班車員工下站無線提示系統(tǒng)設(shè)計(jì)

何小映

（西安航空學(xué)院電子工程學(xué)院，陜西西安 710077）

當(dāng)今社會(huì)，企事業(yè)單位越來越多，單位大小不同，員工上下班乘坐的交通工具也不相同，大型企事業(yè)單位一般都擁有幾輛甚至幾十輛班車，而員工由于居住地不同，中途下車的比較多。一般來說，單位都會(huì)在起點(diǎn)到終點(diǎn)之間設(shè)置多個(gè)固定的停靠點(diǎn)，便于員工上下班乘坐班車，鑒于員工乘坐及下車是隨機(jī)的，如果某些員工要在中途某個(gè)點(diǎn)下車，而這些員工又坐的離司機(jī)駕駛室比較遠(yuǎn)，當(dāng)要下車時(shí)就會(huì)比較不方便，因?yàn)樗麄円崆叭ジ嬖V司機(jī)，就需要在車輛行駛時(shí)從座位上站起來去告訴司機(jī)，有時(shí)車速較快，在車廂過道中行走比較危險(xiǎn)，如果被監(jiān)控拍下，司機(jī)還可能會(huì)遭到罰款和扣分的處罰[1]。所以設(shè)計(jì)了一套下車無線提示系統(tǒng)[2]，當(dāng)員工需要中途下車時(shí)，通過按鍵輸入車的編號(hào)和站點(diǎn)編號(hào)，駕駛室的顯示器通過無線方式接收到信息，就能提前知道某個(gè)站點(diǎn)是否有人下車，以及有多少人下車，從而能夠提前做好準(zhǔn)備，這樣既方便了司機(jī)，也方便了員工，避免了一些交通事故的發(fā)生。

1 系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)

該系統(tǒng)包括發(fā)送部分和接收部分，兩者在硬件上彼此獨(dú)立，通過無線發(fā)送模塊和無線接收模塊進(jìn)行通信，系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)如圖1 所示[3]。

圖1 系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)圖

在系統(tǒng)中，員工持有的是發(fā)送器，駕駛室安裝的是接收器，對(duì)每輛班車都進(jìn)行了編號(hào)，如果有5 輛車，則編號(hào)從1～5。以一輛班車為例進(jìn)行介紹，假設(shè)該車的車號(hào)為“1”，該車中有兩名員工甲和乙，如果員工甲要在中途某站點(diǎn)“1”下車，只需要在發(fā)送器的按鍵上按下車牌號(hào)及要下站的站點(diǎn)名稱，員工乙要在中途某站點(diǎn)“2”下車，只需要在發(fā)送器的按鍵上按下車牌號(hào)及他要下站的站點(diǎn)名稱，站點(diǎn)名稱及其編號(hào)已在程序中進(jìn)行了處理。然后再按下發(fā)送鍵，發(fā)送器就發(fā)送車輛編號(hào)和站點(diǎn)編號(hào)，發(fā)送時(shí)有兩個(gè)指示燈提示發(fā)送狀態(tài)。接收器收到該車編號(hào)信息及站點(diǎn)信息以后，將會(huì)在液晶顯示器12864B上相應(yīng)的站點(diǎn)位置進(jìn)行加一顯示接收到的要下站的人數(shù)。

