基于無(wú)線(xiàn)射頻技術(shù)的公交車(chē)車(chē)載與站臺(tái)的定位與播報(bào)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明使用無(wú)線(xiàn)射頻通信技術(shù)替代GPS定位技術(shù)和移動(dòng)通信技術(shù)進(jìn)行公交車(chē)的 定位，并實(shí)現(xiàn)車(chē)載與站臺(tái)的顯示與播報(bào)。該系統(tǒng)由車(chē)載部分和站臺(tái)部分兩部分組成，車(chē)載部 分和站臺(tái)部分都以單片機(jī)技術(shù)為核心，以無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊nRF401作為通信載體，實(shí)現(xiàn)車(chē)輛與 站臺(tái)之間的信息傳遞，在車(chē)內(nèi)或站臺(tái)利用語(yǔ)音合成技術(shù)和液晶顯示技術(shù)，進(jìn)行語(yǔ)音播報(bào)和 顯示。同時(shí)，通過(guò)相鄰站臺(tái)之間的相繼傳遞信息，達(dá)到車(chē)輛距離本站還有幾站的車(chē)輛定位目 的。 2、
【背景技術(shù)】
[0002] 公交車(chē)輛系統(tǒng)從最初的專(zhuān)人售票到無(wú)人售票，從人工報(bào)站到半自動(dòng)語(yǔ)音報(bào)站，發(fā) 展到今天的智能公交系統(tǒng)。智能公交系統(tǒng)是將先進(jìn)的傳感器技術(shù)，通信技術(shù)，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技 術(shù)，自動(dòng)控制技術(shù)等有機(jī)地結(jié)合并運(yùn)用在公共交通管理系統(tǒng)而建立起的一種實(shí)時(shí)的，準(zhǔn)確 的，高效的公交運(yùn)輸管理和控制系統(tǒng)，大大地提高了公交信息服務(wù)水平，改善了公交系統(tǒng)運(yùn) 營(yíng)效率。
[0003]目前大中城市公交車(chē)報(bào)站方式主要有以下幾種：
[0004] ①手動(dòng)電子報(bào)站：車(chē)輛每到一個(gè)站點(diǎn)，司機(jī)需要按下相應(yīng)的按鈕來(lái)啟動(dòng)語(yǔ)音報(bào)站 系統(tǒng)。這種報(bào)站方式需要靠駕駛員控制，不僅增加了駕駛員的操作，還存在一定的安全隱 患。
[0005] ②利用GPS定位系統(tǒng)報(bào)站：該報(bào)站方式是全自動(dòng)報(bào)站，根據(jù)GPS的定位數(shù)據(jù)（經(jīng)煒 度信息）計(jì)算出車(chē)輛所處的確定位置，報(bào)站準(zhǔn)確，但是其生產(chǎn)及運(yùn)行成本昂貴，且需要專(zhuān)業(yè) 人員進(jìn)行維護(hù)。
[0006] ③利用車(chē)輛行駛特征進(jìn)行自動(dòng)報(bào)站：該報(bào)站方法根據(jù)起步后的行駛距離、開(kāi)關(guān)門(mén) 信號(hào)和進(jìn)站打轉(zhuǎn)向燈的方式綜合起來(lái)判斷車(chē)輛是否到站。這種方法要求駕駛員一定要按規(guī) 范駕駛，如果駕駛員操作不規(guī)范或者遇到特殊情況，例如中途停車(chē)等，就有可能引起報(bào)站錯(cuò) 誤。
[0007]目前的智能公交系統(tǒng)，一般以計(jì)算機(jī)網(wǎng)路為核心，以GPS定位技術(shù)和移動(dòng)通信技 術(shù)為定位于通信載體，實(shí)現(xiàn)公交車(chē)輛的定位以及車(chē)載與站臺(tái)之間的通信與信息顯示與播 報(bào)。系統(tǒng)規(guī)模龐大、建設(shè)和運(yùn)行維護(hù)成本高。
