王中生，曹 梅

（西安工業(yè)大學(xué) 計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院，陜西 西安 710032）

隨著城市的發(fā)展，車輛的增加，使人們出行越來越不便。如何能有效解決當(dāng)前面臨的交通擁堵問題是公交系統(tǒng)目前需要重點(diǎn)解決的任務(wù)。筆者設(shè)計(jì)的系統(tǒng)通過ZigBee模塊來實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛的定位，將車輛的現(xiàn)行信息傳輸回路由節(jié)點(diǎn)，通過串口通信與計(jì)算機(jī)相連，將數(shù)據(jù)顯示在屏幕上使調(diào)度人員能夠?qū)崟r(shí)了解車輛行車信息，從而能夠有效地對(duì)道路擁堵狀況有所了解并進(jìn)行及時(shí)的處理，對(duì)司機(jī)的行車情況及時(shí)了解。

1 ZigBee技術(shù)

ZigBee技術(shù)是一種短距離、低功耗的無線通信技術(shù)，采用IEEE802.15.4協(xié)議。其特點(diǎn)是近距離、低復(fù)雜度、自組織、低功耗、低數(shù)據(jù)速率、低成本。主要適合用于自動(dòng)控制和遠(yuǎn)程控制領(lǐng)域，可以嵌入各種設(shè)備。

2 串口通信

串口通信是工業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)中至關(guān)重要的環(huán)節(jié)，主要采用基于RS232的串口開發(fā)。目前在Windows下實(shí)現(xiàn)串口通信主要有3種方式[1]：1）利用 MSComm控件串口通信編程；2）利用win32 API函數(shù)來實(shí)現(xiàn)；3）利用CSerialPort類進(jìn)行串口編程。本系統(tǒng)采用MSComm控件進(jìn)行開發(fā)是因?yàn)樗荕icrosoft公司提供的簡化Windows下串行通信編程的ActiveX控件，通過串行端口發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，VC為其提供了使用RS232進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的所有協(xié)議，并提供了標(biāo)準(zhǔn)的事件處理函數(shù)和過程，軟件開發(fā)人員可以方便地通過屬性和方法的設(shè)置進(jìn)行串口通信。

3 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)由硬件系統(tǒng)與軟件系統(tǒng)組成。下位機(jī)采用ZigBee模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)的發(fā)送與接收，上位機(jī)采用VC++6.0開發(fā)軟件。如圖1所示。ZigBee模塊將車輛信息、站臺(tái)信息無線發(fā)送，避免了布線的麻煩。與其配套的上位機(jī)軟件是一個(gè)擁有良好界面的數(shù)據(jù)監(jiān)控和存儲(chǔ)中心。下位機(jī)主要完成數(shù)據(jù)的采集與發(fā)送，上位機(jī)完成數(shù)據(jù)分析與存儲(chǔ)。本系統(tǒng)將ZigBee模塊安裝到公交車上，通過ZigBee模塊的無線通信功能將車輛信息與到站信息經(jīng)由網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)最終通過串口傳送給上位機(jī)，由界面直觀顯示給調(diào)入人員。并將車輛ID、線路名固定地寫入到ZigBee模塊中，發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)就將這些信息發(fā)送給其他ZigBee模塊；公交站牌上同樣也安裝ZigBee模塊，當(dāng)其接收到公交車輛上的節(jié)點(diǎn)模塊發(fā)送的數(shù)據(jù)時(shí)，就將自己的站臺(tái)號(hào)加入該模塊的信息中并轉(zhuǎn)發(fā)給其他站牌節(jié)點(diǎn)模塊，判斷該發(fā)送信息是公交車輛上節(jié)點(diǎn)模塊發(fā)送還是站牌節(jié)點(diǎn)模塊發(fā)送，如果是公交車輛節(jié)點(diǎn)模塊發(fā)送的信息，判斷站臺(tái)號(hào)信息是否已經(jīng)加入到該模塊中，如果已經(jīng)加入就將其轉(zhuǎn)發(fā)給網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)；如果未加入站臺(tái)號(hào)信息，就將自身的站臺(tái)號(hào)信息加入其中。如果是站牌節(jié)點(diǎn)模塊發(fā)送的數(shù)據(jù)，就將其轉(zhuǎn)發(fā)給網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)，網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)匯集信息后將其通過串口傳輸給上位機(jī)，上位機(jī)程序?qū)⑿畔⑦M(jìn)行解碼后顯示給調(diào)度人員。

圖1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖Fig.1 Overall structure diagram of system

3.1 串行通信模塊

主要進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸，對(duì)所收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、分析、存儲(chǔ)。這里，下位機(jī)單片機(jī)將車輛ID、線路名、站臺(tái)號(hào)的十六進(jìn)制碼傳輸給計(jì)算機(jī)，上位機(jī)需將這些字碼解碼后展示給調(diào)度人員。

在進(jìn)行串口數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，必須制定通信協(xié)議[2]。通過對(duì)系統(tǒng)的分析，幀格式為無奇偶校驗(yàn)位，8位數(shù)據(jù)位，1位停止位，波特率為38 400 B/s幀格式如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)幀格式Fig.2 Frame of system

3.2 數(shù)據(jù)接收模塊

為實(shí)現(xiàn)下位機(jī)數(shù)據(jù)能夠傳輸?shù)缴衔粰C(jī)上，本程序采用MSComm控件進(jìn)行軟件開發(fā)，MSComm控件提供了多種屬性，通過使用這些屬性，能夠方便地進(jìn)行開發(fā)[3]。

