畢學(xué)卓，王媛媛，陳 潔

(德州學(xué)院 機(jī)電工程學(xué)院，山東 德州 253023)

目前，隨著城市化進(jìn)程的加快，公交車已經(jīng)成為人們出行必不可少的工具，但是隨著公交車數(shù)量的不斷增加，在站牌處所暴露出的問題也越來越多。比如，人們在等車時無法知道自己所等車輛的具體位置，在同一個站牌處有時會有大量的公交車同時停在一起，造成交通堵塞，而且有時又會因司機(jī)的判斷不及時而造成公交車的追尾。目前國內(nèi)公交系統(tǒng)中的電子站牌還停留在原有的形式和功能上，站牌內(nèi)容簡單，只能顯示簡單的車次和行車路線，無法了解車輛的實(shí)時信息，乘客只能被動的等車［1］。而本文設(shè)計(jì)的智能型公交電子站牌解決了上述困擾乘客的問題，人們可以通過電子站牌了解途經(jīng)該站點(diǎn)的公交車輛的實(shí)時動態(tài)信息，并且利用無線收發(fā)裝置實(shí)現(xiàn)乘客與公交司機(jī)的信息溝通，使人們的出行更加方便。

1 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)主要由電子站牌與車載無線收發(fā)設(shè)備組成。車載GPS 實(shí)時定位并通過GR47 模塊利用GPRS 數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)將自己定位出來的位置信息發(fā)送到站牌處的單片機(jī)，單片機(jī)會自動篩選出離本站最近且還沒到達(dá)本站的公交車，并控制相應(yīng)站點(diǎn)指示燈的閃爍，以達(dá)到告知乘客車輛位置信息的目的。乘客選擇好公交線路后按下站牌處對應(yīng)線路的按鍵，站牌處的單片機(jī)控制中心便把相應(yīng)頻率的信號發(fā)射出去，并且會由繼電器保持一個持續(xù)發(fā)射的狀態(tài)。當(dāng)同路公交車駛近公交站臺時，車上的無線接收裝置便會收到前方站牌的同路無線信號，使公交司機(jī)提前了解前方站牌的乘車情況，提高行車安全指數(shù)。

1.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

1)電子站牌硬件系統(tǒng)主要包括主控處理器、GR47 模塊、無線收發(fā)模塊、顯示模塊、獨(dú)立按鍵，如圖1 所示。

圖1 智能站牌硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

對于已獲得的信息，站牌處主控處理器將做以下處理:處理來自GR47 模塊接收的位置信息［2］，站牌處單片機(jī)通過執(zhí)行程序，自動篩選出離本站最近且還沒到達(dá)的公交車的站點(diǎn)位置，并控制站牌處相應(yīng)站點(diǎn)LED 顯示燈閃爍;控制無線收發(fā)模塊接收或發(fā)送無線信號。

2)車載裝置硬件系統(tǒng)主要包括主控處理器、GPS 模塊、GR47 模塊、無線收發(fā)模塊、數(shù)碼顯示模塊、語音模塊、獨(dú)立按鍵，如圖2 所示。

圖2 車載裝置硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

對于已獲得的信息，車載主控處理器將做以下處理:送數(shù)碼管顯示模塊，顯示前方站牌處乘客的乘車人數(shù);控制語音模塊，語音播報(bào)前方站牌處乘客的乘車人數(shù);控制GPS 進(jìn)行實(shí)時定位，并將定位出來的信息處理后利用GR47 模塊發(fā)送到智能站牌。

1.2 硬件電路設(shè)計(jì)

基于上述結(jié)構(gòu)原理，對系統(tǒng)硬件電路進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)，站牌處整體電路如圖3 所示。

圖3 站牌處裝置電路圖

GR47 模塊通過GPRS 數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)接收公交車位置信號并將其傳至單片機(jī)，由單片機(jī)自動處理信息，并控制LED 燈顯示相應(yīng)站點(diǎn)，從而告知乘客下路公交車的位置;無線收發(fā)模塊發(fā)送無線信號提前告知公交司機(jī)本站牌處乘客乘車情況;液晶顯示下路公交車距此還有幾站到達(dá)，使信息更加全面。

