督出租车公司建立其名下拼车网站。网站与厦门市E通卡管理系统挂钩，日常运作由出租车公司下设分管部门完成，信息流通渠道和安全性受政府监管。在保证拼车系统健康有序运行的情况下，每家公司可设计不同界面并提供除拼车外的其他便民服务。

网站的具体运作和拼车机制根据乘客不同需要分为长期固定和散乘两种模式。

长期固定

首先，用户在网站上注册个人信息，包括姓名、性别、身份证号、年龄、职业、手机号、QQ号这些必填项以及个人兴趣、爱好、毕业院校等选填项（有助于系统自动匹配可能拼车成功的乘客组合，同时为用户之间进行交流提供便利）。之后，注册人将阅读一份电子协议书，其内容包括个人信息安全、拼车计价模式和遇到相关问题时的法律责任分配情况等。用户同意签署协议并确认提交后，网站系统会对填报信息的真实性进行审核，并对用户个人信息进行严格保密。

用户注册成功后，即可根据个人需要填报出发地、目的地、出发时间及意向同乘人数（选择3或4人/车），系统会自动匹配出发地相近且路线、方向相同的乘客，按人数情况建立多个人数上限为3或4人的讨论组，并根据用户登记信息将背景相近的乘客加为一组。考虑到讨论组间可能存在人员的流动，每组都将显示“剩余容纳人数”，供新晋成员参考。用户在组中只能看到其他成员的姓名和性别，但可在讨论组里自由交流，依个人习惯决定是否与他人交换联系方式。若用户不满意自己的分组，可选择“退出讨论组”，并自行寻找容纳人数未满的小组。每组乘客需在讨论组建立的48h内向系统提交确定的拼车组合。

拼车组合一经确定，公司便会根据系统反馈情况为每条路线分配司机和车辆，并以短信形式通知乘车地点和时间。用户的个人账户与E通卡挂钩，上下车须刷卡计费，合乘计价器自动累计里程。遇到忘记带卡或卡内余额不足的情况也可缴纳现金。

因个人原因中途退出拼车者，需提前一星期提出申请，否则仍正常收费。缺席者无论是否请假，都由网站从用户的E通卡账户上自动扣除定额费用。

散乘

每辆出租车最多乘坐4位乘客。当第一组乘客上车，告知司机目的地，在其愿意进行散客合乘的条件下，出租车司机通过多功能合乘触摸屏上的GPS地图选择目的地及已载人数，并由出租车挡风玻璃处的LED屏显示该车前往的目的地及车内空位数。同时，司机在触摸屏上选中“上车”按钮，合乘计价器开始计费。出租车行进过程中，候车乘客可根据LED显示屏上的信息拦车，上车后司机再次选中“上车”按钮，计费开始。依此类推。

到达目的地时，司机选中“下车”按钮，各组计费终止并根据上车顺序自动打印发票，乘客付款（刷E通卡或付现）。

细节说明：

1、合乘计价器由多功能合乘触摸屏、LED显示屏、刷卡机和发票打印机四部分组成。

合乘触摸屏上显示“上车”、“下车”、“空位数（0-4）”多个手触屏按钮及高清GPS地图，刷卡机自动感应卡片用户信息，计价器与触摸屏和刷卡机相连，可以同时计算4个不同地点上下车乘客的费用，并通过发票打印机打印多份发票。

2.出于行车效率的考虑，散客合乘要求各组乘客的目的地相近，即模型化为起点不同终点相同的乘车方式并确定相应的定价机制。

3.隶属于政府的公营事业信息技术部门将开发与每家出租车公司网站关联的手机软件，每家网站的出车信息都将同时汇总到该软件系统中并随时更新，用户可随时随地用手机上网查询出租车的路线、位置、空位数信息。

二、财政补贴

1.公司利润

根据厦门市目前出租车行业的收费水平和主要出租车公司出租车拥有量，假设某出租汽车有限公司于2013年建设并投入使用拼车网。目前出租车公司的主要收入来源由车主承包费和每月需缴纳的管理费构成。其成本主要包括三部分内容，包括支付驾驶员岗位补贴、五险一金、职工福利等，车辆折旧、给司机发放燃油补贴的费用和车辆年检、车辆保险、职工补充保险、车辆维修保养、企业管理等费用。

