目前,城市公交车报站方式主要有以下几种:(1) 人工报站:车辆每到一个站点,司机都进行口头报站提醒乘客下车。这种报站方法弊端较大,在车内乘客较多的情况下无法听清站点名称,而且司机大多使用方言报站,这对外来人员来说非常不方便,另外,司机报站时会分心CONTROL ENGINEERING China版权所有,在人口较多的车站容易造成交通事故[1]。(2) 人机半自动报站:车辆每到一个站点,司机需要按下相应的按钮来启动语音报站系统。这种报站方式也需要司机进行手工操作,容易分心造成交通事,并且有时车辆到站时司机会忘记启动报站系统或按错键报出错误站名误导乘客下车。(3) 采用GPS定位系统报站:该报站方式的特点是全功能自动报站,GPS车载终端根据每秒都获得的车辆位置信息确定车辆的上下行关系以及所处的站点位置,报站非常准确,但是其制作及运行成本非常高,而且需要专业人员进行维护,在现今条件下难以普及[2,3]。本系统针对上述报站弊端,设计一种基于无线数据收发原理的公交车自动报站系统,用以改善公交车报站系统不规范的状况。
1 系统方案论证
GPS定位系统公交报站的原理:车载终端系统根据每秒都获得的车辆位置信息,与预存储于终端内的线路站点位置信息进行比较,确定车辆的上下行关系以及所处的站点位置,在车辆进站、出站、转弯点等位置自动播报语音信息提示乘客,同时还可以在多媒体广告播放屏上显示文字信息CONTROL ENGINEERING China版权所有,全部操作由车载终端来进行控制,报站准确可靠,而且不需要驾驶员手工干预。如果将GPS的“点—面”定位方式改为“点—点”的定位方式,不但可以保持GPS的定位准确的特点,还能降低电路操作的复杂性,同时大幅度降低制作成本,结合对自动报站系统的改进思路,得出以下两种设计方案:
方案一:采用单片机对每一个车站进行软件编码,然后通过无线数据发射模块在一定空间范围内发射该编码数据,当汽车进入接收范围时车载系统收到数据,进行软件解码,然后根据解码后的数据确定车辆所到的站点,启动语音报站系统报出相应的站名并进行站点显示。
方案二:采用编码译码原理,应用“接力棒”形式进行自动报站。每两个相邻站点之间进行相互通讯,当公交车从第一站出发时,第一个站点发出的信息传到第二站,第二站即进行相应显示,同时第二站发出报站信号,车到达第二站时将会接收到报站信息,实现报站,依此类推。
经过综合分析,两种方案的区别在于是采用数据单向通讯还是双向通讯CONTROL ENGINEERING China版权所有,通过对比试验,方案一较为成熟,其电路设计简单,系统功能齐全,且性能可靠,制作成本比方案二低,完全可以达到无线自动报站的要求,因此本文选用方案一设计基于无线数据收发原理的公交车自动报站系统。
2 硬件电路设计
本系统硬件电路包括车站系统和车载系统两个电路模块,其中车站系统和车载系统均基于无线数据收发原理设计。
2.1 编码数据发射系统(车站系统)
车站系统主要由单片机小系统、编码设置电路、无线数据发射模块三部分组成。
2.1.1 单片机小系统
为保持系统的稳定,系统采用的是ATMEL公司低功耗,高性能CMOS 8位单片机AT89S51CONTROL ENGINEERING China版权所有,芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元,设置4k Bytes Flash片内程序存储器,256 bytes的随机存取数据存储器(RAM),32个外部双向I/O口,5个中断优先级2层中断嵌套中断,2个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口,看门狗(WDT)电路,片内时钟振荡器,完全可以满足本设计的要求。
2.1.2 编码设置电路
编码设置电路负责对每一个车站点进行编码,该编码经过CPU处理后送入无线数据发射模块进行发射。电路中设八位拨码开关,(实际产品可以将该编码固定)共能实现256种组合方式,对于一路公交车来说已经足够。当拨动拨码开关时,送入单片机I/O口的电平组合发生变化,单片机将此电平进行编码后以串行数据方式送入无线数据收发模块进行发射。
2.1.3 无线数据收发模块
此处设计关键是无线数据收发模块,在此设计中该模块所选用工作频率为315M,采用声表谐振器SAW稳频,频率稳定度极高,当环境温度在-25~+85度之间变化时,频漂仅为3ppm/度。电路采用ASK方式调制,当数据信号停止时发射电流降为零,功耗很低。电路本身未设编码集成电路控制工程网版权所有,而增加了一只数据调制三极管Q1,这种结构使得它可以方便地和其它固定编码电路、滚动码电路及单片机接口,而不必考虑编码电路的工作电压和输出幅度信号值的大小。模块输出功率由电压决定,电压变化时发射频率基本不变,发射电压为3V时,空旷地传输距离约20 ~ 50m,发射功率较小,当电压5V时约100~200m,当电压9V时约300~500m,当发射电压为12V时,为最佳工作电压,具有较好的发射效果,发射电流约60mA,空旷地传