基于GPRS的智能公交站牌顯示系統設計

楊慶國 包麗 王亮 張森堯 趙傳達

摘 ?要：城市經濟帶動內部交通事業的飛速發展，現代公交車系統也逐漸具有了更高的智能化水平，在國家優惠政策的支持下，公共交通系統被改進。新型智能公交站牌使城市居民可享用更加便捷的公交服務，優化站牌的顯示系統時，可運用GPRS系統，構建無線型信息傳輸系統。現結合智能公交系統，探討利用GPRS技術設計其站牌顯示系統的情況。

關鍵詞：GPRS;智能公交站牌;顯示系統;設計方法

中國交通經濟水平提升，城市經濟發展速度逐步加快，城市交通事業呈現出更好的發展趨勢，政府大力推動公共交通事業發展，以此來支持環保事業。減少汽車尾氣排放量。公交是城市公共交通系統中的重要交通工具，為了讓消費者掌握實時化的公交信息，不少城市都啟用了智能型公交站牌，現利用GPRS技術改造其顯示系統。

1 智能公交系統

公交系統直接影響居民的出行體驗，因此交通建設部門應用更多的技術資源完善交通運輸體系，進一步建設了智能化的公交系統，合理使用電子站牌、車載終端與車輛監控中心。各個模塊分別發揮著不同的功能，車載終端可利用無線網絡將向公交車輛監控中心傳輸車載人數與實時位置等信息，主要負責基礎信息采集工作。

監控中心收集車輛傳輸數據，并對其進行綜合處理，處理數據結果之后，同樣利用無線通信網絡系統將信息傳輸至電子站牌。監控系統收集公交顯示系統中的反饋信息，監控系統還可以直接收集反饋信息將其傳輸到公交顯示系統中，以此來應對公交調度管理情況，控制交通運行壓力，節省交通運輸資源。電子站牌主要接收交通數據信息，模塊之間存在緊密的聯系，利用LED點陣屏可直接對外發布重要信息，乘客在等候公交車時可獲取便捷化的信息服務。

2 系統設計

設計公交車站牌顯示系統時，要主要其功能，采用合理的設計方案支持設計工作，優化功能框圖，采集乘客信息，處理重要數據，顯示主控系統的相關信息。

在顯示系統內部，車載終端、控制中心以及GPRS技術可支持傳輸數據的功能，獲取系統數據之后，系統可提供解碼的功能，同時也可將重要的數據傳輸到信息處理系統處，在信息處理模塊內部，技術人員可建設數學模型，利用客觀修正的方法來處理相關的因子，技術人員可根據公交車的具體信息來測算其到達時間，末班車狀態、乘客數量與實時化的公交車狀態均能夠在顯示系統中呈現，信息可被有效更新。公交車的狀態信息可在顯示調度模塊中體現，考慮到各類客觀性的影響因素，還需顯示公益廣告、緊急信息與乘客相關信息。調整顯示內容，以此來更好地服務乘客。系統中的信息采集模塊直接獲取乘客信息，除了人數信息之外，還有乘坐路線等信息。各個模塊配合發揮作用，公交調度工作也變得更加靈活化與便利化。

3 軟件設計

系統程序運行方式極具科學化特點，根據公交數據流向，可以將其劃分成數據顯示、數據處理與數據傳輸三個功能模塊，根據信息的緊急程度來選定信息的現實位置，緊急信息可直接在顯示系統中體現，接收重要的公交信息后可將其傳輸到數據處理模塊處，利用算法來修正數據，更新公交狀態數據，對其進行反饋，將數據輸送到監控中心處，及時更新顯示系統中的數據，傳輸的信息包括預到站信息、緊急信息與位置信息。該系統的智能化體現在信很多方面，可直接將歷史信息與GPS信息結合，預判公交出行的重要信息，確保系統提供的數據更加符合實際情況。信息處理部分借助于主控芯片STM32的強大計算能力，以及高達72MHz的時鐘，首先對接收的數據除緊急信息外進行分類如下：GPS信息、公交車到站時間歷史數據、預到達公交的狀態信息等，其中緊急信息不經過信息處理直接送于顯示模塊顯示。由于GPRS的傳輸速度和流量費用的限制，不能對數據連續刷新，因此對GPS信息通過數學模型中的二次曲線擬合的方式進行數據處理，以實現公交位置是實時的、連續的顯示，強化顯示效果。

