移动通讯技术和GPS技术相结合设计公交车智能报站系统

电子设计 2018-09-13 08:15 次阅读

引言

近年来,随着城市公交事业的迅速发展,国内公交车报站的方式已经有了很大改善,由传统的售票员喊话报站逐渐变为驾驶员使用报站器手动报站。

虽然手动报站器使用比较方便,但是因为驾驶员需要在保证安全驾驶的前提下进行报站,所以经常出现报站不及时,甚至错报、漏报的现象,而且让驾驶员在驾驶过程中进行报站也存在安全隐患。采用自动报站的方式可以大大减轻驾驶员的工作量,促进公交系统的现代化进程。要实现自动报站,需要实时测出公交车的位置,以确定公交车是否已经到达站点。利用GPS可以确定公交车的地理位置,只需把当前位置同公交站点的位置数据(经、纬度)相比较,就可以知道公交车是否到达站点,使得报站系统具有一定的智能性。这种基于GPS的智能报站系统能够杜绝驾驶员驾驶过程中因兼顾报站器而带来的隐患。特别适合因汽车行业高速发展而导致交通问题日益严峻的我国国情,还可以在重点线路上加入对城市景点风貌的相关介绍。该系统在GPS导航领域和商业领域都有着非常大的潜力,具有广阔的发展前景。

1  系统方案

基于GPS的公交车智能报站系统是移动通讯技术和GPS技术的结合,整个系统由S3C24l0ARM9(进阶精简指令集机器)开发板、SIM548CGPS/GPRS模块、语音播报模块、AT89S52单片机以及OCMJ5X10B的LED(发光二极管)背光宽温黄绿屏等器件组成。GSM/GPS模块由GPS分模块与GSM(全球移动通讯系统)分模块组成。GPS模块负责GPS数据接收。公交车在行进过程中,GPS模块的实测信息同已存储的位置信息进行比较即可进行自动报站,无需人为干预,还可实现在固定位置播放某些特定信息,如乘车提示、广告信息等。GSM模块用于公交车与调度室之间的数据通讯,实现公交车的联合调度,实现调度中心对公交车的调度功能。

语音播报模块负责语音播放,提供进出站以及提示信息等语音的播放。单片机模块控制按键扫描以及LCD显示。

1.1 硬件设计

系统硬件部分主要由S3C2410ARM9开发板、GPS/GSM模块、功放模块、显示模块、语音播放模块及相应的外围电路组成。GPRS模块和GPS模块均通过RS232(串口)与ARM处理器相连,而LCD(液晶显示器)模块则由单片机控制通过串口与ARM通讯,语音播放模块通过IIS(InterICSound)、SPI(串行外设接口)与ARM通讯。硬件连接方式如图1所示。

移动通讯技术和GPS技术相结合设计公交车智能报站系统

图1 系统硬件结构

GSM/GPS模块采用SIMCOM公司的GPS/GSM模块,该模块是一款四频GSM/GPRS(通用分组无线服务技术)无线模块,同时支持SiRFStarIIIAGPS技术。

GSM/GPRS与AGPS技术的整合使得该模块可以满足GPS跟踪、导航、车辆船舶等设备和资产的监控管理以及其他GPS的应用。键盘扫描和屏幕显示由单片机做数据处理。键盘显示板主要实现键盘扫描、液晶屏幕的显示并与ARM处理器模块进行通讯。硬件系统整体框图如图2所示。

移动通讯技术和GPS技术相结合设计公交车智能报站系统

图2 系统组成

1.2 软件总体设计

系统的主要功能由ARM控制,采用C语言进行编程,采用多线程处理相关功能模块。执行相关过程如下:

系统初始化完成后,依据GPS定位信息和系统存储的线路信息计算位置、报站和读取相关信息,并由ARM控制车内的显示模块进行显示、语音播放以及向数据中心进行数据传送。

2  设计实现

2.1 系统初始化

在系统运行之前,必须用软件程序对各部分进行初始化。初始化包括以下几个部分:

ARM以及系统初始化;

显示按键模块初始化;

外部器件、接口初始化:主要是GPS、GPRS和语音芯片等设备的初始化;

