公交車(chē)線路微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

摘要：以ibutton鈕、單片機(jī)和PC機(jī)為基礎(chǔ)，介紹了公交車(chē)線路微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的工作原理、主要功能、設(shè)計(jì)方案和系統(tǒng)的組成。 
關(guān)鍵詞：ibutton鈕;單片機(jī);公交車(chē)線路監(jiān)控 

        前言 

        隨著城市人口的迅猛增加和面積的不斷擴(kuò)大，城市公交車(chē)的數(shù)量在不斷增加，公交線路日益增多；給人們的交通帶來(lái)了很大的方便。但在公交系統(tǒng)的管理上，與之相關(guān)的管理設(shè)備和手段大都處于落后的手工操作上，與其快速發(fā)展步伐不相適應(yīng)。其中，在城市里的每一路公交車(chē)線路都有調(diào)度員，調(diào)度員的一個(gè)重要的職責(zé)的監(jiān)控每一班公交車(chē)在運(yùn)行過(guò)程中的到站情況，如到站時(shí)間、地點(diǎn)、公交車(chē)號(hào)和駕駛員等數(shù)據(jù)。目前，這些數(shù)據(jù)都是手工完成，在管理上存在極大漏洞，如夜間收班車(chē)，往往某些駕駛員未到終點(diǎn)站拋客調(diào)頭，造成極壞影響。但在此基礎(chǔ)上，本文介紹一種公交車(chē)線路微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)的方法。
 
    本文介紹的公交車(chē)線路微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)利用了美國(guó)DALLAS公司生產(chǎn)的DS1900A型iButton鈕，其自帶一個(gè) 48位身份號(hào)碼（全世界唯一），用以鑒定公交車(chē)的身份。DS1900A與IC卡相比具有以下主要特點(diǎn)： 
    （1）具有唯一的串行48位鈕號(hào)。 
    （2）金屬外殼，不易損壞（可用在較臟、潮濕、震動(dòng)環(huán)境下），壽命長(zhǎng)。 
    （3）體積小（直徑16mm），便于攜帶。 
    （4）兩線串行讀取數(shù)據(jù)，功耗低。 
    
        DS1900A串行iButton用在自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)中，每個(gè)iButton鈕上存儲(chǔ)了64位鈕號(hào)，由3部分組成：一個(gè)48位串行數(shù)據(jù)，一個(gè)8位CRC和一個(gè)8位類(lèi)別號(hào)（01H）。數(shù)據(jù)可以通過(guò)一線制進(jìn)行串行讀取。該系統(tǒng)具有如下特征：能對(duì)公交車(chē)進(jìn)行自動(dòng)識(shí)別，自動(dòng)記錄到站時(shí)間、地點(diǎn)，對(duì)線路運(yùn)行情況進(jìn)行自動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)管理，提高工作效率和透明度。 

        系統(tǒng)工作原理

            圖1 公交車(chē)線路微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的工作原理 
    
        公交車(chē)線路微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的工作原理見(jiàn)圖1。由PC機(jī)、iButton鈕和識(shí)別器組成。在每個(gè)公交車(chē)上都配有一個(gè)識(shí)別器，識(shí)別器為單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)，在其中存儲(chǔ)了公交車(chē)編號(hào)和三個(gè)駕駛員編號(hào)。在需要監(jiān)控的站臺(tái)上（如起點(diǎn)站、終點(diǎn)站）安裝了iButton鈕，其上面鈕號(hào)即代表了站臺(tái)編號(hào)。當(dāng)公交車(chē)駛到該站時(shí)，將其攜帶的識(shí)別器與站臺(tái)上的iButton鈕接觸，識(shí)別器測(cè)出到站時(shí)間、地點(diǎn)、公交車(chē)號(hào)和駕駛員等數(shù)據(jù)并存儲(chǔ)。
 
        當(dāng)駕駛員交班時(shí)，在計(jì)算機(jī)中心將識(shí)別器中數(shù)據(jù)傳送。于是，該駕駛員上班時(shí)到站時(shí)間、地點(diǎn)、公交車(chē)號(hào)和駕駛員等數(shù)據(jù)自動(dòng)傳到管理中心的計(jì)算機(jī)上，進(jìn)行計(jì)算機(jī)綜合數(shù)據(jù)管理。PC機(jī)通過(guò)RS232總線與各識(shí)別器通信，主要完成如下功能： 
    (1) 識(shí)別器上傳來(lái)的數(shù)據(jù)處理。。 
    (2) 查看、校準(zhǔn)識(shí)別器上時(shí)間。 
    (3) 設(shè)置識(shí)別器的初始化參數(shù)。 
    (4) 查詢本日、月、年的駕駛員和公交車(chē)運(yùn)行數(shù)據(jù)，生成打印報(bào)表。 