數(shù)據(jù)接收模塊流程圖如圖3所示。

1）打開串口。使用 PortOpen（）函數(shù)；2）初始化串口，設(shè)置串口參數(shù)；3）建立串口通信事件。通信控件提供了2種處理串口通信的方法：查詢法和事件驅(qū)使法。本系統(tǒng)中，采用事件驅(qū)使法實(shí)現(xiàn)，當(dāng)發(fā)生通信事件或錯(cuò)誤時(shí)，將觸發(fā)OnComm事件。用戶將在OnComm事件中添加代碼，實(shí)現(xiàn)想要的功能。部分代碼如下：

圖3 數(shù)據(jù)接收模塊流程圖Fig.3 Flow chart of data receiver module

4）關(guān)閉串口。

3.3 數(shù)據(jù)處理模塊

數(shù)據(jù)從下位機(jī)傳過來后，需要進(jìn)行分析、轉(zhuǎn)換等操作，從而得到所需的數(shù)據(jù)[4]。將數(shù)據(jù)按照規(guī)定的幀格式傳輸，每幀包含3個(gè)數(shù)據(jù)，分別為車輛ID、線路名、站臺(tái)號(hào)，以十六進(jìn)制形式表示。ZigBee[7]終端節(jié)點(diǎn)儲(chǔ)存的數(shù)據(jù)包含固定字節(jié)的車輛ID、線路名，而站臺(tái)號(hào)初始設(shè)為00x，當(dāng)安裝在站牌上的ZigBee路由節(jié)點(diǎn)接收到數(shù)據(jù)后，判斷站臺(tái)號(hào)數(shù)據(jù)位是否為00x，如果是則認(rèn)為該數(shù)據(jù)是由終端節(jié)點(diǎn)發(fā)送，在該位將自己的站臺(tái)號(hào)加入后轉(zhuǎn)發(fā)給其他節(jié)點(diǎn)；如果不是則認(rèn)為該幀已經(jīng)加入了其他站臺(tái)號(hào)，轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)即可。

上位機(jī)接收到數(shù)據(jù)后，分離出其中的數(shù)據(jù)位，將車輛ID、線路名、站臺(tái)號(hào)依次取出其中的值，進(jìn)行數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換后保存到數(shù)據(jù)庫中。數(shù)據(jù)處理模塊的流程圖如圖4所示。

圖4 數(shù)據(jù)處理模塊流程圖Fig.4 Flow chart of data processing module

3.4 數(shù)據(jù)顯示模塊

完成對(duì)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，將車輛到站信息直觀地顯示給調(diào)度人員，同時(shí)能夠?qū)囕v信息、線路信息進(jìn)行管理。調(diào)度人員還能查詢每天車輛的行進(jìn)路線，從而對(duì)公交司機(jī)的考勤進(jìn)行管理，如圖5所示。

圖5 系統(tǒng)主界面Fig.5 Main interface of system

3.5 數(shù)據(jù)保存模塊

為了方便數(shù)據(jù)的查詢，采用access數(shù)據(jù)庫作為存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的工具。VC提供了多種方法連接數(shù)據(jù)庫，這里采用ADO連接方法[5]。ADO（ActiveX Data Objects）是一個(gè)用于存取數(shù)據(jù)源的COM組件，它提供了編程語言和統(tǒng)一數(shù)據(jù)訪問方式OLE DB的一個(gè)中間層。允許開發(fā)人員編寫訪問數(shù)據(jù)的代碼而不用關(guān)心數(shù)據(jù)庫是如何實(shí)現(xiàn)的。本系統(tǒng)采用ADO類連接數(shù)據(jù)庫，具體方法如下：

1）建立數(shù)據(jù)庫 在access里創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫Bus.mdb，分別建立 4張表：BusT、LineT、GetDataT、TS。BusT 表中字段如下：ID（車輛 ID）、Name（線路名）、Stnum（站臺(tái)數(shù)）。LineT 表中字段如下：lname（線路名）、sID（站臺(tái)號(hào)）、sname（站臺(tái)名）。GetDataT表中字段如下：bID（車輛 ID）、bNO（線路名）、LID（站臺(tái)名）、Ctime（車輛到達(dá)時(shí)間）、TS（趟數(shù)）。

2）添加對(duì)ADO數(shù)據(jù)庫的支持 在文件stdafx.h中添加#import"c:program filescommon filessystemadomsado15.dll"no_namespace rename（"EOF"，"adoEOF"），實(shí)現(xiàn) ADO 類的導(dǎo)入[6]。在數(shù)據(jù)處理函數(shù)中OnOnCommMscomm（）完成對(duì)接收到的數(shù)據(jù)及接收到的時(shí)間存入數(shù)據(jù)庫的操作，在儲(chǔ)存數(shù)據(jù)時(shí)，通過對(duì)信息的過濾，將發(fā)送多條相同的信息只取出第一條，其余信息過濾掉。將公交車從起點(diǎn)到終點(diǎn)定位一趟，計(jì)算公交車當(dāng)日一共跑了幾趟，從而對(duì)公交司機(jī)進(jìn)行考核。部分代碼如下：

4 結(jié)束語

本系統(tǒng)能夠及時(shí)地將車輛信息與道路信息顯示給調(diào)度人員，從而對(duì)行車狀況進(jìn)行及時(shí)的掌握與調(diào)控。經(jīng)過調(diào)試，該系統(tǒng)能夠?qū)?shù)據(jù)穩(wěn)定地傳輸?shù)缴衔粰C(jī)，方便進(jìn)行監(jiān)控，其數(shù)據(jù)庫管理也具有良好的操作。根據(jù)相關(guān)顯示的信息，調(diào)度人員能夠?qū)囕v進(jìn)行及時(shí)調(diào)控與調(diào)度，具有一定的應(yīng)用價(jià)值。

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