1、智能公交站无线数据通信系统研讨智能公交站无线数据通信系统研讨c:iknowdocsharedatacur_work.更多企业学院：./Shop/中小企业治理全能版183套讲座+89700份资料./Shop/40.shtml总经理、高层治理49套讲座+16388份资料./Shop/38.shtml中层治理学院46套讲座+6020份资料./Shop/39.shtml国学聪慧、易经46套讲座./Shop/41.shtml人力资源学院56套讲座+27123份资料./Shop/44.shtml各时期职员培训学院77套讲座+ 324份资料./Shop/49.shtml职员治理企业学院67套讲座+ 8720
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3、应用，但由于成本昂贵，难以实现普及。为了解决这一问题，本文中设计了一款低成本、高性能的公交车到站自动提示系统，通过在站台增加语音播报以及动态文字显示，能够较大程度地为人们乘车转车提供便利，有效提高公交运营服务质量。完整的作品由车载系统和站台系统组成。车载系统由写入了公交车路线编码标识的单片机、无线收发模块和上下行转换开关构成。站台系统由单片机、无线收发模块、LED显示屏以及语音报站系统构成。在站台系统接收信号时，假如邻近有多辆公交车同时发送到站信号，就可能会发生通信碰撞。为了防止这种现象，我们采纳了一种基于时分的随机延时防碰撞方法。车载系统每间隔100ms向外发射一次携有自身公交线路标识的信号
4、，然后在这段时刻100ms内等待站台系统的反馈信号，假设获得反馈信号那么对其进行分析判定是否停止发送信号，否那么连续向外发送线路标识信号。当公交车进入站台的有效范畴内，站台系统就能够接收到它发出的信号，然后送给主控单片机处理，通过对接收的编码信号的分析识别，判定出公交车线路，并通过终端显示以及播报。可提早预告来车情形，有利于减少都市交通安全事故，专门在视线情形不行时，为待车的乘客提供极大的便利。本课题的要紧研究内容是智能公交站无线数据通信系统。作为都市智能交通治理系统的重要组成部分，本系统能够构建智能公交站台系统，实现公交车辆进站车次预报，便于疏导客流，方便公交车辆进站和乘客乘车。有效地改善在
5、交通繁忙地区的公交车站拥挤状况，有利于营造安全乘车环境。同时能够提醒公交车辆进站，幸免乘客错过乘车。该系统提供人性化乘车环境，具有较大的社会效益和经济效益。本系统由站台模块和车载模块两部分组成，操纵核心采纳单片机技术，信息传输采纳无线通信技术。该系统采纳模块化设计，具有结构简单，使用方便，便于推广的特点。关于提高公交服务质量，促进公共交通进展，解决都市交通拥挤具有重要的社会意义。关键词智能交通，无线通信，单片机，信息处理1导言随着都市化的进展和经济的快速进展，汽车越来越普及，相伴而来的交通运输问题变得日益严峻，道路车辆拥挤，交通环境不断恶化。与出租车和私家车相比，公交车人均占道面积少、成本低、
6、运载能力高，同时它的通行线路覆盖面广，在缓解交通拥堵，节能减排方面都有积极作用，因此在以后将得到进一步的应用。能够确信地说，都市公共交通在今后一个时期内将得到迅速地进展。然而，现有的都市公交车运输方面存在如下一些问题：第一，目前公交车报站系统设计是为公交车内的乘客服务，没有考虑到在站台等车乘客的需求，在天气恶劣或是视线不行的时候，乘客往往无法辨论到达的车辆路线，显现众多乘车不便的现象：有的乘客下到机动车道伸头观望，更多的是常常一拥而上，前后跑动、追赶，找寻自己要上的车辆，专门容易造成盲目拥挤，秩序纷乱的场面。我国都市专门是大都市的交通问题极其严峻，假如不能得到有效解决和全然治理，必将对我国经济
7、的连续、快速、健康进展构成严峻威逼。目前大多数公交车报站系统设计要紧考虑为公交车内的乘客服务，没有考虑到在站台等车乘客的需求。尽管站台有站牌，但关于盲人、识字不多以及对乘座公交车不太熟悉的人来说，还不是专门方便；再加之，到达同一站台的公交车较多，也专门容易引起乘客的混淆。有关专家在原公交报站系统的基础上应用射频芯片设计无线公交车报站系统，在该系统中，公交车内通过半自动报站设计的同时把该车的相关信息通过无线电路传送到站台，完成立即到站车辆的预报以及显示该车所经路线差不多情形。通过在站台增加语音播报和动态文字显示设计，使原先仅有一个站牌来提供简单静态线路信息的站台成为一个公交信息亭。方便了乘客乘车
