公交车智能报站系统的设计与实现
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整个系统的软件设计流程如图 3所示 。
图 3 软件流程图 Fig. 3 Flowchart of the software 软件主要采用 C 语言编写 , 系统处于工作状态 时 , CPU 将 GPS 接 收 器 的 信 息 串 行 读 入 , 同 存 放 在 NAND Flash芯片中的车站位置信息相比较 ,选择需要 播放的内容 。键盘接口主要用来实现系统的手动 /自 动模式切换等设置 。LCD 显示屏则可以让驾驶员实时 掌握机器的工作状况 。
2 软件系统设计
图 2 系统接口电路 Fig. 2 Systematic interface circuit
1. 2. 1 单片机与 GPS模块的接口 由于 Jup iter 30 GPS模块工作电压为 3. 0～3. 6 V ,
串口输出的 CMOS信号电平与 TTL 电平基本兼容 ,故 可直接与单片机的串口连接 。默认情况下 ,通信采用 异步串行模式 , 速率为 9 600 bit/ s, 每个数据帧包括 8个数据位 、无奇偶校验位 、1位停止位 , GPS接收机的 协议为 NMEA , 以 1 帧 / s的速率依次输出 ＄GPGGA、 ＄GPGLL、＄GPGSA、＄GPGSV、＄GPRMC、＄GPVTG、 ＄GPZDA 数据帧 ,所有数据帧都带有校验和 。 1. 2. 2 单片机与 NAND Flash接口
more safety, intelligent, accurate and stable passenger information than those p rovided by manual broadcasting. Keywords: SPCE061A GPS NAND Flash Intelligent broadcasting Vehicle navigation
0 引言
伴随着国内公共交通事业的发展 ,公交车报站的 方式已经有了很大的改变 。它由传统的售票员喊话报 站逐渐变为驾驶员使用报站器手动报站 ,这在一定程 度上节约了人力和物力 。但由于驾驶员既要保证安全 驾驶又要兼顾报站 ,所以经常出现报站不及时 ,甚至出 现错报 、漏报的现象 ,而且让驾驶员在驾驶过程中进行 报站 ,也存在安全隐患 。
74
PROCESS AUTOM AT IO N INSTRUM ENTAT IO N Vol130 No111 Novem ber 2009
公交车智能报站系统的设计与实现 黄金明 ,等
1. 2 关键技术分析 系统的接口电路如图 2所示 ,其中 ,主要的关键技
术包括单片机与 GPS模块 Jup iter 30的通信 、单片机读 写 NAND Flash大容量存储器 K9F1208 以及 3 V /5 V 混合电源的转换 。
系统主程序主要包括各个模块的初始化 、设置异 步通信参数并启动通信 、根据状态读取 UART缓冲区 数据 、GPS数据处理以及语言播报程序调用等 。语音 播报程序中使用的文件格式为凌阳 SACM - A2000[5 ] , 采用该格式只需在程序中直接调用语音播放函数即 可 。播放初始化程序完成初始化 A /D 和音量 ,播放程 序从存储器中取出语音数据 ,然后对其进行解压 ,再经 过 D /A 转换驱动扬声器发声 。整个系统的软件开发 工作主要是在 μ′nSPTM IDE 2. 0. 0开发环境下完成的 。 2. 1 系统主程序设计
(下转第 78页 )
75
可拓评价方法在传感器选型评价中的应用 刘学军 ,等
根据专家评价量值 ,可知传感器的各选型方案物 元模型为 : R = ( Fi , Ci, V i ) , 式中 : Ci = {容量 , 匹配性 能 , 精度 , 反应速度 , 适应性 , 成本 } , V j = { vi1 , vi2 , vi3 , vi4 , vi5 , vi6 } 。
v12 = 83, v12 | V2
ρ( v12 , V2 ) =
83 - 85 + 95 2
-
95
2
85
=
2
( 10)
ρ( v12 , V2p ) =
83 - 80 + 100 2
- 100 - 80 = - 3 2
K12 ( v12 )
=ρ(
vij
,
ρ( vij, Vpj ) -
Vj) ρ(
vij
术和 GPS技术的结合 ,整个系统由 SPCE061A 开发板 、 GPS接收模块 NAVMAN Jup iter 30、NAND Flash存储器 K9F1208和 SPLC501液晶显示模组等组成 。智能报站 系统硬件电路的基本结构如图 1所示 。
修改稿收到日期 : 2009 - 06 - 04。 第一作者黄金明 ,男 , 1974年生 , 2004年毕业于北京师范大学信息学 院 ,获硕士学位 ,副教授 ;主要研究方向为计算机应用 。
