张　洋　王永刚（.福建信息职业技术学院，福建　福州　350000；.福建海源新材料科技有限公司，福建　建阳　35400）



基于ZigBee无线通信的电子公交站牌设计

张洋1王永刚2
（1.福建信息职业技术学院，福建福州350000；2.福建海源新材料科技有限公司，福建建阳354200）

摘要：根据目前智能公交系统的现状，本文设计了基于ZigBee无线通信方式和短距离通信技术的智能公交电子站牌系统。重点阐述了电子站牌系统的系统框图及系统硬件和软件的设计。电子站牌系统围绕CC2530模块设计，能够实现车辆与电子站牌及电子站牌与电子站牌之间的无线通信。实验表明该系统能够为出行的人们提供实时、稳定和快速的公交信息。

关键词：智能公交系统；电子公交站牌；ZigBee；CC2530模块

0. 引言

图1电子公交站牌硬件框图

智能交通形成一个系统概念，起始于20世纪80年代，其中最具代表性的是美国智能车辆道路系统、欧洲高效安全欧洲交通计划。它们共同的特点是：将先进的信息技术、数据通信技术等有效融合起来，并运用于整个交通管理系统，从而建立起高效的运输管理系统，而电子公交站牌是智能公交系统中的重要组成部分之一。ZigBee和现有移动网（GPRS）比较，ZigBee不需要长期支付网络使用费；ZigBee网络使用ZigBee节点模块（相当于基站），不需要购买昂贵的移动终端设备；ZigBee网络是专门为控制数据的传输而设计的，因而控制数据的传输具有相当的保证。

1. 电子公交系统

基于现代信息科技的公交系统，能够通过无线通信、远程定位等技术实现公交的智能调度，并实现基于信息技术的公交运行的可视化监管，为乘客提供完善的公交信息。本文设计的公交系统，利用ZigBee技术将整个系统分成车载系统模块、站台系统模块以及网络等相关管理模块。在站台系统模块中，将各个站点都装设电子站牌，当公交到站点时，会向车载系统模块发送包括车辆位置、车牌、线路、载客情况以及到站时间等多种信息，并可显示在电子站牌上，为乘客提供了极大便利。

2. 电子公交站牌的总体设计

2.1电子公交系统组网介绍

公交系统的组网有多种方式，如采用GPRS通信方式、ZigBee通信方式或组合通信方式。整个公交系统网络由骨干网络、路由节点和终端节点组成。实现车载终端节点在控制中心组建的网络下，通过路由节点向其线路站牌终端节点发送接收车辆信息数据。

2.2系统设计思路

本设计采用ZigBee无线通信技术实现公交车辆管理，ZigBee通信技术可实现短程无线信息通信与传递，且功能齐全，价格适中，具有较高性价比，是目前新兴的短程通信技术。基于此本文就以ZigBee技术作为公交站牌的技术基础，并借助区间定位系统，实现实时的公交信息传递，将公交信息通过ZigBee技术实现网络即时传递，同时这些信息还会显示在LED显示屏以及网络平台上。

图2电源电路原理图

图3电子公交站牌中断子程序流程图

3. 电子公交站牌硬件设计

本设计控制系统利用CC2530芯片所集成的控制器，完成整个公交站牌的功能。

3.1电子公交站牌硬件框图

系统电路由CC2530收发芯片核心的无线收发电路及MCU、液晶显示屏，实时时钟、温湿度采集以及电源系统组成。其CC2530是整个设计中的核心部件，系统的电源则是采用以5L0380R为核心的开关电源，站牌与公交车及管理系统之间则是借助于ZigBee网络实现数据的通信，时间系统采用DS1302芯片，同时采用一款11264液晶屏来实现时间、日期和当前温度等信息的显示。电子站牌的总体设计如图1所示。

3.2无线射频模块CC2530

ZigBeeCC2530是TI/ChipconAs公司最新推出的符合2.4GIEEE802.15.4标准的射频收发器，通过此类芯片能够使无线通信系统实现每秒钟近250kb的传输速度，能够快速以此实现多点组网，此外CC2530还集合了当前先进的高效射频技术、微控制技术以及其他新科技及功能。本次研究的公交系统采用的是F256型号，站牌和车载节点之间的网络范围可达50m左右，路由的网络范围则为300m左右。

3.3电源模块设计

电源电路采用的是5V电源通过TPS79533转换为3.3V工作电压供电。TPS79533其输入电压范围是2.7V～5.5V，并具有较高的电源抑制比、超低噪声、较好的电压线性和负载瞬态效应以及较小的电压漂移。系统由USB提供电源，通TPS79533转换位3.3V工作电压。电源电路原理图如图2所示。输入和GND之间通过O.1μF和47μF两只电容的并联作为旁路电容可以获得更大的滤波频段，增强稳定性，提高对噪声和纹波的抑制。

3.4实时时钟电路设计

实时时钟电路采用DS1302，实时时钟电路DS1302是DALLAS公司的一种具有涓细电流充电能力的电路，主要特点是采用串行数据传输，可为掉电保护电源提供可编程的充电功能，并且可以关闭充电功能。DS1302与CC2403的接口仅需要3条线，即SCLK（7）、I/O（6）、RST（5）。同时通过键盘接3个按键，用于DS1302的时间校准。

4. 软件程序设计

4.1电子公交站牌软件系统

各个在系统中的公交站牌都能实时收到来自公交车所发出的车辆信息，并借助ZigBee技术将所接收的信息立即传到调度中心，中心将所接收的信息经过相应的处理后，再利用ZigBee技术向各个站牌传递相关信息，而当各个站牌接收时，就会显示出当前的公交信息。本系统的设计难点及重点主要就是站牌中的软件技术，以及公交和站牌间的信息传递以及显示。系统中各站牌初始时的程序是相同的，当系统通电后，通过设置后实现后台运作。

4.2通信系统软件设计

公交系统中包括公交站牌、车载以及路由节点，由分别布置在各站牌的站牌系统形成一套无线网络，并作为系统的控制中心。路由节点则是设置在不同的站牌之间，以此延长信息的传递距离，并提升信号强度。车载节点则可根据实际情况，选取是否加入或离开网络。

本系统以CC2530作为系统核心，并分别将站牌以及车载模块接入到核心控制系统中，从而激活不同节点的功能。这其中的站牌模块则是以中断的形式获取信息，如图3所示，接收到信息后对其进行分析，明确信息的具体内容，并将信息进行整合处理，再向各站牌以及网络平台发送。

结论

本设计以ZigBee为通信方式的公交电子站牌系统，成功结合了ZigBee的成熟技术以及CC2530芯片强大功能，ZigBee的自组网中由于拓扑可以任意改变，节点也可以随时随地放置，所以组网灵活，维护方便，节点可以通过无线接入主干网，不会对整个网络造成较大的压力。随着公交优先政策的推进，本系统在交通行业具有广阔的应用前景，具有巨大的市场价值。

参考文献

［1］朱开宇，刘佳宇，安永丽，等.基于ZigBee的城市智能公交网络系统［J］.单片机与嵌入式系统应用，2008（3）：17-20.

［2］卓树峰，张洋，陈奇.基于GPRS智能公交电子站牌的系统设计［J］.吉林教育，2013（10Z）：21-22.

中图分类号：TN92

文献标识码：A

基金项目：福建省教育厅中青年教师教育科研项目（JA15673）。