8、，有效地提高了公交运营公司的服务质量。基于以上使用公交不便的情形以及引起的交通秩序问题和安全隐患，本项目致力于设计出一种公交车到站提示系统。当公交车驶入站台邻近100m的有效距离以内时，站台系统就能够接收到车载系统发送的具有该路车的标识信息编码，通过主控单片机处理后猎取该路车的相关信息，在LED显示屏上显示出来，并通过语音系统进行语音播报。如此便可使候车的人们提早得知来车情形并做好上车预备。这种图文声并茂的报站方式使公交搭乘更为方便，同时也有利于提高公交运营公司的服务质量。2设计原理2.1项目简介本系统由智能站台单元、车载单元等两部分组成。系统方案见图1所示。基于这种设计思想，构建的智能站台单
9、元结构包括了无线通信模块、电源、单片机及配套键盘、显示屏幕等部分。智能站台单元接收接近的车载单元发出的信息，通过信息识别，将进站车辆信息进行显示提示，为公交乘客提供方便。车载单元包括无线通信模块和操纵单元等部分，为了保证单元模块的通用性，该单元具有手动设定功能，以适应不同的公交线路。无线收发模块采纳短距离无线数传模块，使智能站台单元与车载单元组成近距离的通信系统。本系统综合利用无线数据通信技术和单片机操纵技术，为候车者提供一种能够预报到站公交车信息的智能交通系统。具有如下功能：1自动识别路线，可识别上下行车辆，准确度高。2可实现在公交车到站之前自动报站。3系统提供语音、文字双重提示，更好地提醒
10、乘客到车情形。发送设备：图1系统发送端方案图接收设备：图2系统接收端方案图要紧研究问题：1研究单片机系统软件编程与硬件接口2针对系统的需求选择合适的无线数据传输模块3依照选择的器件设计外围电路和单片机的接口电路，编写操纵无线数据传输器件进行数据传输的程序4编写单片机程序，操纵无线数据传输模块实按要求工作5系统样机试验2.2无线通信模块的要紧技术指标 2.2.1产品特点：1提供3 个串口3 种接口方式，COM1 为TTL 电平UART 接口，COM2 为标准的RS-232 接口和标准的RS-485 接口。2晶体稳频，内置数字锁相环，频点依照用户需要在3001000MHz 范畴内能够灵活设置3自动
11、过滤噪声，发送一字节，接收一字节，决不多收一个余外字节的噪声，简化了用户接口的编程，做到与有线一样方便。图1 ZF02系列无线模块4收发 自动切换，无需专用的收发操纵线，不发数据时为常态 收状态；发数据时自动转换为发状态，发完后自动回到收。 5微发射功率: 最大发射功率10mW6模块有自动避让功能，幸免同频率同时发送而干扰，类似载波侦听2.2.2要紧应用场所：1水、电、煤气等计量表计的无线抄表、油井及水情测报系统2消防安全报警、楼宇自动化、门禁系统、安全防火系统、小区传呼3仓储物流、物流无线盘点系统、激光枪、条码阅读器4长距离非接触RF 智能卡、无线标签、不停车收费、只能交通身份识别、车辆监控
12、5无线遥控、自动化数据采集系统、小型无线数据终端、工业数据采集系统6无线吊秤、无线电子衡器、医疗仪器、机房设备无线监控7无线RS323/无线RS485 接口、生物信号采集、水文气象监控8无线现场总线、无线会议投票表决系统9餐饮点菜、PDA 等无线智能终端、机器人操纵、测绘2.2.3要紧技术指标：1频段： 433M ISM 频段内，8 个信道，信道通过用跳线自行设置2通信方式： FSK 半双工3波特率： 依照客户需求，可提供1200bps、2400bps、4800bps、9600bps、19200bps4输出功率：10mW(毫瓦)5接口数据格式：TTL 和RS232或485接口，数据格式8E1/
13、8N1，用户可通过跳线自行选择8 位或9位数据6传输距离：800 米室外空旷地，室内100-300米7通信接口：异步串行，一位起始位，8位数据位，一位停止位；三种电平接口：TTL(CMOS)，RS232 ，RS4858电源: 直流 3.3V-5V9电流： 接收时 25 mA；发送时 35 mA10外形尺寸： 47X 26 mm图3无线模块接口与尺寸2.3无线通信模块的工作原理：2.3.1接器说明：模块提供一个9 针的连接器，如图3所示，连接器的定义及连接方法如表1：表1 无线模块9针连接器连接信号序号模块端说明电平连接终端备注1GND电源地电源地2VCC电源DC+3.3-5v3RXD串行数据接