本系统的开发板内核电压通过芯片 SPY0029 稳 定在 3. 3 V,而 I/O 端口的电压可以选择 3. 3 V ,也可以 选择 5 V。所以在开发板上存在 5 V 和 3. 3 V 这 2种工 作电压 ,用户可以通过跳线 J5 对这 2 种电压进行选
《自动化仪表 》第 30卷第 11期 2009年 11月
便携式数字产品的发展使得体积小 、功耗低的器件 得到广泛应用。数字系统的工作电压已经从 5 V 降至 3 V,甚至更低 (例如 2. 5 V 和 1. 8 V ) ,但是目前仍存在 许多 5 V电源的逻辑器件和数字器件。因此 ,在许多设 计中 3 V (含 3. 3 V)逻辑系统和 5 V逻辑系统共存 ,出现 了不同的电源电压在同一电路板中混用的现象 。
鉴于目前大部分城市公交系统均采用一人一车 、 自动投币 、手动报站的实际情况 ,本文提出了一种利用 GPS信号实现对站点自动播报的系统 。该系统可以大 大减轻驾驶员的工作量 ,并能够杜绝驾驶员在驾驶过 程中由于兼顾报站器带来的安全隐患 。
1 硬件系统设计
1. 1 系统硬件结构 基于 GPS的公交车智能报站系统是无线通信技
K9F1280是 Sam sung公司生产的采用 NAND 技术 的大容量、高可靠 Flash存储器 [2 - 4 ] ,存储容量为 64MB, 除此之外还有 2 048 kB 的空闲存储区。该器件采用 TSSOP48封装 ,工作电压为 2. 7～3. 6 V。该芯片可以很 好地与凌阳 SPCE061A开发板协同工作 ,而且 64 MB 的 空间也足以使报站所需的语音信息能够全部得以保存 。 1. 2. 3 混合电压供电系统
给定期望选型方案的物元模型中的评价量值范围
和可能最大量值范围如下 :
V1 = < 80, 90 > 、V2 = < 85, 95 > 、V3 = < 85, 95 > 、
V4 = < 85, 95 > 、V5 = < 75, 85 > 、V6 = < 85, 95 > 、V1p =
< 70, 100 > 、V2p = < 80, 100 > 、V3p = < 70, 100 > 、V4p =
< 80, 100 > 、V5p = < 80, 100 > 、V6p = < 60, 100 > 。
根据需求
,
选取
ω j
= 1 /6 ( j = 1,
2,
…,
6) ,由式
( 7) 、
式 (8)得到方案一的关联度评价结果计算方法为 :
v11 = 90, v11 ∈V1
K11 = - ρ( v11 , V1 ) = 0
967。同
理
可
得
:
λ 2
= 0.
828,
λ 3
= 1.
788。
这时 ,方案的最优顺序为 :方案三 、方案一 、方案二 。
4 结束语
利用可拓评价方法对传感器选型进行评价 ,可以 得到符合实际的方案决策 。期望选型方案的物元模型 中的评价量值范围和可能最大量值范围对选型的评价 结果影响较大 。评价量值范围和可能最大量值范围越 大 ,则关联度评价结果的区分度越高 ,但会降低某个重 要评价量值的重要程度 。为解决这一问题 ,对一些重 要的评价量值 ,可适当增大其权重 。传感器的选型评 价必须与传感器的应用相结合来综合考虑 ,将可拓评 价方法应用于传感器选型评价中 ,可行性较高 。 参考文献
图 1 系统硬件电路结构 Fig. 1 Structure of system hardware circuit
本设计选用 SPCE061A 作为系统的核心芯片 [1 ] 。 SPCE061A 是凌阳科技公司开发的采用 μ′nSPTM (m i2 crocontroller and signal p rocessor) 内核的 16 位微控制 器 ,内嵌 32 kB 的 Flash ROM。在 2. 6 ～3. 6 V 工作电 压下 ,其工作速度范围为 0. 320 ～49. 152 MHz。高速 μ′nSPTM内核能够非常容易而且快速地处理各种复杂 的数字信号 。 SPCE061A 芯片具有的特点还包括 PLC C84封装 、极低的功耗 、32位可编程的多功能 I/O 端 口 、2个 16 位定时器 /计数器 、低电压复位 /监测功能 、 8通道 10位模 /数转换输入功能 、内置自动增益控制 功能的麦克风输入方式以及双通道 10位 DAC方式的 音频输出功能等 ,这使得它非常适合用作智能报站系 统的核心芯片 。此外 , SPCE061A 还内置在线仿真接 口 ,可方便地完成程序下载和数据写入等工作 。
择 ,本系统选择使用 3. 3 V 电压 。 1. 3 LCD 显示模块
SPLC501液晶显示模组为 128 ×64 点阵 ,面板采 用 STN 超扭曲向列技术制成 ,并且由 128 Segment和 64 Common组 成 , 液 晶 显 示 模 块 LCM ( liquid crystal module) 非常容易通过接口被访问 。模组上的液晶显 示器采用凌阳科技公司的 SPLC501 芯片作为 LCD 驱 动和控制器 ,该液晶显示器为 128 ×64点阵图形 。
