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車載公交調度終端方案設計研究論文
摘要：系統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及相關電路組成一套完整系統，用于實時統計公交乘客人數，并向調度中心發送實時反饋信息，方便公交管理人員合理安排公交車輛運行。
關鍵詞：單片機；gprs模塊；人體紅外感應
近年來，隨著國內城市化快速發展，基礎設施不斷完善，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解決現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的新型車載公交調度終端設計原理，可實時監測車載乘客人數，并將數據發送至公交調度中心，管理者依此為據，合理安排公交發車數量和頻率，有效解決公交乘車難的問題。
1系統總體設計如圖
1所示，系統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數據傳輸模塊，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，并通過無線數據傳輸模塊發送和接收信息。
2系統硬件電路設計
2.1電源電路設計如圖2所示，系統及外圍電路采用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降壓開關型集成穩壓芯片較為常見，利用該器件只需極少的外圍器件便可構成高效穩壓電路。2.2單片機最小系統設計系統以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，內部集成sram512B，在線可編程存儲器flashrom4KB，兩路外部中斷源，在本設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時鐘振蕩器，同時，復位引腳rst外接電容和電阻，可實現系統開機加電自動復位。Lcd12864是一種128*64點陣漢字圖形顯示模塊，內置128個16*8點陣ascii字符，支持64*256共128B顯示ram，可實現與單片機信息交互，模塊引腳可分為數據端口和指令端口，在本系統設計中，將液晶模塊8個數據傳輸端口與單片機P0口相接，實現并行輸出，指令端口諸如單片機使能端E，D/I數據指令選擇引腳，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熱業釋電紅外模塊設計熱釋電紅外傳感器是一種能檢測人或動物發射的紅外線而輸出電信號的傳感器。其工作原理是根據熱釋電效應，當傳感器周圍發生溫度變化時，兩個電極之間便會產生電荷，即微弱電壓，反之，周圍環境沒有溫差產生則不會有電信號，目前常用的熱釋電傳感器為HC-SR501，是基于紅外線技術的自動控制模塊，工作電壓為5v~20v，靜態工作電流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，系統使用兩路熱釋電模塊，分別連接單片機的兩個中斷引腳。2.4gprs數據傳輸模塊設計為了能將公交車輛上的乘客數量信息及時反饋至調度中心，需要利用無線傳輸方式發送數據，利用電信移動網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，gprs數據傳輸等功能，并支持rs232協議，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100uf旁路電容，以獲得穩定電流輸出。通過拉低pwrkey引腳信號并延時1秒，可實現模塊開關操作。SIM900A提供兩個非對稱的異步串行接口，一個用于通訊，另一個用于軟件調試升級。將模塊的數據信號線TXD和RXD與單片機的串行端口p3.0和p3.1相連，即可實現單片機與sim900a的交互通信。
3系統軟件設計
公交車輛通常遵循前門上車，后門下車的秩序，系統在設計時，需要在前后門的內外側分別安裝人體感應紅外探頭，共四個模塊，前后門外側的兩個模塊的信號輸出端與單片機p3.0相連，前后門內側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，車門外側探頭將觸發單片機外部中斷int0，內側探頭則觸發int1信號，單片機根據觸發先后次序和次數，統計上下車人數。軟件設計包括初始化和復位，數據無線傳輸，上下車判斷和乘客統計，時鐘程序，外部中斷，液晶屏顯示等。系統開機時，先進行硬件初始化和復位操作，而后通過gprs模塊向調度中心發送請求，建立連接，同時，車門兩側的熱釋電紅外感應模塊加電工作，如果此時有人上車，車門外側探頭觸發int0，設標志位a=1，經過延時20ms，打開單片機定時器t0，設置工作方式TMOD=01，定時3s，在此期間若車門內側探頭觸發int1，說明乘客已經上車，車內乘客人數加1，標志位a=0，在液晶屏上顯示結果，并通過gprs發送信息。同理，當有人下車時，車門內側探頭首先觸發int1，設標志位b=1，同樣定時3秒，在此期間若車門外側探頭觸發int0，說明乘客已經下車，車內乘客人數減1，標志位b=0，在液晶屏上顯示結果，并通過gprs發送信息。程序流程圖如圖5所示。
4結束語
基于51單片機的終端設計簡單實用，成本低，穩定可靠，具有良好的拓展性和延伸性，并且根據實際需要，系統功能還可進一步開發和增強，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，也便于調度中心了解掌握更多信息，系統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更多功能，以便今后更進一步研究。
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