基于單片機的車載公交調(diào)度終端方案設(shè)計

肖明魁

摘要：系統(tǒng)基于核心部件單片機stc89c51rc，gprs模塊sim900a，熱釋電紅外感應模塊hc-sr501及相關(guān)電路組成一套完整系統(tǒng)，用于實時統(tǒng)計公交乘客人數(shù)，并向調(diào)度中心發(fā)送實時反饋信息，方便公交管理人員合理安排公交車輛運行。

關(guān)鍵詞：單片機；gprs模塊；人體紅外感應

中圖分類號：TP311 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2016）24-0239-02

近年來，隨著國內(nèi)城市化快速發(fā)展，基礎(chǔ)設(shè)施不斷完善，尤其是公共交通的進步給人們出行提供很多便利，但是諸如乘客擁擠，候車時間難以掌控等問題也日益突出，如何借助信息化技術(shù)解決現(xiàn)實矛盾是一項值得研究的重要課題，本文將介紹一種利用單片機和傳感器模塊開發(fā)的新型車載公交調(diào)度終端設(shè)計原理，可實時監(jiān)測車載乘客人數(shù)，并將數(shù)據(jù)發(fā)送至公交調(diào)度中心，管理者依此為據(jù)，合理安排公交發(fā)車數(shù)量和頻率，有效解決公交乘車難的問題。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計

如圖1 所示，系統(tǒng)主要有幾大部分組成，分別為單片機Stc89c51rc，人體紅外感應模塊，gprs數(shù)據(jù)傳輸模塊，液晶顯示模塊，時鐘復位電路和電源模塊。其中，單片機Stc89c51rc作為核心部件用于控制整個系統(tǒng)運行，處理來自傳感器模塊搜集的實時信號，將信息在液晶模塊上顯示，并通過無線數(shù)據(jù)傳輸模塊發(fā)送和接收信息。

2 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計

2.1 電源電路設(shè)計

如圖2所示，系統(tǒng)及外圍電路采用3～5v直流供電，而車載輸出直流電壓通常為24v，因此需要通過直流變壓轉(zhuǎn)換，當前市面有很多集成降壓模塊可供選擇，其中德州儀器的LM2596降壓開關(guān)型集成穩(wěn)壓芯片較為常見，利用該器件只需極少的外圍器件便可構(gòu)成高效穩(wěn)壓電路。

2.2 單片機最小系統(tǒng)設(shè)計

系統(tǒng)以stc89c51單片機為核心，顯示輸出部件為lcd12864液晶顯示模塊。Stc89c51rc是一種8位處理器芯片，工作電壓為直流3.4v～5.5v，內(nèi)部集成sram 512B，在線可編程存儲器flash rom 4KB，兩路外部中斷源，在本設(shè)計中首先需要增加時鐘和復位電路，將單片機使能引腳ea接正5V高電平，利用外部晶振作為單片機系統(tǒng)時鐘振蕩器，同時，復位引腳rst 外接電容和電阻，可實現(xiàn)系統(tǒng)開機加電自動復位。

Lcd12864是一種128*64點陣漢字圖形顯示模塊，內(nèi)置128個16*8點陣ascii字符，支持64*256共128B顯示ram，可實現(xiàn)與單片機信息交互，模塊引腳可分為數(shù)據(jù)端口和指令端口，在本系統(tǒng)設(shè)計中，將液晶模塊8個數(shù)據(jù)傳輸端口與單片機P0口相接，實現(xiàn)并行輸出，指令端口諸如單片機使能端E，D/I數(shù)據(jù)指令選擇引腳，R/W讀寫引腳，片選引腳CS1，CS2以及復位引腳RST與單片機P2口相接，用于控制液晶顯示模式。

2.3 熱業(yè)釋電紅外模塊設(shè)計

熱釋電紅外傳感器是一種能檢測人或動物發(fā)射的紅外線而輸出電信號的傳感器。其工作原理是根據(jù)熱釋電效應，當傳感器周圍發(fā)生溫度變化時，兩個電極之間便會產(chǎn)生電荷，即微弱電壓，反之，周圍環(huán)境沒有溫差產(chǎn)生則不會有電信號，目前常用的熱釋電傳感器為HC-SR501，是基于紅外線技術(shù)的自動控制模塊，工作電壓為5v～20v，靜態(tài)工作電流65ua，引腳主要有電源正負極和信號輸出端，信號輸出作為單片機外部中斷源，為檢測乘客進出，系統(tǒng)使用兩路熱釋電模塊，分別連接單片機的兩個中斷引腳。