[0008] 無(wú)線(xiàn)射頻nRF401是一個(gè)單片的UHF無(wú)線(xiàn)收發(fā)芯片，工作在433MHZISM頻段，最高 工作速率可達(dá)到20K。發(fā)射功率也可以調(diào)整，最大的發(fā)射功率是10dBm。采用FSK調(diào)制解調(diào) 技術(shù)，抗干擾能力強(qiáng)。采用PLL頻率合成技術(shù)，頻率穩(wěn)定性好。靈敏度高達(dá)-105dBm，無(wú)需許 可證，具有2個(gè)信道。僅需外接少量元件，即可構(gòu)成一個(gè)完整的射頻收發(fā)器，適用距離lkm 的場(chǎng)合。天線(xiàn)接口可以設(shè)計(jì)為差分天線(xiàn)，這樣可以方便使用低成本的PCB天線(xiàn)，nRF401還 有待機(jī)模式的一大特點(diǎn)，可以達(dá)到低功耗設(shè)計(jì)。
[0009] 本發(fā)明以單片機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)，運(yùn)用無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊、語(yǔ)音播報(bào)模塊、液晶顯示模塊來(lái) 完成整個(gè)的公交車(chē)定位、顯示及語(yǔ)音播報(bào)。 3、
【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] -種基于無(wú)線(xiàn)射頻技術(shù)的公交車(chē)車(chē)載與站臺(tái)的定位與播報(bào)系統(tǒng)，本系統(tǒng)分為兩大 部分：車(chē)載和站臺(tái)部分.這兩部分都是以單片機(jī)為核心，以nRF401無(wú)線(xiàn)模塊為載體，通過(guò)語(yǔ) 音播報(bào)模塊和液晶顯示模塊來(lái)完成功能實(shí)現(xiàn)的.所不同的是，車(chē)載部分需要按鍵電路來(lái)完 成語(yǔ)音芯片的錄、放工作，而站臺(tái)部分是由單片機(jī)進(jìn)行直接控制的。車(chē)載部分和站臺(tái)部分 的結(jié)構(gòu)原理圖如圖1所示。每個(gè)部分有主控模塊、無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊、語(yǔ)音播報(bào)模塊以及液晶顯 示模塊等組成.主控模塊是整個(gè)系統(tǒng)的核心，其他的子模塊依附其進(jìn)行正常工作；無(wú)線(xiàn)模 塊是通信的載體，公交車(chē)的定位是由其實(shí)現(xiàn)的；語(yǔ)音播報(bào)模塊通過(guò)單片機(jī)對(duì)它的控制進(jìn)行 播報(bào)；而液晶顯示模塊則是通過(guò)顯示的形式將語(yǔ)音播報(bào)的內(nèi)容顯示出來(lái)。其中主控模塊使 用是AT89S52單片機(jī)，語(yǔ)音報(bào)站模塊使用ISD25120芯片，通過(guò)模式選擇及按鍵電路，可以事 先將所需的語(yǔ)音信息錄入，再通過(guò)控制A8、A9相連的按鈕來(lái)選擇手動(dòng)播報(bào)或自動(dòng)播報(bào)。顯 示模塊使用IXD12864芯片顯示站臺(tái)信息。
[0011] 本系統(tǒng)的通信方式是，車(chē)載部分的無(wú)線(xiàn)模塊HRF401開(kāi)始時(shí)處于接收模式，當(dāng)其接 收到站臺(tái)無(wú)線(xiàn)模塊發(fā)送來(lái)的站臺(tái)信息時(shí)，由nRF401的DIN端發(fā)送到單片機(jī)的TXD/P3. 1端， 單片機(jī)接收到數(shù)據(jù)幀后，控制語(yǔ)音模塊語(yǔ)音播報(bào)及液晶顯示模塊顯示相應(yīng)信息，與此同時(shí)， 單片機(jī)的T0/P3. 4端發(fā)送0給nRF401的TXEN端，使nRF401改變模式，由接收狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)?發(fā)射狀態(tài)，將公交車(chē)的車(chē)次等信息發(fā)送給站臺(tái)的無(wú)線(xiàn)模塊，站臺(tái)部分在接收到該信號(hào)后再 發(fā)送命令讓站臺(tái)的語(yǔ)音模塊的LCD顯示模塊進(jìn)行工作，站臺(tái)并將本次車(chē)輛信息發(fā)放給相鄰 的站臺(tái).
