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1、0101德州仪器C0及MU创新设计大赛项目报告题 目： 基于MSP430的公交控制系统 学校： 西安电子科技大学 指导教师： 初秀琴 组别: 本科组 应用类别: 控制系统类 平台： MSP40 参赛队成员名单:朱华慧 zhhuhu 王龙 李亚婷 视频文件观看地址： 未拍摄邮寄地址和收件人联系方式:地址:陕西省西安市长安区西沣路兴隆段266号(西安电子科技大学南校区） 收件人:朱华慧 联系电话: 题 目:基于S4的公交控制系统 摘要: 这个系统中,我们选用恰当的芯片用创新性的思想实现了部分的公交自动控制系统整个系统以T的MSP430F16为核心控制芯片,主要由站牌与公交车的通信模块,站牌间通信模
2、块,显示模块三大模块组成。经过实际测试，证明我们的设计方案确实可实现可靠通信,达到了以低成本实现了公交车自动控制功能的目的.Abstact:Inis sstem, we estblish apart bus selfconrl stm b sin the aprpriate chis a creaive wa. Thewe system i basedonth MSP430F169, whic work as thecodontv hi , ads anconsisd of tresements :hcomunication betwen the stain andus， the commni
3、tion bewen statios, and thedisplaysegme. Pssi the rel tst， or desin asben proen to bractica and reliae, reaching the goals of qirigte s sefcontrlaility t a lo ost.关键词:无线通信芯片NRF24L1 无线数传芯片PC220- 单片机M4016 ED显示器 e wods： Singl chip trsceivrNF2L0 ieess serialaa trasfr mdule APC203 Sigl-chip MP430F16 Ddsa
4、y 1. 引言随着社会经济的快速发展，人们的生活节奏日益加快,对于交通出行的效率要求也越来越高。目前厦门、广州、济南、无锡等一线城市已经部分实现了智能公交系统，其主要是基于GPS、IS、GRS等技术的综合运用。这种方法实现的系统固然可行，但是其高成本投资却不容忽视，这或许也是这类智能公交系统仍未能在二三线城市大量普及应用的重要原因之一。鉴于这方面原因我们设计了本系统，利用无线通信芯片NRF24L0特定的通信距离特点来实现对于公交车辆的位置定位，用无线数据传输芯片APC22-3来实现站牌与站牌间的通信,这两种芯片均价格低廉，且其特定的通信距离十分符合系统的要求,相信我们这种合理使用恰当的小芯片以
5、降低生产应用成本的方法，定可推进公交智能控制系统的普及。2. 系统方案 2.系统设计关键点:u 站牌与公交车的通信模块：当前成熟的方法均使用昂贵的GPS来实现车辆定位,这样能够做到基本1m范围精确度的准确定位,对乘客来说这么高的精度是不需要的，因为乘客想要知道的也就是大概的车辆位置信息,考虑到城市一般的站牌之间距离就是1000m左右，也就是说公交车一般在两个站牌之间也就是用、3分钟左右，这个时间乘客完全可以忍受的误差范围。因此,在车辆到站距离约为20m左右时,在公交车与站牌之间来实现通信即可说明车辆目前在这一站，以达到对车辆定位的目的。u 站牌间通信模块：目前的方法是由GPS定位得到车辆精确位
6、置后,利用GP的传输网络来直接发布到各个站牌上，这样需要耗费很大一笔信息费，因此我们考虑用一种适合站牌间距离(1000m左右）相互通信的数据传输模块，此站牌将获得的车辆信息传至一个站牌,下一个站牌再往下一站传输，这样依次往下传的思想，如此避免了长距离的数据传输,大大的降低了信息发布成本。. 系统流程概述: 本系统由MS4019作为系统的，由SP430F19控制站牌与公交车的通信模块，站牌间通信模块，显示模块这三个子模块。通过相应通信芯片实现公交车定位，站牌间通信，进而实现最终的显示。 车载FL1子模块发送车辆信息，当公交车即将靠站时，站牌NF4L01子模块获得公交车的进站信息,并将站牌信息反馈