車載裝置電路如圖4 所示。

圖4 車載裝置電路圖

圖4 中車載GPS 實(shí)時定位并通過GR47 模塊利用GPRS數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)將位置信息發(fā)送出去;無線收發(fā)模塊接收前方站點(diǎn)相應(yīng)頻率的無線信號，通過單片機(jī)處理后控制語音模塊、數(shù)碼管播報(bào)并顯示前方乘車人數(shù);乘客上車后，司機(jī)通過按下獨(dú)立按鍵，實(shí)現(xiàn)站牌處乘客人數(shù)清零，并不影響同路車下次乘車。

2 軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

主程序采用狀態(tài)機(jī)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，程序主要有6 種狀態(tài)，即空閑、接收定位信息、發(fā)送定位信息、篩選站點(diǎn)、網(wǎng)絡(luò)連通、自檢。本狀態(tài)機(jī)包含一組狀態(tài)集，一組輸入符號集，一個映射輸入符號和當(dāng)前狀態(tài)到下一狀態(tài)轉(zhuǎn)換函數(shù)的計(jì)算機(jī)模型［3］。

程序首先進(jìn)入初始化工作，即芯片內(nèi)部軟硬件的各種狀態(tài)變量、寄存器值的初始化以及設(shè)置串口工作模式，設(shè)置波特率以及中斷工作模式。當(dāng)程序初始化完成時，會檢查是否有信息輸入，如果有信息輸入系統(tǒng)將進(jìn)入信息處理階段，否則則進(jìn)入空閑階段等待接收信息。程序要轉(zhuǎn)換到新的狀態(tài)，依賴于轉(zhuǎn)換函數(shù)。

程序總體結(jié)構(gòu)如圖5 所示，由于主控機(jī)與GR47 模塊之間的通訊時間與數(shù)據(jù)長度都是不確定的，為保證不出現(xiàn)阻塞的情況，主控機(jī)采用中斷的方式接收串口數(shù)據(jù)。

處理數(shù)據(jù)部分主要包括對數(shù)據(jù)的解析。本文首先把該路車所經(jīng)過站點(diǎn)轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)坐標(biāo)的形式，當(dāng)站牌處主機(jī)接收到地理信息后，與其設(shè)定的數(shù)據(jù)坐標(biāo)進(jìn)行比較，從而選擇出是哪一個數(shù)據(jù)坐標(biāo)，然后再轉(zhuǎn)換成具體站點(diǎn)，篩選出離本站最近且還沒有到達(dá)的公交車的位置，通過LED 燈的閃爍來告知乘客公交車實(shí)時的有效信息。

圖5 程序流程圖

3 結(jié)論

智能電子站牌與車載GPS 系統(tǒng)構(gòu)成一個很好的融合，利用現(xiàn)有數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)公交系統(tǒng)內(nèi)部數(shù)據(jù)的交換。無需再構(gòu)建獨(dú)立網(wǎng)絡(luò)。利用可調(diào)頻無線收發(fā)模塊發(fā)送距離的有限性實(shí)現(xiàn)公交司機(jī)與下一站乘客的有效信息溝通。比現(xiàn)有公交站牌功能更全面，性能更穩(wěn)定，成本更低廉。因此具有較好的市場前景。

［1］龐家成.多功能LED 信息顯示屏的設(shè)計(jì)［J］.現(xiàn)代顯示技術(shù)，2006(9).

［2］常玉林，胡啟洲.城市公交線網(wǎng)優(yōu)化的線性模型［J］.中國公路學(xué)報(bào)，2005(18).

［3］周小平.LED 顯示屏及其掃描電路的硬件及軟件實(shí)現(xiàn)［J］.印刷電路信息，2005(1).