公交車線路微機監(jiān)控系統的設計與實現

摘要：以ibutton鈕、單片機和PC機為基礎，介紹了公交車線路微機監(jiān)控系統的工作原理、主要功能、設計方案和系統的組成。 
關鍵詞：ibutton鈕;單片機;公交車線路監(jiān)控 

        前言 

        隨著城市人口的迅猛增加和面積的不斷擴大，城市公交車的數量在不斷增加，公交線路日益增多；給人們的交通帶來了很大的方便。但在公交系統的管理上，與之相關的管理設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。其中，在城市里的每一路公交車線路都有調度員，調度員的一個重要的職責的監(jiān)控每一班公交車在運行過程中的到站情況，如到站時間、地點、公交車號和駕駛員等數據。目前，這些數據都是手工完成，在管理上存在極大漏洞，如夜間收班車，往往某些駕駛員未到終點站拋客調頭，造成極壞影響。但在此基礎上，本文介紹一種公交車線路微機監(jiān)控系統設計和實現的方法。
 
    本文介紹的公交車線路微機監(jiān)控系統利用了美國DALLAS公司生產的DS1900A型iButton鈕，其自帶一個 48位身份號碼（全世界唯一），用以鑒定公交車的身份。DS1900A與IC卡相比具有以下主要特點： 
    （1）具有唯一的串行48位鈕號。 
    （2）金屬外殼，不易損壞（可用在較臟、潮濕、震動環(huán)境下），壽命長。 
    （3）體積?。ㄖ睆?6mm），便于攜帶。 
    （4）兩線串行讀取數據，功耗低。 
    
        DS1900A串行iButton用在自動識別系統中，每個iButton鈕上存儲了64位鈕號，由3部分組成：一個48位串行數據，一個8位CRC和一個8位類別號（01H）。數據可以通過一線制進行串行讀取。該系統具有如下特征：能對公交車進行自動識別，自動記錄到站時間、地點，對線路運行情況進行自動數據庫管理，提高工作效率和透明度。 

        系統工作原理

            圖1 公交車線路微機監(jiān)控系統的工作原理 
    
        公交車線路微機監(jiān)控系統的工作原理見圖1。由PC機、iButton鈕和識別器組成。在每個公交車上都配有一個識別器，識別器為單片機應用系統，在其中存儲了公交車編號和三個駕駛員編號。在需要監(jiān)控的站臺上（如起點站、終點站）安裝了iButton鈕，其上面鈕號即代表了站臺編號。當公交車駛到該站時，將其攜帶的識別器與站臺上的iButton鈕接觸，識別器測出到站時間、地點、公交車號和駕駛員等數據并存儲。
 
        當駕駛員交班時，在計算機中心將識別器中數據傳送。于是，該駕駛員上班時到站時間、地點、公交車號和駕駛員等數據自動傳到管理中心的計算機上，進行計算機綜合數據管理。PC機通過RS232總線與各識別器通信，主要完成如下功能： 
    (1) 識別器上傳來的數據處理。。 
    (2) 查看、校準識別器上時間。 
    (3) 設置識別器的初始化參數。 
    (4) 查詢本日、月、年的駕駛員和公交車運行數據，生成打印報表。 

        識別器的組成 

        硬件組成 
        根據本系統實現的功能，同時考慮器件性價比，該系統CPU采用89C2051；其他器件采用：實時時鐘芯片DS1302，串行E2PROM 24LC64，MAX202以及其他附屬元件。電路見圖2。

                圖2 識別器硬件組成電路圖 
    
        公交車線路微機監(jiān)控系統硬件主要由4個部分組成：第一部分是CPU，作為電路的控制核心，為了減小信號在電路上的傳輸，降低成本和提高系統的可靠性，CPU選用89C2051。89C2051內部有1KB的FLASH和256字節(jié)RAM。同時，在CPU與外部控制信號之間，采用了光電隔離器和繼電器隔離，從而避免了外部強脈沖信號對CPU產生的干擾。 

    第二部分是時鐘芯片DS1302和串行E2PROM 24LC64。當到達站臺時，需要記錄此時時間。DS1302是一個低功耗時鐘芯片，可以工作于備用電池狀態(tài)。在正常時間讀和修改狀態(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的正常計時。 

    第三部分是iButton數據讀入單元。 

    第四部分是控制信號輸出單元。P3.2為低電平，表示iButton數據讀入正常；P1.4為低電平，表示與PC機通訊正常。 

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

        軟件組成 
        為了使該程序條理清楚、便于維護，程序采用模塊化編程方式。程序流程圖見圖3。識別器硬件上電后，程序首先初始化，然后進入判斷是否在讀iButton按鈕或與PC機串行通訊；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刻的年、月、日、分、秒數據；然后，將得到數據保存在24LC64中。最后，將P3.2口置低電平，發(fā)光二極管D1亮，表示讀iButton按鈕結束。串行通訊子程序功能是：將讀出識別器中數據，即時刻、地點、駕駛員編號和公交車編號等數據送入計算機管理中心，計算機收到數據后，放入數據庫中；通過管理軟件判斷該車運行情況。

                    圖3 識別器軟件流程圖 
    
        該計算機管理系統軟件是用PowerBuilder數據庫開發(fā)軟件設計的，該軟件包括如下功能：下微機通訊、數據修改/查詢、數據庫維護和報表等；在這里不作詳細介紹。 

        結束語 

        公交車線路微機監(jiān)控系統是由自動識別器和計算機管理中心組成。通過以上介紹，可以看出該系統成本十分低廉，使得生產線路監(jiān)控能實現自動化，增加了管理的透明度；同時，在此基礎上將每個的計算機中心構成網絡，可進一步實現網絡管理，能使公交系統管理技術水平更上一個臺階。