摘 要 : 针对公交车驾驶员手动报站存在的安全隐患问题 ,提出了一种新的智能报站系统设计 。该系统由 SPCE061A 单片机 、GPS、 LCD 和键盘组成 ,通过实时比较 GPS信号与存储在 NAND Flash中的站点信息来确定当前站点信息 ,实现智能播报 。与传统的手动语 音播报方式相比 ,该系统具有更好的安全性 、智能性 、稳定性 ,并且播报结果准确可靠 。 关键词 : SPCE061A GPS NAND Flash 智能报站 车辆导航 中图分类号 : TP273. 5 文献标志码 : A Abstract: To overcome the hidden danger of manual broadcasting in buses, a novel intelligent passenger information system has been p ro2 posed. The system is composed of SPCE061A single chip computer, GPS, LCD and keyboard. Through comparing GPS signal and the bus2stop information stored in NAND Flash in real time to determ ine information of the com ing stop , then the information is released. The system offers
,
V
j
)
=
- 0.
4
(11)
利用同样的方法可计算出 : K13 ( v13 ) = 3, K14 ( v14 ) =
1, K15 ( v15 ) = 3, K16 ( v16 ) = - 0. 8。 根据式 (9)可知 ,方案一的关联度评价结果为 :λ1 =
n
∑ω K j = 1 j 1 j
= 0.
公交车智能报站系统的设计与实现 黄金明 ,等
公交车智能报站系统的设计与实现
D e s ign and Im p lem e n ta tio n o f 百度文库PS Pa s se nge r Info rm a tio n Sys tem fo r B u se s
黄金明 宋明慧
(曲阜师范大学电气信息与自动化学院 ,山东 日照 276826)
图 3 软件流程图 Fig. 3 Flowchart of the software 软件主要采用 C 语言编写 , 系统处于工作状态 时 , CPU 将 GPS 接 收 器 的 信 息 串 行 读 入 , 同 存 放 在 NAND Flash芯片中的车站位置信息相比较 ,选择需要 播放的内容 。键盘接口主要用来实现系统的手动 /自 动模式切换等设置 。LCD 显示屏则可以让驾驶员实时 掌握机器的工作状况 。
2 软件系统设计
图 2 系统接口电路 Fig. 2 Systematic interface circuit
1. 2. 1 单片机与 GPS模块的接口 由于 Jup iter 30 GPS模块工作电压为 3. 0～3. 6 V ,
串口输出的 CMOS信号电平与 TTL 电平基本兼容 ,故 可直接与单片机的串口连接 。默认情况下 ,通信采用 异步串行模式 , 速率为 9 600 bit/ s, 每个数据帧包括 8个数据位 、无奇偶校验位 、1位停止位 , GPS接收机的 协议为 NMEA , 以 1 帧 / s的速率依次输出 ＄GPGGA、 ＄GPGLL、＄GPGSA、＄GPGSV、＄GPRMC、＄GPVTG、 ＄GPZDA 数据帧 ,所有数据帧都带有校验和 。 1. 2. 2 单片机与 NAND Flash接口
more safety, intelligent, accurate and stable passenger information than those p rovided by manual broadcasting. Keywords: SPCE061A GPS NAND Flash Intelligent broadcasting Vehicle navigation
0 引言
伴随着国内公共交通事业的发展 ,公交车报站的 方式已经有了很大的改变 。它由传统的售票员喊话报 站逐渐变为驾驶员使用报站器手动报站 ,这在一定程 度上节约了人力和物力 。但由于驾驶员既要保证安全 驾驶又要兼顾报站 ,所以经常出现报站不及时 ,甚至出 现错报 、漏报的现象 ,而且让驾驶员在驾驶过程中进行 报站 ,也存在安全隐患 。
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PROCESS AUTOM AT IO N INSTRUM ENTAT IO N Vol130 No111 Novem ber 2009