根据搜集到的数据，对建设拼车网前后两年的利润进行预测。其中，主要差别项体现在：

（1）管理费用的增加：新的合乘计价器的引入，网站管理维护费用，公司下设信息部门人力资本成本及办公费用，设备折旧费用。（2）财务费用的增加：公司发展阶段进行债务融资支出的利息费用。（3）营业外收入的增加：网站提供拼车外其他便民服务获利，网站作为广告平台从广告商方面获利。（4）非流动资产处置损失：由于新设备的引入，原有计价设备报废作价。

2.财政补贴

由以上分析，在2013年建成并投入使用拼车网后，公司的营业收入及营业外收入都比上期有了增加，这主要是因为网站的投入使用能够带来广告收入，并且随着网站成熟这部分收入存在规模性增长的潜力。但是由于网站建设初期，与拼车相关的业务链未完善，收入的增加不足以弥补网站建设带来的管理费用、财务费用、以及非流动资产处置损失的明显上升，包括网站建设和管理的人力资本、新购设备折旧费、投资建设新项目的贷款、更换新计价系统的固定资产清理费用等，使得企业利润在初期下降，这将影响出租车公司参与此项目的积极性，需要政府的财力支持。

因此，为维持出租车公司的经营利润，鼓励其采用拼车机制，政府将根据每家出租车公司的出租车保有量和盈利能力给予相应补贴，在弥补其同比利润损失额的同时，划拨一定金额作为公司中长期发展投资，有助于拼车业务完善化、覆盖范围扩大化。随着拼车机制和网站运营的成熟，政府对该项目的引导作用将主要体现在信息流通和交通安全性的监管方面。

【预期收益】

一、经济效益——拼车模式的简单定价模型

1.模型概述和简单假设

模型是建立在根据网络信息平台拼车乘客提供的路程信息计算出来的拼车路线总路程的基础上，将费用平均分摊到每公里，根据乘客搭乘的路程和合乘的人数来具体确定每个乘客所需支付的价格。出租车的拼车模式必须建立在双赢的基础上，即出租车公司的收入（或简单看为司机每趟的收入）必须高于只拉成单个乘客的收入，每个乘客所需支付的成本必须低于单独打车的成本。基于这两方面的考虑，作出如下假设：

简单假设1：假设司机的收入受到乘客下车频次的影响。司机每趟收入：W（Ki）*=W（Ki）×（1+R×N）>P（Ki），即司机每趟收入高于只拉乘一人的收入。

简单假设2：目前出租车的实际计价方式是P（Ki）=A+B（Ki-K0），对其中线性计价价格作变换，将其分摊到每一单位里程，得到固定单价b=limKi∞P（Ki）×（1+R×N）Ki。

其中，各字母的代表值为：

A：出租车起步价B：超出起步公里数的单价Ki：超过起步公里数K0：起步公里数N：下车频次R：每多一位乘客司机收入的增加数占原有总价格的比例

2.常态的三人合乘计价模式：

以图1-1所示的拼座为例，在这种拼座模式下，在S1路程中只有乘客P1单独乘坐出租车，在S2的路程中P2上车和P1合乘，在S3路程中乘客P3上车，此时车内三人合乘，包括P1、P2和P3。S4路程P2下车，车内只剩乘客P1和P3合乘，在S5段路程中，P1下车，车内只剩乘客P3单独乘坐直到终点后结束此次拼车之旅。

（2）存在等待时间的情况下每个乘客需要支付的费用

存在等待时间下等待时间内额外的费用按照原出租车的计价方式进行计算，再根据每段合乘路段的合乘人数进行平均分摊。因等待而产生的费用的计价方式现为：

（3）有人无故缺席，导致常态的拼座模式被打破

如果在签订了合乘拼座的合约但出现无故缺席，到时另外几名同伴必须分摊更多的费用，对该名缺席乘客每日处以定额罚金，该定额定为M.

