基于Atmegal单片机设计的智能公交电子站牌系统，包括原理图、流程图

一、项目概述

1.1 引言

公交系统是当今城市发展的必然产物，它作为城市动态系统中的一个重要组成部分，是城市整体发展中不可缺少的物质生活条件和基础产业，也是联系社会生产、人民生活的纽带。但随着我国经济的持续发展和人口流动规模的加大，交通运输需求也不断扩大，随之而产生的弊端也越发明显，如巨大的客流规模与有限的公交数量，现有公交系统调度的不灵活性等。

 

如何快速、准确、及时的将公交车的行驶信息传递给乘客，避免乘客的长时间等待；如何自动记录上下车乘客人数，减少售票员繁重的工作量并为下一站乘客提供客流信息；如何让城市的公交部门可以更加灵活的调动公交车辆，优化公交系统的线路，合理设计公交线路所需公交班次是公交车服务质量提升的一个重要方面。而在国内市场上，此方面的技术的应用并不广泛，基于此，设计一种更加智能化的、保险系数更高的公交服务信息查询系统，是当务之急，也是大势所趋。

 

本系统以Atmegal单片机为核心，通过其强大的微控处理功能与无线数据通信、自动语音提示、LCD显示等技术的综合运用，设计的一款智能公交信息发布系统。当到达某个站点时，单片机控制语音系统会自动进行到站报站、上车下车及超员提醒，并将下一站地点及用时预测等信息告知乘客；同时它通过主动式红外对射检测传感器检测本站上下车人数，并通过单片机将其以数据形式显示给售票员、车内乘客及下一站乘客，避免了售票员清点查询的麻烦和漏查错查的错误，并为下一站乘客提供客流量信息；为了避免等车乘客长时间的焦灼等待及及时换乘其他公交线路，我们还将即将到达本站的各路车的人数、所在位置、行车速度、到站时间等信息利用Zigbee无线传输网络传输到站点显示屏上，充分体现了信息服务的人性化，人机交互的智能化，具有较高的现实意义。

 

1.2 项目背景/选题动机

在公交站牌处等待乘车时时常出现这样的情况：乘车者不知道要乘坐的公交车是否能在短时间内到达，从而不能决断是否该选择转乘别路公交或者转乘出租车；长时间等待后发现要乘坐的车已满而不得不继续等待；诸如此类的事件不仅影响等车者心情有时甚至会耽误紧急事件。因此我们想在公交站牌处如果能有一个显示屏，屏上清晰显示站牌处各路公交车能够到达本站的时间，以及车上现有人数，这样便不会出现上述窘境。

 

乘车过程中，有时因为车上环境的嘈杂，乘车者时常因为听不到报站而坐过站牌，影响乘车者正常行程。所以我们想到如果车上能够安装一个显示屏，显示当前站牌和即将到达的站牌，这样即便听不到报站也能不错站。

 

二、需求分析

2.1 功能要求

1.监测每个公交站点上下车人数和当前公交车上的人数，并将数据长期保存。

2.可以实时监测公交车当前车速和距下一站点之间的距离。

3.智能公交电子站牌系统的公交车载子系统要求到达每个站点时的自动报站，乘客上下车语音提醒，人数过多时自动语音提醒，预计下一站点到达时间语音报时等；可以显示下一个站点为哪一个站点。

4.智能公交电子站牌系统的电子站牌子系统可以实现显示将要到达本站的3量公交车信息，公交车到达本站剩余时间，及公交车上当前人数。

5.当公交车下班时可以自动切断整个系统的供电，上班时可以自动恢复供电。

2.2 性能要求

1.要求准确监测公交车上下车人数和当前公交车上人数。

2.要求准确测量、监测公交车到达下一站点所需时间。

3.要求将公交车上当前信息准确稳定的传送到下一公交站点的电子站牌子系统。

4.要求电子站牌准确显示将要到达此站点的3量公交车的人数信息，到达时间信息。

 

