智能公交電子站牌系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

號(hào)后，TSOP1738接收器輸出端引腳會(huì)輸出低電平，否則引腳輸出高電平，這樣可以將“時(shí)斷時(shí)續(xù)”的紅外光信號(hào)解調(diào)成一定周期的連續(xù)方波信號(hào)，經(jīng)微處理器通過(guò)鍵盤(pán)中斷引腳或者外中斷IRQ引腳對(duì)TSOP1738的輸出信號(hào)進(jìn)行處理，便可以恢復(fù)出原數(shù)據(jù)信號(hào)。本文采用微處理器的外中斷IRQ處理。

4.2.5紅外接收系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

在實(shí)際紅外通信過(guò)程中，除了隨機(jī)錯(cuò)誤外，往往還會(huì)出現(xiàn)突發(fā)錯(cuò)誤。在紅外通信中，突發(fā)錯(cuò)誤往往是由于光的干擾或空氣中灰塵顆粒、霧氣對(duì)紅外線的散射與吸收所引發(fā)的連續(xù)錯(cuò)位錯(cuò)誤[36]。在誤碼區(qū)間內(nèi)，碼元變?yōu)槿?ldquo;0”或全“1”。對(duì)于這類突發(fā)錯(cuò)誤，簡(jiǎn)單的奇偶校驗(yàn)方式無(wú)能為力，但采用數(shù)據(jù)取反重發(fā)方式就能檢測(cè)出這類錯(cuò)誤。微處理器接收子程序流程圖如圖4.12所示。接收端利用兩次接收的數(shù)據(jù)來(lái)判斷正誤，在有外部干擾時(shí)，在正常數(shù)據(jù)信號(hào)和其反碼信相對(duì)應(yīng)的位置上受到相反干擾的幾率是極小的，因此，接收端能利用此方式檢測(cè)出信號(hào)是否為誤碼。

4.2.6無(wú)線通信系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)

1.通信方式

一般來(lái)說(shuō)，城市兩公交候車站臺(tái)間的距離為1Km左右，如果通過(guò)有線方式傳輸信息，有諸多不妥的地方。其一是架線的成本高而且維護(hù)費(fèi)用較大，其二是城市發(fā)展迅速，站臺(tái)經(jīng)常變動(dòng)，隨之通訊鏈路也要改變，這樣將十分麻煩。因此，我們考慮選用無(wú)線通訊方式?，F(xiàn)有的無(wú)線通訊方式有移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)、無(wú)線模塊等。由于通訊技術(shù)的發(fā)展，高精度的無(wú)線通訊模塊基本可以滿足現(xiàn)有的公交候車站臺(tái)間的傳輸距離。在基本可以滿足的前提下，我們首選無(wú)線通訊方式中的無(wú)線模塊傳輸方式，畢竟租用移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)，其使用費(fèi)用會(huì)比較高。如果系統(tǒng)運(yùn)行中，發(fā)現(xiàn)采用無(wú)線模塊傳輸方式無(wú)法滿足要求，則我們采用GSM短信方式[38]作為備選方案。

本系統(tǒng)中無(wú)線收發(fā)設(shè)備的可靠性和有效的通信距離是設(shè)計(jì)的關(guān)鍵[38][39]，為此本系統(tǒng)選用上海桑銳電子科技有限公司生產(chǎn)的SRWF-508[40]芯片作為無(wú)線收

發(fā)設(shè)備，它是一款工作頻率比較寬的芯片。SRWF-508型無(wú)線數(shù)傳模塊采用高效FEC前向糾錯(cuò)技術(shù)結(jié)合高性能的無(wú)線射頻IC,以及高速微處理器相結(jié)合開(kāi)發(fā)出的一線通信模塊。該無(wú)線通信模塊提供RS-232接口，可一次性傳輸無(wú)線長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)，其傳輸距離最遠(yuǎn)可以達(dá)到4.5KM以上，基于GFSK的調(diào)制方式[39]，采

用高效通信協(xié)議，提供透明的數(shù)據(jù)接口，能適應(yīng)任何標(biāo)準(zhǔn)或非標(biāo)準(zhǔn)的用戶協(xié)議，自動(dòng)過(guò)濾掉空中產(chǎn)生的噪音信號(hào)及假數(shù)據(jù)，具有很強(qiáng)的抗干擾能力和低誤碼率,客使用時(shí)不需要任何編碼技術(shù)，無(wú)需擴(kuò)展外圍電路即可完成良好的無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸。其技術(shù)指標(biāo)如表4.1所示[40]：

