毕学卓，王媛媛，陈 洁

(德州学院 机电工程学院，山东 德州 253023)

目前，随着城市化进程的加快，公交车已经成为人们出行必不可少的工具，但是随着公交车数量的不断增加，在站牌处所暴露出的问题也越来越多。比如，人们在等车时无法知道自己所等车辆的具体位置，在同一个站牌处有时会有大量的公交车同时停在一起，造成交通堵塞，而且有时又会因司机的判断不及时而造成公交车的追尾。目前国内公交系统中的电子站牌还停留在原有的形式和功能上，站牌内容简单，只能显示简单的车次和行车路线，无法了解车辆的实时信息，乘客只能被动的等车［1］。而本文设计的智能型公交电子站牌解决了上述困扰乘客的问题，人们可以通过电子站牌了解途经该站点的公交车辆的实时动态信息，并且利用无线收发装置实现乘客与公交司机的信息沟通，使人们的出行更加方便。

1 系统硬件设计

系统主要由电子站牌与车载无线收发设备组成。车载GPS 实时定位并通过GR47 模块利用GPRS 数据网络将自己定位出来的位置信息发送到站牌处的单片机，单片机会自动筛选出离本站最近且还没到达本站的公交车，并控制相应站点指示灯的闪烁，以达到告知乘客车辆位置信息的目的。乘客选择好公交线路后按下站牌处对应线路的按键，站牌处的单片机控制中心便把相应频率的信号发射出去，并且会由继电器保持一个持续发射的状态。当同路公交车驶近公交站台时，车上的无线接收装置便会收到前方站牌的同路无线信号，使公交司机提前了解前方站牌的乘车情况，提高行车安全指数。

1.1 系统设计方案

1)电子站牌硬件系统主要包括主控处理器、GR47 模块、无线收发模块、显示模块、独立按键，如图1 所示。

图1 智能站牌硬件系统结构图

对于已获得的信息，站牌处主控处理器将做以下处理:处理来自GR47 模块接收的位置信息［2］，站牌处单片机通过执行程序，自动筛选出离本站最近且还没到达的公交车的站点位置，并控制站牌处相应站点LED 显示灯闪烁;控制无线收发模块接收或发送无线信号。

2)车载装置硬件系统主要包括主控处理器、GPS 模块、GR47 模块、无线收发模块、数码显示模块、语音模块、独立按键，如图2 所示。

图2 车载装置硬件系统结构图

对于已获得的信息，车载主控处理器将做以下处理:送数码管显示模块，显示前方站牌处乘客的乘车人数;控制语音模块，语音播报前方站牌处乘客的乘车人数;控制GPS 进行实时定位，并将定位出来的信息处理后利用GR47 模块发送到智能站牌。

1.2 硬件电路设计

基于上述结构原理，对系统硬件电路进行详细设计，站牌处整体电路如图3 所示。

图3 站牌处装置电路图

GR47 模块通过GPRS 数据网络接收公交车位置信号并将其传至单片机，由单片机自动处理信息，并控制LED 灯显示相应站点，从而告知乘客下路公交车的位置;无线收发模块发送无线信号提前告知公交司机本站牌处乘客乘车情况;液晶显示下路公交车距此还有几站到达，使信息更加全面。

车载装置电路如图4 所示。

图4 车载装置电路图

图4 中车载GPS 实时定位并通过GR47 模块利用GPRS数据网络将位置信息发送出去;无线收发模块接收前方站点相应频率的无线信号，通过单片机处理后控制语音模块、数码管播报并显示前方乘车人数;乘客上车后，司机通过按下独立按键，实现站牌处乘客人数清零，并不影响同路车下次乘车。

2 软件系统的设计

主程序采用状态机的系统结构，程序主要有6 种状态，即空闲、接收定位信息、发送定位信息、筛选站点、网络连通、自检。本状态机包含一组状态集，一组输入符号集，一个映射输入符号和当前状态到下一状态转换函数的计算机模型［3］。

程序首先进入初始化工作，即芯片内部软硬件的各种状态变量、寄存器值的初始化以及设置串口工作模式，设置波特率以及中断工作模式。当程序初始化完成时，会检查是否有信息输入，如果有信息输入系统将进入信息处理阶段，否则则进入空闲阶段等待接收信息。程序要转换到新的状态，依赖于转换函数。

程序总体结构如图5 所示，由于主控机与GR47 模块之间的通讯时间与数据长度都是不确定的，为保证不出现阻塞的情况，主控机采用中断的方式接收串口数据。

处理数据部分主要包括对数据的解析。本文首先把该路车所经过站点转换成数据坐标的形式，当站牌处主机接收到地理信息后，与其设定的数据坐标进行比较，从而选择出是哪一个数据坐标，然后再转换成具体站点，筛选出离本站最近且还没有到达的公交车的位置，通过LED 灯的闪烁来告知乘客公交车实时的有效信息。

图5 程序流程图

3 结论

智能电子站牌与车载GPS 系统构成一个很好的融合，利用现有数据网络实现公交系统内部数据的交换。无需再构建独立网络。利用可调频无线收发模块发送距离的有限性实现公交司机与下一站乘客的有效信息沟通。比现有公交站牌功能更全面，性能更稳定，成本更低廉。因此具有较好的市场前景。

［1］庞家成.多功能LED 信息显示屏的设计［J］.现代显示技术，2006(9).

［2］常玉林，胡启洲.城市公交线网优化的线性模型［J］.中国公路学报，2005(18).

［3］周小平.LED 显示屏及其扫描电路的硬件及软件实现［J］.印刷电路信息，2005(1).