三、方案设计

3.1 系统功能实现原理（除图片外需有文字介绍）

系统模拟图:

 

 

本系统共分为3个子系统，分别为：公交车载子系统，公交电子站牌子系统，和无线传输网络系统。其主要功能如下：

 

公交车载子系统：采集公交车上下人数，并保存：采集公交车的实时速度信息和位置信息，并保存；智能自动调度公交语音系统；智能显示下一站点为哪一站点和实时显示到达下一站点所需时间。无线传输网络系统：将公交车载子系统采集到的公交车上下人数，公交车实时速度和位置传输到下一站点的电子站牌。

 

电子站牌子系统：将通过无线传输网络系统发送过来的公交车信息显示在电子站牌上。

 

基本原理为：当公交车到达某一站点时采集到的上下车人数，并将此时通过GPS接收到的卫星数据通过车载AVR单片机的计算得到的车速和公交位置传送到当前电子站牌的ZigBee网络结点。然后通过无线中继通讯结点的路由功能传送到下一站电子站牌的ZigBee结点，接收到数据后经本站电子站牌处AVR单片机处理后显示公交信息。

 

各子系统原理图如下：

1. ZigBee无线传输网络系统原理：采用网状结构进行组网

 

公交车载子系统

    

 

其中公交车载子系统包括主动式红外线对射监测传感器系统、语音系统、GPS接收器模块、显示屏、电源管理系统模块。

 

1. 主动式红外对射监测传感器系统包括四组红外发射器和接收器，其中两组放于公交车的前门，两组放于公交车的后门，用于监测上下车的人数。由于现有的公交车无法保证严格的前门上车，后门下车，故于前门和后门分别放两组红外发射器和接收器，准确监测乘客上车还是下车。当乘客上车时人数加1，下车时人数减1。

2. 语音系统包括到站语音报站、上下车语音提醒、人数过多语音提醒、到达下一站所需时间报时。当达到所需条件时，AVR单片机控制语音系统发出相应的语音提示。

3. GPS接收器模块用于测量当前公交车的车速和位置，用于监测到达下一站所需时间。

4. 显示屏用于显示当前公交车上的人数，到站时上车人数和下车人数。

5. 电源管理系统用于相应芯片的供电。

 

ZigBee无线数据传输网络用于将保存于公交车载子系统单片机上的公交车上乘客人数、到达下一站牌所需时间，哪一路公交车将要到达传送到下一个站点的电子站牌子系统的单片机

 

电子站牌子系统用于显示将要到达的公交车为几路公交车，此时公交车上的人数，还有多长时间到达。如若显示屏采用大屏液晶显示器可以对显示屏进行合理的规划开辟出广告区，用于广告的投放，来将本系统架设费用降到最低。

 

电子站牌显示屏显示信息（例）

将要到达公交车	客流量	到达所需时间
1路	20人	2分钟
2路	36人	5分钟
3路	10人	10分钟

 

3.2 硬件平台选用及资源配置

主控芯片采用ATMEL公司的AVR32 AT32UC3A单片机；语音系统芯片采用NV020S系列语音芯片；显示屏采用LCD液晶显示屏；采用主动式红外线对射监测传感器（包括红外发射器和接收器）;无线传输网络用ATMEL ZigBee射频芯片AT86RF231进行无线网络的组网。

 

3.3系统软件架构

软件架构可以分为两个部分：一个为公交车载子系统部分的软件架构，另一个为电子站牌子系统软件的架构。将每个电子站牌抽象为一个个的数据结点，这些结点之间可以进行数据的传递。将公交车载子系统视为一个个独立的结点，这些独立的结点和电子站牌的结点之间进行通讯。

 

3.4 系统软件流程（除图片外需有文字介绍）

 

 

3.5 系统预计实现结果

1.电子站牌可以实时接收公交车上单片机发送的信号并准确显示。

2.公交车可以准确进行语音播报和显示下一站。

3.可以准确测量公交车上的人数。