多方位的公交乘客客流顯示系統(tǒng)的研究

黃炎禹，沈文瑋，姜晟煒，李佳順，徐會彬

摘要：本系統(tǒng)針對改善城市公交車乘坐體驗(yàn)，優(yōu)化報(bào)站系統(tǒng)，利用51單片機(jī)，將統(tǒng)計(jì)所得信息、實(shí)時(shí)客流數(shù)據(jù)進(jìn)行交互傳輸，顯示于車輛、站臺的顯示屏與系統(tǒng)后臺，從而提升信息利用率，為乘客提供更舒適的出行體驗(yàn)。本文重點(diǎn)介紹車載刷卡系統(tǒng)和顯示屏的優(yōu)化改進(jìn)方法，將選擇下車站點(diǎn)功能加入原有的刷卡器系統(tǒng)。此系統(tǒng)可分為四個(gè)部分，包括51單片機(jī)控制部分、12864液晶顯示器部分、矩陣按鍵輸入部分和外設(shè)電路部分。51單片機(jī)是一種成熟的平臺，適合簡單且對運(yùn)算速度要求不高的任務(wù)。

關(guān)鍵詞：51單片機(jī)；自主購票；客流量；公交車

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）47-0045-02

現(xiàn)有諸多關(guān)于物聯(lián)網(wǎng)方面的硬件和軟件的支持，可以很方便地定位車輛、記錄客流、信息交互。將人工售票的購票過程改為自主選站購票，同時(shí)起到簡化購票環(huán)節(jié)和記錄客流的目的，豐富車廂內(nèi)顯示器的顯示內(nèi)容有助于提高出行質(zhì)量。

一、現(xiàn)狀分析及設(shè)計(jì)背景

1.現(xiàn)有公交系統(tǒng)的分析。在當(dāng)今公共交通的快速發(fā)展和綠色出行的倡導(dǎo)下，越來越多的人選擇公交出行。乘客的乘坐體驗(yàn)越來越多地被關(guān)注。由于各地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展程度不同，國內(nèi)尚且有很多地方公交運(yùn)行信息不透明且不易獲取，在一定程度上降低了公共交通的運(yùn)行效率。其主要原因在于公交車、車站、乘客以及司機(jī)多方之間信息交互的不明朗。而對于公交車上的乘客而言，也容易產(chǎn)生公交進(jìn)出車站時(shí)乘客移動無序等情況。同時(shí)，運(yùn)營公司無法及時(shí)掌握線路的運(yùn)行狀況，在進(jìn)行干預(yù)時(shí)缺乏準(zhǔn)確性和及時(shí)性。[1]且就國內(nèi)而言，還有許多地區(qū)公交尚未配備定位系統(tǒng)。當(dāng)乘客只能了解公交的到站時(shí)間而對公交的擁擠情況等缺乏了解時(shí)，在乘坐時(shí)存在諸多不便。[2]

目前公交車普遍配備刷卡器和顯示器。刷卡器的主要功能為計(jì)費(fèi)，顯示器主要播報(bào)實(shí)時(shí)溫度、到站情況、安全乘車倡議等信息。對于車輛當(dāng)前載客情況和下車人數(shù)等信息無法進(jìn)行顯示，到站定位系統(tǒng)主要依靠車載設(shè)備發(fā)送本車位置來實(shí)現(xiàn)，對于車輛載客人數(shù)等相關(guān)信息則不與公交公司平臺進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，造成信息的浪費(fèi)。

2.該系統(tǒng)的使用場景。本方案中設(shè)計(jì)將刷卡原有功能與選擇下車站點(diǎn)功能相結(jié)合。乘客上車后根據(jù)提示選擇下車站點(diǎn)，再進(jìn)行付費(fèi)，在階梯票制車輛上可以計(jì)算出所需票價(jià)，節(jié)省人工售票時(shí)間。同時(shí)，刷卡器記錄的數(shù)據(jù)可以同步傳送至車輛顯示器和司機(jī)端，方便乘客和司機(jī)了解實(shí)時(shí)的客流信息。

二、系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)

1.該系統(tǒng)的硬軟件組成。（1）電路的主要組成部分。51單片機(jī)作為一種成熟的平臺，適合任務(wù)簡單且對運(yùn)算速度要求不高的嵌入式系統(tǒng)，足以滿足本設(shè)計(jì)的需求。通過模擬一條公交線路所含車站數(shù)量、票制等信息，并將其編程輸入單片機(jī)中，使用帶中文字庫的12864顯示器，直接使用中文輸出系統(tǒng)內(nèi)容，模擬公交車輛行駛過程中顯示到站情況，實(shí)時(shí)人數(shù)和下車人數(shù)。電路主要由一個(gè)90C51單片機(jī)、一個(gè)12864LCD液晶顯示器（帶中文字庫）和一個(gè)4*4矩陣鍵盤組成。供電電壓為5VDC，晶振為11.0592MHz。（2）選站購票部分。采用4*4矩陣按鍵實(shí)現(xiàn)選站和購票功能。一共有8個(gè)引腳，可得到16個(gè)按鍵。使用矩陣鍵盤，需要進(jìn)行軟件消除抖動以得到準(zhǔn)確的按鍵值。程序的原理是，先讓低四位為低電平，高四位為高電平，當(dāng)有按鍵按下時(shí)，某高電平端會被拉低至低電平，通過檢測確定列坐標(biāo)，同理得到行坐標(biāo)。（3）提示信息顯示部分。本部分采用的是12864液晶顯示模塊，屏幕由128*64個(gè)點(diǎn)構(gòu)成，自帶中文字庫，可以顯示四行，每行=八個(gè)中文字符，可用于顯示車輛的運(yùn)行狀況、購票提示、時(shí)間、溫度等信息。12864使用重點(diǎn)在于根據(jù)數(shù)據(jù)手冊中的時(shí)序圖控制RS、R/W、E和8位數(shù)據(jù)口的高低電平來控制12864的狀態(tài)，達(dá)到寫指令、寫數(shù)據(jù)、設(shè)置顯示位置和初始化的功能。

