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    基于單片機的車載公交調(diào)度終端方案設(shè)計

    2016-11-14 02:18:29肖明魁
    電腦知識與技術(shù) 2016年24期
    關(guān)鍵詞:單片機

    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。

    參考文獻:

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