基于GPRS的智能公交站牌顯示系統(tǒng)設(shè)計(jì)

楊慶國 包麗 王亮 張森堯 趙傳達(dá)

摘 ?要：城市經(jīng)濟(jì)帶動(dòng)內(nèi)部交通事業(yè)的飛速發(fā)展，現(xiàn)代公交車系統(tǒng)也逐漸具有了更高的智能化水平，在國家優(yōu)惠政策的支持下，公共交通系統(tǒng)被改進(jìn)。新型智能公交站牌使城市居民可享用更加便捷的公交服務(wù)，優(yōu)化站牌的顯示系統(tǒng)時(shí)，可運(yùn)用GPRS系統(tǒng)，構(gòu)建無線型信息傳輸系統(tǒng)?，F(xiàn)結(jié)合智能公交系統(tǒng)，探討利用GPRS技術(shù)設(shè)計(jì)其站牌顯示系統(tǒng)的情況。

關(guān)鍵詞：GPRS;智能公交站牌;顯示系統(tǒng);設(shè)計(jì)方法

中國交通經(jīng)濟(jì)水平提升，城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度逐步加快，城市交通事業(yè)呈現(xiàn)出更好的發(fā)展趨勢，政府大力推動(dòng)公共交通事業(yè)發(fā)展，以此來支持環(huán)保事業(yè)。減少汽車尾氣排放量。公交是城市公共交通系統(tǒng)中的重要交通工具，為了讓消費(fèi)者掌握實(shí)時(shí)化的公交信息，不少城市都啟用了智能型公交站牌，現(xiàn)利用GPRS技術(shù)改造其顯示系統(tǒng)。

1 智能公交系統(tǒng)

公交系統(tǒng)直接影響居民的出行體驗(yàn)，因此交通建設(shè)部門應(yīng)用更多的技術(shù)資源完善交通運(yùn)輸體系，進(jìn)一步建設(shè)了智能化的公交系統(tǒng)，合理使用電子站牌、車載終端與車輛監(jiān)控中心。各個(gè)模塊分別發(fā)揮著不同的功能，車載終端可利用無線網(wǎng)絡(luò)將向公交車輛監(jiān)控中心傳輸車載人數(shù)與實(shí)時(shí)位置等信息，主要負(fù)責(zé)基礎(chǔ)信息采集工作。

監(jiān)控中心收集車輛傳輸數(shù)據(jù)，并對其進(jìn)行綜合處理，處理數(shù)據(jù)結(jié)果之后，同樣利用無線通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)將信息傳輸至電子站牌。監(jiān)控系統(tǒng)收集公交顯示系統(tǒng)中的反饋信息，監(jiān)控系統(tǒng)還可以直接收集反饋信息將其傳輸?shù)焦伙@示系統(tǒng)中，以此來應(yīng)對公交調(diào)度管理情況，控制交通運(yùn)行壓力，節(jié)省交通運(yùn)輸資源。電子站牌主要接收交通數(shù)據(jù)信息，模塊之間存在緊密的聯(lián)系，利用LED點(diǎn)陣屏可直接對外發(fā)布重要信息，乘客在等候公交車時(shí)可獲取便捷化的信息服務(wù)。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)公交車站牌顯示系統(tǒng)時(shí)，要主要其功能，采用合理的設(shè)計(jì)方案支持設(shè)計(jì)工作，優(yōu)化功能框圖，采集乘客信息，處理重要數(shù)據(jù)，顯示主控系統(tǒng)的相關(guān)信息。

