便攜式到站叫醒枕的研制

摘 要:為了使乘客乘坐公交車時安全舒適，且不坐過站，研制了便攜式到站叫醒枕。該裝置為充氣式設計，便于乘客攜帶，叫醒部分采用GPS自動定位技術，以80S51微處理器為核心控制部件，是一個智能到站叫醒系統。它可以實現到站叫醒乘客，且具有MP3功能，是上班族和出差人士的得力幫手。

關鍵詞:GPS 叫醒器 充氣枕

中圖分類號:TB47文獻標識碼:A文章編號:1672-3791(2012)06(c)-0015-02

隨著城市擴建、公交線路的延長，以及票價的提高，人們上下班多采用坐一趟公交車。生理學研究表明，人體腦細胞持續4h～5h的興奮之后便會轉入抑制狀態。乘客經過顛簸，很容易疲勞，時間一長極易打瞌睡。目前公交座位舒適度差，睡覺難是每個乘客面臨的問題，頭頸部懸空，或是失控搖擺打滑，都會造成難受或是難堪。且不敢深度睡眠，怕坐過站，結果是頭腦發脹。如果不小心睡著了，那就很容易坐過站，不是上班遲到，就是多走了冤枉路。

如何利用坐車的時間充分休息，并且不坐過站呢？針對這個問題，研制出了“便攜式到站叫醒枕”。該叫醒枕采用充氣式設計，攜帶方便，能到站自動叫醒乘客。

1 方案設計

便攜式到站叫醒枕由充氣枕和叫醒器兩部分獨立裝置構成。使用時，將叫醒器固定在充氣枕上，也可分開獨立使用。

1.1 充氣枕的選用

充氣枕選用市面上的馬鞍形便攜式充氣枕，充氣枕材質采用PVC環保植絨材料，防止漏氣。使用時，捏扁氣嘴根部錐面后吹氣，幾秒鐘完成，關上氣蓋，把氣嘴往下按即可。充氣后成馬鞍形狀，將該枕環繞在頸部，貼在肩部上方，即可靠在椅背上休息睡覺，下車時，放掉氣體，折疊放入包內，該枕功能完成[1]。

1.2 叫醒器的設計

叫醒器的設計流程如圖1所示。乘客第一次使用時，是叫醒器的學習階段。假設乘客從家到目的地需要倒兩次車，那么要經過3個站，每到一站，乘客按下一個按鍵，GPS模塊就將該點的地理坐標信息保存下來，3個按鍵可保存3個站點信息。

下次乘客使用時，開啟叫醒器后，選擇線路，GPS模塊接收GPS工作衛星的導航信息，解算出公交車目前的經緯度數據[2]，根據GPS定位數據計算出公交車的實時坐標，將其與存儲的3個坐標相比較，當所測得的距離與任何一個坐標小于200m時，表明已經到了其中的一個站，叫醒器自動叫醒乘客，準備下車。該叫醒器可存儲多條線路，并可以輸入某站點坐標。

叫醒器同時集成了MP3功能，GPS工作的同時，可開啟MP3功能，收聽音樂，當快到站點時，中斷MP3功能，優先播放叫醒聲音，叫醒乘客，以防止乘客收聽音樂睡覺坐過站。

1.3 叫醒器硬件電路組成

根據設計思路，硬件組成框圖如圖2所示。

整個系統主要由AT89S51單片機、LEA-4H的GPS模塊、LCD液晶顯示模塊和MP3(WTM-NOR)語音模塊組成，通過單片機AT89S51獲取GPS定位的地理坐標信息，并對獲得的數據作處理，自動判別當前行車的站點位置信息，當達到一定范圍要求時，通過控制WTM-NOR語音模塊進行到站提醒，同時，在LCD顯示屏上顯示當前站點的信息[3]。

GPS(Global Positioning System)芯片采用瑞士u-blox公司最新出品的以u-blox5定位引擎為核心的LEA-5芯片，借助該公司的KickStart技術，其產品可以實現超快速弱信號捕獲，即使在微弱信號條件下也可實現高速捕獲，在天線受限時能實現較高性能，并能實現天線隱蔽式應用。u-blox的SuperSense室內技術存在于u-blox5引擎和ANTARIS4引擎，可實現高靈敏度跟蹤(跟蹤靈敏度達到-160dBm)、高精確度定位。此外精確授時和慣性導航技術還可以實現補償后達15ns授時精度和不間斷導航[4]。該芯片可獲得位置、速度、時間、精度、可用衛星數等信息，能快速解算出公交車目前的經緯度數據，并與外圍設備進行通信。

1.4 電路圖設計

電路圖由單片機系統、GPS模塊、音頻模塊、LCD顯示器接口、電源、按鈕、電源指示電路組成。

其工作過程為:按鍵通過P1.0-P1.7口與單片機相連，采集某站點當前地理位置坐標，存入單片機內部RAM，同時在液晶屏上顯示，P0.0-P0.7口與LCD相連，P3.0與P3.1口與GPS模塊相連，進行數據交換。當按下啟動叫醒功能時，GPS模塊即連續接收GPS衛星的導航信息，解算出公交車目前的經緯度信息，單片機根據GPS定位數據計算出公交車的實時坐標，與存儲的目的站點坐標相比較，若測得的距離與目的站距離小于200m時，單片機發出信號，驅動音頻模塊發聲，叫醒乘客，準備下車。

2 結論及發展前景

叫醒器已研發成功，經過測試，誤差在20m范圍內，滿足乘車需求。該裝置解決了乘客未到站提前下車或心里擔憂怕坐過站而不敢放松休息的問題，同時解決了公交系統中存在的駕駛員不報站、漏報站或錯報站而給乘客帶來的煩惱。

隨著人們出行越來越頻繁，便攜式到站叫醒枕的方便與實用將得到更多人的青睞。

參考文獻

[1]常規植絨U枕詳細描述[EB/OL].[2010-07].http://www.bmlink.com/lanseyuanfen/supply-4028474.html.

[2]周瑋.基于GPS的公共汽車智能報站系統[J].計算機與信息技術，2010，138(5):66.

[3]宋茜茜，丁衛撐，庹先國.基于GPS的公交車自動報站系統[J].科技世界，2012，1(1):59～60.

[4]王麗秋.基于u-blox高靈敏精確定位系統[J].電子設計，2010，26(6～2):167.