软件系统的初始化:设置全局变量、指针和数组、数据结构以及公交信息初始化。

系统软件部分主要是在主程序中检测GPS信息,确定公交车当前的地理位置,然后决定是否播放语音信息。同时还需要实现按键所要求的功能,如切换到手动播报等。本系统的软件部分开发工作是基于Linux开发环境实现的。根据系统要完成的功能和各个模块的运行情况,主程序部分采用了多线程以及消息队列的方式,可以及时接收GPS数据。

因为只使用GPRMC帧的数据,串行通讯的数据量不大,通讯及数据处理过程比较快,系统能够及时播放报站及其他语音信息。公交车途经的各站点的经纬度数据需要预先测量好,并存放到系统的数据区,作为对比参考使用。GPRS的信息通过串行口传递,采用查询法,按键也使用查询方式进行接收,以确定按下的是哪个功能键。软件采用C语言编写,调试成功后烧录到Flash中,实现脱机运行。

2.2 GPS模块

由于该GPS模块设置信息掉电丢失,在每次系统启动时均要对该GPS模块进行初始化。将模块设置成每秒钟输出一次GPS信息。

系统启动后,模块接收GPS信息,然后解析出GPS信息,根据解析出来的经纬度信息与数据区中存储的站点信息比较,计算出实际距离。如果距离到达阀值时,启动GPS报站中断。

该GPS模块接收模块遵循NMEA.0183协议,可以输出多种格式的数据帧,均以MYM开头。输出数据采用的是ASCII码字符,内容包含了纬度、经度、速度、日期、航向及卫星状况等信息。帧格式达10余种,该系统所使用的仅限于$GPRMC定位数据帧格式。

系统启动后,通过串口对GPS模块进行设置,由于系统对实时性要求不高,将GPS设置为每秒钟输出一次RMC数据。提取GPRMC语句的思路是设置一个数据缓冲区,把接收到的GPS数据都放入这个缓冲区,当缓冲区满了的时候就在缓冲区中查找是否接受到GPRMC定位语句,如果没有接收到则重新接收GPS数据。如果找到了GPRMC定位语句则还要判断该语句在缓冲区中的位置离缓冲区的最大字节数是否大于62个字节(因为本程序中需要的GPRMC定位语句所包含的字节数为62),然后通过多程序提取相关经纬度、时间和速度等信息并通过数据处理线程进行相关处理。系统工作流程如图3所示。

移动通讯技术和GPS技术相结合设计公交车智能报站系统

图3 系统工作流程

2.3 GPRS无线通讯模块

由于GSM模块内嵌TCP/IP协议,可以直接调用AT命令与服务器通过TCP、UDP通讯。无线通讯分为上行数据转换模块和通讯模块2个模块。

上行数据转换模块的主要功能是把接收到的GPS数据或是相关的状态信息转换成约定好的数据格式以便同主信息中心的通讯。该模块会判断需要转换的数据是GPS数据信息还是相关状态信息或是二者都有,然后选择相应的转换程序。由上面的介绍可以知道接收到的GPS数据都是顺序存放在数据缓冲区当中的,需要什么数据就到缓冲区中相应的位置提取就可以了。数据都是以字符形式存放的,所以实际要用的时候必须先转换成整形数据。

下行数据转换模块的功能与上行数据转化模块的功能相反,它将主信息中心发送的命令进行识别后发送给车载终端,并通知用户界面模块显示。

通讯模块的主要任务是完成车载终端与监控中心的通讯,它既可以通过GPRS网络实现与主信息中心的无线通讯。如果车载终端与上位机的距离隔的很远可以直接通过GPRS网络与监控中心进行连接,而且通过SIM548C模块连接GPRS网络与监控中心连接也非常方便,只需向GPRS模块发送几条AT命令就可以了,但是监控中心必须有因特网的固定IP。启动车载终端的同时SIM548C模块也会被启动,这是模块会自动连接上GPRS网络进入命令模式。拨号成功以后就连接上了GPRS网络了,然后对与SIM548C模块连接的串口进行读写操作就可以实现与监控中心的无线通讯。

