- 基于車載電子標簽的電子站牌系統(tǒng)解決方案設計

為避免過站車輛間電子標簽所發(fā)信息的沖突，使用具有防沖突算法的電子標簽［4］。用6~8 bit（視實際需要定）分別對公交車的路數(shù)與號數(shù)（即某路某號車）進行編碼，得到各種車的編碼信息，將編碼信息存儲于電子標簽中，電子標簽裝或貼于相應的公交車上。

2 算法設計

如圖1所示，當裝或貼有電子標簽的車輛到達站i時，將收到站裝置中的標簽閱讀器發(fā)出的射頻信號，從而激活車載電子標簽，激活后的電子標簽便將預先存儲于其中的本車編碼信息發(fā)給閱讀器，閱讀器將其送往主控制器（MCU），主控制器在其中添加上本站的站編碼后得到車輛的到站信息，然后交由發(fā)射機進行載波調(diào)制后發(fā)往下一站（即站i+1）。同時主控制器根據(jù)車編碼信息中的路數(shù)（即某路）選擇對應的LED車位指示屏，關閉本站（即站i）刻度線前的最后一個LED，打開本站刻度線上的LED。當該車離開本站（站i的標簽閱讀器不再讀該車電子標簽的信號）時，主控制器便將該車的離站信息交由發(fā)射機進行載波調(diào)制后發(fā)往下一站（即站i+1），并關閉本站刻度線上的LED。

當上游站i發(fā)出的車輛到站（到達站i）信息傳輸?shù)较掠握緄+1時，站i+1的站裝置中的電力載波接收機對其解調(diào)，得到上游到站車輛的車編碼與站編碼信息，送到主控制器處理。主控制器一方面將其交由電力載波發(fā)射機繼續(xù)傳往下一站，同時根據(jù)車編碼信息中的路數(shù)（即某某路）選擇相應的LED車位指示屏，根據(jù)站編碼信息選擇相應的刻度線，關閉該刻度線前的最后一個LED，打開該刻度線上的LED（本例中將打開站i刻度線上的LED）。

隨后，當上游站i發(fā)出車輛離站（離開站i）信息傳輸?shù)竭_下游站i+1時，站i+1的站裝置中的電力載波接收機對其解調(diào)，得到上游離站車輛的車編碼與站編碼信息，送到主控制器處理。主控制器一方面將其交由電力載波發(fā)射機繼續(xù)傳往下一站，同時根據(jù)車編碼信息中的路數(shù)（即某路）選擇相應的LED車位指示屏，根據(jù)站編碼信息選擇相應的刻度線，關閉該刻度線上的LED，并相繼打開/關閉指示屏上站i與站i+1刻度線間的所有LED。若站i與站i+1兩刻度線間的LED數(shù)量為n，公交車在此間的正常行車時間為T秒，則應在該車離開站iT/（n+1）秒后再關閉站i刻度線上的LED，同時打開站i與站i+1間的第一個LED。2T/（n+1）秒后，關站i與站i+1間的第一個LED，同時打開其間的第二個LED，如此這般，直至打開站i與站i+1間的最后一個LED。但在關閉這最后一個LED，打開站i+1刻度線上的LED時，站i+1與其后的站（如站i+2等）采取的行為不同。對站i+1，其需執(zhí)行的操作與車到達站i時站i所做的相同。站i+1以后的站（如站i+2）必須等到站i+1傳輸來的車輛到站（到達站i+1）信息后才關閉站i與i+1間的最后一個LED，打開站i+1刻度線上的LED。

車輛的到站信息與離站信息就這樣相繼傳往下游各站，直至調(diào)度中心。下游各站（如站i+2，。。.，站n）需完成的操作與站i和站i+1相同。調(diào)度中心是信息終端，除不需轉(zhuǎn)發(fā)信息外，其需完成的操作與其他站裝置相似。另外調(diào)度中心除可用站裝置中的LED車位指示屏顯示車輛在某一時刻的位置分布外，還可用PC機進行顯示，以便于進行調(diào)度及其他管理工作。

3 硬件設計

硬件電路主要部分框圖如圖4所示，主控制器選擇Atmel的AT89C52單片機，標簽閱讀器主芯片選擇TI的S6700多協(xié)議收發(fā)芯片，電力載波收發(fā)部分選擇科強電子的KQ-100E的電力載波收發(fā)模塊。

