(一)技術(shù)領(lǐng)域：

每個(gè)公交站均構(gòu)成公交車(chē)到站信息查詢(xún)系統(tǒng)，公交站與公交車(chē)之間采用串口wifi模塊傳遞信息，公交線(xiàn)路利用電力線(xiàn)半波通信實(shí)現(xiàn)各公交站之間信息交換,乘客可利用手機(jī)app登陸計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)端口獲得各路公交車(chē)到站信息。

(二)

背景技術(shù)：
：

隨著公交事業(yè)的蓬勃發(fā)展，越來(lái)越多的人開(kāi)始乘坐公交車(chē)出行，城市公交線(xiàn)路隨著公交事業(yè)的發(fā)展迅猛增多，因此道路也越來(lái)越擁擠，乘客等候乘車(chē)的時(shí)間變得很不確定，造成有的公交車(chē)很擁擠有的公交車(chē)乘客卻很少，由于擁擠的公交車(chē)上下車(chē)人數(shù)多時(shí)間長(zhǎng)，每一站都需要停留更長(zhǎng)時(shí)間，如果乘客能知道各線(xiàn)路公交車(chē)到站信息，避開(kāi)擁堵線(xiàn)路就可以在一定程度上緩解公交線(xiàn)路擁堵情況，同時(shí)也方便乘客乘車(chē)。

現(xiàn)有基于gps全球定位的智能公交站牌系統(tǒng)，通過(guò)該系統(tǒng)提供的擴(kuò)展gps功能，對(duì)公交車(chē)輛進(jìn)行實(shí)時(shí)衛(wèi)星定位，雖然可以實(shí)時(shí)掌握公交車(chē)輛目前的位置、行駛速度、方向等信息，但是基于gps全球定位的系統(tǒng)架構(gòu)復(fù)雜昂貴靈活性差，而且城市多高樓大廈，一些地區(qū)衛(wèi)星信號(hào)不暢，因此影響普及，目前只有超大城市才有試用。

(三)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
：

本系統(tǒng)在公交終點(diǎn)站設(shè)置有公交站的主控制器，在各公交站設(shè)置有公交站控制器，主控制器與各公交站控制器通過(guò)電力線(xiàn)半波通信組網(wǎng)。每輛公交車(chē)安裝有車(chē)載控制器用于與公交站控制器進(jìn)行無(wú)線(xiàn)通信信息交換，系統(tǒng)架構(gòu)簡(jiǎn)單造價(jià)低廉信號(hào)穩(wěn)定性好。

主控制器和各公交站控制器的周波甄別電路，由二個(gè)采用滯回比較器的電壓比較器組成，二個(gè)比較器分別設(shè)置在周波正半周下降段，峰值電壓的60％至80％處作為甄別點(diǎn)1和30％至45％處作為甄別點(diǎn)2，周波正半周下降段接近通信中斷int1的斷點(diǎn)處，甄別點(diǎn)設(shè)置在通信中斷int1的斷點(diǎn)附近，濾去了大部分干擾，并使通信在周波負(fù)半波的位置更準(zhǔn)確。每個(gè)電壓比較器中均包含濾波電路，其電壓比較器的基準(zhǔn)電壓由穩(wěn)壓電路提供，從電力網(wǎng)線(xiàn)經(jīng)信號(hào)調(diào)理、電阻降壓、分壓、穩(wěn)壓后接比較器輸入端。