在测试中发现,由于无线信号存在差异,在某些网络信号较差的地方容易与主信息中心失去网络连接。为解决这一问题,在系统中采用多线程监视网络连接状态,一旦失去网络连接,立即与主信息中心重新连接。

2.4 语音播放模块

语音播放采用飞利浦SPI接口音频芯片,驱动为Linux下的声卡设备。通过S3C2410SPI控制音频芯片,通过IIS传送音频数据,最终将音频芯片驱动成系统下的标准声卡设备。

在语音报站时,需要为公交车上的喇叭提供语音信号,功放电路采用MAXIM功放模块,该功放模块采用单端输入的方式,输入的负端直接接地。

该功放模块为单声道/立体声、D类音频功率放大器,能向8立体声负载提供高达221W功率,或向单声道4负载提供高达142W功率,效率高达87%。该功放模块兼具D类放大器的效率和AB类放大器的性能,无需大体积散热器,降低了功耗。该功放模块采用+10~+18V单电源供电,可驱动BTL配置的负载。

用于播放报站、广告和信息等语音的播放器选用基于开源的播放器,在源代码的基础上进行修改,形成适合播放短小音频的播放线程,为系统体统音频播放功能。

2.5 显示按键模块

键盘扫描和屏幕显示由51单片机做数据处理。

键盘显示板主要实现键盘扫描、液晶屏幕的显示并与ARM处理器模块进行通讯。

显示按键模块通过串口与数据处理模块通讯,将扫描到按键发送给数据处理模块进行处理,同时接受数据处理模块的显示数据命令,在相应的液晶屏幕位置显示数据,从而实现车载报站系统的人机交互功能,实现公交车的调度管理功能。

基于GPS和GPRS的公交自动报站系统,具定位功能,GPRS无线通讯功能,能实现自动报站、调度、信息收发和中心通讯,具有USB接口等优点。

大大降低了公交员工的劳动强度,提高了公交管理的科学性。

3  结语

公交车载GPS智能报站系统采用GPS定位技术、无线通讯技术,具有体积小、播报准确等特点。

能实现自动报站、调度、信息收发和中心通讯等功能。通过USB接口可使系统存储多条线路,方便公交车临时更换运营线路;利用按键和广播等作为人机交互界面,方便乘客接收相关信息;可提供广告等增值业务。系统为建立完整的智能公交调度管理系统提供了关键的公交车载系统。

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据报道,近日台湾联华电子在其公司网站上发布有关近期和美光及美国法律案件的后续声明,表示联华电子的DR....

的头像 电子发烧友网 发表于 11-16 14:19 383次 阅读
体内芯片代替员工卡,是便捷还是侵犯隐私?

LED按键控制点阵显示系统设计的详细资料免费下载

点阵LED显示工作原理: 8X8点阵共需要64个发光二极管组成,且每个发光二极管是放置在行线和列线的....

发表于 11-16 08:00 40次 阅读
LED按键控制点阵显示系统设计的详细资料免费下载

TPS65131 具有正负(双路)输出的 1950mA 升压电流,用于 OLED 和 CCD 传感器,24 QFN

TPS6513x是双输出DC-DC转换器,可产生高达15 V的正输出电压和低至15 V的负输出电压,带输出在典型应用中,电流在200 mA范围内,具体取决于输入电压与输出电压之比。该器件的总效率高达85%,是便携式电池供电设备的理想选择。 2.7 V至5.5 V的输入电压范围允许器件由电池或固定的3.3 V或5 V电源供电。 TPS6513x采用小型4 mm×4 mm VQFN-24封装。该器件的最小开关频率为1.25 MHz,可以设计小型电源应用,因为它只需要几个小型外部元件。 该转换器采用固定频率PWM控制拓扑结构,如果是电源 - 保存模式已启用,它在轻载电流下使用脉冲跳跃模式。它的工作静态电流仅为500μA。独立使能引脚允许两个输出的上电和断电排序。该器件具有内部限流过压保护和热关断功能,可在故障条件下实现最高可靠性。 特性 2.7 V至5.5 V输入电压范围 双可调输出电压高达15 V和低至?? 15 V 在TPS65130处升压和逆变器主开关时的800 mA典型开关电流限制 2-A升压时的典型开关电流限制> TPS65131的逆变器主开关 正输出效率高达89%电压轨 负输出效率高达81%电压轨 低负载时高效率的省电模式电流 上电和掉电排序的独立使能输入 外部控制输出支持...