2.嵌入式系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)。本嵌入式系統(tǒng)使用C語言編寫，使用計(jì)時(shí)器中斷進(jìn)行精確的時(shí)間計(jì)算，使用累加器方法作為非精確計(jì)時(shí)器。本程序重點(diǎn)設(shè)計(jì)的功能包括：選站后等待購票、定時(shí)清除暫存鍵值、站距站數(shù)和費(fèi)用問題、車輛運(yùn)行狀況模擬、12864信息提示和屏幕有條件刷新。

三、系統(tǒng)的使用方法及效果

1.系統(tǒng)說明。本程序中定義矩陣按鍵中1—8鍵代表8個(gè)站點(diǎn)，13、14鍵可用于時(shí)間設(shè)置，15鍵可切換車輛運(yùn)行狀態(tài)，16鍵完成付費(fèi)動作。程序可按照線路的實(shí)際情況選擇不同數(shù)量的矩陣按鍵并且在源程序中定義不同的站名，以達(dá)到契合某條特定線路的作用。

2.使用功能說明。矩陣鍵盤按下13、14鍵可以模擬設(shè)置時(shí)間。按下15鍵，相當(dāng)于車輛從行駛狀態(tài)改為靠站狀態(tài)或者從靠站狀態(tài)改為行駛狀態(tài)，通過屏幕第三行可以給出對乘客的提示，通過外設(shè)紅綠色燈模擬車輛的狀態(tài)。每次購票后每一站的下車人數(shù)都記錄在后臺，可用于統(tǒng)計(jì)和預(yù)測不同站點(diǎn)的客流量。

3.乘客使用方式。對于乘客角度，若現(xiàn)在車輛位于發(fā)車站，按下1—8任意一個(gè)按鍵，相當(dāng)于選擇乘客要前往的站點(diǎn)，屏幕第四行顯示提示“票價(jià)*元”，再按下16鍵，相當(dāng)于付費(fèi)動作，第四行顯示提示“購票成功”，若等待一段時(shí)間沒有完成付費(fèi)購票，屏幕恢復(fù)初始提示。假設(shè)車輛正停靠在第1站，此時(shí)按下1鍵，即表示想購買從當(dāng)前站前往第1站的車票，屏幕第四行提示“錯(cuò)誤請重新選站”。

在車輛行駛過程中，屏幕第三行會滾動提示“行駛中請拉好扶手”，“下一站***站”，“預(yù)計(jì)下車*人”。在車輛靠站時(shí)，屏幕第四行顯示提示“車輛到站有序下車”。車內(nèi)乘客可根據(jù)相關(guān)信息預(yù)計(jì)客流，提前做好下車準(zhǔn)備。

四、結(jié)束語

我們設(shè)計(jì)的多方位的公交乘客客流顯示系統(tǒng)可以便于將車輛到站信息、車輛擁擠程度等信息整合在一個(gè)平臺上，將信息傳遞給乘客、車站和司機(jī)，同時(shí)后臺數(shù)據(jù)可在加入物聯(lián)網(wǎng)功能后上傳到運(yùn)營公司用于查詢和分析，運(yùn)營公司也可以根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)調(diào)整運(yùn)力，為乘客提供更好的乘坐體驗(yàn)。這樣的信息共享不僅方便了乘客，而且在大數(shù)據(jù)時(shí)代依托新的信息載體和傳遞途徑，順勢而為，符合時(shí)代的需求。

作為初學(xué)者，在設(shè)計(jì)和操作過程中難免存在不恰當(dāng)之處。比如進(jìn)行的模擬線路站點(diǎn)數(shù)較少，主要適用于非單一票制的運(yùn)營線路。但總體上本設(shè)計(jì)能夠達(dá)到較為滿意的結(jié)果，滿足相關(guān)需求，在部分公交線路上有較強(qiáng)的應(yīng)用價(jià)值。

參考文獻(xiàn)：

[1]馬莉莉，孟祥輝，張廣娟.我國公共交通存在問題及對策分析[EB/OL].北京：中國科技論文在線.2009-01-06.

[2]吳文俊.面向個(gè)人的公交車到站預(yù)報(bào)系統(tǒng)研究[D].南京信息工程大學(xué)，2011.