基于北斗/GPS的城市公共自行車(chē)管理系統設計

　　GAA消息數據格式為：$--GGA,time,Lat,N,Lon,E,FS,NoSV,HDOP,msl,M,Altref,M,DiffAge,DiffStation*cs。例如$BDGGA,063952.000,4002.2299,N,11618.0968,E,1,4,2.788,37.254,M,0,M,*71即為表達北斗單獨定位經(jīng)緯度為北緯40.022299°，東經(jīng)116.180968°的定位數據。UM220-III N電路原理圖如圖4所示，其中TXD1、RXD1與串口擴展模塊的子串口1相連，即可將獲取到的NMEA-0183協(xié)議格式GAA消息通過(guò)串口傳送給MCU，并通過(guò)一定的算法運算提取相應定位數據。

2.3 SIM900A電路設計

　　系統所用SIM900A模塊是集成度高的GSM/GPRS模塊，采用ARM926架構，性能強大^[9-10],集成GPRS通信功能所需信號處理收/發(fā)信機電路，只需增加電源、SIM卡、通信接口等外圍接口電路即可，大大降低系統開(kāi)發(fā)難度及周期。其外圍電路如圖5所示，其中TXD2和RXD2與串口擴展模塊子串口2相連接，MCU通過(guò)AT指令經(jīng)過(guò)GM8125模塊即可與之進(jìn)行交互，控制并進(jìn)行TCP/IP的GPRS連接。

2.4 GM8125異步串口模塊電路設計

　　系統所用GM8125異步串口擴展芯片的擴展模式分為單通道和多通道工作模式，可通過(guò)外部引腳控制，其母串口和子串口的工作波特率可由軟件調節，無(wú)需更改外部電路和晶振頻率，且具有外部控制少、應用靈活、編程使用簡(jiǎn)單的特點(diǎn)[12]，其電路原理圖如圖6所示。其中，RST為復位端，MS為通道模式選擇端，置高為單通道工作方式，拉低為多通道工作方式。RXD0及TXD0為MCU與其相連的母串口通信引腳，發(fā)送子通道地址選擇端STADD0-2與MCU的EO-E2相連，接受子通道地址選擇端SRADD0-2與MCU的E4-E6相連，用于控制發(fā)送子通道及接受子通道的開(kāi)啟。本系統在單通道工作模式下的地址線(xiàn)定義如表1所示。

2.4 按鍵及穩壓模塊電路設計

　　本系統采用TPS7350及兩個(gè)獨立按鍵分別作為穩壓模塊和按鍵模塊，其電路原理圖如圖7、圖8所示。其中，兩個(gè)獨立鍵盤(pán)與MCU外部中斷INT0和INT1相連，且HT66FU50的外部中斷設置在下降沿觸發(fā)，用于實(shí)現按鍵報修和報修復位功能。穩壓模塊為7.2V鋰電池電源輸入，+5V VCC輸出，并為各模塊供電。

3 系統軟件設計

3.1 主程序設計

　　系統的主程序流程圖如圖9所示。當系統工作時(shí)，MCU將初始化，設置串口波特率為4800bps后，開(kāi)啟串口擴展模塊的子通道2，由于處于單通道擴展模式與SIM900A進(jìn)行串口通訊，HOTELK MCU將發(fā)送一系列的AT指令，并使SIM900A與目標服務(wù)器進(jìn)行TCP連接，當SIM900A返回CONNECT OK給母串口，則完成SIM900A初始化。接著(zhù)開(kāi)啟子通道1，HOTELK MCU將通過(guò)串口擴展模塊以4800bps的波特率與UM220-III N模塊進(jìn)行串口通訊。當定位數據被接收完整時(shí)，系統將根據外部中斷INT0和INT1的標志位狀況，將報修信息與定位數據進(jìn)行整合和JASON格式轉換，并開(kāi)啟子通道2，將JASON數據發(fā)送至TCP服務(wù)器，本系統所采用的JASON協(xié)議為：

　　085{"group":"01","id":"1","lng":"119.123456","lat":"26.123456","stat":"1","brk":"0"}*"。

3.2 定位信息的獲取

　　定位信息獲取的串口中斷流程如圖10所示。UM220-III N的默認輸出信息為NMEA-0183協(xié)議格式，經(jīng)過(guò)預期設置后，可只輸出GAA消息，其格式為：$--GGA,time,Lat,N,Lon,E,FS,NoSV,HDOP,msl,M,Altref,M,DiffAge,DiffStation*cs。由以上格式易知，計算“，”的個(gè)數即可得知相應變量的正確值。

4 測試結果

　　通過(guò)在廈門(mén)大學(xué)嘉庚學(xué)院設立多個(gè)公共自行車(chē)服務(wù)點(diǎn)，并安裝多臺設備進(jìn)行測試。首先通過(guò)HT66FU50實(shí)驗平臺接收UM220-III N模塊送來(lái)的北斗定位數據，并使用SIM900A模塊自帶GSM功能以短信形式發(fā)送到測試客戶(hù)端顯示器上，實(shí)時(shí)定位測試數據圖如圖11所示，顯示了車(chē)輛的定位方式、實(shí)時(shí)經(jīng)度、實(shí)時(shí)緯度、參與定位的衛星數量等數據，并對ID為01的公共自行車(chē)繼續了測試報修及復位的測試，測試結果如表2所示。

　　初步測試通過(guò)后，將裝有設備的50輛自行車(chē)投入使用，并在管理員的Android服務(wù)端進(jìn)行服務(wù)點(diǎn)站外流動(dòng)車(chē)輛的監控測試，測試結果如圖12所示。從圖中可以看出，服務(wù)站外流動(dòng)車(chē)輛能在A(yíng)ndroid手機終端上顯示出良好的視覺(jué)效果，定位位置與道路吻合度高，同時(shí)還可得出廈門(mén)大學(xué)漳州校區公共自行車(chē)使用密集地為校區賓館到商業(yè)廣場(chǎng)一帶，應在此處考慮增設服務(wù)的規劃意見(jiàn)。

5 結論

　　經(jīng)過(guò)實(shí)際測試，本文設計的市公共自行車(chē)管理系統可以車(chē)輛定位、車(chē)輛報修、服務(wù)點(diǎn)查詢(xún)、轄區監測等功能，克服了傳統自行車(chē)管理系統在操作性和功能性上的缺點(diǎn)。本文將北斗/GPS定位技術(shù)及GPRS技術(shù)應用于城市公共自行車(chē)管理系統中，可滿(mǎn)足用戶(hù)及管理人員對功能、便利程度、規劃建議支持的需求，頗有實(shí)際應用價(jià)值。

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本文來(lái)源于《電子產(chǎn)品世界》2017年第1期第37頁(yè)，歡迎您寫(xiě)論文時(shí)引用，并注明出處。