发表于 10-16 16:31 10次 阅读
TPS65131 具有正负(双路)输出的 1950mA 升压电流,用于 OLED 和 CCD 传感器,24 QFN

TPS65135 单电感器、多路输出 (SIMO) 稳压器

该转换器具有单电效器和多输出(SIMO)拓扑,因此使用的外部组件极少。该器件采用降压/升压拓扑,并生成高于或低于输入电源电压的正负输出电压.SIMO拓扑可实现出色的线路和负载调节,这一特性非常必要,例如,可避免移动通信系统在传输阶段产生的输入电压偏差对手机显示的干扰。如果两轨之间的输出电流失配小于50%,该器件也可用作通用分离轨电源。 特性 单电感器,多路输出拓扑 输入电压范围:2.5V至5.5V < li> V I = 2.9V时,输出功率为750mW 输出的正电压高达6V 输出的负电压低至-7V 输出电压精度为1% 允许的输出电流失配高达50% 出色线路稳压 用于实现轻负载效率的高级节电模式 低噪声运行 无声模式 短路保护功能 热关断 li> 3mm×3mm超薄QFN封装 所有商标均为其各自所有者的财产。 参数 与其它产品相比 LCD/OLED 显示偏置解决方案   DisplayType IC Integration Vin (Min) (V) Vin (Max) (V) Pin/Package Source Driver Voltage (Min) (V) Source Driver Voltage (Max) (V) Level Shifter/Scan Driver (Ch) V_POS (Min) (V) V_POS...

发表于 10-16 16:31 4次 阅读
TPS65135 单电感器、多路输出 (SIMO) 稳压器

TPS65132 用于显示的双极电源

用于支持正/负驱动应用,在简化物料清单的同时保持高效。该器件可在低噪声条件下提供最佳线路和负载调节能力。凭借2.5V至5.5V的输入电压范围,该器件针对由单节电池(锂离子电池,锂电池和锂聚合物电池)供电的产品以及固定电压为3.3V和5V的电源轨进行了优化.TPS656132系列器件提供80mA和150mA输出电流选项,可通过编程设定为40mA。提供CSP和QFN两种封装选项。 特性 输入电压范围:2.5V至5.5V V POS 升压转换器:由4V转换为6V(步长为0.1V) V NEG 反相降压 - 升压转换器:由-6V转换为-4V(步长为0.1V) 最大输出电流: 80mA或150mA 出色的综合效率 &gt; 85%(I OUT &gt; 10mA) &gt; 90%(I OUT &gt; 40 mA) 性能优异 出色的瞬态响应 在整个温度范围内保持1%的输出电压精度 I 2 C接口 可编程上电/掉电序列选项 灵活的输出电压编程 可编程有源输出放电 &gt; 1000x的可编程非易失性存储器 欠压锁定和过热保护 两种封装选项 15焊球芯片尺寸封装(CSP) 20引脚四方扁平无引线(QFN)封装 应用范围 < ul> 小型,中型双极液晶显示屏(LCD) 智能手机,平板电脑 摄像头,全...

