基于射頻技術公交車自動報站系統(tǒng)設計方案簡析

摘要：采用遠距離射頻技術和單片機技術，設計公交車自動報站系統(tǒng)。當射頻卡(公交車站)進入發(fā)射天線(公交車)工作區(qū)域時產(chǎn)生感應電流，射頻卡獲得能量被激活;射頻卡將自身編碼等信息通過卡內置發(fā)送天線發(fā)送出去;系統(tǒng)接收天線接收到從射頻卡發(fā)送來的載波信號，經(jīng)天線調節(jié)器傳送到閱讀器，閱讀器對接收的信號進行解調和解碼然后送到單片機主系統(tǒng)進行相關處理;單片機通過判斷后識別出車站身份，然后將相應的語音信息通過揚聲器讀出，從而完成自動報站。整個過程無需駕駛員參與，既減輕了駕駛員的工作強度，又確保了公交車的安全性和報站的準確性，該設計具有很高的實用價值。

0 引言

現(xiàn)階段，全球定位系統(tǒng)(GPS)技術日趨成熟，越來越多的公交公司利用這一技術來實現(xiàn)公交車的自動報站。但該方式技術復雜，投資大，不易推廣。本文采用遠程射頻技術，結合單片機工作原理，對現(xiàn)有公交車的手動報站裝置進行改造。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)的安全性和報站準確性為最終目的，設計出了該公交車自動報站系統(tǒng)。

1 設備整體設計方案

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，設計方案框圖如圖1所示。

在公交車站臺處設置特定的射頻卡，當公交車進入工作范圍(站臺進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，調用語音模塊中錄制好與車站相對應的語音信息，再通過運算放大電路后，用來驅動公交車中的音響，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 設備各組成部分設計

2.1 射頻發(fā)射接收電路設計

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行調整。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，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 控制電路設計

本設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。控制電路原理如圖4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)庫進行站臺識別，識別結束后再調用語音存儲模塊事先錄制好的對應報站語音信息。語音信息經(jīng)數(shù)模轉換電路后輸出模擬語音信號，再經(jīng)放大電路放大驅動揚聲器進行語音播報，并調用相應的信息在顯示屏上對到站信息進行顯示。當報站信息出現(xiàn)異常時，公交車司機可通過操作鍵盤上的按鍵，來對報站信息進行調整。

2.3 程序設計流程

程序設計流程如圖5所示。首先對系統(tǒng)進行初始化，確定公交車的初始位置(默認為從起始站出發(fā))。在公交車運行過程中，不斷發(fā)射射頻信號，當靠近某一站臺的射頻卡時，首先進行識別檢驗，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行識別，單片機程序采用查詢模式，識別站臺出的身份后，調用語音模塊中相應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行編碼驗證，將接收到的射頻信號編碼與存儲在單片機內部存儲器中的編碼進行比對，識別站臺的身份，以確定調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停靠同一站臺時的相互影響問題(不同路的公交車射頻閱讀器不同)。當出現(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，程序又可以恢復自動運行。

此程序在設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)，在原有的基礎上增加一套遠距離射頻設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，當射頻接收器接收到射頻信號時，通過單片機驅動光電傳感器導通，達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)進行修正。

4 結論

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行改造。