14、收口TTLTXD4TXD串行数据发送口TTLRXD5SGND信道地模拟地可与电源地相连6D+(TXD)RS-232 的TXD，RS-485 的D+D+(TXD)7D-(RXD)RS-232 的RXD，RS-485 的DDD-(RXD)8SLEEP模块休眠操纵 输入模块休眠信号低有效低电平连续时刻大于10ms9RESET模块唤醒操纵 输入模块唤醒信号(复位信号)负脉冲， 脉冲宽度大于1ms资料来源：上海兆富. ZF02系列无线数传模块说明书.2.3.2信道设置：ZF02系列模块的右下角有一组5位的短路跳线,如表2所示分别定义为，是用来设置信道的，有8个(23=8)信道，收发双方模块只要的跳线方式
15、相同，即在同一个信道就可相互通信。设定跳线开路不插短路跳线为状态1，跳线短路插入短路跳线为状态0，那么0-7信道所对应的频点配置方法如表2：表2 ZF02频点配置跳线信道号频率跳线信道号频率0422.05MHz4433.53MHz1443.35MHz5430.95MHz2441.72MHz6428.60MHz3435.98MHz7425.97MHz资料来源：上海兆富. ZF02系列无线数传模块说明书.注：各信道所对应的频点，可依照用户的需要进行调整。例： 对应 为 1 信道,这时、插上短路跳线，悬空2.3.3通信接口说明：1模块与外部单片机通信(TTL,CMOS 电平)：单片机的发送连无线模块
16、的RXDPIN3;单片机的接收连无线模块的TXDPIN4;2模块与RS232接口通信RS232的发送连无线模块的RXD_232PIN7 ;RS232的接收连无线模块的TXD_232PIN6 ;=1( 不插上短路跳线)3模块与RS485 接口通信4RS485的D+连接无线模块的D+PIN65RS485的D-连接无线模块的D-PIN76=0( 插上短路跳线)7模块的RS-485 接口与RS-232 是同一个接口，由如表2所示中的 五个插针跳线中的 来决定是RS-232 接口依旧RS-485 接口，当悬空时为RS-232接口用，当插跳线时为RS-485 接口用。图4无线传输应用框图2.3.4接口速率
17、设定波特率由硬件决定，用户不可自行设置，订货时需说明。可提供1200bps，2400 bps，4800 bps，9600 bps，19200 bps 等常用波特率，还能够订做一些专门波特率的模块。2.3.5校验位选择模块支持两种数据格式，8E1/8O1 和8N1。用户可通过如图一中所示的 五个跳线中的 跳线自己选择。1 不插上短路插：不带位校验位0 插上短路插： 8E1/801 带一位校验位8E1/8O1：1 位起始位8位数据位，1 位停止位8N1：1 位起始位，9 位数据位其中第9 位能够用户自定义，1 位停止位2.3.6本卷须知1要传送的信号只能是标准的异步串口信号，即：一位起始位，8 位
18、数据位，一位停止位，或者一位起始位，8 位数据位，一位校验位，一位停止位。建议用串口调试助手去网上下载或超级终端进行通信测试。2RS485 接口用户注意：收到对方数据后要延时1.2 毫秒后才能回音，TTL,RS232 没有那个限制。在对模块的五个设置跳线进行设置后必须重新上电，设置方可生效。3 硬件电路设计3.1单片机及其扩展模块：3.1.1串行通信的差不多原理串行端口的本质功能是作为CPU和串行设备间的编码转换器。当数据从 CPU通过串行端口发送出去时，字节数据转换为串行的位。在接收数据时，串行的位被转换为字节数据。图5串口通信电路原理图3.1.2串口通信最重要的参数串口用于ASCII码字符
