《公交载人数统计系统》由会员分享，可在线阅读，更多相关《公交载人数统计系统（5页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、基于红外技术的公交车载人数统计系统的设计0 车载人数统计系统的功能为了有效记录公交线路各站点的真实客流量，为公交公司提供合理的车辆调度规划依据，公交车载人数统计系统的功能如下：1）人数采集统计功能公交车在各个停靠站点上下车的人数都能精确无误地被系统记录。2）数据存储功能每个公交车停靠站点以及该站点的客流量为一对一记录保存，以便公交公司工作人员分析各站点的客流量，合理的制定相应的运营计划。3）数据传输功能车载人数统计系统可以将各个公交停靠站点的客流量数据通过有线或者无线方式传输给计算机。1 系统硬件设计系统以单片机 MSP430F149 为核心控制器，集成红外发射模块、红外接收模块、串行存储器模
2、块、RS232 接口模块和电源管理模块。系统框图 见图 1。MCUMSP430数据存储器红外接收模块红外发射模块RS232 接口键盘 电源管理图 1 系统框图Fig.1 System diagram 2.1 单片机单元系统采用 TI 公司的 MSP430F149 单片机作为核心控制器，此款单片机具有 16 位的CPU 集成寄存器和常数发生器，可使单片机实现最大化的代码效率；集成 JTAG，支持在线编程；两个通用全双工串行同步/异步通信接口；PWM 控制输出；外部中断输入接口。单片机负责采样公交车辆开关门信号，开启或者关闭红外计数模块，记录各个公交站点的上下车人数，存储各个站点上下车人数数据并将
3、存储的数据传输给计算机。2.2 红外发射模块红外发射二极管 LF5038 作为发射模块的红外信号发射器件,其电气参数如下：峰值波长为 940nm；正向工作电压 VF 为 1.2V，正向驱动电流 IF 最大值 100mA，一般来说，IF 越大，发射距离越远。由于红外接收模块可以接收的载波频率为 38kHz，所以红外发射模块需要以 38kHz 的载波发射信号 1。单片机 MSP430F149 内部包含 PWM 输出控制，很容易实现载波信号的设置。单片机管脚的输出驱动能力有限，为提高发射模块的发射距离，采用外接三极管驱动电路以提高发射模块的正向电流 IF，来提高发射模块的发射距离 2。红外发射驱动电
4、路如图 2a。2.3 红外接收模块红外接收模块采用 LF0038F，其性能参数为：可接收的载波频率典型值是 38kHz；当红外发射模块的正向电流为 300mA 时，LF0038F 接收的最小距离为 15m；接收角度的典型值为45 。红外接收模块对供电电源的要求比较严格，为防止误输出信号的发生，对其输入电源进行多级抗干扰以及滤波处理，红外接收模块电路图如图 2b。1 2 3 4ABCD4321DCBAIR LEDPWM Q1S8050R11K R2755VC2104R31005VC1220uF/16V TO CPULF0038F(a) 动动动动动动 (b) 动动动动动动动图 2 红外发射接收模块
5、原理图Fig.2 Infrared transmit and receive module principle diagram单片机 PWM 输出驱动红外发射模块向外发射 38kHz 的脉冲信号， LF0038F 接收到有效信号时 OUT 端输出低电平信号，当 LF0038F 接收不到有效信号时 OUT 端输出高电平信号，期间由低电平到高电平会产生一个上升沿信号。LF0038F 输出信号的波形如图 3a。图 3 信号波形图Fig.3 Signal waveform figure2 系统软件设计3.1 数据传输程序设计系统可以将各站点相对应的上下车的乘客数量进行存储，并且可以通过有线或者无线方式
6、传输给上位机。有线方式采用 RS232 接口电路进行数据传输，无线方式采用红外通信方式。由于 RS232 通信技术比较成熟，容易实现，这里不再介绍，主要详细介绍红外通信方式传输数据。红外通信的难点和重点在于红外信号的编码格式定义。在系统中编码格式定义如下：系统采用两种周期格式分别为 1.125mS 和 2.25mS，其中以脉冲宽度 560uS、间隔 565uS、周期为 1.125mS 表示二进制的“0” ，以脉冲宽度 560uS、间隔 1685uS、周期为 2.25mS 表示二进制的“1” 。信号周期波形如图 3b。红外数据编码包括 9 部分：引导码、车辆识别原码、车辆识别反码、站点原码、站点
7、反码、上车乘客数原码、上车乘客数反码、下车乘客数原码和下车乘客数反码，共 74 位数据组成。引导码由 9ms 的低电平和 4.5ms 的高电平构成，车辆识别码由 13 位原码数据和13 位反码数据构成，站点码由 8 位站点原码和 8 位站点反码构成，上车乘客码由 8 位上车乘客数原码和 8 位上车乘客数反码构成，下车乘客码由 8 位下车乘客数原码和 8 位下车乘客数反码构成。为防止通信过程中出现错误，用各个反码验证前面接收的原码数据是否正确。红外数据编码结构如表 1。数据发射编码图见图 3c。表 1 红外数据编码结构表Tab.1 Infrared data coding structure s
8、heet引导码 车辆识别原码 车辆识别反码9ms 低电平，4.5ms 高电平 1111110000001 0000001111110站点原码 站点反码 上客数原码 上客数反码 下客数原码 下客数反码00000001 11111110 00001111 11110000 00000111 11111000当需要将车载系统记录的数据传输到上位机时，操作人员按下数据传输控制按键，系统进入数据传输程序，由程序控制红外发射模块按数据编码格式输出相应的数据信号。上位机接收到数据后，判断数据是否有效，然后通过红外发射模块向车载系统发回数据有效或者无效应答。数据传输完毕后，车载系统自动进入待机模式，等待新的数
9、据记录的开始。数据传输流程图见图 4a。3.2 主程序功能主程序负责初始化、开中断、检测车门开关、指导系统进入各种相应的工作状态。主程序流程图见图 4b。3.3 上下车人数统计程序公交车到站后，系统检测到开门信号时，程序开启 PWM 输出，驱动红外模块发射频率为 38kHz 的脉冲信号，LF0038F 接收到信号 OUT 端输出低电平信号。当乘客上下车时，红外模块发射的脉冲信号被人体遮挡住 3，接收模块没有信号输入，LF0038F 输出信号由低电平跳变为高电平，上升沿触发单片机中断，程序进入乘客上下车检测判断，单片机通过程序处理后确认有乘客上下车时，系统便进行相应的上下车人数记录。系统检测到车门关闭公交车离站时，保存相应站点序号以及在该站上下车人数，并且清零相应寄存器。客流统计程序见图 4c。图 4 程序流程图Fig.4 Program Flow Diagram
