作者/賀敏斌，長沙理工大學汽車與機械工程學院

一種基于nRF9E5公交車預報及自動報站系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)

作者/賀敏斌，長沙理工大學汽車與機械工程學院

基于傳統(tǒng)公交車報站系統(tǒng)是借助公交車司機的人工操作來完成的，因此，誤報和漏報現(xiàn)象是不可避免的，而且候車人也不知道關于公交車的一些信息（XX路公交車什么時候到達XX站）。本文介紹一種公交車的預報及自動報站系統(tǒng)，可解決傳統(tǒng)公交車報站系統(tǒng)的一系列問題。本系統(tǒng)綜合運用計算機技術、無線數(shù)據(jù)通信技術和電子技術，它主要由車載通信子系統(tǒng)和站點通信子系統(tǒng)組成。車載通信子系統(tǒng)定時向外發(fā)射本車的車次等信息，當公交車到一定的距離時，站點通信子系統(tǒng)就會接收到信息，并將接收到信息以電子顯示的方式預報給候車人；站點通信子系統(tǒng)也定時向外發(fā)射站點信息，當公交車快到某站臺時，車載通信系統(tǒng)就會接收到信息將到達某站，然后它以語音的形式將信息告知車上的乘客。這兩個通信系統(tǒng)借助無線收發(fā)電路，實現(xiàn)了公交車的預報及自動報站，提高了公交車的服務水平，將吸引更多人來乘坐公交車，有利于提升城市交通和公交的良好形象。

公交車預報；自動報站；nRF9E5；25AA320；DTR900S

1. 系統(tǒng)總體設計思想

在做系統(tǒng)設計方案的時候,比較了現(xiàn)行的公交車到站電子預報系統(tǒng)的設計方案，其中最值得一提的就是“GPS+GSM”模式的設計方案，同時它也是目前最為普遍的一種系統(tǒng)設計方案?，F(xiàn)有“GPS+GSM”模式下的公交車到站電子預報系統(tǒng)是一項非常龐大的工程[1—3]。整個工程是包括GPS系統(tǒng)、GSM無線傳輸系統(tǒng)、相關調度中心管理系統(tǒng)、車站顯示屏、自動語音報站、司機考勤、IC讀寫器連接和多媒體廣告發(fā)布等多項功能集成的智能調度管理系統(tǒng)。它借助于將全球定位系統(tǒng)GPS、航位推算DR、電子地圖匹配M M及GSM短消息服務SMS有機結合，準確地確定車輛行駛的實時位置，并借助目前已有的GSM通信系統(tǒng)實現(xiàn)車輛運行信息的無線傳輸，同時利用公交車站上新型的顯示屏實時預報車輛到站時間，還可報告天氣情況，介紹景點特色，實現(xiàn)乘客候車的“可視化”。綜合考慮我國的國情以及地區(qū)間、城市間的發(fā)展不平衡，成本問題顯然已經(jīng)成為一個不容忽視的大問題。由于“GPS+GSM”模式系統(tǒng)的安裝、運營費用很高，因此，它很難短時間內在全國范圍內大面積的啟用和推廣。綜上所述，為了克服傳統(tǒng)“GPS+GSM”模塊系統(tǒng)安裝麻煩、運營復雜、成本高等缺點，我們設計價格低廉、安裝簡單、適合在我國大范圍推廣使用的公交車到站預報及自動報站系統(tǒng)。

本文所介紹的公交車到站預報及自動報站系統(tǒng)屬于一種基于nRF9E5芯片的智能管理系統(tǒng)[4,5]，它由車載通信子系統(tǒng)和站點通信子系統(tǒng)組成。其中車載通信子系統(tǒng)安裝在公交車上，站點通信子系統(tǒng)安裝在各公交車站點，其系統(tǒng)結構示意圖如圖1所示。