[0012] -般來(lái)說(shuō)，城市公交車(chē)站間的距離為500~1000m。常用的無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)傳模塊（如nRF401)都能滿(mǎn)足這個(gè)傳輸距離。在每個(gè)車(chē)站都安裝這種無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸模塊，這樣每個(gè)車(chē)站 都能實(shí)現(xiàn)和相鄰車(chē)站間的無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。當(dāng)車(chē)到站后，公交車(chē)會(huì)發(fā)送信息給車(chē)站。該車(chē)站 把此信息打包轉(zhuǎn)發(fā)給下一個(gè)車(chē)站，下一個(gè)車(chē)站再次轉(zhuǎn)發(fā)，以此類(lèi)推直到調(diào)度室收到此信息。
[0013] 始發(fā)站Sa定時(shí)（1S)會(huì)向S1發(fā)送一個(gè)報(bào)表。S1再轉(zhuǎn)發(fā)給S2,依次接力傳輸下去， 直到調(diào)度室收到這個(gè)報(bào)表（此通信鏈路用工作頻率Π= 433. 92MHz)。當(dāng)有公交車(chē)到某站 時(shí)（如公交車(chē)A到S2站），會(huì)向車(chē)站S2發(fā)送到站信息（此通信鏈路用RF401工作頻率f2 =434. 33MHz)。此信息包括車(chē)牌號(hào)和行駛方向，車(chē)站S2收到此信息后，將信息放人寄存器 內(nèi)。當(dāng)報(bào)表從S1傳遞到S2站時(shí)，把車(chē)輛A到站的信息編入報(bào)表（即加入站號(hào)S2和車(chē)牌號(hào) A)，然后再把報(bào)表接力向下傳遞.最后，包含了所有車(chē)站和公交車(chē)信息的報(bào)表被最終傳輸 至最后的節(jié)點(diǎn)Sb，即調(diào)度室。經(jīng)過(guò)分析處理，一方面在調(diào)度室管理中心的大屏幕上顯示各車(chē) 此刻所處位置，另一方面將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)發(fā)給各個(gè)電子站牌。
[0014] 采用如下方式解決數(shù)據(jù)重復(fù)采集的問(wèn)題當(dāng)某一站牌收到前一站牌傳來(lái)的令牌和 數(shù)據(jù)之后，首先記錄前面站牌已經(jīng)采集過(guò)的公交車(chē)的車(chē)牌號(hào)，然后發(fā)出廣播消息，呼叫其通 信范圍以?xún)?nèi)的公交車(chē)，進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐?，各個(gè)公交車(chē)收到同步信號(hào)后采用分時(shí)方式上 傳本車(chē)數(shù)據(jù)，站牌分別接收。接收之前要做兩個(gè)判斷：第一，該車(chē)的車(chē)牌號(hào)是否已經(jīng)存在于 前一站牌傳來(lái)的數(shù)據(jù)中；第二，該車(chē)上傳的數(shù)據(jù)幀中的里程值是否小于站牌的絕對(duì)距離。如 果同時(shí)滿(mǎn)足這兩個(gè)條件，則確定接收該車(chē)數(shù)據(jù)，保存到相應(yīng)的數(shù)據(jù)寄存器中，等待收集完所 有車(chē)數(shù)據(jù)一起轉(zhuǎn)發(fā)給下一站牌。否則，如果兩個(gè)條件當(dāng)中有一個(gè)不滿(mǎn)足，則不與該車(chē)進(jìn)行通 信。利用這種方式，不僅解決了公交車(chē)數(shù)據(jù)重復(fù)采集的問(wèn)題，同時(shí)還便于調(diào)度室分析處理數(shù) 據(jù)，可以直接獲得在某站牌車(chē)行方向上距離該站牌最近的公交車(chē)數(shù)據(jù)，在按照公交車(chē)的平 均車(chē)速即可算出到達(dá)某站牌的運(yùn)行時(shí)間。 4、【附圖說(shuō)明】
[0015] 圖1是車(chē)載部分和站臺(tái)部分的結(jié)構(gòu)原理圖；圖2是車(chē)載部分硬件接線(xiàn)圖；圖3是站 臺(tái)部分硬件接線(xiàn)圖。
[0016]
[0017] 5、【具體實(shí)施方式】
[0018] (1)語(yǔ)音芯片ISD25120與單片機(jī)的連接
[0019] Al/Ml、A2/M2、A3/M3、A4/M4、A5/M5以及A7/M7六個(gè)端口接地，選擇連續(xù)放音工作 方式。
[0020] ANA0UT端連接功放電路。
[0021] Α0/Μ0為地址/模式選擇，Α0/Μ0端與單片機(jī)AT89S52的P0. 0端口相連。
[0022] A6/M、A8、A9與單片機(jī)AT89S52的P0. 1端口相連的.當(dāng)A8，A9端為高電平時(shí)，A0~ A6這七個(gè)端口為工作模式選擇端，本發(fā)明選A6端，在此種情況下，開(kāi)關(guān)S1、S2、S3可以進(jìn)行 工作選擇，其功能分別是"啟動(dòng)/暫停" "停止/復(fù)位""錄/放音"。將地址端中的A6、A8、 A9接高電平，其余地址線(xiàn)接低電平，即可實(shí)現(xiàn)多段的連續(xù)順序錄放。錄音時(shí)置P/R端（S3) 為低，按一下CE端的啟動(dòng)/暫停鍵（S1)，即開(kāi)始錄音第一段，再按一下CE端的啟動(dòng)/暫停 鍵（S1)即停止，一段錄音結(jié)束.反復(fù)按CE端的按鍵可以接著錄后面的段，直到芯片錄滿(mǎn)， 或按一下端的復(fù)位鍵（S2)系統(tǒng)復(fù)位。放音時(shí)置P/R端（S3)為高，按一下CE端的啟動(dòng) /暫停鍵（S1)，即開(kāi)始放