发表于 10-16 16:31 0次 阅读
TPS65132 用于显示的双极电源

TPS65131-Q1 汽车类双路正负输出 (1800mA) DC-DC 转换器

TPS65131-Q1器件作为双输出直流/直流转换器,可产生高达15V的正输出电压和低至-15V的负输出电压,输出电流通常为200mA,具体值取决于输入电压与输出电压比。凭借高达85%的总体效率,此器件非常适合于便携式电池供电类设备。输入电压范围为2.7V至5.5V,因此允许诸如3.3V和5V的电压轨为TPS65131-Q1器件供电.TPS65131-Q1器件采用带有散热垫的QFN-24封装。由于只需少量较小的外部组件,因此总体解决方案尺寸可以非常小。 此转换器采用定频PWM控制拓扑运行,而且在启用省电模式后,它在轻负载电流的情况下使用脉冲跳跃模式。在运行时,典型的总体器件静态电流只有500μA。在关断状态下,器件一般消耗0.2μA。独立使能引脚可实现针对两个输出的加电和断电排序。为了尽可能地实现故障情况下的高可靠性,此器件有一个内部电流限制,过压保护和热关断。 根据AEC-Q100温度2级要求,TPS65131-Q1器件符合汽车应用的要求。该器件在-40°C至125°C的器件结温范围内接受了电气特性测试。该器件还具有最低关断电流,小巧的解决方案尺寸,带散热垫的封装以及良好的效率和保护特性,适合汽车和工业应用。 特性 适用于汽车电子应用 AEC...

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TPS65131-Q1 汽车类双路正负输出 (1800mA) DC-DC 转换器

TPS65130 具有正负(双路)输出的 800mA 升压电流,用于 OLED 和 CCD 传感器,24 QFN

TPS6513x是双输出DC-DC转换器,可产生高达15 V的正输出电压和低至15 V的负输出电压,带输出在典型应用中,电流在200 mA范围内,具体取决于输入电压与输出电压之比。该器件的总效率高达85%,是便携式电池供电设备的理想选择。 2.7 V至5.5 V的输入电压范围允许器件由电池或固定的3.3 V或5 V电源供电。 TPS6513x采用小型4 mm×4 mm VQFN-24封装。该器件的最小开关频率为1.25 MHz,可以设计小型电源应用,因为它只需要几个小型外部元件。 该转换器采用固定频率PWM控制拓扑结构,如果是电源 - 保存模式已启用,它在轻载电流下使用脉冲跳跃模式。它的工作静态电流仅为500μA。独立使能引脚允许两个输出的上电和断电排序。该器件具有内部限流过压保护和热关断功能,可在故障条件下实现最高可靠性。 特性 2.7 V至5.5 V输入电压范围 双可调输出电压高达15 V和低至?? 15 V 在TPS65130处升压和逆变器主开关时的800 mA典型开关电流限制 2-A升压时的典型开关电流限制> TPS65131的逆变器主开关 正输出效率高达89%电压轨 负输出效率高达81%电压轨 低负载时高效率的省电模式电流 上电和掉电排序的独立使能输入 外部控制输出支持...

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TPS65133 ±5V、250mA 双路输出电源

TPS65133被设计成驱动需要一个正向和负向电源轨的LCD显示屏。它还可被用作一个为运算放大器,或者为其它要求相似正向和负向电源的器件供电的普通±5V电源。此器件集成了一个升压转换器和一个适合于电池供电类产品的反相降压 - 升压转换器。 特性 输入电压范围2.9V至5.0V 固定5.0VV 正向输出电压 1%输出电压精度 固定5.0VV 负向输出电压 1%输出电压精度 V 正向至V 负向区间内高达250mA的输出电流 出色的线路和负载瞬态响应 运行在连续传导模式(CCM)以实现无噪声输出电压 升压转换器能够运行在“下行模式”下( VIN接近或高于V 正向) 高转换器效率 短路保护 热关断 3mm×3mm 12引脚四方扁平无引线(QFN)封装 应用范围 LCD偏置 有源矩阵OLED 运算放大器电源 普通±5V电源 参数 与其它产品相比 LCD/OLED 显示偏置解决方案   DisplayType IC Integration Vin (Min) (V) Vin (Max) (V) Pin/Package Source Driver Voltage (Min) (V) Source Driver Voltage (Max) (V) Level Shifter/Scan Driver (Ch) V_POS (Min) (V) ...