車載通信系統(tǒng)由單片機、遠距離無線發(fā)射電路、近距離無線接收電路、電源電路及語音電路構成，它負責定時向外發(fā)送本車的車次信息，同時等待接收各站點通信系統(tǒng)發(fā)出的信號。站點通信系統(tǒng)由單片機、遠距離無線接收電路、近距離無線發(fā)射電路、LED顯示屏和電源電路等構成，它也負責定時向外發(fā)送站點信息，同時也準備著接收各車載通信系統(tǒng)發(fā)出的信號。當有公交車行駛達到遠距離無線收發(fā)電路通信的有效距離（例如2 km）時，站點通信系統(tǒng)就會接收到車載系統(tǒng)的發(fā)出的車次信號，接著它以LED顯示的手段將公交車線路信息預報給候車人，隨著時間的推移，當有公交車行駛達到近距離無線收發(fā)電路通信的有效距離（例如8 m）時，車載通信系統(tǒng)就會接收到站點系統(tǒng)的發(fā)出的站點信號，然后它將站點信息以語音的形式告知車上的乘客。站點通信系統(tǒng)中的LED顯示屏除了可以顯示下一輛公交車到達本站的時間外，還可以動態(tài)顯示廣告信息，增加系統(tǒng)運營的附加值。

圖1 公交車到站預報及自動報站原理圖

2. 硬件設計部分

2.1 遠距離無線收發(fā)系統(tǒng)

遠距離無線收發(fā)電路采用DTR900S，它采用單IC射頻前段與Atmel的AVR單片機組成，可高速傳輸數(shù)據(jù)信號的微型收發(fā)信號機，可對無線傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進行打包、檢錯和糾錯處理。我們在設計中選擇了具有2W輸出功率的型號，通信距離可達1000～2000m，并在各公交車站的安裝位置加配螺旋天線（高度為6cm），因此在通信距離上滿足了信息收發(fā)的條件。DTR900S的外觀圖如圖2所示。

2.2 近距離無線收發(fā)系統(tǒng)

近距離無線收發(fā)電路采用nRF9E5芯片，nRF9E5是真正的系統(tǒng)級無線射頻收發(fā)芯片[6,7]，內嵌高性能8051MCU，4通道12位ADC，4K字節(jié)的ROM及256字節(jié)的RAM。內置nRF905收發(fā)器，包括所有nRF905芯片特性，可以工作在ShockBurstTM模式下（自動處理前綴，地址和CRC），最大程度地抑制了噪聲，工作電壓范圍為1.9V～3.6V。nRF9E5符合FCC標準和ETSI EN300 200—1標準。

2.3 LED顯示屏

圖2 DTR900S外觀圖

圖3 nRF9E5數(shù)據(jù)發(fā)送流程

圖4 nRF9E5數(shù)據(jù)接收流程

隨著LED顯示技術的發(fā)展，LED顯示屏已從原來的單純文字顯示發(fā)展到現(xiàn)在的文字、圖像、動畫和視頻等各種多媒體應用。它具有高清晰度、色彩鮮艷、視角大、工作穩(wěn)定、壽命長和功耗低等優(yōu)點。由于采用單元模塊化結構，屏體大小可按用戶要求靈活拼制；它的超高亮度使它在戶外顯示中具有不可替代的作用。在公交車到站的預報及自動報站系統(tǒng)中我們采用了深圳艾比森實業(yè)有限公司的戶外型LED陣列顯示器，它是一種采用厚膜混合集成技術研制的矩陣式LED平板顯示器，這種技術使內部混合電路的元器件與外界隔絕，免受機械損傷，同時防止外界潮濕氣、腐蝕氣體對電路的損害。由于該戶外型LED顯示器的每塊單元板為64×32點陣，因此我們使用了3塊單元板接成一個192×32點陣的LED顯示屏，按16×16點陣一個字計算，那么該顯示屏可顯示兩行，一行12個字。

