智能公交電子站牌系統結構設計

號后，TSOP1738接收器輸出端引腳會輸出低電平，否則引腳輸出高電平，這樣可以將“時斷時續”的紅外光信號解調成一定周期的連續方波信號，經微處理器通過鍵盤中斷引腳或者外中斷IRQ引腳對TSOP1738的輸出信號進行處理，便可以恢復出原數據信號。本文采用微處理器的外中斷IRQ處理。

4.2.5紅外接收系統軟件設計

在實際紅外通信過程中，除了隨機錯誤外，往往還會出現突發錯誤。在紅外通信中，突發錯誤往往是由于光的干擾或空氣中灰塵顆粒、霧氣對紅外線的散射與吸收所引發的連續錯位錯誤[36]。在誤碼區間內，碼元變為全“0”或全“1”。對于這類突發錯誤，簡單的奇偶校驗方式無能為力，但采用數據取反重發方式就能檢測出這類錯誤。微處理器接收子程序流程圖如圖4.12所示。接收端利用兩次接收的數據來判斷正誤，在有外部干擾時，在正常數據信號和其反碼信相對應的位置上受到相反干擾的幾率是極小的，因此，接收端能利用此方式檢測出信號是否為誤碼。

4.2.6無線通信系統電路設計

1.通信方式

一般來說，城市兩公交候車站臺間的距離為1Km左右，如果通過有線方式傳輸信息，有諸多不妥的地方。其一是架線的成本高而且維護費用較大，其二是城市發展迅速，站臺經常變動，隨之通訊鏈路也要改變，這樣將十分麻煩。因此，我們考慮選用無線通訊方式。現有的無線通訊方式有移動通信網絡、無線模塊等。由于通訊技術的發展，高精度的無線通訊模塊基本可以滿足現有的公交候車站臺間的傳輸距離。在基本可以滿足的前提下，我們首選無線通訊方式中的無線模塊傳輸方式，畢竟租用移動通信網絡，其使用費用會比較高。如果系統運行中，發現采用無線模塊傳輸方式無法滿足要求，則我們采用GSM短信方式[38]作為備選方案。

本系統中無線收發設備的可靠性和有效的通信距離是設計的關鍵[38][39]，為此本系統選用上海桑銳電子科技有限公司生產的SRWF-508[40]芯片作為無線收

發設備，它是一款工作頻率比較寬的芯片。SRWF-508型無線數傳模塊采用高效FEC前向糾錯技術結合高性能的無線射頻IC,以及高速微處理器相結合開發出的一線通信模塊。該無線通信模塊提供RS-232接口，可一次性傳輸無線長度的數據，其傳輸距離最遠可以達到4.5KM以上，基于GFSK的調制方式[39]，采

用高效通信協議，提供透明的數據接口，能適應任何標準或非標準的用戶協議，自動過濾掉空中產生的噪音信號及假數據，具有很強的抗干擾能力和低誤碼率,客使用時不需要任何編碼技術，無需擴展外圍電路即可完成良好的無線數據傳輸。其技術指標如表4.1所示[40]：

本系統中，各個公交站牌上都安裝了無線收發模塊SRWF-508，因此各站牌間通過該模塊相互進行信息的收發。由于在同一時刻，下游某幾個電子站牌有可能都接收到上游電子站牌的信息，為了防止誤傳，我們采用了加入地址辨別的方式傳遞[41]，只有與本地址相同的電子站牌才能接收信息。站牌、管控中心和站牌間組成一個閉合回路[41][42]，終端電子站牌把相關車輛運行信息通過移動無線網絡傳送給管控中心，管控中心通過各線路終端電子站牌反饋的信息，作出相應的調整，使道路暢通。

2.通信模塊工作原理

微處理器將數據利用串口方式傳送給SRWF-508后，SRWF-508判斷接收的碼流是命令還是數據，如果是命令則執行命令，如果是待發送的數據則先將要發送的數據送到發送緩沖區，由于模塊的通信方式是半雙工通信，所以要將模塊由接收狀態轉換成發送狀態，這個轉換過程小于10ms，狀態轉換完成后啟動發送打包程序。發送打包程序的功能是將緩沖區的數據打包成適合無線發送的數據包，并將這個數據包的數據送到模塊中的數據調制口以GFSK的調制方式、其發射頻率為433MHz發射出去，其發射功率為30dB，當天線高度大于3m時，傳輸距離最遠可達4.5Km。SRWF-508模塊接口電路如圖4.15所示。

本系統中，由于車輛運行為雙向，本系統采用兩種工作頻率區分車輛的去與回，SRWF-508的工作頻率采用425MHz和433MHz，發射功率為30dB，接收靈敏度為-120dB，由公式(4-1)可以計算出在理想條件下傳播距離大約為50Km。

4.SRWF-508工作參數測試

功率損耗的大小對一個系統能否穩定工作有至關重要的影響，因此我們對相關參數進行了測試。無線模塊工作電壓為+5V，工作頻率為433MHz，工作環境溫度大概為18°，測試結果如表4.2所示，從表中我們可以看到，模塊在工作時功耗比較低，在休眠即待機時功耗更低。

表4.2無線模塊SRWF-508測試參數

參數大小

接收電流27mA

發射電流520mA

休眠電流21μA4.2.7無線收發系統軟件設計

1.通信協議格式

要實現站牌間信息的傳遞，我們必須要建立一套適合的通信協議標準，才能方便信息的實時傳遞，保證網絡的正常運行。所謂通信協議[39][42]是指通信雙方的一種約定。約定包括對數據格式、同步方式、傳送速度、傳送步驟、檢糾錯方式以及控制字符定義等問題做出統一規定，通信雙方必須共同遵守。通信協議中，通信信息格式很重要，通信信息大體可以分為以下二類：

①命令信息。它包括請求命令、響應命令、控制命令幾種。在本系統中，命令信息包含請求命令和響應命令。

②數據信息。在整個公交信息服務系統中，其主要傳送的是車輛位置信息，是電子站牌實際所要接收的有用數據。對于命令信息，其信息格式為：

由于在信息傳輸過程中，可能存在干擾信號。如果在通信協議中加入前導碼，可以有效抑制干擾信號，另外前導碼可以起到一個位同步作用，使接收模塊在接收有用信息前，有個緩沖過程。根據相關測試和實驗，我們發現無線傳輸過程中，數字信號0容易被干擾，而0XFF后跟0XAA、0X55時噪聲不易產生。因此，前導碼由3個字節構成:FF AA 55。