2 發(fā)送部分

發(fā)送部分電路主要包括STC89C52RC 單片機(jī)、矩陣式鍵盤、無線發(fā)送模塊NRF24L01、指示電路，其框圖如圖2 所示[4]。

圖2 發(fā)送電路框圖

2.1 矩陣式鍵盤

鍵盤采用矩陣式結(jié)構(gòu)，由4×4 按鍵構(gòu)成[5]，電路如圖3 所示。

圖3 矩陣式鍵盤

行線連接到P1.0～P1.3，列線連接到P1.4～P1.7，圖3 中，B1～B8 表示車的編號(hào)，S1～S7 表示站點(diǎn)編號(hào)，可以實(shí)現(xiàn)8 輛車，7 個(gè)站點(diǎn)設(shè)置，能滿足大多數(shù)單位的需求，可以按照實(shí)際情況在按鍵上寫上車輛編號(hào)及站點(diǎn)名稱。按鍵的分析采用行列反轉(zhuǎn)法，首先PI口輸出0xF0，讀入PI 口數(shù)據(jù)并保留高四位，然后PI口輸出0x0F，讀入PI 口數(shù)據(jù)并保留低四位，兩次數(shù)據(jù)進(jìn)行或運(yùn)算，根據(jù)不同的運(yùn)算結(jié)果就能知道哪個(gè)鍵被按下。車輛編號(hào)與鍵值關(guān)系如表1 所示，站點(diǎn)編號(hào)與鍵值關(guān)系如表2 所示。

表2 站點(diǎn)編號(hào)與鍵值關(guān)系

表1 車輛編號(hào)與鍵值關(guān)系

2.2 無線發(fā)送模塊

數(shù)據(jù)的發(fā)送采用無線模塊NRF24L01，該模塊與單片機(jī)的接口電路如圖4 所示[6]。

圖4 無線發(fā)送模塊與單片機(jī)接口

無線發(fā)送模塊采用NRF24L01[7]，該模塊工作在2.4 GHz 全球開放ISM 頻段，需要的3.3 V 電源可以采用ASM1117 模塊提供，該模塊采用SPI 接口方式，管腳CE 為片 選信號(hào)，CSN 為SPI 片選 信號(hào)，SCK 為SPI 時(shí)鐘，MOSI 為SPI 主出/從入信號(hào)，MISO 為SPI 從入/主出信號(hào)，IRQ 為中斷輸入信號(hào)[8]。

2.3 指示燈電路

指示燈電路部分采用2 個(gè)LED 發(fā)光二極管[9]，其中LED 指示發(fā)送過程，該指示燈熄滅表示無數(shù)據(jù)發(fā)送，點(diǎn)亮?xí)r表示正在進(jìn)行發(fā)送，如果接收方?jīng)]有收到，將會(huì)進(jìn)行閃爍表示持續(xù)發(fā)送，如果發(fā)送完畢并且收到應(yīng)答信號(hào)，則LED 熄滅，LED1 點(diǎn)亮，所以通過這兩個(gè)指示燈就可以知道發(fā)送的狀態(tài)，電路如圖5 所示。

圖5 發(fā)送狀態(tài)指示電路

2.4 發(fā)送程序流程

發(fā)送端程序?yàn)檠h(huán)結(jié)構(gòu)，包括矩陣鍵盤處理程序和無線發(fā)送程序，按鍵進(jìn)行車輛號(hào)和站點(diǎn)號(hào)的輸入，發(fā)送端程序流程如圖6所示。

圖6 發(fā)送程序流程圖

整個(gè)發(fā)送程序?yàn)橐粋€(gè)循環(huán)結(jié)構(gòu)，首先判斷是否有鍵按下，如果沒有就一直等待，如果有就通過行列反轉(zhuǎn)法求鍵值M 并判斷，如果M 為車號(hào)的鍵值，則賦值給數(shù)組元素TX_BUF[1]，如果M 為站點(diǎn)的鍵值，則賦值給數(shù)組元素TX_BUF[2]，如果M=0x77，則表示已經(jīng)輸入完畢，將進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送，當(dāng)該鍵釋放后就點(diǎn)亮LED，把數(shù)組TX_BUF 中的值一個(gè)一個(gè)地發(fā)送出去，每發(fā)一個(gè)LED 閃爍一次，當(dāng)發(fā)送完畢后，LED 燈滅，LED1 燈亮，從而完成一次信息的發(fā)送，然后進(jìn)入下一次讀鍵。

