无论是出租小汽车或旅行轿车、出租大轿车,都可以安装一台这种小巧实用的自动计价表。装上这种自动计价表,只要汽车一开动,随着行驶里程的增加,计价数就从零逐渐增大,自动显示出该收的里程费。当出租汽车到达某地需要在那里等候,只要按下“计时”按键,每等候一定时间,显示数字就增加一个规定的等候费用。继续前进时,停止计算等候费,继续增加里程费。到达目的地时,里程费和等候费已经加在一起算好并显示出来,便可按显示的数字收费。
出租汽车自动计价表全部采用CMOS集成电路,所以功耗很低,整机工作电流约100多毫安,可以用干电池作电源。由于CMOS集成电路抗干扰能力强,又使用独立电源,因而不受汽车上点火线圈的高压火花和揿喇叭时的强烈电气干扰以及外界的环境干扰。
自动计价表用磷砷化镓数码管显示,面板大小和汽车上的其它测量仪表大小相似。

图1是出租汽车自动计价表的原理方框图。由传感器获得“行驶里程信号”,用一组拨盘开关来设定“里程单价”,经过一组“小数乘法器”将两数相乘,得到行车里程费,里程费随着出租汽车的前进而不断地增大。“等候时间信号”由时钟产生,“等候时间单价”由另一组拨盘开关设定,经过一组“小数乘法器”得到总等候费,等候时间计费也随着等候的时间延长而不断地增大。两路计价脉冲经过一个“或”门和一个接口电路,送到计数器去计数,并由数码管显示出来。图2是整机线路图。下面分几部分来介绍其线路及工作原理。

里程信号
取得里程信号的传感器可以选用有一组常开触点和一组常闭触点的干簧继电器,把它用环氧树脂密封,只引出三个接线端。汽车本身设置一套涡轮变速装置,安装在车轮适当的位置,一般装在汽车变速器后的软轴接头上,使汽车每前进10米(即0.01公里),涡轮边缘的磁铁就从干簧继电器旁经过一次,发出一个信号,即汽车每行驶1公里发出100个脉冲信号。
干簧继电器的常闭触点一端接到图2中的A点,干簧继电器的常开触点一端接到图2中的B点。与非门1和2组成RS触发器,每当干簧继电器吸动一下,门2的输入端就出现一个下降脉冲P\(_{1}\),门2输出端相应产生一个上升脉冲P2,P\(_{2}\)表示“0.01公里脉冲”。汽车每行驶0.01公里,就产生一个P2脉冲。
里程计价信号
用拨盘开关B\(_{1}\)2来设定里程单价,假定每公里收费为0.35元,则拨盘开关B\(_{2}\)1拨到35。采用CMOS集成“BCD小数乘法器”(型号J690),将里程与单价相乘,每一位单价数用一块J690,两位小数就用2块J690集成电路。
下面分别介绍一下拨盘开关和BCD小数乘法器。(BCD是Binary Coded Decimal的缩写,即二一十进制)。
从图2中看到,拨盘开关B\(_{1}\)2有四个输出端,记作C\(_{8}\)、C4、C\(_{2}\)、C1,有一个共同端,记作G。拨轮指示不同数字时,共同端即与相应的输出端连接,如表1所示,表中把和共同端相连的输出端一栏里注以“1”。例如拨到数字3时,共同端G和输出端C\(_{2}\)和C1相连;拨到数字7时,共同端G和输出端C\(_{4}\)、C2、C\(_{1}\)相连,以此类推。输出端的脚码,表示这一输出端所代表的十进制数,即所谓“权”。

常用的国产拨盘开关有两种,一种外尺寸为30.5×30.5×8mm,型号为KBM\(_{2}\);另一种外尺寸为54×54×13mm,型号为KBP1(或4W1D)。接触电阻小于0.1Ω,绝缘电阻为100MΩ,耐压200V,额定电流50mA。

BCD小数乘法器J690的外引线见图3。从图3可看到J690有许多个输入、输出端,它的功能是比较多的,采用不同连法可以进行不同运算,所以读者在连线时要特别注意,疏忽连错一根引线,就可能变成另一种运算。下面只就与本装置有关的部分进行介绍。J690具有四个可编的BCD代码控制端,允许被编成0、1、2……9中的任一数,由它来控制输出/输入脉冲数比。当从CP端输入10个脉冲,若控制端置数为X,则输出端O就输出X个脉冲。例如,当可编的BCD控制端置于1001(十进制数9)时,输出端O的脉冲数和输入端CP的脉冲数之比为9/10,即0.9。控制端置数和输出、输入之间的波形关系见图4。输入端I\(_{i}\)和输出端Io是在多级相连时使用的。本装置中用了两块小数乘法器以获得从0.01到0.99间某一小数值。拨盘开关和小数乘法器之间的连线关系见图2。