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TPS65133 ±5V、250mA 双路输出电源

SN54LS47 BCD 到 7 段解码器/驱动器

'46A,'47A和'LS47具有低电平有效输出,专为直接驱动,共阳极LED或白炽指示灯而设计。 '48,'LS48和'LS49具有高电平有效输出,用于驱动灯缓冲器或共阴极LED。除'LS49之外的所有电路都具有完整的纹波消隐输入/输出控制和灯测试输入。 'LS49电路采用直接消隐输入。段识别和结果显示如下所示。 BCD输入计数大于9的显示模式是用于验证输入条件的唯一符号。 '46A,'47A,'48,'LS47和'LS48电路包含自动前沿和/或后沿零-blanking控制(RBI \和RBO \)。当BI \ /RBO \节点处于高电平时,可以在任何时间执行这些类型的灯测试(LT \)。所有类型(包括'49和'LS49)都包含一个重写消隐输入(BI \),可用于通过脉冲或抑制输出来控制灯的强度。输入和输出完全兼容,可与TTL逻辑输出一起使用。 SN54246 /SN74246和'247以及SN54LS247 /SN74LS247和'LS248组成6和9尾部,旨在为设计人员提供两种指示字体之间的选择。 特性 '46A,'47A,'LS47功能 ...

发表于 09-06 16:51 8次 阅读
SN54LS47 BCD 到 7 段解码器/驱动器

CD4056B-MIL 具有选通锁存功能的 CMOS BCD 到 7 段 LCD 解码器/驱动器

CD4055B和CD4056B类型是单位数BCD至7段解码器/驱动器电路,可在芯片上提供电平转换功能。此功能允许BCD输入信号摆幅(V DD 至V SS )与7段输出信号摆幅(V DD 到V EE )。例如,BCD输入信号(V DD 至V SS )可能小至0至-3 V,而输出显示驱动信号摆幅( V DD 到V EE )可能与0到-15 V一样大。如果V DD 到V EE 超过15 V,V DD 至V SS 应至少为4V(0至-4V)。 7段输出由DISPLAY-FREQUENCY(DF)输入控制,该输入使选定的段输出为低,高或方波输出(用于液晶显示器)。当DF输入为低电平时,BCD输入选择时输出段将为高电平。当DF输入为高电平时,BCD输入选择时输出段将为低电平。当DF输入处存在方波时,所选的段将具有与DF输入相位相差180°的方波输出。那些未被选择的段将具有与输入同相的方波输出。液晶显示器的DF方波重复率通常为30Hz(远高于闪烁率)至200Hz(远低于液晶频率响应的上限)。 CD4055B提供电平转换的高幅度DF输出,这是驱动液晶显示器中的公共电极所必需的。 CD4056B在BCD输入端提供选通锁存功能。 CD4055B和CD4056B上所有输...

发表于 08-30 15:00 18次 阅读
CD4056B-MIL 具有选通锁存功能的 CMOS BCD 到 7 段 LCD 解码器/驱动器

CD74HCT4543 用于 LCD 的高速 CMOS 逻辑 BCD 至 7 段锁存器/解码器/驱动器

CD74HCT4543高速硅栅是一种BCD至7段锁存器/解码器/驱动器,主要用于直接驱动液晶显示器。锁存使能(LD)为低电平时,锁存器可以存储BCD输入。当锁存器使能为高电平时,锁存器被禁用,使输出对BCD输入透明。该器件具有高电平有效消隐输入(BI)和相位输入(PH),方波应用于液晶应用。该方波也应用于液晶显示器的背板。 特性 4.5 V至5.5 VV CC 操作 BCD代码存储的输入锁存器 消隐功能 补充输出的相位输入 扇出(超温范围) 标准输出 - 10 LSTTL负载 平衡传播延迟和转换时间 与LSTTL逻辑IC相比显着降低功耗 直接LSTTL输入逻辑兼容性,V IL = 0.8 V最大值,V IH = 2 V最小值 CMOS输入兼容性,I I 1μA@ V OL ,V OH < /DIV> 参数 与其它产品相比 编码器和解码器   Function Technology Family VCC (Min) (V) VCC (Max) (V) Channels (#) Voltage (Nom) (V) F @ Nom Voltage (Max) (Mhz) ICC @ Nom Voltage (Max) (mA) tpd @ Nom Voltage (Max) (ns) Configuration Type IOL (Max) (...

发表于 08-28 11:23 55次 阅读
CD74HCT4543 用于 LCD 的高速 CMOS 逻辑 BCD 至 7 段锁存器/解码器/驱动器