- 基于ZigBee技術的公交車自動報站系統(tǒng)設計

單片機采用TI公司的MSP430F149芯片，其功耗電流為μA級。MSP430內(nèi)核是16位的CPU,具有高效的RISC指令系統(tǒng)，統(tǒng)一的中斷管理，片內(nèi)有精密硬件乘法器、兩個16位定時器、一個14路的12位模數(shù)轉(zhuǎn)換器、一個看門狗、六路并行口、兩路USART通信端口、一個比較器、兩個外部時鐘和60kB的閃存，其中兩路通信端口可工作于UART和SPI模式。

ZigBee接收模塊采用CC2420芯片，它具有完全集成的壓控振蕩器，只需要天線、16MHz晶振等少數(shù)外圍電路就能在2.4GHz頻段工作。CC2420只提供一個SPI接口與微處理器連接，通過這個接口完成設置和收發(fā)數(shù)據(jù)工作。MSP430F149集成了SPI控制器，可以方便地與CC2420配合使用。

時鐘芯片采用DS1302,是DALLAS公司開發(fā)的一種基于I2C總線的高性能、低功耗、帶RAM、具有閏年補償功能的串行時鐘日歷芯片，內(nèi)部可自行產(chǎn)生年、月、日、星期、時、分、秒等時標數(shù)據(jù)并保存在相應的寄存器中，單片機可直接讀取這些數(shù)據(jù)。

溫度傳感器采用DS18B20,是DALLAS公司生產(chǎn)的一線制單總線智能數(shù)字溫度傳感器，具有微型化、低功耗、高性能、抗干擾能力強等優(yōu)點，測溫范圍為-55℃~+125℃，在-10℃~+80℃時測量精度為0.5℃。單片機發(fā)出溫度轉(zhuǎn)換指令后，DS18B20將測得的溫度值保存在MSB（高8位）和LSB（低8位）兩個單元中，單片機可直接讀取。

LED點陣顯示模塊的主要部分是顯示陣列和行列驅(qū)動電路。本設計顯示陣列為16行×64列單色點陣，行驅(qū)動電路由MC74HC138芯片、TC74HC04芯片和三極管NPN9013組成，列驅(qū)動電路由M74HC595芯片組成，采用動態(tài)掃描型驅(qū)動方式，可動態(tài)、實時地顯示站點、當前溫度、日期及時間等信息。

USB接口芯片選用PDIUSBDI2,是Philips在USB1.1協(xié)議設備端使用最多的芯片之一，符合大多數(shù)器件分類的規(guī)格，可用于U盤上。PDIUSBDI2集成了許多特性，包括可編程的時鐘輸出、低頻晶振、端點寄存器、模擬收發(fā)器、電壓調(diào)整器、位時鐘復位、串行接口引擎、存儲器管理單元、SoftConnect,GoodLink和集成RAM.內(nèi)部包含3個端點，每個端點又有輸入和輸出兩個端點。其中端點0的索引0和1為控制輸入和輸出端點，用于傳輸USB的控制命令，完成USB的枚舉；端點1的索引2和3為普通輸入和輸出端點，端點2的索引4和5可以配置成普通輸入輸出端點、同步輸入端點、同步輸出端點或者同步輸入輸出端點。端點0和端點1的緩沖區(qū)大小為32kB,端點2的緩沖區(qū)大小為128kB,且為雙緩沖。USB數(shù)據(jù)的傳輸就是通過這些端點進行的。

語音功放模塊包括語音芯片、功率放大器、揚聲器等。語音芯片選用ISD4003集成芯片，其語音信號的連線很少，單片錄放時間為4~8min,芯片采用多電平直接模擬量存儲技術，每個采樣值直接存貯在片內(nèi)閃存中，可以真實、自然地再現(xiàn)語音信號。功放芯片選用TDA2822雙聲道音頻功率放大電路，其工作電壓范圍寬，適用于在低電源電壓下工作，交越失真小、靜態(tài)電流小，最大輸出功率可達3W.

3  軟件設計

車載部分軟件流程如圖5所示，主要包括：系統(tǒng)初始化程序、鍵盤中斷服務程序（手動報站部分）、ISD4003語音播放程序、U盤管理程序、LED顯示程序以及讀取DS1302,DS18B20,CC2420等子程序。站臺部分的軟件工作流程比較簡單，在此就不再敘述了。

2012-3-8 21:02:50 上傳

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4  結(jié)束語

1）站臺部分的設計采用CC2430芯片實現(xiàn)站址編碼信息的自動發(fā)射，外圍電路少，可采用電池長時間供電，成本低、運行可靠且易于安裝、維護。

2）車載部分可通過U盤存儲的線路信息方便地實現(xiàn)公交線路的切換，LED點陣顯示效果好，在自動報站的同時可實時滾動顯示站名、日歷、時間、星期和溫度信息，增加了實用性，使公交服務更人性化。

3）針對中小城市公交系統(tǒng)的特點及實際運營環(huán)境，考慮性能價格比和實用性設計了基于ZigBee技術的單片機自動報站系統(tǒng)，可擴展性強，成本低，非常適合大規(guī)模推廣使用。