如圖1所示，在周波過(guò)零處，即甄別點(diǎn)0設(shè)置電壓過(guò)零檢測(cè)模塊，它采用周波正半波信號(hào)經(jīng)電阻分壓、二極管進(jìn)一步隔離負(fù)半周、信號(hào)調(diào)理后送入d觸發(fā)器的時(shí)鐘端clk，d觸發(fā)器的q端接單片機(jī)外部中斷口int0，該外部中斷口int0設(shè)置成電平觸發(fā)，d觸發(fā)器的d端接地，s端接單片機(jī)i/o口，平時(shí)該i/o口置1。當(dāng)周波正半波信號(hào)到來(lái)時(shí)，緊接其后的clk信號(hào)上升沿使d觸發(fā)器q端為0，單片機(jī)外部中斷口int0低電平，從而產(chǎn)生中斷，中斷時(shí)間為t0，從t0處開(kāi)始計(jì)時(shí)，經(jīng)5ms延時(shí)，單片機(jī)掃描甄別點(diǎn)t1處電壓比較器﹙v1﹚的輸出電壓，當(dāng)周波電壓達(dá)到﹙v1﹚的閾值電壓時(shí)，輸出電壓產(chǎn)生跳變，掃描記錄其跳變時(shí)的計(jì)時(shí)時(shí)間t1；同樣掃描記錄甄別點(diǎn)t2處電壓比較器﹙v2﹚輸出電壓跳變的時(shí)間t2，將t1、t2分別與t1、t2相對(duì)應(yīng)的跳變時(shí)間設(shè)定值ts1、ts2作比較；如果在允許誤差范圍內(nèi)，則檢測(cè)到的該周波信號(hào)為真，否則為假。為假時(shí)關(guān)中斷int1，執(zhí)行中斷返回，當(dāng)為真時(shí)d觸發(fā)器置0，執(zhí)行指令：開(kāi)中斷int1、所述i/o口置0、關(guān)中斷int0、所述i/o口置1。

同步時(shí)間采用對(duì)電網(wǎng)周波的累計(jì)計(jì)數(shù)值n與電網(wǎng)一個(gè)周波的平均時(shí)間t相乘的積，再加上計(jì)時(shí)時(shí)間點(diǎn)ti與電網(wǎng)周波整數(shù)值之間的計(jì)時(shí)值ts得到同步時(shí)間tz，其電網(wǎng)周波的平均時(shí)間是在電網(wǎng)周波計(jì)數(shù)過(guò)程將100個(gè)電網(wǎng)周波時(shí)間的測(cè)量值取其平均值得到。

系統(tǒng)是在約定的同步時(shí)間通信。在各站控制器和主控器的通信電路中各安裝一個(gè)通信電子開(kāi)關(guān)、開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)模塊。通信電子開(kāi)關(guān)的開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)模塊是從電力網(wǎng)線(xiàn)經(jīng)電阻降壓、信號(hào)調(diào)理并反相后接d觸發(fā)器a的clk端，d觸發(fā)器a的q端接單片機(jī)的外部中斷口int1，該中斷口設(shè)置為電平觸發(fā)。d觸發(fā)器a的d端接地，其s端與單片機(jī)的i/o口相接，初始狀態(tài)s端置1。當(dāng)clk端的正方波信號(hào)到來(lái)時(shí)，其上升沿使d觸發(fā)器置0中斷口int1低電平產(chǎn)生中斷，在中斷服務(wù)程序中先經(jīng)0.5ms延時(shí)后接通通信電子開(kāi)關(guān)，開(kāi)始計(jì)時(shí)，并使s端置0，d觸發(fā)器置1即q端為1而關(guān)中斷int1，然后進(jìn)行通信，通信電子開(kāi)關(guān)依所采用通信方式接于單片機(jī)相應(yīng)端口，并進(jìn)行信號(hào)調(diào)理，計(jì)時(shí)9ms以?xún)?nèi)這一周波的通信結(jié)束，關(guān)斷通信電子開(kāi)關(guān)，s端置1使開(kāi)中斷等待下一周波的通信，如此周而復(fù)始實(shí)現(xiàn)半波通信。本次通信結(jié)束時(shí)主控器向各站控制器發(fā)送關(guān)斷通信電子開(kāi)關(guān)，關(guān)中斷int1的指令。