本系統(tǒng)中，各個(gè)公交站牌上都安裝了無(wú)線收發(fā)模塊SRWF-508，因此各站牌間通過(guò)該模塊相互進(jìn)行信息的收發(fā)。由于在同一時(shí)刻，下游某幾個(gè)電子站牌有可能都接收到上游電子站牌的信息，為了防止誤傳，我們采用了加入地址辨別的方式傳遞[41]，只有與本地址相同的電子站牌才能接收信息。站牌、管控中心和站牌間組成一個(gè)閉合回路[41][42]，終端電子站牌把相關(guān)車輛運(yùn)行信息通過(guò)移動(dòng)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳送給管控中心，管控中心通過(guò)各線路終端電子站牌反饋的信息，作出相應(yīng)的調(diào)整，使道路暢通。

2.通信模塊工作原理

微處理器將數(shù)據(jù)利用串口方式傳送給SRWF-508后，SRWF-508判斷接收的碼流是命令還是數(shù)據(jù)，如果是命令則執(zhí)行命令，如果是待發(fā)送的數(shù)據(jù)則先將要發(fā)送的數(shù)據(jù)送到發(fā)送緩沖區(qū)，由于模塊的通信方式是半雙工通信，所以要將模塊由接收狀態(tài)轉(zhuǎn)換成發(fā)送狀態(tài)，這個(gè)轉(zhuǎn)換過(guò)程小于10ms，狀態(tài)轉(zhuǎn)換完成后啟動(dòng)發(fā)送打包程序。發(fā)送打包程序的功能是將緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)打包成適合無(wú)線發(fā)送的數(shù)據(jù)包，并將這個(gè)數(shù)據(jù)包的數(shù)據(jù)送到模塊中的數(shù)據(jù)調(diào)制口以GFSK的調(diào)制方式、其發(fā)射頻率為433MHz發(fā)射出去，其發(fā)射功率為30dB，當(dāng)天線高度大于3m時(shí)，傳輸距離最遠(yuǎn)可達(dá)4.5Km。SRWF-508模塊接口電路如圖4.15所示。

本系統(tǒng)中，由于車輛運(yùn)行為雙向，本系統(tǒng)采用兩種工作頻率區(qū)分車輛的去與回，SRWF-508的工作頻率采用425MHz和433MHz，發(fā)射功率為30dB，接收靈敏度為-120dB，由公式(4-1)可以計(jì)算出在理想條件下傳播距離大約為50Km。

4.SRWF-508工作參數(shù)測(cè)試

功率損耗的大小對(duì)一個(gè)系統(tǒng)能否穩(wěn)定工作有至關(guān)重要的影響，因此我們對(duì)相關(guān)參數(shù)進(jìn)行了測(cè)試。無(wú)線模塊工作電壓為+5V，工作頻率為433MHz，工作環(huán)境溫度大概為18°，測(cè)試結(jié)果如表4.2所示，從表中我們可以看到，模塊在工作時(shí)功耗比較低，在休眠即待機(jī)時(shí)功耗更低。

表4.2無(wú)線模塊SRWF-508測(cè)試參數(shù)

參數(shù)大小

接收電流27mA

發(fā)射電流520mA

休眠電流21μA4.2.7無(wú)線收發(fā)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

1.通信協(xié)議格式

要實(shí)現(xiàn)站牌間信息的傳遞，我們必須要建立一套適合的通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，才能方便信息的實(shí)時(shí)傳遞，保證網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)行。所謂通信協(xié)議[39][42]是指通信雙方的一種約定。約定包括對(duì)數(shù)據(jù)格式、同步方式、傳送速度、傳送步驟、檢糾錯(cuò)方式以及控制字符定義等問(wèn)題做出統(tǒng)一規(guī)定，通信雙方必須共同遵守。通信協(xié)議中，通信信息格式很重要，通信信息大體可以分為以下二類：

①命令信息。它包括請(qǐng)求命令、響應(yīng)命令、控制命令幾種。在本系統(tǒng)中，命令信息包含請(qǐng)求命令和響應(yīng)命令。

②數(shù)據(jù)信息。在整個(gè)公交信息服務(wù)系統(tǒng)中，其主要傳送的是車輛位置信息，是電子站牌實(shí)際所要接收的有用數(shù)據(jù)。對(duì)于命令信息，其信息格式為：

由于在信息傳輸過(guò)程中，可能存在干擾信號(hào)。如果在通信協(xié)議中加入前導(dǎo)碼，可以有效抑制干擾信號(hào)，另外前導(dǎo)碼可以起到一個(gè)位同步作用，使接收模塊在接收有用信息前，有個(gè)緩沖過(guò)程。根據(jù)相關(guān)測(cè)試和實(shí)驗(yàn)，我們發(fā)現(xiàn)無(wú)線傳輸過(guò)程中，數(shù)字信號(hào)0容易被干擾，而0XFF后跟0XAA、0X55時(shí)噪聲不易產(chǎn)生。因此，前導(dǎo)碼由3個(gè)字節(jié)構(gòu)成:FF AA 55。