公交车智能报站系统的设计与实现 黄金明 ,等
1. 2 关键技术分析 系统的接口电路如图 2所示 ,其中 ,主要的关键技
术包括单片机与 GPS模块 Jup iter 30的通信 、单片机读 写 NAND Flash大容量存储器 K9F1208 以及 3 V /5 V 混合电源的转换 。
系统主程序主要包括各个模块的初始化 、设置异 步通信参数并启动通信 、根据状态读取 UART缓冲区 数据 、GPS数据处理以及语言播报程序调用等 。语音 播报程序中使用的文件格式为凌阳 SACM - A2000[5 ] , 采用该格式只需在程序中直接调用语音播放函数即 可 。播放初始化程序完成初始化 A /D 和音量 ,播放程 序从存储器中取出语音数据 ,然后对其进行解压 ,再经 过 D /A 转换驱动扬声器发声 。整个系统的软件开发 工作主要是在 μ′nSPTM IDE 2. 0. 0开发环境下完成的 。 2. 1 系统主程序设计
(下转第 78页 )
75
可拓评价方法在传感器选型评价中的应用 刘学军 ,等
根据专家评价量值 ,可知传感器的各选型方案物 元模型为 : R = ( Fi , Ci, V i ) , 式中 : Ci = {容量 , 匹配性 能 , 精度 , 反应速度 , 适应性 , 成本 } , V j = { vi1 , vi2 , vi3 , vi4 , vi5 , vi6 } 。
v12 = 83, v12 | V2
ρ( v12 , V2 ) =
83 - 85 + 95 2
-
95
2
85
=
2
( 10)
ρ( v12 , V2p ) =
83 - 80 + 100 2
- 100 - 80 = - 3 2
K12 ( v12 )
=ρ(
vij
,
ρ( vij, Vpj ) -
Vj) ρ(
vij
术和 GPS技术的结合 ,整个系统由 SPCE061A 开发板 、 GPS接收模块 NAVMAN Jup iter 30、NAND Flash存储器 K9F1208和 SPLC501液晶显示模组等组成 。智能报站 系统硬件电路的基本结构如图 1所示 。
修改稿收到日期 : 2009 - 06 - 04。 第一作者黄金明 ,男 , 1974年生 , 2004年毕业于北京师范大学信息学 院 ,获硕士学位 ,副教授 ;主要研究方向为计算机应用 。
本系统的开发板内核电压通过芯片 SPY0029 稳 定在 3. 3 V,而 I/O 端口的电压可以选择 3. 3 V ,也可以 选择 5 V。所以在开发板上存在 5 V 和 3. 3 V 这 2种工 作电压 ,用户可以通过跳线 J5 对这 2 种电压进行选
《自动化仪表 》第 30卷第 11期 2009年 11月
便携式数字产品的发展使得体积小 、功耗低的器件 得到广泛应用。数字系统的工作电压已经从 5 V 降至 3 V,甚至更低 (例如 2. 5 V 和 1. 8 V ) ,但是目前仍存在 许多 5 V电源的逻辑器件和数字器件。因此 ,在许多设 计中 3 V (含 3. 3 V)逻辑系统和 5 V逻辑系统共存 ,出现 了不同的电源电压在同一电路板中混用的现象 。
鉴于目前大部分城市公交系统均采用一人一车 、 自动投币 、手动报站的实际情况 ,本文提出了一种利用 GPS信号实现对站点自动播报的系统 。该系统可以大 大减轻驾驶员的工作量 ,并能够杜绝驾驶员在驾驶过 程中由于兼顾报站器带来的安全隐患 。
1 硬件系统设计
1. 1 系统硬件结构 基于 GPS的公交车智能报站系统是无线通信技
K9F1280是 Sam sung公司生产的采用 NAND 技术 的大容量、高可靠 Flash存储器 [2 - 4 ] ,存储容量为 64MB, 除此之外还有 2 048 kB 的空闲存储区。该器件采用 TSSOP48封装 ,工作电压为 2. 7～3. 6 V。该芯片可以很 好地与凌阳 SPCE061A开发板协同工作 ,而且 64 MB 的 空间也足以使报站所需的语音信息能够全部得以保存 。 1. 2. 3 混合电压供电系统
给定期望选型方案的物元模型中的评价量值范围
和可能最大量值范围如下 :
V1 = < 80, 90 > 、V2 = < 85, 95 > 、V3 = < 85, 95 > 、
V4 = < 85, 95 > 、V5 = < 75, 85 > 、V6 = < 85, 95 > 、V1p =
< 70, 100 > 、V2p = < 80, 100 > 、V3p = < 70, 100 > 、V4p =
< 80, 100 > 、V5p = < 80, 100 > 、V6p = < 60, 100 > 。
根据需求
,
选取
ω j
= 1 /6 ( j = 1,
2,
…,
6) ,由式
( 7) 、
式 (8)得到方案一的关联度评价结果计算方法为 :
v11 = 90, v11 ∈V1
K11 = - ρ( v11 , V1 ) = 0
967。同
理
可
得
:
λ 2
= 0.
