班車員工下站無線提示系統設計

何小映

（西安航空學院電子工程學院，陜西西安 710077）

當今社會，企事業單位越來越多，單位大小不同，員工上下班乘坐的交通工具也不相同，大型企事業單位一般都擁有幾輛甚至幾十輛班車，而員工由于居住地不同，中途下車的比較多。一般來說，單位都會在起點到終點之間設置多個固定的停靠點，便于員工上下班乘坐班車，鑒于員工乘坐及下車是隨機的，如果某些員工要在中途某個點下車，而這些員工又坐的離司機駕駛室比較遠，當要下車時就會比較不方便，因為他們要提前去告訴司機，就需要在車輛行駛時從座位上站起來去告訴司機，有時車速較快，在車廂過道中行走比較危險，如果被監控拍下，司機還可能會遭到罰款和扣分的處罰[1]。所以設計了一套下車無線提示系統[2]，當員工需要中途下車時，通過按鍵輸入車的編號和站點編號，駕駛室的顯示器通過無線方式接收到信息，就能提前知道某個站點是否有人下車，以及有多少人下車，從而能夠提前做好準備，這樣既方便了司機，也方便了員工，避免了一些交通事故的發生。

1 系統整體結構

該系統包括發送部分和接收部分，兩者在硬件上彼此獨立，通過無線發送模塊和無線接收模塊進行通信，系統的整體結構如圖1 所示[3]。

圖1 系統整體結構圖

在系統中，員工持有的是發送器，駕駛室安裝的是接收器，對每輛班車都進行了編號，如果有5 輛車，則編號從1～5。以一輛班車為例進行介紹，假設該車的車號為“1”，該車中有兩名員工甲和乙，如果員工甲要在中途某站點“1”下車，只需要在發送器的按鍵上按下車牌號及要下站的站點名稱，員工乙要在中途某站點“2”下車，只需要在發送器的按鍵上按下車牌號及他要下站的站點名稱，站點名稱及其編號已在程序中進行了處理。然后再按下發送鍵，發送器就發送車輛編號和站點編號，發送時有兩個指示燈提示發送狀態。接收器收到該車編號信息及站點信息以后，將會在液晶顯示器12864B上相應的站點位置進行加一顯示接收到的要下站的人數。

2 發送部分

發送部分電路主要包括STC89C52RC 單片機、矩陣式鍵盤、無線發送模塊NRF24L01、指示電路，其框圖如圖2 所示[4]。

圖2 發送電路框圖

2.1 矩陣式鍵盤

鍵盤采用矩陣式結構，由4×4 按鍵構成[5]，電路如圖3 所示。

圖3 矩陣式鍵盤

行線連接到P1.0～P1.3，列線連接到P1.4～P1.7，圖3 中，B1～B8 表示車的編號，S1～S7 表示站點編號，可以實現8 輛車，7 個站點設置，能滿足大多數單位的需求，可以按照實際情況在按鍵上寫上車輛編號及站點名稱。按鍵的分析采用行列反轉法，首先PI口輸出0xF0，讀入PI 口數據并保留高四位，然后PI口輸出0x0F，讀入PI 口數據并保留低四位，兩次數據進行或運算，根據不同的運算結果就能知道哪個鍵被按下。車輛編號與鍵值關系如表1 所示，站點編號與鍵值關系如表2 所示。

表2 站點編號與鍵值關系

表1 車輛編號與鍵值關系

2.2 無線發送模塊

數據的發送采用無線模塊NRF24L01，該模塊與單片機的接口電路如圖4 所示[6]。

圖4 無線發送模塊與單片機接口

無線發送模塊采用NRF24L01[7]，該模塊工作在2.4 GHz 全球開放ISM 頻段，需要的3.3 V 電源可以采用ASM1117 模塊提供，該模塊采用SPI 接口方式，管腳CE 為片 選信號，CSN 為SPI 片選 信號，SCK 為SPI 時鐘，MOSI 為SPI 主出/從入信號，MISO 為SPI 從入/主出信號，IRQ 為中斷輸入信號[8]。

