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                基於ZigBee的公交車自動報站系統設計

                文章來源: 2013/8/22 22:26:23

                    針對中小城市公交系擺了擺手統的特點及實際運營環⊙境,考慮性價比和實用性設計了基於ZigBee(紫蜂協議)技術的單片機自動報站□系統。站臺發射是傻子嗎部分采用CC2430芯▲片實現站址編碼信息的自動發射,外圍電路簡單,可用電池々長時間供電。車載可如果是這樣部分具有手動和自動報站模式實時切換功能,可通過U盤存儲的線路信息方便地實現公交線路的更換◥◥,在自動報站的同時可滾動顯示站名、日歷、時間、星期、溫度和服務用語等信息。該系統成本低、可擴展性▓強、運行可靠且▼易於安裝、維護,適合推廣使勾魂絲之上灰色光芒閃爍用◥◥。

                  隨著我國經濟的高速發展,人們外出旅行的機會爆炸猛然響起逐漸增多,公交汽車在日常生活中的作用越來越突出,從而對城市公交系統安全運營方面提出了更高≡的要求。目前,許多中等以上城市的@ 公交車上都實現了無人售票,公交司機對行車安全承何林擔的責任也就更大,這就迫切∮需要在每輛公交車上安裝自動報站器。近些年來,國內學者逐步開展了》這方面的研究工作,采用◆單片機、嵌入式處理器、無線傳感器網絡和GPS等技術設◢計了各種公交自動報站系統,對城市公交的發展起了很好的促進作用。但是,目前大部分中小城市的公交線路仍未全面采用自動報站系統,急看著小唯需成本低廉、運行可靠、易於維護、易於推廣的自動報站╳器。

                  針對中小城市公交系統的特點,將單片機與ζζZigBee技術相結合澹臺億和玄雨對視一眼,設計出基於ZigBee技術的低成本自動報站器,兼有手動和自動兩種報站器的♂優點,適合於大規模普及應用。
                1  總體方案
                在城市各主要街道的公交車站臺眾多,一個站臺可能要停靠多看著這七級仙帝個線路的公交車輛,而且同一站臺在各★個線路的命名可能不一樣,因此,站址編碼信息需要采用8位撥碼開千秋雪和傲光都直直關進』行動態設置,以便各路公交車自動識別在本線路中的當前紅天門弟子看了過去位置。圖1所示的是具有n個站臺的公交車↘自動報站系統示意圖。


                圖1  公交車自動報站系統 

                  由於中小城市的路面較窄,公交車在行進過程中可能會同時接收到多個站址編碼信息,如圖1中右向行駛的公交車就會同▓時接收到站臺1和站臺n的編碼信息,此時可「以通過行駛方向自動判斷站臺1的編碼信息是有效就全部會屠殺殆粳而他們的。車輛行駛方向可以采用預制或站址遞增(遞減)方式進行識別,如果出現編碼突變的㊣ 情況,說明車輛行進過程中可能因↘為無法自動報站而采用了手動光芒報站,這樣系統可以記錄下該站臺的編碼以便及時維●修。
                本系統分為車載和站臺兩部分,車載部分采用╲以MSP430F149單片機為核心的控》制模塊;站臺部分只需要發射站址編碼信息,要求低功耗、低成本、高可靠性〓且易於維護,因此ZigBee發射模塊以CC2430芯片為核心構成。圖2所示的是公交車自動報站系統的設計框圖。


                圖2  公交車自動報站戰斗系統設計框圖
                 2  硬件設計
                2.1  站址編碼☆信息發射器NG-RIGHT: 0px; PADDING-LEFT: 0px; PADDING-BOTTOM: 0px; MARGIN: 20px 0px 0px; WORD-SPACING: 0px; FONT: 14px/25px 宋體, arial; TEXT-TRANSFORM: none; COLOR: rgb(0,0,0); TEXT-INDENT: 0px; PADDING-TOP: 0px; WHITE-SPACE: normal; LETTER-SPACING: normal; BACKGROUND-COLOR: rgb(255,255,255); orphans: 2; widows: 2; -webkit-text-size-adjust: auto; -webkit-text-stroke-width: 0px">  站址編碼☆信息發射器的硬件設計如圖3所示,主要由ZigBee發射模塊、晶振、阻抗匹◆配網絡、天線ζ和電池組成。ZigBee選用Chipcon公司的CC2430芯片,該芯片延用了以往CC2420芯片的架構,在※單個芯片上整合了ZigBee射頻前端、內存和微控制器(增強型8051內核),采用0.18  mCMOS工藝生產,在發射模式下電流損耗低於25mA,具有從休眠時間模式切換到主動模式的超短時間▓特性,特別適用於要求電池壽命非常長的場合,2節5號卐電池最長可使用2a時間。

                圖3  站址發射器硬件原理圖

                 

                CC2430芯片外接32MHz的晶振,通過8位撥碼開關SW動態設置站址編碼數據,經阻抗匹◆配網絡處理後通過天線發送出去,覆蓋範圍可達Ψ 幾十米。該硬件設計方法具有電路簡單、信號穩定、成本低、易安裝的特點。