3. 軟件設計部分

系統(tǒng)的軟件程序包括車載通信子系統(tǒng)軟件和站點通信子系統(tǒng)軟件[8]，車載子系統(tǒng)軟件完成向站點發(fā)送被寫入的車次、接收站點系統(tǒng)發(fā)送的站點信息并將信息以語音的形式告知各位乘客；站點通信系統(tǒng)軟件完成接收車載系統(tǒng)發(fā)送的車次信息、向候車人顯示車行信息以及向車載系統(tǒng)發(fā)送站點信息等。

4. 實驗結果與討論

在軟件中設置了：當無線接收模塊接收到不同的數(shù)據(jù)時，它的P00口輸出不同頻率的方波。具體如下：當接收到00 00 00 01數(shù)據(jù)包時，P00口輸出頻率為266.0Hz的方波；當接收到00 00 00 f數(shù)據(jù)包時，P00口輸出頻率為133.0Hz的方波；當接收到00 fe 00 00數(shù)據(jù)包時，P00口輸出頻率為88.7Hz的方波；當接收到00 02 00 00數(shù)據(jù)包時，P00口輸出頻率為66.5Hz的方波；當接收到01 00 00 00 00 00 00 00數(shù)據(jù)包時，P00口輸出頻率為53.2Hz的方波；當接收到02 00 00 00 00 00 00 00數(shù)據(jù)包時，P00口輸出頻率為44.3Hz的方波；圖5是我們用示波器監(jiān)測無線接收模塊的P00口所得到的波形。

實驗測得以上方波的頻率分別為：265.9Hz，133.0Hz，88.1Hz，66.3Hz，53.1Hz，44.5Hz；幅度均為3V。

根據(jù)上述結果可知，發(fā)射模塊與接收模塊已經(jīng)能正常通訊，并且由多次實驗結果可知，系統(tǒng)通訊比較穩(wěn)定及可靠。

5. 結論

本文所述的公交車到站預報及自動報站系統(tǒng)具有性能穩(wěn)定、使用靈活、成本低廉等特點，可以滿足現(xiàn)代化城市的公交運營需要。綜上所述，公交車到站預報及自動報站系統(tǒng)具有較高的應用價值。

＊ [1]王東, 張海輝, 路艷巧. 基于GPS的公交車自動報站系統(tǒng)的設計[J]. 微型機與應用, 2010, 29(24):86—88.

＊ [2]肖煜, 葉邦彥. 基于GPS的公交智能報站系統(tǒng)設計[J]. 機電工程技術, 2009, 38(1):98—100.

山東省是中國的農(nóng)業(yè)大省，農(nóng)業(yè)增加值居全國第一。但是，近年來農(nóng)產(chǎn)品市場相繼出現(xiàn)“蒜你狠”“豆你玩”“姜你軍”“向錢蔥”“糖高宗”等現(xiàn)象，價格的暴漲給山東人民的生活水平造成極大沖擊，進而影響了山東經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。因此，本文對山東省農(nóng)產(chǎn)品價格和CPI之間的關系，特別是農(nóng)產(chǎn)品價格變動對CPI的影響程度及持續(xù)性進行研究，以期對分析山東省的通貨膨脹現(xiàn)象、穩(wěn)定物價提供現(xiàn)實的參考價值。

＊ [3]陳勇兵, 王愛華, 何小衛(wèi). GPRS/GPS車載網(wǎng)絡終端硬件與驅動程序設計[J]. 浙江師范大學學報(自然科學版), 2009, 32(1):86—90.

＊ [4]Nordic nRF9E5 Product Specification[Z]. Nordic corpora—tion, 2003.

＊ [5]馬忠梅, 籍順心, 張凱等. 單片機的C語言應用程序設計[M].北京航空航天大學出版社, 2003.

＊ [6]劉泉. 通信電子線路[M]. 武漢理工大學出版社, 2002.

＊ [7]陳邦媛. 射頻通信電路[M]. 科學出版社, 2003.

＊ [8]施蘊陵. 近代無線電實驗系統(tǒng)[M]. 北京出版社, 1994.

圖5 無線接收模塊接收到不同的數(shù)據(jù)時，P00口輸出的不同頻率的方波