2.3 指示燈電路

指示燈電路部分采用2 個LED 發光二極管[9]，其中LED 指示發送過程，該指示燈熄滅表示無數據發送，點亮時表示正在進行發送，如果接收方沒有收到，將會進行閃爍表示持續發送，如果發送完畢并且收到應答信號，則LED 熄滅，LED1 點亮，所以通過這兩個指示燈就可以知道發送的狀態，電路如圖5 所示。

圖5 發送狀態指示電路

2.4 發送程序流程

發送端程序為循環結構，包括矩陣鍵盤處理程序和無線發送程序，按鍵進行車輛號和站點號的輸入，發送端程序流程如圖6所示。

圖6 發送程序流程圖

整個發送程序為一個循環結構，首先判斷是否有鍵按下，如果沒有就一直等待，如果有就通過行列反轉法求鍵值M 并判斷，如果M 為車號的鍵值，則賦值給數組元素TX_BUF[1]，如果M 為站點的鍵值，則賦值給數組元素TX_BUF[2]，如果M=0x77，則表示已經輸入完畢，將進行數據發送，當該鍵釋放后就點亮LED，把數組TX_BUF 中的值一個一個地發送出去，每發一個LED 閃爍一次，當發送完畢后，LED 燈滅，LED1 燈亮，從而完成一次信息的發送，然后進入下一次讀鍵。

3 接收部分

接收部分電路主要包括STC89C52RC 單片機、無線接收模塊NRF24L01、指示電路、液晶顯示電路[11]，框圖如圖7 所示。

圖7 接收框圖

3.1 單片機與無線接收模塊部分

單片機與無線接收模塊的接口與無線發送電路相同，因為無線模塊同時具有發送和接收的功能，該部分電路可參見圖4。

3.2 液晶顯示部分

顯示采用12864B 液晶顯示器[12]，該顯示器顯示4 行信息，如圖8 所示[13]。

圖8 液晶顯示器顯示內容

圖8所示僅為其中一輛車的顯示內容，一共有4行內容。第一行顯示的是車牌尾號后四位及對應的編號，車輛不同，顯示的信息也不同，對于每輛車來說接收器是固定的。第二行至第四行顯示的是中途下車的站點名稱及人數，這些站點名稱對于每個接收器來說都是相同的。站點后面加一顯示要在該站點下車的員工人數，沒有人下車時無顯示。司機通過接收器顯示的信息就能提前知道中途下車的情況，從而提前做好準備。

3.3 接收狀態指示部分

指示電路用來指示接收狀態，P2.6 連接發光二極管陰極，當接收到數據P2.6=0，發光二極管點亮，延時3 s 后熄滅[14]，從而給司機提示。

3.4 接收部分程序流程

接收程序流程圖如圖9所示[15]。接收程序部分首先對12864 進行初始化，包括將其設為8 位并行口，光標及顯示設置，清屏等，接下來顯示初始信息，如圖8 所示，第一行到第四行分別顯示車輛尾號后四位及車輛編號、站點一名稱、站點二名稱、站點三名稱，這些名稱可以進行定制，在編程時初始化寫入程序中。系統使用定時器0 進行300 ms 定時，用來確定接收時間，每300 ms 進行一次數據接收。接下來對接收模塊進行初始化設置，包括設置接收地址、設置自動應答、設置發射功率、數據傳輸率等[16-18]，當300 ms 定時時間到后，判斷是否收到數據，如果接收到數據而且數據的第一個字節RBUF[0]為0xa1，再判斷第二個字節RBUF[1]是不是本車編號，如果是，再根據第三個字節RBUF[2]的站點號，對k1～k3的值加一并顯示，k1～k3分別表示在第一個站、第二個站、第三個站下站的人數。

圖9 接收程序流程圖

4 結論

從實際需求出發，設計了一個員工到站下車無線提示系統，該系統實現了在單位班車上員工下站時給司機發送無線提示信息，在車輛行駛過程中，到達員工需要下車的站點前，員工可以在發送器上隨時按下車輛編號和站點編號，點擊發送鍵即可發送下站提示，司機處的接收器接收到信息后，司機就可以通過觀察顯示器上的數據采取相應的措施，如果有員工下站則提前做好準備，避免了事故的發生，如果沒有一個員工下站，則可以忽略該站，無需停靠，從而提高通行效率，具有一定的實用價值。