图2中,P\(_{2}\)脉冲从J6901和J690\(_{2}\)的CP端输入,从J6901的O端得到经过系数变换后的脉冲P\(_{3}\),P3=0.35×P\(_{2}\),每输入100个P2脉冲,输出35个P\(_{3}\)脉冲。0.35由拨盘开关B2\(_{1}\)拨定。
P\(_{3}\)脉冲经二极管或门后,再经一个接口电路,叫做“同相缓冲变换器”,图中标记门“3”(型号J331或CH4010),将脉冲的峰—峰电压Vpp由10V变换为5V,然后送到计数器去计数,显示出行车里程计价数。
等候时间信号和时间计价信号
等候时间的基准信号由电子手表电路取得,这是一种既方便又准确,而且价格便宜的方法。
用铝栅CMOS第三代电子手表电路,外加一个频率为32768赫的石英晶体,接上5V电源,便能产生周期为1秒钟的脉冲信号(详见本刊第3期第33页)。这种电子手表集成电路的国产型号有很多种,如5C702、ZC001、BH007、C4001等,它们都是将晶振32768赫经15级二分频,输出秒信号(或经16级二分频输出2秒信号),本文采用的是5C702型。
5C702内部包括振荡级、整形级、分频级、窄脉冲形成级、驱动级和复位电路。当用作秒信号发生器时各引线连接方法见图2,其中I\(_{i}\)与Io端外接石英晶体,O\(_{1}\)、O2是驱动级输出,在电子手表里用来接步进电机,这里空着不用;T\(_{1}\)、T2用来改变输出脉冲宽度,T\(_{1}\)与T2相连时,脉冲宽31.25ms,T\(_{1}\)与T2断开时,脉冲宽7.8ms;R为复位端,R接5V时无输出信号;Q\(_{7}\)为第7级二分频后的输出端,频率为256赫;Q15为第15级二分频后的输出端,频率为1赫。本文中要用的就是Q\(_{15}\)的输出信号。电容器Cg和C\(_{d}\)用来微调振荡频率,Cg约50PF,C\(_{d}\)用5~50PF微调电容。
5C702手表集成电路的电源电压为5V,在图2中用了一个电阻和一个稳压管从10V电源上取得5V电压,以节省一组电源。输出的秒信号通过一个场效应管3D06使脉冲信号的峰—峰电压V\(_{pp}\)升到10V后(图2中的P4),送到下级六进制计数器C186。
为了合理收费,设计为每等候0.1分钟发出1个等候时间信号(P\(_{5}\)脉冲)。因此要将秒信号P4变换成0.1分钟信号P\(_{5}\),这就要经过一次6分频。用一块“任意进制计数器”C186,将各外引线按图2所示连接,即成为六进制计数器。从C186输出端Q3每隔0.1分钟输出一个脉冲信号,这就是等候时间信号P\(_{5}\)。
同里程计价一样,系数变换也是采用二位J690,图2中表示为J690\(_{3}\)和J6904,并由拨盘开关B\(_{3}\)4来拨定等候时间单价。假定每10分钟收费0.20元,则将拨盘开关拨在20,因10分钟内共有100个P\(_{5}\)脉冲,经过二位BCD小数乘法器J690进行系数变换后,变换成20个P6脉冲,即图2中若P\(_{5}\)=100,则P6=2\(^{0}\)。P\(_{6}\)经二极管或门后也送到计数器里去,表示每隔1分钟收2分钱,即每隔10分钟收2角钱。
行程收费额和等候收费额由同一组计数器加起来,显示出应付总款额(P\(_{7}\)是P3与P\(_{6}\)之和)。不过,行车时要把计时开关K1接通,计时部分无输出信号,只计行车里程费;而停车等候时,将K\(_{1}\)断开,这时只计候车费。
采用拨盘开关完全是为了便于随时改变里程单价和等候时间单价,如果这些单价是不变的,或很长时期才变一次,则拨盘开关可以省去,而将J690的代码控制端D、C、B、A按8、4、2、1代码分别连接+10V或地线。如单价为0.35元,则代码控制端应为“0011”和“0101”,将其中的“1”接+10V,“0”接地线。这样可使整个设备更为小型化。
计数和译码显示
考虑到汽车要在颠簸不平的道路上行驶,显示器最好不要用容易震碎的荧光数码管和辉光数码管;考虑到汽车要在白天黑夜行驶,显示数字要明亮、清晰,最好不要用本身不发光的液晶显示器;考虑到汽车的使用年限很长,仪器的寿命和显示器的寿命也必须很长,要能长时间连续工作;考虑到汽车仪表的体积必须尽量小,为此,采用磷砷化镓数码管,而且选用一种把数码管和计数器、寄存器、译码器、显示驱动器以及供打印用的BCD代码输出这六个功能合成一块集成电路的器件,型号CL102。它把CMOS集成电路和磷砷化镓发光二极管组成的数码管(简写作LED数码管)合成一体,内部结构框图见图5。

这种组合件,最低使用电压为4V,最高电压为15V,所以可与CMOS集成电路采用同一电源。每个数字全亮时耗电200mW。这个电路可以外接打印机,将应收款项打印在收据上,为了符合打印机的要求,用了一个接口电路门3(图2),计数器的V\(_{DD}\)取5V。如果不用自动开发票,则可省去图2中的门3,VDD采用10V。(本文因篇幅所限,打印部分略去未讲)。
CL102的各个引出端的功能为:V\(_{DD}\)—电源正极;VSS—电源负极(接地);CP—输入端(前沿作用);EN—输入端(后沿作用);R—复位端;C\(_{0}\)—进位端;LE—寄存命令控制端;V—发光二极管公共负极;BL—数码显示与熄灭控制端;DP1—小数点显示与熄灭控制端;A、B、C、D—BCD代码输出端,供打印或作数控用;RB\(_{1}\)—多位数字显示情况下熄灭无效零值(例如00.35元中最左位的零叫无效零值)的控制端,RB1=“0”时无效零值熄灭;RB\(_{0}\)—熄灭无效零值的信号输出端,用于控制低一位数字的无效零值熄灭。四位CL102相连的电路见图2,其中因第二位、第三位数字之间需要有小数点,所以CL1023的DP\(_{1}\)接VDD。

图2中所用CMOS集成电路的管脚引线图示于图6。(凌肇元)