二、环境效益

根据厦门市统计局及《厦门市居民出行特征分析及交通对策研究》提供的数据，将“会”与他人拼车同行的17.9%的居民与“可以考虑”的26.9%的居民共同列为拼车人群（44.8%）。保持其他因素不变， 在拼车模式建立的情况下，由供需平衡理论测算得适量的出租车数量为3453辆，相比目前厦门市出租车实际保有量4574辆降低了1121个单位。

同理，我们根据发展中国家机动车污染排放模型——IVE模型，厦门市出租车平均排放因子为氮氧化物：0.9g/km， 一氧化碳：32.2g/km，颗粒物：10.7g/km. 以可以减少的1121辆出租车进行计算，假设每辆出租车每日行驶600公里，则日均减少氮氧化物排放量为605.34千克，减少一氧化碳排放量为21657.72千克，减少颗粒物7196.82千克。

【结论】

在政府政策主导下，拼车机制的创建及网站运营作为一项市场前景广阔的新型业务，不仅能够为乘客提供便利、安全的服务，还有利于提高租乘双方的经济效益。政府通过多种行政、财政措施，协助出租车公司进行拼车网站的创建和推广，对信息流通、网站运营的安全性实施监管，并对出租车公司建立拼车系统的初期利润损失进行适当财政补贴，有效地提高了出租车司机和乘客双方经济效益以及全社会的环境效益，使得社会总福利得到提升。

同时，多人合乘的模式减少了出行高峰时段的拥堵，有效缓解了汽车尾气排放对于环境污染的压力。此外，完善的计价体系使得乘车收费制度进一步规范化，避免了“黑车宰客”等违法现象的发生，很大程度上促进了市民的安全出行和整个出租车行业的健康发展，对于政府行政、交通部门的工作也起到了一定的协助作用。（作者单位：1.厦门大学经济学院； 2.厦门大学王亚南经济研究院）

参考文献

[1]姚志良、贺克斌、王岐东、霍红、刘欢、何春玉、James Lents.IVE 机动车排放模型应用研究中图分类号：X511 文献标识码：A 文章编号：025023301 （2006） 1021928206

[2]曹斌.出租车市场的管制租金及其分配——以北京市为例【中图分类号】F294.3 【文献标识码】A 【文章编号】1004- 2768（2009）17- 0076- 04

[3]宗刚. 出租车市场的利益分配格局及对策

[4]张艺娜、孙伟杰、王森、田野、李林珈. 出租车与乘客即时运输交互信息系统的可行性研究

[5]胡列格、周佰会、刘阳、刘荣、张梦启. 中等城市出租车保有量适量性研究中图分类号：U491 文献标志码：A 文章编号：1672 - 7029（2012）02 - 0079 - 05

[6]王玥. 《浅析节假日出租汽车“拼车化”——以上海为例》[J] 《经济论坛》2011年11月第11期190——193页

篇12

    abstract: single-chip system design is a practical application and have a strong curriculum. in order to fully stimulate the creativity of students so that students are familiar with single-chip application system and development process, to master the single-chip design and development of the principle, we created an integrated single-chip system design practice courses. this article describes the practice of integrated curriculum implementation plan, gives a typical example of the design. after several years of teaching practice, this course has been a good teaching results.

    key words: single-chip system; the practice of integrated curriculum; teaching practice

    1  前言

    单片机系统设计是一门实践性、应用性很强的课程。传统的单片机系统设计实验教学,具有:①实验应用机会少;②缺乏具体的实验教学内容和完善的考试、考核方法;③验证性多,创新性少;④实验教学内容与实践应用脱节的弊端[1]。这样的教学模式和方法,很难让学生完全掌握单片机系统设计的基本原理和开发方法,更不用说培养学生的创新能力。因此,为了培养和训练学生具备独立设计简单的单片机应用系统、编写系统控制程序的能力和技能,激发学生的创造力,我校在学生完成了《单片机系统设计》的理论课和汇编程序设计、七段数码显示、键盘扫描、ad转换、串行通讯等实验教学后,特开设了为期2周的综合实践教学环节。此教学环节让学生完成一个单片机系统的设计、开发、调试的完整过程,整个综合实践教学环节完成后,学生对单片机系统的学习和应用兴趣更浓了,而且具备了自行设计、开发简单的单片机系统的能力。

    2  任务与要求

    利用伟福lab6000系列单片机仿真实验系统构成简单实用的单片机系统,要求如下:

    (1)充分应用mcs-51系列微处理器和伟福lab6000系列单片机仿真实验系统所提供的硬件资源,自由选题实现一个简单实用的单片机系统。

    (2)要求具备必需的人机接口。

    (3)可以选用汇编或c51语言进行控制程序开发。

    设计的系统性能如下:

    (1)系统运行稳定,具有一定的抗干扰和故障自测能力。

    (2)系统设计安全可靠,具有出错报警和应急关闭能力。

    (3)系统精度达到一般民用品的基本要求。

    (4)人机接口界面友好、直观、操作简单。

    另外,我们提供了一些选题供学生拓展思路,主要有:

