基于北斗/GPS的城市公共自行車(chē)管理系統設計
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作者/ 周朝霞 林思遠 邱雪蓮 廈門(mén)大學(xué)嘉庚學(xué)院 信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院(福建 漳州 363105)
本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/201612/342192.htm摘要：為了提高公共自行車(chē)管理系統的便利性水平和功能性水平，本文研究并設計了一套基于北斗/GPS定位的城市公共自行車(chē)管理系統。該系統由安卓(Android)手機終端、服務(wù)器端和車(chē)載終端組成。車(chē)載終端以單片機 (MCU)為主控芯片，并采用北斗定位模塊、GSM/GPRS模塊及按鍵模塊進(jìn)行公共自行車(chē)運行狀態(tài)的監測及遠程通信。本設計能夠實(shí)現車(chē)輛查找、空位查詢(xún)、損壞報修、車(chē)輛定位、車(chē)輛管理、信息登記等功能。實(shí)際測試表明，該系統具有運行穩定、裝配簡(jiǎn)易、操作便利和功能豐富的特點(diǎn)，同時(shí)還可為城市公共自行車(chē)分布規劃提供數據支持，具有較好的推廣前景。
引言
隨著(zhù)“低碳出行，綠色環(huán)?！庇^(guān)念的深入人心，自行車(chē)成為了很重要的交通代步工具。目前市場(chǎng)上運營(yíng)的城市公共自行車(chē)為人們出行提供了方便，但系統多為一車(chē)一樁式，容易出現“還時(shí)滿(mǎn)車(chē)，借時(shí)空樁”的現象，尚無(wú)法由管理系統對損壞車(chē)輛進(jìn)行識別。單純線(xiàn)下租借不支持線(xiàn)上查詢(xún)，使市民很難找到合適的服務(wù)點(diǎn)，而服務(wù)網(wǎng)點(diǎn)規劃與布局需要更多詳細可靠的數據支持?；谝陨蠣顩r[1-3]，本文提出一款基于北斗/GPS定位的城市公共自行車(chē)管理系統設計，旨在實(shí)現車(chē)輛查詢(xún)、空位查詢(xún)、車(chē)輛報修、服務(wù)點(diǎn)導航、借車(chē)管理、轄區監測等功能，以使市民和維護人員直觀(guān)、便捷地查詢(xún)服務(wù)點(diǎn)信息及車(chē)輛待修信息，并能通過(guò)轄區監測對轄區服務(wù)點(diǎn)設置提出優(yōu)化建議，從而進(jìn)一步提升公共自行車(chē)服務(wù)系統的信息化水平。
1 系統總體結構設計
本系統由Android手機終端、服務(wù)器端和車(chē)載終端構成，并采用GPRS進(jìn)行數據通信，具有網(wǎng)絡(luò )覆蓋范圍廣、接入速度快、傳輸特性好、費用低廉的優(yōu)勢，同時(shí)采用無(wú)線(xiàn)IP技術(shù)，資源利用率高，能夠與因特網(wǎng)(Internet)實(shí)現無(wú)縫連接，以支持穩定的數據傳輸[4-5]，如圖1所示為系統的通信架構。
本系統核心部件車(chē)載終端只需要安裝在公共自行車(chē)上即可實(shí)現對運行狀態(tài)的監控。車(chē)載終端主要由型號為HT66FU50 44LQF的MCU、定位數據獲取單元UM220-III N模塊、GPRS通信單元SIM900A模塊、GM8125異步串口擴展模塊、按鍵模塊構成，其總體結構如圖2所示。MCU主要負責運行數據處理和邏輯處理，與UM220-III N模塊和SIM900模塊通過(guò)串口相連，用于實(shí)現車(chē)載終端與服務(wù)器的TCP/IP通信;串口擴展模塊用于將MCU單一串口擴展為多串口，供上述兩個(gè)模塊使用;按鍵模塊用于自行車(chē)出現故障時(shí)的遠程保修。
2 系統硬件設計
2.1 單片機及其外圍電路設計
本系統所用HT66FU50是合泰半導體公司的8位精簡(jiǎn)指令集集成Flash的MCU，具有豐富的功能選項，且內建完整的SPI和I2C功能，同時(shí)還具有EEPROM存儲器及多個(gè)定時(shí)器模塊。其外圍電路如圖3所示，引腳的主要功能為：RXD0及TXD0為與GM8125異步串口擴展模塊相連的串口通信、INT0及INT1為按鍵模塊的外部中斷、E0-E5為GM8125異步串口擴展模塊的地址選擇、A6及A7分別為GM8125異步串口擴展模塊工作方式選擇及復位。
2.2 UM220-III N電路設計
系統所用UM220-III N是采用低功耗GNSS單片系統(SoC)芯片的Humbird北斗/GPS雙系統定位模塊，集成度高且功耗低，定位精度可達3至5米，可選擇工作方式為BD單獨定位、GPS單獨定位或GPS/BD雙模定位[6-8]。UM220-III N模塊提供一個(gè)輸出脈寬和極性可調的1PPS信號，其串口1為主串口，支持數據傳輸、固件升級功能，串口波特率可調，默認波特率為9600bps，最高可設為115200bps。默認輸出信息為NMEA-0183協(xié)議格式，默認輸出定位信息(GGA)、地理定位信息(GLL)、衛星信息(GSA)、可見(jiàn)衛星信息(GSV)等多條數據。通過(guò)$CFGMSG、msgClass、msgID、rate命令即可將模塊默認輸出數據設置為僅輸出GGA。
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