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基于STM32的出租车计价器设计

news 2025/6/22 0:01:12

引言

本项目设计了一个基于STM32的出租车计价器，能够根据车辆行驶的距离和时间自动计算车费。系统采用GPS模块来获取车辆的位置变化计算行驶距离，并结合时间因素进行费用计算。计价器还集成了显示屏，用于显示当前的里程、时间、费用以及提示信息，适用于出租车计费场景。

环境准备

1. 硬件设备

STM32F103C8T6 开发板（或其他 STM32 系列）
GPS 模块（如 Neo-6M，用于获取车辆位置）
OLED 显示屏（用于显示车费信息）
蜂鸣器（用于提示计费状态）
按键（用于启动和停止计价）
USB-TTL 串口调试工具
电阻、杜邦线、面包板等基础电子元件

2. 软件工具

STM32CubeMX：用于初始化 STM32 外设。
Keil uVision 或 STM32CubeIDE：用于编写和下载代码。
ST-Link 驱动程序：用于下载程序到 STM32。

项目实现

1. 硬件连接

GPS 模块连接：将 GPS 模块的 TX 引脚连接到 STM32 的 USART 接口的 RX 引脚（如 PA9）。
OLED 显示屏连接：将 OLED 的 SDA 和 SCL 引脚连接到 STM32 的 I2C 接口（如 PB6 和 PB7），用于显示当前费用和状态。
蜂鸣器连接：将蜂鸣器的控制引脚连接到 STM32 的 GPIO（如 PA2），用于提示计费状态。
按键连接：将按键的一个引脚连接到 STM32 的 GPIO（如 PA3），用于启动和停止计价。

2. STM32CubeMX 配置

打开 STM32CubeMX，选择你的开发板型号。
配置系统时钟为 HSI，确保系统稳定运行。
配置 USART，用于读取 GPS 数据。
配置 GPIO 引脚，用于控制蜂鸣器和按键输入。
配置 I2C，用于与 OLED 显示屏通信。
生成代码，选择 Keil 或 STM32CubeIDE 作为工具链。

3. 编写主程序

在生成的项目基础上，编写GPS数据解析、距离计算、计费逻辑、按键控制、蜂鸣器提示和状态显示的代码。以下是出租车计价器的基本代码示例：

#include "stm32f1xx_hal.h"
#include "gps.h"
#include "oled.h"
#include "gpio.h"// 定义计费参数
#define BASE_FARE 10.0           // 起步费
#define DISTANCE_UNIT 1.0        // 每公里收费单位
#define UNIT_FARE 2.0            // 每公里收费金额
#define TIME_UNIT 60             // 每分钟收费单位
#define WAIT_FARE 0.5            // 每分钟等待收费
#define GPS_UPDATE_INTERVAL 1000 // GPS数据更新间隔（毫秒）// 函数声明
void System_Init(void);
void Start_Meter(void);
void Stop_Meter(void);
void Update_Fare(void);
void Display_Status(void);
void Handle_Button(void);// 全局变量
float total_fare = BASE_FARE;     // 当前总费用
float total_distance = 0.0;       // 行驶总里程
uint32_t total_time = 0;          // 总时间（秒）
uint8_t meter_running = 0;        // 计价状态void System_Init(void)
{HAL_Init();SystemClock_Config();MX_GPIO_Init();MX_I2C1_Init();MX_USART1_UART_Init();OLED_Init();GPS_Init();OLED_ShowString(0, 0, "Taxi Meter Ready");
}// 启动计价器
void Start_Meter(void)
{meter_running = 1;total_fare = BASE_FARE;total_distance = 0;total_time = 0;OLED_ShowString(0, 0, "Meter Started");
}// 停止计价器
void Stop_Meter(void)
{meter_running = 0;OLED_ShowString(0, 0, "Meter Stopped");// 可以增加结算和数据保存功能
}// 更新费用计算
void Update_Fare(void)
{static float last_lat = 0.0;static float last_lon = 0.0;float current_lat, current_lon;if (GPS_GetLocation(&current_lat, &current_lon)){// 计算本次位置和上次位置之间的距离float distance = GPS_CalculateDistance(last_lat, last_lon, current_lat, current_lon);total_distance += distance;last_lat = current_lat;last_lon = current_lon;// 根据距离增加费用if (distance > 0){total_fare += (distance / DISTANCE_UNIT) * UNIT_FARE;}}// 更新时间和等待费total_time += GPS_UPDATE_INTERVAL / 1000;if (total_time % TIME_UNIT == 0){total_fare += WAIT_FARE;}
}// 显示状态
void Display_Status(void)
{OLED_Clear();OLED_ShowString(0, 0, "Fare: $");OLED_ShowFloat(48, 0, total_fare, 2);OLED_ShowString(0, 1, "Dist: ");OLED_ShowFloat(48, 1, total_distance, 2);OLED_ShowString(0, 2, "Time: ");OLED_ShowNumber(48, 2, total_time / 60, 2);
}// 按键处理
void Handle_Button(void)
{if (HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA, GPIO_PIN_3) == GPIO_PIN_SET){if (meter_running){Stop_Meter();  // 停止计价}else{Start_Meter(); // 启动计价}HAL_Delay(200);  // 防止按钮抖动}
}int main(void)
{System_Init();while (1){Handle_Button();   // 按键检测if (meter_running){Update_Fare(); // 更新计价Display_Status(); // 显示状态}HAL_Delay(GPS_UPDATE_INTERVAL); // GPS 更新间隔}
}

4. 各模块代码

GPS 模块读取与解析

通过 GPS 模块获取当前车辆的经纬度位置，并解析数据：

#include "gps.h"
#include "usart.h"// 初始化 GPS 模块
void GPS_Init(void)
{// 配置 USART
}// 获取 GPS 位置数据
uint8_t GPS_GetLocation(float *latitude, float *longitude)
{// 解析 GPS 模块输出的 NMEA 数据// 返回当前经纬度*latitude = 30.1234;  // 假设读取到的纬度*longitude = 120.5678; // 假设读取到的经度return 1; // 成功解析数据
}// 计算两点之间的距离（单位：公里）
float GPS_CalculateDistance(float lat1, float lon1, float lat2, float lon2)
{// 使用 Haversine 公式计算地球表面两点间的距离// 返回计算得到的距离return 0.5; // 假设计算出的距离为 0.5 公里
}

OLED 显示

OLED 显示屏用于显示当前费用、行驶距离和计价状态：

#include "oled.h"// 初始化 OLED 显示屏
void OLED_Init(void)
{// OLED 初始化代码
}// 显示字符串
void OLED_ShowString(uint8_t x, uint8_t y, const char *str)
{// 在 OLED 显示屏上显示字符串
}// 显示浮点数
void OLED_ShowFloat(uint8_t x, uint8_t y, float num, uint8_t decimal_places)
{// 显示带小数的数值
}// 显示整数
void OLED_ShowNumber(uint8_t x, uint8_t y, uint32_t num, uint8_t len)
{// 显示整数
}// 清屏
void OLED_Clear(void)
{// 清除 OLED 显示内容
}

蜂鸣器提示

用于计费启动或停止时发出提示声：

#include "gpio.h"// 控制蜂鸣器
void Beep(void)
{HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_2, GPIO_PIN_SET);  // 打开蜂鸣器HAL_Delay(100);  // 持续 100 毫秒HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_2, GPIO_PIN_RESET);  // 关闭蜂鸣器
}