        識(shí)別器的組成 

        硬件組成 
        根據(jù)本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能，同時(shí)考慮器件性價(jià)比，該系統(tǒng)CPU采用89C2051；其他器件采用：實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片DS1302，串行E2PROM 24LC64，MAX202以及其他附屬元件。電路見(jiàn)圖2。

                圖2 識(shí)別器硬件組成電路圖 
    
        公交車(chē)線路微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)硬件主要由4個(gè)部分組成：第一部分是CPU，作為電路的控制核心，為了減小信號(hào)在電路上的傳輸，降低成本和提高系統(tǒng)的可靠性，CPU選用89C2051。89C2051內(nèi)部有1KB的FLASH和256字節(jié)RAM。同時(shí)，在CPU與外部控制信號(hào)之間，采用了光電隔離器和繼電器隔離，從而避免了外部強(qiáng)脈沖信號(hào)對(duì)CPU產(chǎn)生的干擾。 

    第二部分是時(shí)鐘芯片DS1302和串行E2PROM 24LC64。當(dāng)?shù)竭_(dá)站臺(tái)時(shí)，需要記錄此時(shí)時(shí)間。DS1302是一個(gè)低功耗時(shí)鐘芯片，可以工作于備用電池狀態(tài)。在正常時(shí)間讀和修改狀態(tài)下，DS1302的耗電為1.2mA，而工作在備用電池狀態(tài)，耗電僅為1uA，從而保證DS1302的正常計(jì)時(shí)。 

    第三部分是iButton數(shù)據(jù)讀入單元。 

    第四部分是控制信號(hào)輸出單元。P3.2為低電平，表示iButton數(shù)據(jù)讀入正常；P1.4為低電平，表示與PC機(jī)通訊正常。 

    第五部分是串行通訊部分。采用芯片MAX202完成單片機(jī)（下微機(jī)）輸出的TTL電平到PC機(jī)（上微機(jī)）信號(hào)RS-232電平轉(zhuǎn)換。 

        軟件組成 
        為了使該程序條理清楚、便于維護(hù)，程序采用模塊化編程方式。程序流程圖見(jiàn)圖3。識(shí)別器硬件上電后，程序首先初始化，然后進(jìn)入判斷是否在讀iButton按鈕或與PC機(jī)串行通訊；如果正在讀iButton鈕，則程序在此循環(huán)，直到有iButton鈕后，程序往下執(zhí)行。 

        讀DS1302子程序主要功能是讀出到站時(shí)刻的年、月、日、分、秒數(shù)據(jù)；然后，將得到數(shù)據(jù)保存在24LC64中。最后，將P3.2口置低電平，發(fā)光二極管D1亮，表示讀iButton按鈕結(jié)束。串行通訊子程序功能是：將讀出識(shí)別器中數(shù)據(jù)，即時(shí)刻、地點(diǎn)、駕駛員編號(hào)和公交車(chē)編號(hào)等數(shù)據(jù)送入計(jì)算機(jī)管理中心，計(jì)算機(jī)收到數(shù)據(jù)后，放入數(shù)據(jù)庫(kù)中；通過(guò)管理軟件判斷該車(chē)運(yùn)行情況。

                    圖3 識(shí)別器軟件流程圖 
    
        該計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)軟件是用PowerBuilder數(shù)據(jù)庫(kù)開(kāi)發(fā)軟件設(shè)計(jì)的，該軟件包括如下功能：下微機(jī)通訊、數(shù)據(jù)修改/查詢、數(shù)據(jù)庫(kù)維護(hù)和報(bào)表等；在這里不作詳細(xì)介紹。 

        結(jié)束語(yǔ) 

        公交車(chē)線路微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)是由自動(dòng)識(shí)別器和計(jì)算機(jī)管理中心組成。通過(guò)以上介紹，可以看出該系統(tǒng)成本十分低廉，使得生產(chǎn)線路監(jiān)控能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，增加了管理的透明度；同時(shí)，在此基礎(chǔ)上將每個(gè)的計(jì)算機(jī)中心構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)，可進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)管理，能使公交系統(tǒng)管理技術(shù)水平更上一個(gè)臺(tái)階。