公交車(chē)行駛里程的信號(hào)源為安裝在變速器或車(chē)輪輪轂上的里程表傳感器，對(duì)里程表傳感器輸出脈沖信號(hào)計(jì)數(shù)就可反映車(chē)輪轉(zhuǎn)數(shù)，獲取車(chē)速與行駛里程信息，該里程表傳感器輸出信號(hào)經(jīng)電平轉(zhuǎn)換電路、低通濾波電路抗干擾后使輸出信號(hào)可由微控制器端口準(zhǔn)確捕捉識(shí)別，再送入微控制器端口。各線(xiàn)路公交車(chē)的車(chē)載控制器均預(yù)置各站間里程數(shù)據(jù)，以獲得行駛中位置。公交車(chē)與公交站通信時(shí),公交站控制器如果在設(shè)定的時(shí)間間隔內(nèi)沒(méi)有公交車(chē)到站，之后與到站的第一輛公交車(chē)通信時(shí),另外發(fā)送標(biāo)記信號(hào)m,公交車(chē)的車(chē)載控制器將標(biāo)有m的到站實(shí)際測(cè)量里程與設(shè)定里程比較計(jì)算到站里程誤差,取5次以上的到站里程誤差值,按設(shè)定比例次數(shù)刪去數(shù)次最大到站誤差,其余取平均值作為補(bǔ)償值,用于糾正測(cè)量里程。所述設(shè)定的時(shí)間間隔需保證同時(shí)到站的公交車(chē)全部離開(kāi),使下一輛到站公交車(chē)在到站位置停靠。有的車(chē)輛其車(chē)速與里程信號(hào)采用總線(xiàn)信號(hào)輸出，則由其車(chē)速里程數(shù)據(jù)發(fā)送單元獲取車(chē)速、里程數(shù)據(jù)。

無(wú)處不在的wifi連接促進(jìn)了利用wifi快速發(fā)展無(wú)線(xiàn)基礎(chǔ)設(shè)施，使wifi嵌入式應(yīng)用不斷增長(zhǎng)性能不斷提高成本不斷降低。公交車(chē)和公交站均安裝串口wifi模塊，公交車(chē)的車(chē)載控制器和公交站控制器中的串口wifi模塊，是內(nèi)嵌tcp/ip協(xié)議的wifi模塊。其硬件構(gòu)成主要是由內(nèi)嵌的一個(gè)單片機(jī)和wifi模塊構(gòu)成，串口wifi模塊對(duì)外提供uart串口或者spi接口，因而可以通過(guò)串口和單片機(jī)連接。各公交車(chē)的車(chē)載控制器與公交站控制器之間，通過(guò)串口wifi模塊進(jìn)行無(wú)線(xiàn)通信交換公交車(chē)到站信息。

公交車(chē)的車(chē)載控制器和公交站控制器中的串口wifi模塊選用microchip的rn171，也可以選用其它wifi模塊。rn171模塊片上集成完整的tcp/ip協(xié)議，無(wú)需外部驅(qū)動(dòng)，rn171模塊可以進(jìn)入低功耗休眠并且能自動(dòng)掃描和連接ap，因此是一款高集成度超低功耗wifi模塊，適用于電池供電的設(shè)備。模塊工作于2.4g頻段，核心芯片集成了32位處理器，發(fā)射功率可通過(guò)軟件調(diào)整，并支持外接天線(xiàn)。車(chē)載控制器的rn171模塊采用外接天線(xiàn)以增加通信距離。

