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知识问答

多功能公交站牌系统的硬件设计

2016-07-09 点击数:1337
        随着中国经济的发展,汽车数量迅速增加,城市道路拥堵问题日益严重。而同时,城市中人们的生活节奏也越来越快——特别是上班族,于是人们希望出行的效率要越来越高。一方面为了缓解城市道路交通压力,确保城市道路行车通畅;另一方面为了保护环境,节能减排,绿色出行,采用公共交通应当作为我们出行的首选。因此,城市中应建立高效、快捷、便利的公交系统,以满足人们出行的需求。 
  虽然,现在城市的公交管理系统功能已经相当强大,但它的功能主要是为公交管理公司提供各种管理公交车的相关服务信息,以便公交管理企业提升企业管理水平,帮助公交管理企业提高公汽车的调度效率、降低公交车的能源消耗。在现有的公交管理系统中,乘客一般只被动的通过公交站牌静态的接受公交信息,无法了解公交车行驶时的动态情况,也不能以系统操作员的身份直接的访问公交管理系统,获取相应的公交车乘车服务信息。比如:乘客一般情况下是无法获知公交车进入公交站点的具体时间;公交站牌功能相对单一,公交站牌上只能静态显示乘车路线、乘车的站点名和早晚发车的时间,无法提供相应公交信息的查询等功能。因此,本文站在乘车乘客的角度,介绍了一种基于微处理器为核心的公交站牌硬件原理设计方案,可以为乘车乘客提供公交车进站等待时间的显示功能,为乘车乘客提供公交路线的查询服务功能等。 
  1 公交管理系统架构 
  一个成熟的、实用的公交管理系统,能够实现对公交车辆进行定位监控的管理,并根据公交车辆的行驶信息进行合理、高效的调度管理。因此将公交管理系统分成:车载设备、公交站牌和后台管理中心。 
  在公交管理系统中,通过车载设备将公交车辆的运营信息传递给公交后台管理中心。公交后台管理中心可以实现对车辆实时的监控定位,记录、汇总公交车辆的运营情况,并分析、优化公交车辆的调度方案,适时调度公交车辆的运行。通过多功能公交站牌,乘客可以与公交后台管理中心实现互动,完成公交路线、换乘车辆等信息的查询。车载设备也可以将公交车辆的运行信息传递给智能公交站牌,由智能公交站牌显示进过站点的公交车的线路号及到站所剩时间。 
  2 多功能公交站牌的基本功能 
  智能公交站牌实际是一个公交查询、显示系统,主要包括的功能有:公交到站报站功能、公交线路查询功能、视频播放功能、时钟显示功能等。站牌报站功能能够显示将要进站点的公交车的线路号及到站所剩时间,以便及时提醒乘客做好乘车准备。公交查询功能有三种公交信息查询方式:查询公交路线、查询公交站点、查询换乘公交路线。通过公交查询功能,使乘客可以便利地查询到乘车站点路线,以便快速得到达目的地点。视频播放功能是通过视频播放器播放新闻或一些企业的广告信息,让乘客在等车的过程中可以了解到最新的新闻动态和各种广告信息。 
  3 多功能公交站牌硬件器件选择 
  多功能公交站牌硬件电路原理框图如图1。 
  3.1微控制器 
  在硬件设计中,微处理器采用的是基于ARM7TDMI核的芯片S3C44B0X,工作频率66MHz,它有丰富的片上资源,包括了:8KB Cache,外部存储器控制器;LCD控制器;4个DMA通道;2通道UART、1个多主I2C总线控制器、1个IIS总线控制器;5通道PWM定时器及一个内部定时器;71个通用I/O口;8个外部中断源;8通道10位ADC;实时时钟等。因此,利用S3C44B0X芯片完全能够搭建出实现多媒体信息处理和满足系统功能需求的最小系统。 
  3.2 Zigbee模块 
  Zigbee是一组符合IEEE 802.15.4标准的双向无线通信技术,具有近距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本的特点,适用于数据吞吐量小、网络建设投资小、网络安全要求高、耗电低的场合。Zigbee模块采用TI公司推出的CC2430射频收发器,数据传输率高达250 kbit/s,外围电路简单,只包含晶振时钟电路、射频输入/输出匹配电路和微控制器接口电路3个部分。CC2430与S3C44B0X微控制器向连接时,直接与S3C44B0X所提供的SPI接口相连。 
  3.3 触摸屏显示模块 
  触摸屏的基本组成部件分为触摸检测部件和触摸屏控制器。触摸检测部件用于检测用户触摸显示器屏幕的位置。触摸屏控制器主要是从触摸检测部件接收用户触摸显示器屏幕的位置信息并转化成触点坐标,同时接收微控制器的命令执行处理触摸坐标信息。 
  本文采用的触摸控制器是ADS7843。它是Burr-Brown生产的一款具有4线电阻触摸屏转换接口的触摸屏控制器,能够实现触摸屏的驱动选择控制(X、Y通道);对触摸点的电压值进行A/D转换。将S3C44B0X的PE口和PF口中的五根I/O线与触摸控制器ADS7843相连,并通过SPI接口外接四线电阻式触摸屏,采用这种方式减少了微处理器与触摸屏控制器间的通讯时间,系统的响应速度更快、灵敏度更高,提高了微处理器的工作效率。 
  3.4 LED模块 
  LED模块主要由一个点阵显示屏构成。在设计显示屏时,考虑到人眼的视觉特点,特采用逐行扫描和列驱动方式实现显示,可以节省硬件开支。同时,为了解决显示屏刷新时出现的“拖尾”现象,使用两级锁存器锁存列显示数据。本文构成了1个64×32点阵, 将其分成上下两部分,每一部分连接8组的列数据锁存器。上下两部分采用并行总线数据传输方式,需要1个74HC154选通使能16组74HCT573列锁存器,并且复用1个译码器74HC154 ,选通驱动1/16逐行扫描显示。 
  5 结论 
  本文采用模块化的设计思路,介绍了多功能公交站牌各功能模块的硬件设计方案,目的是方便的为乘客提供某条公交线路的车辆动态信息或一些帮助信息,使乘客出行更加便捷。 
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