19、的传输。通信使用3根线完成：1地线，2发送，3接收。由于串口通信是异步的，端口能够在一根线上发送数据同时在另一根线上接收数据。串口通信最重要的参数是波特率、数据位、停止位和奇偶校验。关于两个进行通行的端口，这些参数必须匹配：1波特率：这是一个衡量通信速度的参数。它表示每秒钟传送的bit的个数。2数据位：这是衡量通信中实际数据位的参数。当运算机发送一个信息包，实际的数据可不能是8位的，标准的值是5、7和8位。3停止位：用于表示单个包的最后一位。典型的值为1，1.5和2位。由于数据是在传输线上定时的，同时每一个设备有其自己的时钟，专门可能在通信中两台设备间显现了小小的不同步。因此停止位不仅仅是表示
20、传输的终止，同时提供运算机校正时钟同步的机会。4奇偶校验位：在串口通信中一种简单的检错方式。有四种检错方式：偶、奇、高和低。因此没有校验位也是能够的。关于偶和奇校验的情形，串口会设置校验位数据位后面的一位，用一个值确保传输的数据有偶个或者奇个逻辑高位。3.2单片机的8位共阴数码管显示原理此系统用的是8位数码管，所谓的8位数码管确实是指数码管里有八个小LED发光二极管，通过操纵不同的LED的亮灭来显示出不同的数字。数码管又分为共阴极和共阳极两种类型，此系统用的是8位共阴极数码管，见图6所示。确实是将八个LED的阴极连在一起，让其接地，如此给任何一个LED的另一端高电平，它便能点亮。而共阳极确实是
21、将八个LED的阳极连在一起。其原理图如图7所示。图6 8位共阴数码管图 图7 数码管原理图其中引脚图的两个COM端连在一起，是公共端，共阴数码管要将其接地，共阳数码管将其接正5伏电源。一个八段数码管称为一位，多个数码管并列在一起可构成多位数码管，它们的段选线即a,b,c,d,e,f,g,dp连在一起，而各自的公共端称为位选线。显示时，都从段选线送入字符编码，而选中哪个位选线，那个数码管便会被点亮。数码管的8段，对应一个字节的8位，a对应最低位，dp对应最高位。因此假如想让数码管显示数字0，那么共阴数码管的字符编码为00111111，即0x3f；共阳数码管的字符编码为11000000，即0xc0
22、。3.3矩阵键盘的工作原理3.3.1 44矩阵键盘的工作原理矩阵键盘又称为行列式键盘，它是用4条I/O线作为行线，4条I/O线作为列线组成的键盘。在行线和列线的每一个交叉点上，设置一个按键。如此键盘中按键的个数是44个。这种行列式键盘结构能够有效地提高单片机系统中I/O口的利用率。图8为矩阵键盘电路图，列线接P1.4P1.7，行线接P1.0P1.3。图8 矩阵键盘的工作原理图3.3.2 44矩阵键盘的编程方法：1先读取键盘的状态，得到按键的特点编码。先从P1口的高四位输出低电平，低四位输出高电平，从P1口的低四位读取键盘状态。再从P1口的低四位输出低电平，高四位输出高电平，从P1口的高四位读取
23、键盘状态。将两次读取结果组合起来就能够得到当前按键的特点编码。2依照按键的特点编码，查表得到按键的顺序编码。将用上述方法得到的16个按键的特点编码按图8按键排列的顺序排成一张特点编码与顺序编码的对应关系表，然后用当前读得的特点编码来查对应关系表，当表中有该特点编码时，它所在的位置确实是对应的顺序编码。3矩阵键盘键值查找程序的具体编程那个演示程序的要紧功能有：识别键盘有无按键按下，假设无键按下返回。假如有键按下，找出具体的按键值顺序码。3.4硬件实物连接发送设备：图9发送端设备实物连接图接收设备:图10接收端实物连接图4 软件部分设计4.1程序简介软件部分设计按照结构化的模式来实现，要紧能够分为
24、3个部分：1模块是一般I/O口实现异步串行通信发送接收功能,2模块是公交车站台系统， 3模块是公交车载子系统。4.2模块介绍及设计原理4.2.1串口通信原理 通信模块与单片机之间的通信采纳的是异步串行通信方式，数据采纳图11所示8E1格式编码。1位起始位低电平，7位数据位还包括一位奇偶校验位，一位停止位高电平。每位数据的连续时刻有波特率决定，我们采纳的通信速率为9600bps，因此每位的连续时刻是104us，串口时序见图12。如此我们就能够通过一般I/O口模拟串行通信了。图11 8E1格式编码图图12 232串口时序图4.2.2串口通信程序设计在软件的设计的过程中，即通用异步接收/发送模块，不