    (1)出租车计价器。

    (2)温度控制系统。

    (3)可编程交通灯系统。

    (4)pwm电机调

速系统。

    (5)数字温度计。

    (6)数字频率计。

    3  设计范例

    3.1  pwm电机调速系统

    pwm电机调速系统如图1所示,系统包含电机驱动电路和测速电路,两者构成闭环系统。电机驱动采用脉宽pwm调压电路,测速电路的核心部件是霍尔元件。

    图1  pwm直流电机调速系统原理图[2]

    霍尔元件是一种磁传感器。用它可以检测磁场及其变化,可在各种与磁场有关的场合中使用。在外磁场的作用下,当磁感应强度超过霍尔元件导通阈值bop时,霍尔元件输出管导通,输出低电平。若外加磁场的b值降低到brp时,输出管截止,输出高电平。在直流电机的转盘上粘贴着一枚小磁铁,霍尔元件安装在转盘附近,每当磁铁靠近霍尔元件时霍尔元件导通,输出低电平,远离时霍尔元件截至,输出高电平。这样,直流电机转动一圈,霍尔元件就会输出一个脉冲,通过这个原理能够测出电机的转速。

    pwm是单片机系统中常用的模拟量输出方法,通过外接的转换电路,可以将脉冲的占空比转化成电压。直流电机的转速和驱动电压呈近似线形关系,改变脉冲的占空比,就可以改变直流电机的转速。

    系统结构图如图2,闭环工作时,测速电路测得的转速和给定的转速相减获得差值e,根据差值e运用pid增量控制算法获得控制量,即占空比,通过mcs-51的口线输出给定占空比的脉冲,再通过转换电路转化成电压来驱动直流电机。系统控制算法采用增量型pid控制算法,如果k时刻电机当前转速是y(k),给定转速是r(k),pid控制器输入信号为e(k),输出信号为u(k),则离散的pid递推算法如下:

    图2  pwm直流电机调速系统结构图

    3.2  数字温度计数字温度计的核心电路——温度传感器调理电路如图3所示,温度传感器采用负温度系数的热敏电阻(ntc),ntc的阻值随着温度的上升而非线性下降,具体温度-阻值特性为

    (4)

    式中,rt 、 rt0是温度分别为t、t0 时的电阻值;b为负温度系数热敏电阻的材料常数[3]。

    固定电阻和ntc组成的电阻桥输出电压随ntc阻值的变化而变化,这种变化经过差动放大器的放大后送给ad转换器转换成数字量,具体转换遵循以下公式:

    (1) 电桥输出电压u

    (5)

    (2) 差动放大器输出电压 u'(一般r7=r8,r9=r10)

    图3  数字温度计原理图[2]

    一般情况下,会事先根据ntc的温度-阻值特性计算出一张温度-阻值对应表。根据ad转换的数字值逆运算获得当前ntc的阻值,再根据ntc的温度特性表运用分段查表和表项间线性运算就可以获得当前温度值,把当前温度在输出设备(如七段数码管、lcd)上显示出来就构成了完整的数字温度计。本范例也可在其他温度测量的系统中应用。

    3.3  出租车计价器

    出租车计价器是一个较实用的设计范例,它的结构如图4。出租车计价器包含里程测量电路、实时时钟电路和人机接口。

    出租车计价器里程测量的核心部件是霍尔元件,具体电路和图1的测速电路一样。在轮胎的转轴上粘贴了6个小磁铁,轮胎转动一圈,霍尔元件就会输出6个脉冲,对脉冲进行计数就可以获得轮胎转动的圈数,圈数乘以轮胎的周长就可以获得车辆行驶的里程数。

    图4  出租车计价器结构框图

    一般情况下,出租车白天和晚上的里程单价并不一样,因此需要一个实时时钟来获得当前时间。ds1307是一个i2c总线的实时时钟(rtc),在外部电池的供电下,它能提供高精度的年月日时分秒bcd码时间。另外,它还包含56字节的非易失性sram(nv

sram),可以用来保存系统的设置信息。

    显示设备可以采用七段数码管或lcd,用来显示当前时间、行驶里程数、里程单价、和行驶 

    里程价格等信息。还需要少量的按键或矩阵式键盘用于输入里程单价、开始计价、清零、时间设置等操作。

    4  实施过程

    4.1  根据任务与要求进行总体规划与设计

    这个过程包括:

