基于ZigBee技术的公交车自动报站系统设计

随着我国经济的高速发展，人们外出旅行的机会逐渐增多，公交汽车在日常生活中的作用越来越突出，从而对城市公交系统安全运营方面提出了更高的要求。目前，许多中等以上城市的公交车上都实现了无人售票，公交司机对行车安全承担的责任也就更大，这就迫切需要在每辆公交车上安装自动报站器。近些年来，国内学者逐步开展了这方面的研究工作，采用单片机、嵌入式处理器、无线传感器网络和GPS等技术设计了各种公交自动报站系统，对城市公交的发展起了很好的促进作用。但是，目前大部分中小城市的公交线路仍未全面采用自动报站系统，急需成本低廉、运行可靠、易于维护、易于推广的自动报站器。

笔者针对中小城市公交系统的特点，将单片机与ZigBee技术相结合，设计出基于ZigBee技术的低成本自动报站器，兼有手动和自动两种报站器的优点，适合于大规模普及应用。

1  总体方案

在城市各主要街道的公交车站台众多，一个站台可能要停靠多个线路的公交车辆，而且同一站台在各个线路的命名可能不一样，因此，站址编码信息需要采用8位拨码开关进行动态设置，以便各路公交车自动识别在本线路中的当前位置。图1所示的是具有n个站台的公交车自动报站系统示意图。



由于中小城市的路面较窄，公交车在行进过程中可能会同时接收到多个站址编码信息，如图1中右向行驶的公交车就会同时接收到站台1和站台n的编码信息，此时可以通过行驶方向自动判断站台1的编码信息是有效的。车辆行驶方向可以采用预制或站址递增（递减）方式进行识别，如果出现编码突变的情况，说明车辆行进过程中可能因为无法自动报站而采用了手动报站，这样系统可以记录下该站台的编码以便及时维修。

本系统分为车载和站台两部分，车载部分采用以MSP430F149单片机为核心的控制模块；站台部分只需要发射站址编码信息，要求低功耗、低成本、高可靠性且易于维护，因此ZigBee发射模块以CC2430芯片为核心构成。图2所示的是公交车自动报站系统的设计框图。



2  硬件设计

2.1  站址编码信息发射器

站址编码信息发射器的硬件设计如图3所示，主要由ZigBee发射模块、晶振、阻抗匹配网络、天线和电池组成。ZigBee选用Chipcon公司的CC2430芯片，该芯片延用了以往CC2420芯片的架构，在单个芯片上整合了ZigBee射频前端、内存和微控制器（增强型8051内核），采用0.18  mCMOS工艺生产，在发射模式下电流损耗低于25mA,具有从休眠时间模式切换到主动模式的超短时间特性，特别适用于要求电池寿命非常长的场合，2节5号电池最长可使用2a时间。

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