25、能直截了当用于异步串行通信。因此本作品采纳HT46R24的一般I/O口实现串行通信。在此系统中数据传送的波特率为9600波特，那么字节中每一位传送的时刻为T=1/9600s=104us，能够采纳中断方式来实现，即设定一个定时/计数器，使它在每位数据连续时刻终止时产生溢出，然后在相应的终端子程序里把下一位数据的电平出现到PC.0引脚上，然而所采纳的单片机只有一个定时器，因此在本程序的设计中采纳的是延时子程序来实现这一功能。因此依照字节中每一位的传送时刻为104us，我们便能够用一般的I/O口来模拟实现串行通信的时序。利用一般I/0口实现异步串行通信的程序流程如图13所示：图12a发送TXD子程序
26、框图图12(b) 接收RXD子程序框图在软件的设计中，我们采纳HT4R24芯片的PC.0和PC.1口分别作为模拟串行通信的发送端口TXD和接收端口RXD。当系统要工作在发送状态时，通过程序设定先发送一个起始位低电平到PC.0引脚，延时104us，接着按低位在先的顺序发送8位数据，最后发送停止位高电平，如此一帧数据发送完毕。当要工作在接收状态时，通过程序设定检测PC.1口是否有起始位低电平起始位显现，当判定到起始位到时，延时52us后再次采样，假设仍旧是低电平那么确定开始接收数据，延时104us后采样，以此类推明白8位数据全部采集完毕，接下来是停止位高电平，假如检测到的是低电平那么说明接收的数据
27、是无效的，连续接收数据，否那么数据有效，一帧数据接收完毕。在接收数据时，为了幸免采样的电平处于两个数据位之间，在第一次采样到起始位电平常操纵延时时刻为52us，再次采样，之后按照间隔104us采样，如此不仅能够抗干扰，而且将采样点取在了数据位电平的中点位置处，提高了采样电平的可靠性。同时在软件编写的过程中我们按照异步通信的时序进行分析运算，使得每一位数据的连续时刻严格按照通信速率9600bit/s即为104us的宽度进行发送。4.2.3公交站台系统当站台系统启动之后系统进入初始化状态，包括单片机的初始化结构配置，这时站台系统的收发模块处于接收信号状态，能够接收公交车发送的编码信息。系统通过检测
28、51单片机的PC.1口的状态，判定是否有接收到有效路线编码信息。一旦该系统接收到编码信息，第一通过单片机对该编码信息进行奇偶检验分析，判定接收到的信息是否有效，在信息有效的前提下，通过查询对比存于站台系统储备单元中的公交车路线编码信息确定所接收的路线编号从而通过LED显示系统以及语音提示系统显示出来。站台系统程序流程见图13所示：4.2.3语音系统流程当车载系统启动后第一进入初始化状态，包括单片机的初始化结构配置，同时还包括上下行转换开关的设定。对上下行开关的切换我们能够通过设定一个外部的开关与主控单片机的引脚PA.4相连，通过检测PA.4的引脚电平，通过程序设定选取公交车路线编码中的其中一个
29、作为发送的编码信息。接着通过单片机设定一个定时时刻100ms发送公交车路线编码信息，在发送完编码信息后改系统的收发模块进入接收工作状态，以接收站台的反馈信息。因为只有在公交车进入站台的有效接收范畴内时才有机会接收到站台的反馈信息。在本系统中关于站台发送的反馈信息进行比较判定，假如编码信息判定无误，那么该系统进入短暂的休眠状态停止发送编码信息30ms，能够减少站台系统处理信息的工作量；否那么编码信息出错那么连续发送编码信息直到接收到正确的反馈信息。图13 站台系统程序流程图14 语音系统流程4.3 KEIL软件程序设计KEIL软件程序设计设计步骤1新建工程图15新建窗口图2建立工程选择芯片图16
30、工程芯片选择图3编写程序4工程项目储存图17工程项目储存图4.4 KEIL编程软件的主界面图18 KEIL编程软件的主界面图4.5 STC-ICPV38A下载软件的主界面图19 STC-ICPV38A下载软件的主界面图4.6 Protel软件介绍及实现功能Protel 99SE内容简介Protel 99SE采纳数据库的治理方式。Protel 99SE软件沿袭了Protel往常版本方便易学的特点，内部界面与Protel 99大体相同，新增加了一些功能模块，功能更加强大。新增的层堆栈治理功能，能够设计32个信号层，16个地电层，16个机械层。新增的3D功能让您在加工印制版之前能够看到板的三维成效。增强的打印功能，使您能够轻松修改打印设置操纵打印结果。Prote