在顯示系統(tǒng)內(nèi)部，車載終端、控制中心以及GPRS技術(shù)可支持傳輸數(shù)據(jù)的功能，獲取系統(tǒng)數(shù)據(jù)之后，系統(tǒng)可提供解碼的功能，同時(shí)也可將重要的數(shù)據(jù)傳輸?shù)叫畔⑻幚硐到y(tǒng)處，在信息處理模塊內(nèi)部，技術(shù)人員可建設(shè)數(shù)學(xué)模型，利用客觀修正的方法來處理相關(guān)的因子，技術(shù)人員可根據(jù)公交車的具體信息來測算其到達(dá)時(shí)間，末班車狀態(tài)、乘客數(shù)量與實(shí)時(shí)化的公交車狀態(tài)均能夠在顯示系統(tǒng)中呈現(xiàn)，信息可被有效更新。公交車的狀態(tài)信息可在顯示調(diào)度模塊中體現(xiàn)，考慮到各類客觀性的影響因素，還需顯示公益廣告、緊急信息與乘客相關(guān)信息。調(diào)整顯示內(nèi)容，以此來更好地服務(wù)乘客。系統(tǒng)中的信息采集模塊直接獲取乘客信息，除了人數(shù)信息之外，還有乘坐路線等信息。各個(gè)模塊配合發(fā)揮作用，公交調(diào)度工作也變得更加靈活化與便利化。

3 軟件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)程序運(yùn)行方式極具科學(xué)化特點(diǎn)，根據(jù)公交數(shù)據(jù)流向，可以將其劃分成數(shù)據(jù)顯示、數(shù)據(jù)處理與數(shù)據(jù)傳輸三個(gè)功能模塊，根據(jù)信息的緊急程度來選定信息的現(xiàn)實(shí)位置，緊急信息可直接在顯示系統(tǒng)中體現(xiàn)，接收重要的公交信息后可將其傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理模塊處，利用算法來修正數(shù)據(jù)，更新公交狀態(tài)數(shù)據(jù)，對其進(jìn)行反饋，將數(shù)據(jù)輸送到監(jiān)控中心處，及時(shí)更新顯示系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)，傳輸?shù)男畔A(yù)到站信息、緊急信息與位置信息。該系統(tǒng)的智能化體現(xiàn)在信很多方面，可直接將歷史信息與GPS信息結(jié)合，預(yù)判公交出行的重要信息，確保系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)更加符合實(shí)際情況。信息處理部分借助于主控芯片STM32的強(qiáng)大計(jì)算能力，以及高達(dá)72MHz的時(shí)鐘，首先對接收的數(shù)據(jù)除緊急信息外進(jìn)行分類如下：GPS信息、公交車到站時(shí)間歷史數(shù)據(jù)、預(yù)到達(dá)公交的狀態(tài)信息等，其中緊急信息不經(jīng)過信息處理直接送于顯示模塊顯示。由于GPRS的傳輸速度和流量費(fèi)用的限制，不能對數(shù)據(jù)連續(xù)刷新，因此對GPS信息通過數(shù)學(xué)模型中的二次曲線擬合的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，以實(shí)現(xiàn)公交位置是實(shí)時(shí)的、連續(xù)的顯示，強(qiáng)化顯示效果。

4硬件設(shè)計(jì)

該系統(tǒng)主要由主控芯片控制無線信息傳輸部分、信息處理以及顯示部分，最終通過LED向乘客顯示出行信息。其中信息處理以及信息顯示調(diào)度部分均由STM32主控芯片完成，通過一定的算法以及實(shí)時(shí)反饋信息完成數(shù)據(jù)的處理以及顯示。無線模塊由SIM300模組配合外圍電路連接STM32主控芯片，在主控的控制下完成初始化以及數(shù)據(jù)的傳輸、編碼、解碼等工作。LED部分借助于主控芯片驅(qū)動(dòng)74HC595與74HC138芯片進(jìn)而實(shí)現(xiàn)LED點(diǎn)陣控制與顯示功能。主控制器選用STM32F103VE增強(qiáng)型單片機(jī)，STM32系列單片機(jī)使用高性能的ARM CortexTM-M3 32位的RISC內(nèi)核，工作頻率為72MHz，內(nèi)置高速存儲(chǔ)器（高達(dá)512K字節(jié)的閃存和64K字節(jié)的SRAM），具有強(qiáng)大的信息處理能力，豐富的增強(qiáng)I/O端口和聯(lián)接到兩條APB總線的外設(shè)，是某半導(dǎo)體公司專門為高性能、低成本、低功耗的嵌入式應(yīng)用設(shè)計(jì)的產(chǎn)品。本設(shè)計(jì)中，STM32通過串口連接SIM300無線收發(fā)模塊進(jìn)而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸與模塊控制。LED通過GPIO端口模擬的SPI接口連接到STM32上，完成信息顯示。本設(shè)計(jì)中，STM32的主要功能是控制無線傳輸模塊接收車輛狀態(tài)信息，對數(shù)據(jù)的處理以及將處理后的信息送無線收發(fā)模塊SIM300反饋回監(jiān)控中且在LED點(diǎn)陣屏顯示。除此之外，STM32還完成對SIM300、LED點(diǎn)陣等芯片的初始化。