4硬件設計

該系統主要由主控芯片控制無線信息傳輸部分、信息處理以及顯示部分，最終通過LED向乘客顯示出行信息。其中信息處理以及信息顯示調度部分均由STM32主控芯片完成，通過一定的算法以及實時反饋信息完成數據的處理以及顯示。無線模塊由SIM300模組配合外圍電路連接STM32主控芯片，在主控的控制下完成初始化以及數據的傳輸、編碼、解碼等工作。LED部分借助于主控芯片驅動74HC595與74HC138芯片進而實現LED點陣控制與顯示功能。主控制器選用STM32F103VE增強型單片機，STM32系列單片機使用高性能的ARM CortexTM-M3 32位的RISC內核，工作頻率為72MHz，內置高速存儲器（高達512K字節的閃存和64K字節的SRAM），具有強大的信息處理能力，豐富的增強I/O端口和聯接到兩條APB總線的外設，是某半導體公司專門為高性能、低成本、低功耗的嵌入式應用設計的產品。本設計中，STM32通過串口連接SIM300無線收發模塊進而實現數據的傳輸與模塊控制。LED通過GPIO端口模擬的SPI接口連接到STM32上，完成信息顯示。本設計中，STM32的主要功能是控制無線傳輸模塊接收車輛狀態信息，對數據的處理以及將處理后的信息送無線收發模塊SIM300反饋回監控中且在LED點陣屏顯示。除此之外，STM32還完成對SIM300、LED點陣等芯片的初始化。

采用P3.75的8×8單色點陣模塊進行擴展，橫向128/8=16塊，縱向64/8=8塊。為方便電路板的設計，先由橫向4塊縱向4塊擴展成32×32的顯示單元，再由8塊32×32的單元完成設計。行驅動控制芯片選用74HC138D，功率芯片選用4953，列驅動控制芯片采用74HC595D。顯示屏控制卡采用某半導體公司生產的STM32F103VBT6單片機作為主控芯片，由STM32F103VBT6本身具有128KB的片上Flash和64KB的片上RAM，足以存放程序代碼，因此不需要擴展外部ROM及RAM;同時使用專用字庫芯片GT23L32S4W，支持多達22種字體，大大增強了字符的顯示能力。同時，控制卡采用RS232/485通信接口，可以通過RS232/485很方便的對顯示屏進行顯示配置。從而容易實現公交狀態信息的實時顯示以及更新。

xSIM300是SIMCOM推出的GSM/GPRS三頻/四頻模塊，主要為語音傳輸、短信息和數據業務提供無線接口。SIM300集成了完整的射頻電路和GSM的基帶處理器，適合于開發一些GSM/GPRS的無線應用產品，如移動電話、無線數據傳輸業務、遠程測量等，應用范圍十分廣泛。本設計的重點主要是單片機與SIM300模塊串行通信，無線GPRS數據的收發。

新型公交系統借助智能化的信息顯示平臺，提供了更加多樣化的公共交通服務，充分提升了公交管理工作的效率，公交系統的信息化與智能化水平均有所提升，相比原來的智能公交信息平臺，其具有的穩定性與可靠性也更加突出，該系統還能夠有效支持共享公交資源的功能。本文從系統、硬件與軟件設計工作切入，全方位解析了新的顯示系統設計工作的技術要點。

5 結束語

本文主要分析了現代城市公交站牌的智能化顯示系統的設計工作，GPRS技術隸屬于移動數據業務范圍內，屬于新型無線數據傳輸技術。利用封包式系統來傳輸公交車的相關信息，該系統的應用成本低，信息傳輸速率也比較高。除了向市民展示實時化的公交車信息，該顯示系統還支持顯示公益廣告的功能，公交信息管理工作也變得更加便捷。

參考文獻

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