基于電力載波和RFID的電子站牌系統(tǒng)設(shè)計(jì)
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主控制器(MCU)主要完成車輛編碼信息處理、存儲、傳輸與控制。主控制器從標(biāo)簽閱讀器獲得到站車輛的編碼信息，進(jìn)行處理后得到其編號(即某某路某某號車)，一方面通過本站的LED車位指示屏進(jìn)行顯示，同時加上本站的站編碼后交由發(fā)射機(jī)發(fā)往下一站。主控制器同時亦從電力載波接收機(jī)獲得上游站發(fā)來的站編碼與車編碼信息，從而知道某某路某某號車到了某某站，除在本站的顯示器上進(jìn)行顯示外，交由電力載波發(fā)射機(jī)傳往下一站。
LED車位指示屏如圖3所示，包括LED燈組和屏基板。屏基板上印有站名、刻度線、公里數(shù)與時間分鐘數(shù)等。站名與某一刻度線對齊，在刻度線的上方標(biāo)出該站距始發(fā)站的公里數(shù)與公交車的行車時間。公交線路的長度、站位置、車輛運(yùn)行所需時間均固定（正常情況），故可將沿線各站距離始發(fā)站的公里數(shù)及所需行車時間標(biāo)示在刻度線上。在每一條刻度線上安裝一個LED，兩條刻度線間設(shè)置數(shù)個LED。當(dāng)公交車到達(dá)某站時，點(diǎn)亮與該站對應(yīng)的刻度線上的LED，離站時則關(guān)閉對應(yīng)刻度線上的LED，同時根據(jù)歷史行車時間相繼點(diǎn)亮本站刻度線與下一個最近站對應(yīng)刻度線之間的LED。本文引用地址：http://butianyuan.cn/article/157300.htm
通過LED車位指示屏，乘客可隨時了解公交車在沿線的位置分布、離本站的距離以及到達(dá)本站的時間。如果在預(yù)定的時間內(nèi)不能到達(dá)，一定是發(fā)生了阻車，而且還可以知道阻車的位置。調(diào)度中心從收到的車編碼及站編碼信息，可知道某路某號車當(dāng)前位于某站或哪兩個站間什么位置，下一時刻應(yīng)該到達(dá)何處，如果在預(yù)期的時間內(nèi)不能到達(dá)，便知道發(fā)生了阻車，視情況進(jìn)行調(diào)度安排。這些信息可以通過LED車位指示屏或PC機(jī)進(jìn)行直觀顯示。
為避免過站車輛間電子標(biāo)簽所發(fā)信息的沖突，使用具有防沖突算法的電子標(biāo)簽[4]。用6~8 bit（視實(shí)際需要定）分別對公交車的路數(shù)與號數(shù)（即某路某號車）進(jìn)行編碼，得到各種車的編碼信息，將編碼信息存儲于電子標(biāo)簽中，電子標(biāo)簽裝或貼于相應(yīng)的公交車上。
2 算法設(shè)計(jì)
如圖1所示，當(dāng)裝或貼有電子標(biāo)簽的車輛到達(dá)站i時，將收到站裝置中的標(biāo)簽閱讀器發(fā)出的射頻信號，從而激活車載電子標(biāo)簽，激活后的電子標(biāo)簽便將預(yù)先存儲于其中的本車編碼信息發(fā)給閱讀器，閱讀器將其送往主控制器（MCU），主控制器在其中添加上本站的站編碼后得到車輛的到站信息，然后交由發(fā)射機(jī)進(jìn)行載波調(diào)制后發(fā)往下一站(即站i+1)。同時主控制器根據(jù)車編碼信息中的路數(shù)（即某路）選擇對應(yīng)的LED車位指示屏，關(guān)閉本站（即站i）刻度線前的最后一個LED，打開本站刻度線上的LED。當(dāng)該車離開本站（站i的標(biāo)簽閱讀器不再讀該車電子標(biāo)簽的信號）時，主控制器便將該車的離站信息交由發(fā)射機(jī)進(jìn)行載波調(diào)制后發(fā)往下一站(即站i+1)，并關(guān)閉本站刻度線上的LED。
當(dāng)上游站i發(fā)出的車輛到站（到達(dá)站i）信息傳輸?shù)较掠握緄+1時，站i+1的站裝置中的電力載波接收機(jī)對其解調(diào)，得到上游到站車輛的車編碼與站編碼信息，送到主控制器處理。主控制器一方面將其交由電力載波發(fā)射機(jī)繼續(xù)傳往下一站，同時根據(jù)車編碼信息中的路數(shù)（即某某路）選擇相應(yīng)的LED車位指示屏，根據(jù)站編碼信息選擇相應(yīng)的刻度線，關(guān)閉該刻度線前的最后一個LED，打開該刻度線上的LED（本例中將打開站i刻度線上的LED）。
隨后，當(dāng)上游站i發(fā)出車輛離站（離開站i）信息傳輸?shù)竭_(dá)下游站i+1時，站i+1的站裝置中的電力載波接收機(jī)對其解調(diào)，得到上游離站車輛的車編碼與站編碼信息，送到主控制器處理。主控制器一方面將其交由電力載波發(fā)射機(jī)繼續(xù)傳往下一站，同時根據(jù)車編碼信息中的路數(shù)（即某路）選擇相應(yīng)的LED車位指示屏，根據(jù)站編碼信息選擇相應(yīng)的刻度線，關(guān)閉該刻度線上的LED，并相繼打開/關(guān)閉指示屏上站i與站i+1刻度線間的所有LED。若站i與站i+1兩刻度線間的LED數(shù)量為n，公交車在此間的正常行車時間為T秒，則應(yīng)在該車離開站iT/（n+1）秒后再關(guān)閉站i刻度線上的LED，同時打開站i與站i+1間的第一個LED。2T/（n+1）秒后，關(guān)站i與站i+1間的第一個LED，同時打開其間的第二個LED，如此這般，直至打開站i與站i+1間的最后一個LED。但在關(guān)閉這最后一個LED，打開站i+1刻度線上的LED時，站i+1與其后的站（如站i+2等）采取的行為不同。對站i+1，其需執(zhí)行的操作與車到達(dá)站i時站i所做的相同。站i+1以后的站(如站i+2)必須等到站i+1傳輸來的車輛到站（到達(dá)站i+1）信息后才關(guān)閉站i與i+1間的最后一個LED，打開站i+1刻度線上的LED。
車輛的到站信息與離站信息就這樣相繼傳往下游各站，直至調(diào)度中心。下游各站（如站i+2，...，站n)需完成的操作與站i和站i+1相同。調(diào)度中心是信息終端，除不需轉(zhuǎn)發(fā)信息外，其需完成的操作與其他站裝置相似。另外調(diào)度中心除可用站裝置中的LED車位指示屏顯示車輛在某一時刻的位置分布外，還可用PC機(jī)進(jìn)行顯示，以便于進(jìn)行調(diào)度及其他管理工作。
3 硬件設(shè)計(jì)
硬件電路主要部分框圖如圖4所示，主控制器選擇Atmel的AT89C52單片機(jī)，標(biāo)簽閱讀器主芯片選擇TI的S6700多協(xié)議收發(fā)芯片，電力載波收發(fā)部分選擇科強(qiáng)電子的KQ-100E的電力載波收發(fā)模塊。
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