3 接收部分

接收部分電路主要包括STC89C52RC 單片機(jī)、無線接收模塊NRF24L01、指示電路、液晶顯示電路[11]，框圖如圖7 所示。

圖7 接收框圖

3.1 單片機(jī)與無線接收模塊部分

單片機(jī)與無線接收模塊的接口與無線發(fā)送電路相同，因?yàn)闊o線模塊同時(shí)具有發(fā)送和接收的功能，該部分電路可參見圖4。

3.2 液晶顯示部分

顯示采用12864B 液晶顯示器[12]，該顯示器顯示4 行信息，如圖8 所示[13]。

圖8 液晶顯示器顯示內(nèi)容

圖8所示僅為其中一輛車的顯示內(nèi)容，一共有4行內(nèi)容。第一行顯示的是車牌尾號(hào)后四位及對(duì)應(yīng)的編號(hào)，車輛不同，顯示的信息也不同，對(duì)于每輛車來說接收器是固定的。第二行至第四行顯示的是中途下車的站點(diǎn)名稱及人數(shù)，這些站點(diǎn)名稱對(duì)于每個(gè)接收器來說都是相同的。站點(diǎn)后面加一顯示要在該站點(diǎn)下車的員工人數(shù)，沒有人下車時(shí)無顯示。司機(jī)通過接收器顯示的信息就能提前知道中途下車的情況，從而提前做好準(zhǔn)備。

3.3 接收狀態(tài)指示部分

指示電路用來指示接收狀態(tài)，P2.6 連接發(fā)光二極管陰極，當(dāng)接收到數(shù)據(jù)P2.6=0，發(fā)光二極管點(diǎn)亮，延時(shí)3 s 后熄滅[14]，從而給司機(jī)提示。

3.4 接收部分程序流程

接收程序流程圖如圖9所示[15]。接收程序部分首先對(duì)12864 進(jìn)行初始化，包括將其設(shè)為8 位并行口，光標(biāo)及顯示設(shè)置，清屏等，接下來顯示初始信息，如圖8 所示，第一行到第四行分別顯示車輛尾號(hào)后四位及車輛編號(hào)、站點(diǎn)一名稱、站點(diǎn)二名稱、站點(diǎn)三名稱，這些名稱可以進(jìn)行定制，在編程時(shí)初始化寫入程序中。系統(tǒng)使用定時(shí)器0 進(jìn)行300 ms 定時(shí)，用來確定接收時(shí)間，每300 ms 進(jìn)行一次數(shù)據(jù)接收。接下來對(duì)接收模塊進(jìn)行初始化設(shè)置，包括設(shè)置接收地址、設(shè)置自動(dòng)應(yīng)答、設(shè)置發(fā)射功率、數(shù)據(jù)傳輸率等[16-18]，當(dāng)300 ms 定時(shí)時(shí)間到后，判斷是否收到數(shù)據(jù)，如果接收到數(shù)據(jù)而且數(shù)據(jù)的第一個(gè)字節(jié)RBUF[0]為0xa1，再判斷第二個(gè)字節(jié)RBUF[1]是不是本車編號(hào)，如果是，再根據(jù)第三個(gè)字節(jié)RBUF[2]的站點(diǎn)號(hào)，對(duì)k1～k3的值加一并顯示，k1～k3分別表示在第一個(gè)站、第二個(gè)站、第三個(gè)站下站的人數(shù)。

圖9 接收程序流程圖

4 結(jié)論

從實(shí)際需求出發(fā)，設(shè)計(jì)了一個(gè)員工到站下車無線提示系統(tǒng)，該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了在單位班車上員工下站時(shí)給司機(jī)發(fā)送無線提示信息，在車輛行駛過程中，到達(dá)員工需要下車的站點(diǎn)前，員工可以在發(fā)送器上隨時(shí)按下車輛編號(hào)和站點(diǎn)編號(hào)，點(diǎn)擊發(fā)送鍵即可發(fā)送下站提示，司機(jī)處的接收器接收到信息后，司機(jī)就可以通過觀察顯示器上的數(shù)據(jù)采取相應(yīng)的措施，如果有員工下站則提前做好準(zhǔn)備，避免了事故的發(fā)生，如果沒有一個(gè)員工下站，則可以忽略該站，無需停靠，從而提高通行效率，具有一定的實(shí)用價(jià)值。