智能公交電子站牌系統結構設計

號后，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”的紅外光信號解調成一定周期的連續方波信號，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TSOP1738的輸出信號進(jìn)行處理，便可以恢復出原數據信號。本文采用微處理器的外中斷IRQ處理。

4.2.5紅外接收系統軟件設計

在實(shí)際紅外通信過(guò)程中，除了隨機錯誤外，往往還會(huì )出現突發(fā)錯誤。在紅外通信中，突發(fā)錯誤往往是由于光的干擾或空氣中灰塵顆粒、霧氣對紅外線(xiàn)的散射與吸收所引發(fā)的連續錯位錯誤[36]。在誤碼區間內，碼元變?yōu)槿?ldquo;0”或全“1”。對于這類(lèi)突發(fā)錯誤，簡(jiǎn)單的奇偶校驗方式無(wú)能為力，但采用數據取反重發(fā)方式就能檢測出這類(lèi)錯誤。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據來(lái)判斷正誤，在有外部干擾時(shí)，在正常數據信號和其反碼信相對應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出信號是否為誤碼。

4.2.6無(wú)線(xiàn)通信系統電路設計

1.通信方式

一般來(lái)說(shuō)，城市兩公交候車(chē)站臺間的距離為1Km左右，如果通過(guò)有線(xiàn)方式傳輸信息，有諸多不妥的地方。其一是架線(xiàn)的成本高而且維護費用較大，其二是城市發(fā)展迅速，站臺經(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(xiàn)通訊方式?，F有的無(wú)線(xiàn)通訊方式有移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò )、無(wú)線(xiàn)模塊等。由于通訊技術(shù)的發(fā)展，高精度的無(wú)線(xiàn)通訊模塊基本可以滿(mǎn)足現有的公交候車(chē)站臺間的傳輸距離。在基本可以滿(mǎn)足的前提下，我們首選無(wú)線(xiàn)通訊方式中的無(wú)線(xiàn)模塊傳輸方式，畢竟租用移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò )，其使用費用會(huì )比較高。如果系統運行中，發(fā)現采用無(wú)線(xiàn)模塊傳輸方式無(wú)法滿(mǎn)足要求，則我們采用GSM短信方式[38]作為備選方案。

本系統中無(wú)線(xiàn)收發(fā)設備的可靠性和有效的通信距離是設計的關(guān)鍵[38][39]，為此本系統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(xiàn)收

發(fā)設備，它是一款工作頻率比較寬的芯片。SRWF-508型無(wú)線(xiàn)數傳模塊采用高效FEC前向糾錯技術(shù)結合高性能的無(wú)線(xiàn)射頻IC,以及高速微處理器相結合開(kāi)發(fā)出的一線(xiàn)通信模塊。該無(wú)線(xiàn)通信模塊提供RS-232接口，可一次性傳輸無(wú)線(xiàn)長(cháng)度的數據，其傳輸距離最遠可以達到4.5KM以上，基于GFSK的調制方式[39]，采

用高效通信協(xié)議，提供透明的數據接口，能適應任何標準或非標準的用戶(hù)協(xié)議，自動(dòng)過(guò)濾掉空中產(chǎn)生的噪音信號及假數據，具有很強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)需擴展外圍電路即可完成良好的無(wú)線(xiàn)數據傳輸。其技術(shù)指標如表4.1所示[40]：

本系統中，各個(gè)公交站牌上都安裝了無(wú)線(xiàn)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(chē)輛運行信息通過(guò)移動(dòng)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )傳送給管控中心，管控中心通過(guò)各線(xiàn)路終端電子站牌反饋的信息，作出相應的調整，使道路暢通。

2.通信模塊工作原理

微處理器將數據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據，如果是命令則執行命令，如果是待發(fā)送的數據則先將要發(fā)送的數據送到發(fā)送緩沖區，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)轉換成發(fā)送狀態(tài)，這個(gè)轉換過(guò)程小于10ms，狀態(tài)轉換完成后啟動(dòng)發(fā)送打包程序。發(fā)送打包程序的功能是將緩沖區的數據打包成適合無(wú)線(xiàn)發(fā)送的數據包，并將這個(gè)數據包的數據送到模塊中的數據調制口以GFSK的調制方式、其發(fā)射頻率為433MHz發(fā)射出去，其發(fā)射功率為30dB，當天線(xiàn)高度大于3m時(shí)，傳輸距離最遠可達4.5Km。SRWF-508模塊接口電路如圖4.15所示。

本系統中，由于車(chē)輛運行為雙向，本系統采用兩種工作頻率區分車(chē)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)可以計算出在理想條件下傳播距離大約為50Km。

4.SRWF-508工作參數測試

功率損耗的大小對一個(gè)系統能否穩定工作有至關(guān)重要的影響，因此我們對相關(guān)參數進(jìn)行了測試。無(wú)線(xiàn)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°，測試結果如表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，在休眠即待機時(shí)功耗更低。

表4.2無(wú)線(xiàn)模塊SRWF-508測試參數

參數大小

接收電流27mA

發(fā)射電流520mA

休眠電流21μA4.2.7無(wú)線(xiàn)收發(fā)系統軟件設計

1.通信協(xié)議格式

要實(shí)現站牌間信息的傳遞，我們必須要建立一套適合的通信協(xié)議標準，才能方便信息的實(shí)時(shí)傳遞，保證網(wǎng)絡(luò )的正常運行。所謂通信協(xié)議[39][42]是指通信雙方的一種約定。約定包括對數據格式、同步方式、傳送速度、傳送步驟、檢糾錯方式以及控制字符定義等問(wèn)題做出統一規定，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(lèi)：

①命令信息。它包括請求命令、響應命令、控制命令幾種。在本系統中，命令信息包含請求命令和響應命令。

②數據信息。在整個(gè)公交信息服務(wù)系統中，其主要傳送的是車(chē)輛位置信息，是電子站牌實(shí)際所要接收的有用數據。對于命令信息，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。如果在通信協(xié)議中加入前導碼，可以有效抑制干擾信號，另外前導碼可以起到一個(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。根據相關(guān)測試和實(shí)驗，我們發(fā)現無(wú)線(xiàn)傳輸過(guò)程中，數字信號0容易被干擾，而0XFF后跟0XAA、0X55時(shí)噪聲不易產(chǎn)生。因此，前導碼由3個(gè)字節構成:FF AA 55。