基于MSP430的公交控制系统

题目：基于MSP430的公交控制系统

摘要：

这个系统中，我们选用恰当的芯片用创新性的思想实现了部分的公交自动控制系统．整个系统以TI的MSP430F169为核心控制芯片，主要由站牌与公交车的通信模块，站牌间通信模块，显示模块三大模块组成。经过实际测试，证明我们的设计方案确实可实现可靠通信，达到了以低成本实现了公交车自动控制功能的目的．

Abstract:

In this system, we establish a partly bus self—control system by using the appropriate chips in a creative way. The whole system is based on the MSP430F169, which works as the core dominative chip , and is mainly consisted of three segments :the communication between the station and bus, the communication between stations, and the display segment. Passing the real tests, our design has been proven to be practical and reliable, reaching the goals of acquiring the bus self—control ability at a low cost.

关键词：

无线通信芯片NRF24L01 无线数传芯片APC220-43 单片机MSP430F169 LED显示器

Key words:

Single chip transceiver NRF24L01

Wireless serial data transfer module APC220-43

Single-chip MSP430F169

LED display

1.引言

随着社会经济的快速发展，人们的生活节奏日益加快，对于交通出行的效率要求也越来越高。目前厦门、广州、济南、无锡等一线城市已经部分实现了智能公交系统，其主要是基于GPS、GIS、GPRS等技术的综合运用。这种方法实现的系统固然可行，但是其高成本投资却不容忽视，这或许也是这类智能公交系统仍未能在二三线城市大量普及应用的重要原因之一。鉴于这方面原因我们设计了本系统，利用无线通信芯片NRF24L01特定的通信距离特点来实现对于公交车辆的位置定位，用无线数据传输芯片APC220-43来实现站牌与站牌间的通信，这两种芯片均价格低廉，且其特定的通信距离十分符合系统的要求，相信我们这种合理使用恰当的小芯片以降低生产应用成本的方法，定可推进公交智能控制系统的普及。

2.系统方案

2.1系统设计关键点：

◆站牌与公交车的通信模块:

当前成熟的方法均使用昂贵的GPS来实现车辆定位,这样能够做到基本10m 范围精确度的准确定位，对乘客来说这么高的精度是不需要的，因为乘客想要知道的也就是大概的车辆位置信息，考虑到城市一般的站牌之间距离就是1000m 左右，也就是说公交车一般在两个站牌之间也就是用2、3分钟左右，这个时间乘客完全可以忍受的误差范围。因此，在车辆到站距离约为20m左右时，在公交车与站牌之间来实现通信即可说明车辆目前在这一站，以达到对车辆定位的目的。

◆站牌间通信模块：

目前的方法是由GPS定位得到车辆精确位置后，利用GPRS的传输网络来直接发布到各个站牌上，这样需要耗费很大一笔信息费，因此我们考虑用一种适合站牌间距离（1000m左右）相互通信的数据传输模块，此站牌将获得的车辆信息传至一个站牌，下一个站牌再往下一站传输，这样依次往下传的思想，如此避免了长距离的数据传输，大大的降低了信息发布成本。

2.2 系统流程概述：

本系统由MSP430F169作为系统的MCU，由MSP430F169控制站牌与公交车的通信模块，站牌间通信模块，显示模块这三个子模块。通过相应通信芯片实现公交车定位，站牌间通信，进而实现最终的LED显示。

车载NRF24L01子模块发送车辆信息，当公交车即将靠站时，站牌NRF24L01子模块获得公交车的进站信息，并将站牌信息反馈给车载NRF24L01子模块，进

而实现定位。该站牌将车辆信息通过无线数传芯片APC220-43传送给下一个站牌，下一个站牌再依次传下去，让每一个站牌都收到此时车辆的位置信息。每一站牌MCU根据本站牌所收到的公交车信息更新显示模块的显示内容，以提醒乘客。

系统流程框图如下：

3. 系统硬件设计

本系统分为：站牌与公交车的通信模块，站牌间通信模块，显示模块共三个大模块。

3.1站牌与公交车间通信模块

本模块又分为两个子模块：车载NRF24L01子模块，站牌NRF24L01子模块。主要功能是实现对各路公交车的定位。当公交车即将靠站时，站牌NRF24L01子模块能获得公交车的进站信息，并将站牌信息反馈给车载NRF24L01子模块，进而实现定位。

20m 。

行通信，站牌20m

与站

3.2.

信息。

达到1500，进行站APC220-43下个站牌APC220-43，依次传递。既可在保证实现功能的同时，又比常用的方法经济简单许多。

站牌间无线数传芯片APC220-43间通信简明过程如下图：

3.3显示模块

本模块又分为：站牌显示模块，车载显示模块共两个子模块。主要功能是实现信息的显示。

◆站牌显示模块：

本站的MCU根据本站所接收到的所有信息进行处理，在站牌显示器上显示经过本站的每一路公交车中距离本站最近的公交车的当前位置信息，并实时更新，以提醒候车乘客。

站牌显示器如下图：

车次当前位置

916路钟楼站

400路西北大学

233路西安电子科技大学

9路火车站

◆车载显示模块：

车载MCU根据本车所接收到的所有信息进行处理，在车载显示器上显示下一站的名称。并实时更新，以提醒下车乘客。

车载显示器如下图：

下一站：钟楼站

请您提前准备下车

4.系统软件设计

本系统软件分为两个部分：车载部分软件、站牌部分软件。

4.1车载部分软件

此程序功能是实现车载NRF24L01子模块与站牌NRF24L01子模块之间的信息交互及车载显示模块的显示控制。

采用子程序轮询方式工作，为站牌与公交车间通信模块子程序、按键处理子程序、车载显示模块子程序这三个子程序分配MCU的使用时间。由于这3个子程序的优先级不同，从高到低依次为：站牌与公交车间通信模块子程序、按键处理子程序、车载显示模块子程序。轮询工作的实现是利用定时器A进行加计数，将计数结果对6取余，余数为3或4或5这三种情况下运行站牌与公交车间通信模块子程序，余数为1或2这两种情况下运行按键处理子程序，余数为0时运行车载显示模块子程序。