基于GPRS的智能公交站牌显示系统设计

杨庆国 包丽 王亮 张森尧 赵传达

摘  要：城市经济带动内部交通事业的飞速发展，现代公交车系统也逐渐具有了更高的智能化水平，在国家优惠政策的支持下，公共交通系统被改进。新型智能公交站牌使城市居民可享用更加便捷的公交服务，优化站牌的显示系统时，可运用GPRS系统，构建无线型信息传输系统。现结合智能公交系统，探讨利用GPRS技术设计其站牌显示系统的情况。

关键词：GPRS;智能公交站牌;显示系统;设计方法

中国交通经济水平提升，城市经济发展速度逐步加快，城市交通事业呈现出更好的发展趋势，政府大力推动公共交通事业发展，以此来支持环保事业。减少汽车尾气排放量。公交是城市公共交通系统中的重要交通工具，为了让消费者掌握实时化的公交信息，不少城市都启用了智能型公交站牌，现利用GPRS技术改造其显示系统。

1 智能公交系统

公交系统直接影响居民的出行体验，因此交通建设部门应用更多的技术资源完善交通运输体系，进一步建设了智能化的公交系统，合理使用电子站牌、车载终端与车辆监控中心。各个模块分别发挥着不同的功能，车载终端可利用无线网络将向公交车辆监控中心传输车载人数与实时位置等信息，主要负责基础信息采集工作。

监控中心收集车辆传输数据，并对其进行综合处理，处理数据结果之后，同样利用无线通信网络系统将信息传输至电子站牌。监控系统收集公交显示系统中的反馈信息，监控系统还可以直接收集反馈信息将其传输到公交显示系统中，以此来应对公交调度管理情况，控制交通运行压力，节省交通运输资源。电子站牌主要接收交通数据信息，模块之间存在紧密的联系，利用LED点阵屏可直接对外发布重要信息，乘客在等候公交车时可获取便捷化的信息服务。

2 系统设计

设计公交车站牌显示系统时，要主要其功能，采用合理的设计方案支持设计工作，优化功能框图，采集乘客信息，处理重要数据，显示主控系统的相关信息。

在显示系统内部，车载终端、控制中心以及GPRS技术可支持传输数据的功能，获取系统数据之后，系统可提供解码的功能，同时也可将重要的数据传输到信息处理系统处，在信息处理模块内部，技术人员可建设数学模型，利用客观修正的方法来处理相关的因子，技术人员可根据公交车的具体信息来测算其到达时间，末班车状态、乘客数量与实时化的公交车状态均能够在显示系统中呈现，信息可被有效更新。公交车的状态信息可在显示调度模块中体现，考虑到各类客观性的影响因素，还需显示公益广告、紧急信息与乘客相关信息。调整显示内容，以此来更好地服务乘客。系统中的信息采集模块直接获取乘客信息，除了人数信息之外，还有乘坐路线等信息。各个模块配合发挥作用，公交调度工作也变得更加灵活化与便利化。

3 软件设计

系统程序运行方式极具科学化特点，根据公交数据流向，可以将其划分成数据显示、数据处理与数据传输三个功能模块，根据信息的紧急程度来选定信息的现实位置，紧急信息可直接在显示系统中体现，接收重要的公交信息后可将其传输到数据处理模块处，利用算法来修正数据，更新公交状态数据，对其进行反馈，将数据输送到监控中心处，及时更新显示系统中的数据，传输的信息包括预到站信息、紧急信息与位置信息。该系统的智能化体现在信很多方面，可直接将历史信息与GPS信息结合，预判公交出行的重要信息，确保系统提供的数据更加符合实际情况。信息处理部分借助于主控芯片STM32的强大计算能力，以及高达72MHz的时钟，首先对接收的数据除紧急信息外进行分类如下：GPS信息、公交车到站时间历史数据、预到达公交的状态信息等，其中紧急信息不经过信息处理直接送于显示模块显示。由于GPRS的传输速度和流量费用的限制，不能对数据连续刷新，因此对GPS信息通过数学模型中的二次曲线拟合的方式进行数据处理，以实现公交位置是实时的、连续的显示，强化显示效果。

4硬件设计

该系统主要由主控芯片控制无线信息传输部分、信息处理以及显示部分，最终通过LED向乘客显示出行信息。其中信息处理以及信息显示调度部分均由STM32主控芯片完成，通过一定的算法以及实时反馈信息完成数据的处理以及显示。无线模块由SIM300模组配合外围电路连接STM32主控芯片，在主控的控制下完成初始化以及数据的传输、编码、解码等工作。LED部分借助于主控芯片驱动74HC595与74HC138芯片进而实现LED点阵控制与显示功能。主控制器选用STM32F103VE增强型单片机，STM32系列单片机使用高性能的ARM CortexTM-M3 32位的RISC内核，工作频率为72MHz，内置高速存储器（高达512K字节的闪存和64K字节的SRAM），具有强大的信息处理能力，丰富的增强I/O端口和联接到两条APB总线的外设，是某半导体公司专门为高性能、低成本、低功耗的嵌入式应用设计的产品。本设计中，STM32通过串口连接SIM300无线收发模块进而实现数据的传输与模块控制。LED通过GPIO端口模拟的SPI接口连接到STM32上，完成信息显示。本设计中，STM32的主要功能是控制无线传输模块接收车辆状态信息，对数据的处理以及将处理后的信息送无线收发模块SIM300反馈回监控中且在LED点阵屏显示。除此之外，STM32还完成对SIM300、LED点阵等芯片的初始化。

采用P3.75的8×8单色点阵模块进行扩展，横向128/8=16块，纵向64/8=8块。为方便电路板的设計，先由横向4块纵向4块扩展成32×32的显示单元，再由8块32×32的单元完成设计。行驱动控制芯片选用74HC138D，功率芯片选用4953，列驱动控制芯片采用74HC595D。显示屏控制卡采用某半导体公司生产的STM32F103VBT6单片机作为主控芯片，由STM32F103VBT6本身具有128KB的片上Flash和64KB的片上RAM，足以存放程序代码，因此不需要扩展外部ROM及RAM;同时使用专用字库芯片GT23L32S4W，支持多达22种字体，大大增强了字符的显示能力。同时，控制卡采用RS232/485通信接口，可以通过RS232/485很方便的对显示屏进行显示配置。从而容易实现公交状态信息的实时显示以及更新。

xSIM300是SIMCOM推出的GSM/GPRS三频/四频模块，主要为语音传输、短信息和数据业务提供无线接口。SIM300集成了完整的射频电路和GSM的基带处理器，适合于开发一些GSM/GPRS的无线应用产品，如移动电话、无线数据传输业务、远程测量等，应用范围十分广泛。本设计的重点主要是单片机与SIM300模块串行通信，无线GPRS数据的收发。

新型公交系统借助智能化的信息显示平台，提供了更加多样化的公共交通服务，充分提升了公交管理工作的效率，公交系统的信息化与智能化水平均有所提升，相比原来的智能公交信息平台，其具有的稳定性与可靠性也更加突出，该系统还能够有效支持共享公交资源的功能。本文从系统、硬件与软件设计工作切入，全方位解析了新的显示系统设计工作的技术要点。

5 结束语

本文主要分析了现代城市公交站牌的智能化显示系统的设计工作，GPRS技术隶属于移动数据业务范围内，属于新型无线数据传输技术。利用封包式系统来传输公交车的相关信息，该系统的应用成本低，信息传输速率也比较高。除了向市民展示实时化的公交车信息，该显示系统还支持显示公益广告的功能，公交信息管理工作也变得更加便捷。

参考文献

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