基于射頻技術(shù)和單片機技術(shù)的公交車自動報站系統(tǒng)設(shè)計

　　引 言

　　現(xiàn)階段，全球定位系統(tǒng)（GPS）技術(shù)日趨成熟，越來越多的公交公司利用這一技術(shù)來實現(xiàn)公交車的自動報站。但該方式技術(shù)復(fù)雜，投資大，不易推廣。本文采用遠(yuǎn)程射頻技術(shù)，結(jié)合單片機工作原理，對現(xiàn)有公交車的手動報站裝置進(jìn)行改造。我們以實用性，性價比及可操作性為主要出發(fā)點，以減輕公交車駕駛員的勞動強度，提高公交系統(tǒng)的安全性和報站準(zhǔn)確性為最終目的，設(shè)計出了該公交車自動報站系統(tǒng)。

　　1 設(shè)備整體設(shè)計方案

　　公交車自動報站器主要由射頻閱讀器、射頻卡、主控制電路板、語音存儲模塊和鍵盤顯示模塊等部分組成，設(shè)計方案框圖如圖1所示。

　　在公交車站臺處設(shè)置特定的射頻卡，當(dāng)公交車進(jìn)入工作范圍（站臺進(jìn)入公交車上的天線工作距離）時，站臺上的射頻卡接收到發(fā)射器的發(fā)出的信號，并將射頻卡的信息通過天線反射回閱讀器，接收后經(jīng)過單片機的驗證，將信號發(fā)送給主控制電路進(jìn)行篩選，辨別車站的信息。辨別完成后，單片機啟動語音存儲模塊，調(diào)用語音模塊中錄制好與車站相對應(yīng)的語音信息，再通過運算放大電路后，用來驅(qū)動公交車中的音響，提醒旅客車站信息，使旅客乘車更加方便，由于整個過程沒有駕駛員的參與，大大挺高了公交車的安全性。

　　2 設(shè)備各組成部分設(shè)計

　　2.1 射頻發(fā)射接收電路設(shè)計

　　射頻發(fā)射部分采用DF發(fā)射模塊，其工作頻率為315MHz，采用聲表面波諧振器穩(wěn)頻，頻率穩(wěn)定度極高。特別適合多發(fā)一收無線遙控及數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)。DF數(shù)據(jù)模塊具有較寬的工作電壓范圍3～12V，當(dāng)電壓變化時發(fā)射頻率基本不變，其發(fā)射距離隨著電壓的升高而變大。通過測試，遙控距離在離站臺 30～50m為宜，因此將工作電壓設(shè)置為3V左右，根據(jù)不同站臺的地理位置和環(huán)境條件的不同還可以進(jìn)行調(diào)整。發(fā)射部分電路如圖2所示。

　　射頻接收部分仍采用DF模塊，該模塊的輸入端天線有選頻網(wǎng)絡(luò)，輸出端具有波型處理電路，可以減少噪聲信號對該系統(tǒng)的干擾，該模塊自身輻射極小，模塊背面安裝網(wǎng)狀接地銅箔，減少了自身電磁信號泄漏和干擾信號的影響。接收部分電路如圖3所示。

　　2.2 控制電路設(shè)計

　　本設(shè)計的控制核心采用凌陽公司的16位單片機SPcE061A，語音存儲采用凌陽公司的SPR4096芯片，鍵盤及顯示采用凌陽公司的鍵盤及顯示模塊?？刂齐娐吩砣鐖D4所示。

　　射頻接收器接收到站臺反射回來的信號后，將信號送入單片機。單片機根據(jù)存儲好的站臺數(shù)據(jù)庫進(jìn)行站臺識別，識別結(jié)束后再調(diào)用語音存儲模塊事先錄制好的對應(yīng)報站語音信息。語音信息經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換電路后輸出模擬語音信號，再經(jīng)放大電路放大驅(qū)動揚聲器進(jìn)行語音播報，并調(diào)用相應(yīng)的信息在顯示屏上對到站信息進(jìn)行顯示。當(dāng)報站信息出現(xiàn)異常時，公交車司機可通過操作鍵盤上的按鍵，來對報站信息進(jìn)行調(diào)整。

　　2.3 程序設(shè)計流程

　　程序設(shè)計流程如圖5所示。首先對系統(tǒng)進(jìn)行初始化，確定公交車的初始位置（默認(rèn)為從起始站出發(fā)）。在公交車運行過程中，不斷發(fā)射射頻信號，當(dāng)靠近某一站臺的射頻卡時，首先進(jìn)行識別檢驗，檢驗是否為干擾信號，若是干擾信號，則繼續(xù)發(fā)射射頻信號，若不是則對反射回的射頻信號送入單片機進(jìn)行識別，單片機程序采用查詢模式，識別站臺出的身份后，調(diào)用語音模塊中相應(yīng)的語音信息和寄存器中的站臺文字信息分別送到音響和顯示屏進(jìn)行語音播報和顯示。系統(tǒng)安裝手動控制電路，用以解決一些特殊和意外情況。

　　接下來對反射回的射頻信號進(jìn)行編碼驗證，將接收到的射頻信號編碼與存儲在單片機內(nèi)部存儲器中的編碼進(jìn)行比對，識別站臺的身份，以確定調(diào)用語音模塊中語音信息，保證不會發(fā)生錯誤報站的情況，還可以很好地解決多路公交車?？客徽九_時的相互影響問題（不同路的公交車射頻閱讀器不同）。當(dāng)出現(xiàn)一些特殊和意外情況時，司機按下控制按鍵，可強制對報站程序進(jìn)行修正，或使公交車發(fā)出一些特定語音信息。意外情況解除后，公交車接收到新的站臺信號，通過編碼驗證后，程序又可以恢復(fù)自動運行。

　　此程序在設(shè)計過程中考慮了公交車在實際運行中可能出現(xiàn)的問題，滿足系統(tǒng)在實際運行中的各項要求。

　　3 設(shè)計方案的實施

　　在公交車自動報站系統(tǒng)中，可以利用原有的公交車手動報站系統(tǒng)，在原有的基礎(chǔ)上增加一套遠(yuǎn)距離射頻設(shè)備和一塊控制單片機。將單片機發(fā)出的控制信號通過光電傳感器加到手動報站器的按鈕兩端，當(dāng)射頻接收器接收到射頻信號時，通過單片機驅(qū)動光電傳感器導(dǎo)通，達(dá)到司機手動按下按鈕的效果，從而降低自動報站系統(tǒng)的改造成本，具有更好的可行性?？紤]到公交車運行過程中的道路和上下車情況變化很大，因此仍然保留了司機的手動控制電路。這樣，若在某些特殊情況下，司機可以對報站系統(tǒng)進(jìn)行修正。

　　4 結(jié)論

　　通過在公交車和站臺上的實際測試，本公交車自動報站系統(tǒng)獲得了良好的傳輸效果。系統(tǒng)工作穩(wěn)定、性能優(yōu)良、成本低，具有很強的實用性和推廣價值，完全可以用它來大規(guī)模地對現(xiàn)有公交車手動報站器進(jìn)行改造。