2.4 gprs數(shù)據(jù)傳輸模塊設(shè)計

為了能將公交車輛上的乘客數(shù)量信息及時反饋至調(diào)度中心，需要利用無線傳輸方式發(fā)送數(shù)據(jù)，利用電信移動網(wǎng)絡是最可靠和有效的方式。如圖4所示，Sim900a是當前廣為使用的gprs無線傳輸模塊，該模塊工作電壓為3.4v～4.5v，支持語音通信，短信收發(fā)，gprs數(shù)據(jù)傳輸?shù)裙δ埽⒅С謗s232協(xié)議，使用串口方式與單片機通信，模塊對供電要求較高，電流不小于2A，在接vbat引腳時需并聯(lián)100uf旁路電容，以獲得穩(wěn)定電流輸出。通過拉低pwrkey引腳信號并延時1秒，可實現(xiàn)模塊開關(guān)操作。SIM900A提供兩個非對稱的異步串行接口，一個用于通訊，另一個用于軟件調(diào)試升級。將模塊的數(shù)據(jù)信號線TXD和RXD與單片機的串行端口p3.0和p3.1相連，即可實現(xiàn)單片機與sim900a的交互通信。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計

公交車輛通常遵循前門上車，后門下車的秩序，系統(tǒng)在設(shè)計時，需要在前后門的內(nèi)外側(cè)分別安裝人體感應紅外探頭，共四個模塊，前后門外側(cè)的兩個模塊的信號輸出端與單片機p3.0相連，前后門內(nèi)側(cè)的兩個模塊的信號輸出端與單片機p3.1相連，這樣，當有人上下車時，車門外側(cè)探頭將觸發(fā)單片機外部中斷int0，內(nèi)側(cè)探頭則觸發(fā)int1信號，單片機根據(jù)觸發(fā)先后次序和次數(shù)，統(tǒng)計上下車人數(shù)。軟件設(shè)計包括初始化和復位，數(shù)據(jù)無線傳輸，上下車判斷和乘客統(tǒng)計，時鐘程序，外部中斷，液晶屏顯示等。系統(tǒng)開機時，先進行硬件初始化和復位操作，而后通過gprs模塊向調(diào)度中心發(fā)送請求，建立連接，同時，車門兩側(cè)的熱釋電紅外感應模塊加電工作，如果此時有人上車，車門外側(cè)探頭觸發(fā)int0，設(shè)標志位a=1，經(jīng)過延時20ms，打開單片機定時器t0，設(shè)置工作方式TMOD=01，定時3s，在此期間若車門內(nèi)側(cè)探頭觸發(fā)int1，說明乘客已經(jīng)上車，車內(nèi)乘客人數(shù)加1，標志位a=0，在液晶屏上顯示結(jié)果，并通過gprs發(fā)送信息。同理，當有人下車時，車門內(nèi)側(cè)探頭首先觸發(fā)int1，設(shè)標志位b=1，同樣定時3秒，在此期間若車門外側(cè)探頭觸發(fā)int0，說明乘客已經(jīng)下車，車內(nèi)乘客人數(shù)減1，標志位b=0，在液晶屏上顯示結(jié)果，并通過gprs發(fā)送信息。程序流程圖如圖5所示。

4 結(jié)束語

基于51單片機的終端設(shè)計簡單實用，成本低，穩(wěn)定可靠，具有良好的拓展性和延伸性，并且根據(jù)實際需要，系統(tǒng)功能還可進一步開發(fā)和增強，比如增加語音模塊和gps模塊，利用公交站臺的顯示屏和音箱及時向乘客提供車輛信息，也便于調(diào)度中心了解掌握更多信息，系統(tǒng)51單片機的部分gpio端口已被預留，也可通過增加端口擴展電路來實現(xiàn)更多功能，以便今后更進一步研究。

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