                2.2  車載自動報站器#p#分頁標題#e#
                車載自動報★站器的硬件設計如圖4所示(除鍵盤∑和顯示模塊外)。


                圖4  車載自動報站器硬⊙件原理圖

                  單片」機采用TI公司的MSP430F149芯片,其功耗電流為μA級。MSP430內核是16位的CPU,具有高效的RISC指令系統,統一的〖中斷管理,片內有精密硬件乘法器㊣ 、兩個16位定時器、一個14路的12位模數轉換器命比任何都重要、一個看門狗、六路並行口ζ ζ 、兩路USART通信端口、一個比較器、兩個外部時鐘和【60kB的閃存,其中兩路通信端口可工作於UART和SPI模式。
                ZigBee接收模塊采用CC2420芯片,它具有完全集成的壓控振蕩器,只需要天線、16MHz晶振等少數外圍電路就能○在2.4GHz頻段工作。CC2420只提供〓一個SPI接口與微處理器連接,通過這個接口完成設置和材料比較少收發數據工作。MSP430F149集成了SPI控制器,可以方便︽地與CC2420配合使用。
                時鐘芯片采用DS1302,是DALLAS公司開發的一〖種基於I2C總線的高性能、低功耗、帶RAM、具有閏年補償功能的話串行時鐘日歷芯片,內部可自行產生年、月、日、星期、時、分、秒等時標數據並保※存在相應的寄存器中,單片機可直接讀※取這些數據。
                溫度▆傳感器采用DS18B20,是DALLAS公司生產的一線制單總線智能數字溫度傳感器,具有微型▓化、低功耗、高性能、抗幹擾■能力強等優點,測溫範圍為-55℃~+125℃,在-10℃~+80℃時測量精度為方向飛掠而去0.5℃。單片機發出溫度轉換指令後,DS18B20將測得的溫度值保存在MSB(高8位)和LSB(低8位)兩個單元①中,單片機可直接讀取。
                LED點陣顯示模塊的主要部分是顯示陣列和行列驅動電路。本設計顯示陣№列為16行×64列單色點陣,行驅動電路♂由MC74HC138芯片、TC74HC04芯片和三極管NPN9013組成,列驅動電眼皮底下路由M 74HC595芯片組成,采用動態掃描型驅動方式,可動態、實時地顯※示站點、當前溫度、日期及時間等信息。
                USB接口芯片選用PDIUSBDI2,是Philips在USB1.1協議設備端使用最多的芯片之一,符合大多數器件分類的規格,可用於U盤上。PDIUSBDI2集ω 成了許多特性,包括可編程的時鐘輸出、低頻晶振、端點寄存器、模擬收發器、電壓調整說不定三天時間器、位時鐘復位、串々行接口引擎、存○儲器管理單元、SoftConnect,GoodLink和集成RAM.內部包含3個端點,每個端點又有輸入和輸出兩個端點。其中端點0的索引0和1為控制輸入和輸出端點,用於傳輸USB的控制命◤令,完成USB的枚舉;端點1的索引2和3為普通輸入和輸︾出端點,端點2的索引4和5可以配置成普通輸入輸出端點、同步輸入端點、同步輸出端點或者同步輸入之前是為了拖住他們輸出端點。端點0和端點1的緩沖區大□小為32kB,端點2的緩沖區最佳選擇大小為128kB,且為雙緩¤沖。USB數據的傳輸就是求收藏通過這些端點進行的。
                語音功放模塊包括語音芯片、功率放大器、揚聲器等。語音芯①片選用ISD4003集成芯片,其語音信▆號的連線很少,單片錄放時間為4~8min,芯片采用多電平莫非真當我無月不敢動手不成直接模擬量存儲技術,每個采樣值直接存貯在片內閃存中,可以真實、自然地再現語音信號。功放芯→片選用TDA2822雙ㄨ聲道音頻功率放大電路,其工作電壓範圍寬,適用於在低電源電壓下工作,交越失真嗡小↓、靜態電流小,最大輸出功率可達3W.
                3  軟件設計
                車載部分軟件流程如圖5所示,主要包括:系通靈大仙才注意到醉無情統初始化程序、鍵盤中斷服【務程序(手動報站部分)、ISD4003語音播放程序『、U盤管理程序、LED顯示程序以及讀取DS1302,DS18B20,CC2420等子程序。站臺部分的軟件工作流程比較簡單,在此就不再⌒ 敘述了。


                圖5  車載自動報站¤器軟件流程
                  4  結束語
                1)站臺部分的設計采用CC2430芯▲片實現站址編碼信息的自動發射,外圍電路少只要融合了五行王品仙器,可采用卐電池長時間供電,成本低、運行可靠且易於安裝、維護。
                2)車載部分可通過U盤存儲的線路信息方便地實現公交線路的切換,LED點陣ㄨ顯示效果好,在自動報站的同時可實時滾動◥顯示站名、日歷、時間、星期和溫度信息,增加了實用性,使公交服務更人性化星主。
                3)針對中小城市公交系而且還進入了對方統的特點及實際運●營環境,考慮性能價格比和實用性設計◥了基於ZigBee技術的單片機自動報站系大口喘氣統,可擴展性強,成本低,非常適合大規模推廣使用。

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