    ⑴ 课题选择。

    ⑵ 硬件模块的选择和设计。

    ⑶ 软件整体流程的设计。

    ⑷ 查找各种所需资料。

    综合实践课题题目是不是新颖,是不是能够激发学生的创造性和好奇心,直接影响学生实验的积极性,有的学生觉得做实验非常无聊,就是因为他们的好奇心和热情没有被激发起来。而集知识性、趣味性、创造性于一体,能应用所学知识解决具体问题的综合实践课题,是本综合实践的最大亮点,也是本教学环节区别于其他教学环节的标志。我们要求学生思考在实际生活中能应用单片机系统技术能解决的具体问题,并且考虑伟福lab6000系列单片机仿真实验系统所能提供的硬件资源,选择一个有自己特色、能在两周内独立完成的题目,题目要求新颖,鼓励创造性的思维,并且能解决实际生活中的具体问题。

    受限于实验条件,硬件设计无法完全按照单片机系统设计的一般方法和标准步骤来实施。在教学过程中,我们要求学生可以根据伟福lab6000系列单片机仿真实验系统所提供的硬件资源自主地完成硬件部分的理论设计,也可以不完全局限于此实验平台进行理论设计。理论设计完全遵循单片机系统设计的一般流程,学生自己查阅资料,设计硬件电路图。指导老师对硬件部分的理论设计进行评审后,再根据具体的实验平台指导学生完成课题。

    软件设计可以采用汇编语言或keil c51高级语言开发环境来实现,这两种软件开发环境是当前mcs-51系列单片机系统开发的主流环境。根据学生选题的特点,指导学生选择较为容易实现的开发环境。

    4.2  根据总体规划实施软硬件的开发与设计

    这个过程包括:

    ⑴ 硬件连接。

    ⑵ 软件编程。

    ⑶ 软硬件联调。

    在这一过程中主要培养学生的硬件设计能力、编程能力和积累软硬件调试经验,熟练掌握单片机系统中人机接口的设计、控制算法设计、硬件驱动程序设计,体会理论与实践之间的差别,对单片机系统的设计与实现由理性认识转化为感性认识,激发学生的求知欲望,锻炼学生克服困难解决问题的能力。

    4.3  交流总结

    在2周的综合实践中抽出一天时间让能力较强的学生陈述他的设计思想和设计过程、设计中的难题和解决方法以及自己的心得体会。让进展不顺的学生提出他在设计中没能解决的难题,全班同学共同讨论,集思广益,找到解决问题的方法。这样可以使学生互相学习,取长补短,拓宽知识面,活跃思维,能在以后的工作和学习中更好地完成任务。

    4.4  完成实践报告及验收评分

    最后两天是综合实践报告的完成阶段,在进行了两周的综合实践以后有必要好好地总结一下,把自己在综合实践中所学到的知识以文字的形式表述出来,这样更有助于水平和能力的提高。

    实践报告完全按照毕业论文要求书写,包含中英文摘要、设计任务与要求、系统结构及工作原理、主要单元电路的设计过程、控制软件的编写及调试、测试数据及调试中故障分析、收获和体会、参考文献等部分。要求学生重点讲述清楚故障分析和收获体会。

    综合实践成绩由平时表现、实践报告、设计成果、创新点4部分组成,成绩构成比例是2:3:4:1[4]。

    5  效果

>    经过几年的教学实践,单片机系统综合实践教学环节取得的效果主要体现在以下几个方面:

    (1)让学生掌握了单片机系统设计的一般原理及其基本的实现过程,实现了从理论向实际的迁移,强化了学生所学的知识。

    (2)让学生掌握了单片机系统硬件、软件设计的基本方法,具备了软硬件相结合的系统设计的基本能力和调试经验。

    (3)本综合实践的课题真实性很强,让学生经历了单片机系统设计的全过程,提高了学生的研制开发能力和创新能力。

    (4)本综合实践涉及到多学科、多知识点,是计算机软硬件知识的大综合。经过综合实践,学生运用所学知识分析解决问题的能力有了较大的提高,完成了多学科知识的融会贯通。

    参考文献

    [1] 罗钧,廖红华,付丽,黄勇.单片机实验教改与创新性人才培养的关系[j]. 实验室研究与探索,2006,25(8):958-959