采用P3.75的8×8單色點(diǎn)陣模塊進(jìn)行擴(kuò)展，橫向128/8=16塊，縱向64/8=8塊。為方便電路板的設(shè)計(jì)，先由橫向4塊縱向4塊擴(kuò)展成32×32的顯示單元，再由8塊32×32的單元完成設(shè)計(jì)。行驅(qū)動(dòng)控制芯片選用74HC138D，功率芯片選用4953，列驅(qū)動(dòng)控制芯片采用74HC595D。顯示屏控制卡采用某半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的STM32F103VBT6單片機(jī)作為主控芯片，由STM32F103VBT6本身具有128KB的片上Flash和64KB的片上RAM，足以存放程序代碼，因此不需要擴(kuò)展外部ROM及RAM;同時(shí)使用專用字庫芯片GT23L32S4W，支持多達(dá)22種字體，大大增強(qiáng)了字符的顯示能力。同時(shí)，控制卡采用RS232/485通信接口，可以通過RS232/485很方便的對顯示屏進(jìn)行顯示配置。從而容易實(shí)現(xiàn)公交狀態(tài)信息的實(shí)時(shí)顯示以及更新。

xSIM300是SIMCOM推出的GSM/GPRS三頻/四頻模塊，主要為語音傳輸、短信息和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)提供無線接口。SIM300集成了完整的射頻電路和GSM的基帶處理器，適合于開發(fā)一些GSM/GPRS的無線應(yīng)用產(chǎn)品，如移動(dòng)電話、無線數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)、遠(yuǎn)程測量等，應(yīng)用范圍十分廣泛。本設(shè)計(jì)的重點(diǎn)主要是單片機(jī)與SIM300模塊串行通信，無線GPRS數(shù)據(jù)的收發(fā)。

新型公交系統(tǒng)借助智能化的信息顯示平臺(tái)，提供了更加多樣化的公共交通服務(wù)，充分提升了公交管理工作的效率，公交系統(tǒng)的信息化與智能化水平均有所提升，相比原來的智能公交信息平臺(tái)，其具有的穩(wěn)定性與可靠性也更加突出，該系統(tǒng)還能夠有效支持共享公交資源的功能。本文從系統(tǒng)、硬件與軟件設(shè)計(jì)工作切入，全方位解析了新的顯示系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作的技術(shù)要點(diǎn)。

5 結(jié)束語

本文主要分析了現(xiàn)代城市公交站牌的智能化顯示系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工作，GPRS技術(shù)隸屬于移動(dòng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)范圍內(nèi)，屬于新型無線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)。利用封包式系統(tǒng)來傳輸公交車的相關(guān)信息，該系統(tǒng)的應(yīng)用成本低，信息傳輸速率也比較高。除了向市民展示實(shí)時(shí)化的公交車信息，該顯示系統(tǒng)還支持顯示公益廣告的功能，公交信息管理工作也變得更加便捷。

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