828,
λ 3
= 1.
788。
这时 ,方案的最优顺序为 :方案三 、方案一 、方案二 。
4 结束语
利用可拓评价方法对传感器选型进行评价 ,可以 得到符合实际的方案决策 。期望选型方案的物元模型 中的评价量值范围和可能最大量值范围对选型的评价 结果影响较大 。评价量值范围和可能最大量值范围越 大 ,则关联度评价结果的区分度越高 ,但会降低某个重 要评价量值的重要程度 。为解决这一问题 ,对一些重 要的评价量值 ,可适当增大其权重 。传感器的选型评 价必须与传感器的应用相结合来综合考虑 ,将可拓评 价方法应用于传感器选型评价中 ,可行性较高 。 参考文献
图 1 系统硬件电路结构 Fig. 1 Structure of system hardware circuit
本设计选用 SPCE061A 作为系统的核心芯片 [1 ] 。 SPCE061A 是凌阳科技公司开发的采用 μ′nSPTM (m i2 crocontroller and signal p rocessor) 内核的 16 位微控制 器 ,内嵌 32 kB 的 Flash ROM。在 2. 6 ～3. 6 V 工作电 压下 ,其工作速度范围为 0. 320 ～49. 152 MHz。高速 μ′nSPTM内核能够非常容易而且快速地处理各种复杂 的数字信号 。 SPCE061A 芯片具有的特点还包括 PLC C84封装 、极低的功耗 、32位可编程的多功能 I/O 端 口 、2个 16 位定时器 /计数器 、低电压复位 /监测功能 、 8通道 10位模 /数转换输入功能 、内置自动增益控制 功能的麦克风输入方式以及双通道 10位 DAC方式的 音频输出功能等 ,这使得它非常适合用作智能报站系 统的核心芯片 。此外 , SPCE061A 还内置在线仿真接 口 ,可方便地完成程序下载和数据写入等工作 。
择 ,本系统选择使用 3. 3 V 电压 。 1. 3 LCD 显示模块
SPLC501液晶显示模组为 128 ×64 点阵 ,面板采 用 STN 超扭曲向列技术制成 ,并且由 128 Segment和 64 Common组 成 , 液 晶 显 示 模 块 LCM ( liquid crystal module) 非常容易通过接口被访问 。模组上的液晶显 示器采用凌阳科技公司的 SPLC501 芯片作为 LCD 驱 动和控制器 ,该液晶显示器为 128 ×64点阵图形 。
摘 要 : 针对公交车驾驶员手动报站存在的安全隐患问题 ,提出了一种新的智能报站系统设计 。该系统由 SPCE061A 单片机 、GPS、 LCD 和键盘组成 ,通过实时比较 GPS信号与存储在 NAND Flash中的站点信息来确定当前站点信息 ,实现智能播报 。与传统的手动语 音播报方式相比 ,该系统具有更好的安全性 、智能性 、稳定性 ,并且播报结果准确可靠 。 关键词 : SPCE061A GPS NAND Flash 智能报站 车辆导航 中图分类号 : TP273. 5 文献标志码 : A Abstract: To overcome the hidden danger of manual broadcasting in buses, a novel intelligent passenger information system has been p ro2 posed. The system is composed of SPCE061A single chip computer, GPS, LCD and keyboard. Through comparing GPS signal and the bus2stop information stored in NAND Flash in real time to determ ine information of the com ing stop , then the information is released. The system offers
,
V
j
)
=
- 0.
4
(11)
利用同样的方法可计算出 : K13 ( v13 ) = 3, K14 ( v14 ) =
1, K15 ( v15 ) = 3, K16 ( v16 ) = - 0. 8。 根据式 (9)可知 ,方案一的关联度评价结果为 :λ1 =
n
∑ω K j = 1 j 1 j
= 0.
公交车智能报站系统的设计与实现 黄金明 ,等
公交车智能报站系统的设计与实现
D e s ign and Im p lem e n ta tio n o f 百度文库PS Pa s se nge r Info rm a tio n Sys tem fo r B u se s
黄金明 宋明慧
(曲阜师范大学电气信息与自动化学院 ,山东 日照 276826)