GPRS_ZigBee技術(shù)的公交車(chē)智能監控系統

　　2.2.1　ZigBee無(wú)線(xiàn)通信模塊

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

　　電路中使用了UPG2012TK和巴倫電路專(zhuān)用芯片LDB212G4020C。UPG2012TK是NEC公司針對手機和其他L-波段應用制造的鎵砷單刀雙擲(SinglePoleDoubleThrow,SPDT)射頻開(kāi)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

　　設計中的LED點(diǎn)陣屏幕由4個(gè)LED點(diǎn)陣模塊構成，模塊需要陽(yáng)極與陰極共同控制，其行為陽(yáng)極，列為陰極，所以把LED點(diǎn)陣屏幕驅動(dòng)電路分為行驅動(dòng)電路與列驅動(dòng)電路兩部分設計，如圖6所示。行驅動(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動(dòng)。列驅動(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動(dòng)。

　　因而失真小，使用方便，不需專(zhuān)用語(yǔ)音開(kāi)發(fā)工具，成本低廉。鍵盤(pán)采用獨立式鍵盤(pán)，驅動(dòng)芯片采用ZLG7290。RS232通訊部分由MAX233A完成。復位部分采用專(zhuān)業(yè)復位電路芯片IMP811來(lái)實(shí)現。

　3　軟件設計

　　3.1　ZigBee網(wǎng)絡(luò )地址分配

　　設計中使用分布式地址分配方案來(lái)分配ZigBee網(wǎng)絡(luò )地址，采用對等網(wǎng)絡(luò )結構構建網(wǎng)絡(luò )，監測器作為父設備，無(wú)線(xiàn)終端作為子設備。終點(diǎn)站的父設備作為網(wǎng)絡(luò )協(xié)調器啟動(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。該父設備建立網(wǎng)絡(luò )后，設置自身地址為0X0000,其他監測器作為路由器、無(wú)線(xiàn)終端作為終端節點(diǎn)加入網(wǎng)絡(luò )。網(wǎng)絡(luò )地址的分配與3個(gè)參數有關(guān)，分別為允許的最大子節點(diǎn)數Cm、允許的最大路由節點(diǎn)數Rm和允許的最大網(wǎng)絡(luò )深度Lm,根據這3個(gè)參數可自下而上地計算出每一級鄰近節點(diǎn)間的地址間隔Is(d)：

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

　　3.2　軟件流程

　　系統的軟件設計包含三部分：無(wú)線(xiàn)終端、監測器和監控中心軟件設計，文中只介紹無(wú)線(xiàn)終端和監測站軟件設計，監控中心軟件設計請讀者參閱其他資料。

　　監測器通電后，進(jìn)行Q2403和ZigBee的初始化和ZigBee通信的準備工作，等待ZigBee設備的連接請求。當接收到某設備的連接請求后，確認是否為合法用戶(hù)，如果是則發(fā)出允許連接的命令，實(shí)現無(wú)線(xiàn)終端和監測器的無(wú)線(xiàn)連接。建立連接后，監測器獲得了公交車(chē)的唯一標識號，將該公交車(chē)進(jìn)行登記，并將車(chē)號和時(shí)間信息通過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò )發(fā)送給監控中心。當公交車(chē)離開(kāi)站臺后，信號強度下降到一定程度，公交車(chē)與該監測器斷開(kāi)連接，認為該公交車(chē)已離開(kāi)該站。監測站還時(shí)刻接收監控中心發(fā)送的公交車(chē)運行狀態(tài)信息，并通過(guò)運行狀態(tài)指示燈顯示給候車(chē)者。工作流程如圖7所示。

　　無(wú)線(xiàn)終端通電后進(jìn)行ZigBee初始化工作，尋找監測器，當檢測到監測器的信號強度大于一定值時(shí)，向該監測器發(fā)出建立連接的請求，獲得該監測器的標識符，從而知道是哪一站，并采用語(yǔ)音和LED屏實(shí)現自動(dòng)報站。當駛離站臺監測器時(shí)，檢測到該監測器的信號強度弱小到一定程度，便向該監測器發(fā)出斷開(kāi)連接請求。其工作流程如圖8所示。

　　4　結語(yǔ)

　　將GPRS和ZigBee技術(shù)應用到公交車(chē)智能監控系統，解決了多年來(lái)困擾公交車(chē)監控系統的諸多問(wèn)題，使其作用更為突出，提高了公交車(chē)的服務(wù)質(zhì)量和運行效率，具有很高的實(shí)用價(jià)值。在該系統中，遠距離無(wú)線(xiàn)通信采用的GPRS技術(shù)和近距離無(wú)線(xiàn)通信采用的ZigBee技術(shù)互為補充，在擴寬監測范圍的同時(shí)也提高了監控系統的智能水平。這種監測網(wǎng)絡(luò )模型具有一定的通用性，可以推廣應用到石油和煤礦生產(chǎn)等工作地域范圍較廣的工業(yè)現場(chǎng)。