摘要 出租车计价器里程的计量是通过传感器取得脉冲信号实现计量，当前出现了许多利用干扰传感器脉冲信号，以达到计价器多计里程多收费的作弊现象。本文通过对计价器传感器与计价器主机加以改造设计，提高出租车计价器计量的安全性。
关键词 出租车计价器（taximeter）；脉冲信号；传感器
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
本文提出对出租车计价器计程传感器与计价器主机在硬件与软件上加以改造设计。其设计是一种通过传感器内对每个霍尔开关器件所产生的计数脉冲进行编码，向计价器主机传出脉冲编码，计价器主机收到脉冲编码以后进行解码判断，是否是正常计程脉冲，再做里程累计的安全计量方法。此方法是作为防止利用计价器计程传感器脉冲计数作弊的一种创新的技术手段。
参考文献
[1]吴承琦.出租汽车计价器实用技术手册[M].北京：中国计量出版社，2002.
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