AT89C52是一款高性能的CMOS 8位單片機，片內(nèi)含8 KB的可反復擦寫的Flash存儲器和256 B的隨機存取存儲器（RAM），40條引腳，32個外部雙向輸入/輸出（I/O）端口，2個外中斷口，3個16 bit可編程定時計數(shù)器，1個全雙工串行通信口，2個讀寫口線，可以按照常規(guī)方法進行編程，也可以在線編程。其將通用的微處理器和Flash存儲器結(jié)合在一起，特別是可反復擦寫的 Flash存儲器可有效地降低開發(fā)成本，完全可以滿足主機和從機系統(tǒng)的各種需要。

KQ-100E收發(fā)模塊的微機控制端由RX、TX、R/T 3個端口構成，全是TTL電平。TX接收微控制器TXD端發(fā)送數(shù)據(jù)，RX接微控制器RXD端接收數(shù)據(jù)，R/T為接收/發(fā)送控制端，R/T為高電平時模塊處于接收狀態(tài)，R/T為低電平時處于發(fā)送狀態(tài)。+5 V端接+5 V±5%的直流電源，電流約45 mA，VAA為發(fā)送功率電源，可用直流穩(wěn)壓電源，發(fā)送時電流約300 mA（不發(fā)送時為0 mA），VAA可在9 V～15 V之間選定，VAA和+5 V電源需用兩組電源供電。兩個AC端可以直接接市電的火線和零線，也可以接火線和地線，遠距離戶外通信時宜采用接火線和零線的通信方式。

S6700多協(xié)議收發(fā)芯片是TI公司專為13.56 MHz的RFID讀寫器所設計的， 支持多種RFID傳輸協(xié)議，由5 V直流供電，輸出功率200 mW，內(nèi)部集成了數(shù)據(jù)編、解碼模塊。S6700芯片提供給用戶MCU數(shù)據(jù)控制的接口主要有4根：SCLOCK、DIN、DOUT與M_ERR。SCLOCK為雙向串行時鐘線，在通信過程中被芯片和主控器MCU交替使用；DIN為數(shù)據(jù)輸入端，MCU發(fā)送過來的數(shù)據(jù)通過此輸入端傳送到芯片；DOUT為數(shù)據(jù)輸出端，芯片將解碼后的數(shù)據(jù)通過此端口發(fā)往MCU作下一步處理， 同時DOUT還起到FIFO管理的作用， 監(jiān)測FIFO是否溢出，每當FIFO滿了，DOUT就跳變?yōu)楦唠娖?，通知MCU暫停發(fā)送數(shù)據(jù)，直到FIFO被清空，MCU才能繼續(xù)發(fā)送剩余的數(shù)據(jù)；M_ERR為錯誤檢測線，主要用于檢測發(fā)往射頻標簽的命令是否送出，當命令送出后，F(xiàn)IFO緩沖器被清空，這時會有一個22 μs的脈沖在此引腳上產(chǎn)生。另外M_ERR還用于檢測是否有多卡/標簽沖突，當有多張卡/標簽進入讀區(qū)域時，在讀寫器天線接收端會引起數(shù)據(jù)沖突，引起解碼錯誤，這時M_ERR會跳變?yōu)楦唠娖?，提示標簽?shù)據(jù)沖突。S6700芯片通過4個引腳（SCLOCK、MERR、DOUT、DIN）與后端單片機相連。

本文提出的電子站牌利用已經(jīng)存在的電力線，尤其是路燈電力線傳輸信息，不需通信費用，LED車位指示屏與車載電子標簽成本遠遠低于液晶顯示器與車載GPS接收機，故其是一種經(jīng)濟適用的電子站牌，易于推廣使用。其不足之處是定位精度沒有基于GPS接收機的高。不過，通過增加安裝在兩刻度線間LED的數(shù)量，定位精度可提高到1/（n+1）（n為LED數(shù)量）個站距（正常行車情況下）。對于民用來說，這個精度已達使用要求，且基于GPS的電子站牌存在的盲區(qū)與延時抖動問題也將降低其理論定位精度。

參考文獻

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［2］ 張鳳傳，苗玉彬，劉印峰，等?；贕PS/GPRS/GIS的智能公交監(jiān)控系統(tǒng)［J］。計算機工程，2008，34（22）：277-279.

［3］ 蘇麗媛，范新南?；贕PS的電子站牌系統(tǒng)設計［J］。河海大學常州分校學報，2004，18（1）：40-42.

［4］ 謝振華，賴聲禮，陳鵬.RFID技術和防沖撞算法［J］。計算機工程與應用，2007，46（6）：223-239.