每個(gè)公交站均構(gòu)成公交車(chē)到站信息查詢(xún)系統(tǒng)，各公交站控制器依據(jù)該站公交車(chē)的線(xiàn)路地址循環(huán)發(fā)送偵測(cè)信號(hào)，到站停車(chē)的公交車(chē)的車(chē)載控制器應(yīng)答后與公交站實(shí)現(xiàn)信息交換，同線(xiàn)路多輛公交車(chē)同時(shí)到站向信道發(fā)送應(yīng)答信號(hào)時(shí)，公交站控制器將會(huì)連續(xù)收到數(shù)個(gè)錯(cuò)誤數(shù)據(jù)包或監(jiān)聽(tīng)到頻道信號(hào)疊加后的強(qiáng)度超限，說(shuō)明當(dāng)前信道受到干擾，這時(shí)，各公交車(chē)按其停車(chē)位置與站點(diǎn)位置之間距離s，按公交車(chē)行駛方向，從向前超過(guò)站點(diǎn)位置6米開(kāi)始，自動(dòng)依每隔6米范圍遞增編號(hào)往后至離站點(diǎn)18—60米，按s值落入所述的編號(hào)范圍來(lái)編號(hào)，上述設(shè)置時(shí)注意通常只有2至3輛車(chē)同時(shí)到站。公交站控制器對(duì)到站公交車(chē)干擾線(xiàn)路依所述編號(hào)順序再發(fā)送偵測(cè)信號(hào)，如再產(chǎn)生干擾則對(duì)未成功通信的公交車(chē),減少所述每隔6米范圍的值重新不重復(fù)編號(hào)，重復(fù)上述過(guò)程至不產(chǎn)生干擾，其編號(hào)到下一站時(shí)失效。當(dāng)線(xiàn)路擁有公交車(chē)數(shù)量較少時(shí)采用固定不會(huì)失效的預(yù)置編號(hào)。

公交站與公交車(chē)通信也采用相鄰站的不同通信信道循環(huán)設(shè)置，上行線(xiàn)路與下行線(xiàn)路同名站點(diǎn)通信信道錯(cuò)開(kāi)使用,防止發(fā)生同頻干擾。公交車(chē)到達(dá)終點(diǎn)站后自動(dòng)改變通信信道和站點(diǎn)順序設(shè)置，公交站控制器將到站信息處理后送顯示器顯示，便于乘客查看。

公交終點(diǎn)站設(shè)置的主控器通過(guò)與其相連的計(jì)算機(jī)與internet網(wǎng)相聯(lián)，乘客即可利用手機(jī)app登陸該計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)端口獲得計(jì)算機(jī)監(jiān)控軟件中各路公交車(chē)到站信息里的數(shù)據(jù)。

(四)附圖說(shuō)明：

圖1是周波甄別電路原理示意圖；

圖2是采用半波通信和wifi的公交到站顯示牌。

(五)具體實(shí)施方式：

采用半波通信和wifi的公交到站顯示牌的電路結(jié)構(gòu)方框圖如圖2所示,包含:

主控制器(1)、公交站控制器(3)、公交車(chē)的車(chē)載控制器(4)；其中車(chē)載控制器(4)由串口wifi模塊和里程表傳感器構(gòu)成,串口wifi模塊采用rn-171模塊，里程表傳感器輸出信號(hào)經(jīng)電平轉(zhuǎn)換電路、低通濾波電路送入rn-171模塊中處理器的i/o端口。

主控制器(1)和公交站控制器(3)均由射頻通信的串口wifi模塊、周波甄別電路、通信電子開(kāi)關(guān)、開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)模塊和lcd顯示器構(gòu)成，其中主控制器(1)通過(guò)與其相連的計(jì)算機(jī)聯(lián)接到internet網(wǎng)(2)。串口wifi模塊采用rn-171模塊，其中l(wèi)cd顯示器與rn-171中微處理器的i/o口相連，lcd顯示器用于顯示公交車(chē)的到站信息。

周波甄別電路由輸入電路、單片機(jī)、非易失存儲(chǔ)器at24c32、電壓過(guò)零檢測(cè)模塊和電壓比較器構(gòu)成。單片機(jī)采用89c52，該單片機(jī)89c52用于控制通信電子開(kāi)關(guān)、開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)模塊和周波甄別電路。輸入電路用于將電力網(wǎng)交流電壓通過(guò)電阻和二極管的分壓，轉(zhuǎn)換為電壓比較器合適的穩(wěn)定的輸入電壓。電壓過(guò)零檢測(cè)模塊用d觸發(fā)器，電壓比較器均采用lm393，其基準(zhǔn)電壓利用穩(wěn)壓電路穩(wěn)定電壓比較器的閾值電壓。

通信電子開(kāi)關(guān)采用可控硅開(kāi)關(guān)，開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)模塊包含輸入電路和d觸發(fā)器。