GPRS_ZigBee技術(shù)的公交車智能監(jiān)控系統(tǒng)

　　2.2.1　ZigBee無線通信模塊

　　由于MC13192的射頻信號采用差分方式，而倒F型天線為單端天線，所以在芯片和天線間需使用平衡/非平衡阻抗轉(zhuǎn)換電路，以達(dá)到最佳收發(fā)效果。

　　電路中使用了UPG2012TK和巴倫電路專用芯片LDB212G4020C。UPG2012TK是NEC公司針對手機(jī)和其他L-波段應(yīng)用制造的鎵砷單刀雙擲(SinglePoleDoubleThrow,SPDT)射頻開關(guān)，其工作頻率為015～215GHz,具有非常低的介入損耗和很高的隔離性能。MC13192和S3C44B0X的連接如圖5所示。

　　2.2.2　LED屏顯示模塊

　　設(shè)計(jì)中的LED點(diǎn)陣屏幕由4個(gè)LED點(diǎn)陣模塊構(gòu)成，模塊需要陽極與陰極共同控制，其行為陽極，列為陰極，所以把LED點(diǎn)陣屏幕驅(qū)動(dòng)電路分為行驅(qū)動(dòng)電路與列驅(qū)動(dòng)電路兩部分設(shè)計(jì)，如圖6所示。行驅(qū)動(dòng)電路采用16個(gè)8050D型NPN三極管和16個(gè)上拉電阻共同完成驅(qū)動(dòng)。列驅(qū)動(dòng)電路則是由16個(gè)S8550D型PNP三極管和16個(gè)上拉電阻共同完成驅(qū)動(dòng)。

　　因而失真小，使用方便，不需專用語音開發(fā)工具，成本低廉。鍵盤采用獨(dú)立式鍵盤，驅(qū)動(dòng)芯片采用ZLG7290。RS232通訊部分由MAX233A完成。復(fù)位部分采用專業(yè)復(fù)位電路芯片IMP811來實(shí)現(xiàn)。

　3　軟件設(shè)計(jì)

　　3.1　ZigBee網(wǎng)絡(luò)地址分配

　　設(shè)計(jì)中使用分布式地址分配方案來分配ZigBee網(wǎng)絡(luò)地址，采用對等網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)，監(jiān)測器作為父設(shè)備，無線終端作為子設(shè)備。終點(diǎn)站的父設(shè)備作為網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器啟動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的建立，選擇一個(gè)信道，確定唯一的PAN地址并廣播建立網(wǎng)絡(luò)信息。該父設(shè)備建立網(wǎng)絡(luò)后，設(shè)置自身地址為0X0000,其他監(jiān)測器作為路由器、無線終端作為終端節(jié)點(diǎn)加入網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)地址的分配與3個(gè)參數(shù)有關(guān)，分別為允許的最大子節(jié)點(diǎn)數(shù)Cm、允許的最大路由節(jié)點(diǎn)數(shù)Rm和允許的最大網(wǎng)絡(luò)深度Lm,根據(jù)這3個(gè)參數(shù)可自下而上地計(jì)算出每一級鄰近節(jié)點(diǎn)間的地址間隔Is(d)：

　　其中，An為同等級深度節(jié)點(diǎn)中序列為n的節(jié)點(diǎn)，1≤n≤Cm-Rm,Ap為其上一級父節(jié)點(diǎn)地址。

　　3.2　軟件流程

　　系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)包含三部分：無線終端、監(jiān)測器和監(jiān)控中心軟件設(shè)計(jì)，文中只介紹無線終端和監(jiān)測站軟件設(shè)計(jì)，監(jiān)控中心軟件設(shè)計(jì)請讀者參閱其他資料。

　　監(jiān)測器通電后，進(jìn)行Q2403和ZigBee的初始化和ZigBee通信的準(zhǔn)備工作，等待ZigBee設(shè)備的連接請求。當(dāng)接收到某設(shè)備的連接請求后，確認(rèn)是否為合法用戶，如果是則發(fā)出允許連接的命令，實(shí)現(xiàn)無線終端和監(jiān)測器的無線連接。建立連接后，監(jiān)測器獲得了公交車的唯一標(biāo)識號，將該公交車進(jìn)行登記，并將車號和時(shí)間信息通過GPRS網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給監(jiān)控中心。當(dāng)公交車離開站臺(tái)后，信號強(qiáng)度下降到一定程度，公交車與該監(jiān)測器斷開連接，認(rèn)為該公交車已離開該站。監(jiān)測站還時(shí)刻接收監(jiān)控中心發(fā)送的公交車運(yùn)行狀態(tài)信息，并通過運(yùn)行狀態(tài)指示燈顯示給候車者。工作流程如圖7所示。

　　無線終端通電后進(jìn)行ZigBee初始化工作，尋找監(jiān)測器，當(dāng)檢測到監(jiān)測器的信號強(qiáng)度大于一定值時(shí)，向該監(jiān)測器發(fā)出建立連接的請求，獲得該監(jiān)測器的標(biāo)識符，從而知道是哪一站，并采用語音和LED屏實(shí)現(xiàn)自動(dòng)報(bào)站。當(dāng)駛離站臺(tái)監(jiān)測器時(shí)，檢測到該監(jiān)測器的信號強(qiáng)度弱小到一定程度，便向該監(jiān)測器發(fā)出斷開連接請求。其工作流程如圖8所示。

　　4　結(jié)語

　　將GPRS和ZigBee技術(shù)應(yīng)用到公交車智能監(jiān)控系統(tǒng)，解決了多年來困擾公交車監(jiān)控系統(tǒng)的諸多問題，使其作用更為突出，提高了公交車的服務(wù)質(zhì)量和運(yùn)行效率，具有很高的實(shí)用價(jià)值。在該系統(tǒng)中，遠(yuǎn)距離無線通信采用的GPRS技術(shù)和近距離無線通信采用的ZigBee技術(shù)互為補(bǔ)充，在擴(kuò)寬監(jiān)測范圍的同時(shí)也提高了監(jiān)控系統(tǒng)的智能水平。這種監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)模型具有一定的通用性，可以推廣應(yīng)用到石油和煤礦生產(chǎn)等工作地域范圍較廣的工業(yè)現(xiàn)場。