7、给车载NRF24L0子模块,进而实现定位。该站牌将车辆信息通过无线数传芯片APC220-43传送给下一个站牌，下一个站牌再依次传下去，让每一个站牌都收到此时车辆的位置信息。每一站牌MC根据本站牌所收到的公交车信息更新显示模块的显示内容，以提醒乘客。系统流程框图如下:3. 系统硬件设计本系统分为:站牌与公交车的通信模块，站牌间通信模块，显示模块共三个大模块。3站牌与公交车间通信模块本模块又分为两个子模块：车载NF2401子模块，站牌NRF2L子模块。主要功能是实现对各路公交车的定位。当公交车即将靠站时，站牌NF2L01子模块能获得公交车的进站信息,并将站牌信息反馈给车载NR24L子模块，进而实现
8、定位。无线通信芯片NRF2L01适合进行短距离高速通信，实际通信半径约20m。故在公交车距站牌较远时车载RF24L01子模块与站牌NRF24L0子模块之间不进行通信，站牌NRFL1子模块不会检测到公交车信息。只有当公交车距离站牌0m以内时,车载NRF201子模块与站牌NR24L1子模块才会实现通信,也就证明公交车即将到站，由此实现对公交车的定位。如下图所示,两个圆的面积分别代表公交车上无线通信芯片NRF24L与站牌上的无线通信芯片NRF24L的通信范围。当两圆有重叠时即可实现站牌与公交车的通信，代表公交车进站。站牌NRF24L01子模块车载NRF24L01子模块20m 3.2站牌间通信模块本模
9、块的主要功能是使公交车线路上的各个站牌能获得公交车的当前位置信息。无线数传芯片APC2203适合于在强干扰恶劣的环境下通信，且通信距离能达到10米左右，故在每个站牌部分中置入无线数传芯片AC24，进行站牌间通信,本站牌AC20-43将本站所获得的公交车位置信息发往下一站牌的APC22-43,下一站牌的PC2-43又将本站牌所获取的公交车位置信息发往下下个站牌APC220-3,依次传递。既可在保证实现功能的同时,又比常用的方法经济简单许多。站牌间无线数传芯片AC20-3间通信简明过程如下图:A站牌B站牌C站牌D站牌公交车信息公交车信息公交车信息.3显示模块本模块又分为:站牌显示模块，车载显示模块
10、共两个子模块。主要功能是实现信息的显示。u 站牌显示模块:本站的MC根据本站所接收到的所有信息进行处理，在站牌显示器上显示经过本站的每一路公交车中距离本站最近的公交车的当前位置信息,并实时更新,以提醒候车乘客。站牌显示器如下图：车次 当前位置916路 钟楼站400路 西北大学233路 西安电子科技大学9路 火车站u 车载显示模块：车载CU根据本车所接收到的所有信息进行处理，在车载显示器上显示下一站的名称。并实时更新,以提醒下车乘客。车载显示器如下图：下一站： 钟楼站 请您提前准备下车 4. 系统软件设计本系统软件分为两个部分：车载部分软件、站牌部分软件。4.1车载部分软件此程序功能是实现车载R
11、F401子模块与站牌NRF24L1子模块之间的信息交互及车载显示模块的显示控制。采用子程序轮询方式工作,为站牌与公交车间通信模块子程序、按键处理子程序、车载显示模块子程序这三个子程序分配MCU的使用时间。由于这3个子程序的优先级不同，从高到低依次为:站牌与公交车间通信模块子程序、按键处理子程序、车载显示模块子程序。轮询工作的实现是利用定时器A进行加计数,将计数结果对6取余，余数为3或4或5这三种情况下运行站牌与公交车间通信模块子程序，余数为1或2这两种情况下运行按键处理子程序，余数为时运行车载显示模块子程序。程序流程图如下:系统初始化定时器A加计数将计数结果对6取余得a车载显示模块子程序按键处
12、理子程序站牌与公交车间通信模块子程序开始a=3 a1 a=0a=4 a=25u 站牌与公交车间通信模块子程序公交到站后,车载RF4L0子模块给站牌RF24L01子模块发送到站信息,在通信距离内，站牌NRF24L0子模块才会接收到公交车到站信息,及时回复车载NRF4L0子模块应答信息。若车载NRF24L01子模块在设定时间内未收到应答,则重新发送到站信息，直到收到站牌NRF4L1子模块的应答为止。由于将NRF2L01置为Enhanced ShckBut收发模式，若站牌模块通过CC校验码发现数据错误,则发送请求信息请求公交模块重新发送到站信息。无线通信芯片RFL01通信过程示意如下:车载NRF24L01通信模块站牌NRF24L01通信模块应答信息到站信息 数据帧设计如下:无线通信芯片RF4L01每次可以以约Mbp的高速率发送8bt大小的数据。我们设计一个数据帧的大小为3个字节。选用第一字节数据表示公交车车次信息,存储公交车次的编号，可最多为256路公交车编号。选用第二字节数据表示公交车控制信息。考虑到上行和下行公交站牌的距离可能较近,为区分上行
