專利名稱：一種基于無線射頻通訊技術(shù)的公交自動報站裝置的制作方法
技術(shù)領域 本實用新型屬于自動控制領域，涉及一種公交自動報站裝置，特別是一種基于無線射頻通訊技術(shù)的公交自動報站裝置，該裝置通過藍牙無線通訊技術(shù)完成公交站與公交車的一點對多點通信，實現(xiàn)公交車在行駛過程中的自動報站功能。同時還利用LED顯示屏和智能語音控制信號，可以實時顯示和語音提示公交到站點，方便乘客的上下車，取消了駕駛員要靠按鍵報站提醒乘客上下車的操作，使駕駛員更專注于汽車的駕駛，提高公交行駛的安全性。

背景技術(shù)：
21世紀是信息化時代，各學科相互交叉滲透，機械工程與電子化的競爭力日趨升溫，電子控制在現(xiàn)代化步伐的推進過程中顯示著越來越重要的角色。
公交系統(tǒng)是交通系統(tǒng)的重要組成部分，傳統(tǒng)的語音播報功能由駕駛員按鍵控制，分散了司機的注意力，在人流量和車流量較大的公交站點造成了一定程度上的安全隱患。同時，傳統(tǒng)的語音播報沒有屏幕顯示，聽覺不好的乘客或者車內(nèi)噪音大的時候，很難清楚的獲得到站信息，影響換乘時機。另外，現(xiàn)有公交車自動報站系統(tǒng)大多采用GPS，GPRS，CDMA等技術(shù)作為定位途徑，制造成本較高，技術(shù)難度大，維護成本高。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷或不足，本實用新型的目的在于，提供一種基于無線射頻通訊技術(shù)的公交自動報站裝置，該裝置通過藍牙無線通訊技術(shù)，自動完成站點語音自動播報和LED站點信息顯示功能。
為了實現(xiàn)上述任務，本實用新型采取如下的技術(shù)解決方案 一種基于無線射頻通訊技術(shù)的公交自動報站裝置，由站點藍牙發(fā)射端和車載藍牙接收端組成，其特征在于 所述的站點藍牙發(fā)射端包括一藍牙發(fā)射模塊，藍牙發(fā)射模塊由供電模塊提供電源； 所述的車載藍牙接收端包括CPU控制單元，在CPU控制單元上連接有與藍牙發(fā)射模塊對應的藍牙接收模塊、語音控制及語音存儲器、顯示控制及字模存儲器，其中，語音控制及語音存儲器連接有按鍵控制器和揚聲器，顯示控制及字模存儲器連接有LED顯示模塊。
本實用新型的其它一些特點是 所述的供電模塊選用電池供電或太陽能電池板或蓄電池。
所述的藍牙發(fā)射模塊選用nRF24E1芯片。
所述的CPU控制單元選用單片機AT89C51。
所述的與藍牙發(fā)射模塊對應的藍牙接收模塊是Nrf2401芯片。
所述的語音控制及語音存儲器選用W51300語音控制芯片。
所述的LED顯示模塊由EPROM27512和8255A構(gòu)成。
本實用新型的基于無線射頻通訊技術(shù)的公交自動報站裝置，具有以下優(yōu)點 (1)裝置成本低。市面上的公交車自動報站系統(tǒng)大多采用GPS，GPRS，CDMA等作為定位途徑，成本較高。本實用新型只需一對藍牙模塊就可以實現(xiàn)各公交站點的定位。而且可以對傳統(tǒng)的手動公交報站系統(tǒng)進行改造，進一步降低了成本。
(2)工作狀態(tài)穩(wěn)定。以藍牙作為通訊手段，2.4GHz特定頻段可以有效的避免其它無線裝置的干擾。同時不受惡劣天氣，擁堵交通的影響。
(3)公交站點的藍牙發(fā)射模塊可采用太陽能電池板供電，節(jié)約資源，保護環(huán)境。
(4)維護簡單，維修成本低。

圖1是裝置總體設計框圖； 圖2是藍牙發(fā)射模塊nRF24E1結(jié)構(gòu)圖； 圖3是車載終端總體電路結(jié)構(gòu)圖； 圖4是系統(tǒng)軟件流程圖。

以下結(jié)合附圖對本實用新型作進一步的詳細說明。
具體實施方式
1、硬件設計 1.1裝置總體設計 本實用新型的基于無線射頻通訊技術(shù)的公交自動報站裝置，的總體框圖如圖1所示，分為站點藍牙發(fā)射端和車載藍牙接收端兩大部分。
站點藍牙發(fā)射端包括一藍牙發(fā)射模塊，藍牙發(fā)射模塊選用nRF24E1芯片作為站點信號源，由供電模塊提供電源；nRF24E1芯片實時以信號源為中心向周圍30-40米范圍內(nèi)發(fā)射站點編號信息。
車載藍牙接收端包括CPU控制單元，在CPU控制單元上連接有與藍牙發(fā)射模塊對應的藍牙接收模塊、語音控制及語音存儲器、顯示控制及字模存儲器，其中，語音控制及語音存儲器連接有按鍵控制器和揚聲器，顯示控制及字模存儲器連接有LED顯示模塊。
CPU控制單元選用單片機AT89C51，與藍牙發(fā)射模塊對應的藍牙接收模塊是Nrf2401芯片，單片機AT89C51通過Nrf2401芯片接收藍牙發(fā)射模塊nRF24E1芯片發(fā)射數(shù)據(jù)，并通過AT89C51單片機控制語音控制及語音存儲器、顯示控制及字模存儲器及LED屏進行站點信息顯示。實現(xiàn)公交系統(tǒng)自動報站功能。
各模塊連接方式如圖3所示，nRF2401與單片機AT89C51的1系列引腳相連，單片機AT89C51的3系列引腳控制語音控制及語音存儲器，單片機AT89C51的2系列引腳則控制LED顯示模塊。單片機AT89C51性能穩(wěn)定，應用廣泛，成本低，可很好滿足系統(tǒng)控制要求。
裝置以nRF24012.4G無線數(shù)據(jù)傳輸芯片為核心，實現(xiàn)站點與公交車的無線通訊，抗干擾能力強，數(shù)據(jù)傳輸速度快。藍牙發(fā)射模塊能良好實現(xiàn)點對多點信號傳送。nRF2401與單片機AT89C51組成的車載藍牙接收模塊為站點信息的接收和對下級單元的控制提供了良好保證。整個裝置通過抗干擾能力強，傳輸穩(wěn)定的無線藍牙信號收發(fā)技術(shù)，實現(xiàn)了公交系統(tǒng)的自動報站功能，可有效減少司機及乘務人員的工作量。同時，該裝置采用元器件少，成本低，方便對現(xiàn)有人工報站系統(tǒng)的升級，在公交系統(tǒng)有很好的應用前景。
1.2站點藍牙發(fā)射端 站點藍牙發(fā)射端主要包括藍牙發(fā)射模塊，藍牙發(fā)射模塊由供電模塊提供電源；藍牙發(fā)射模塊選用Nordic公司生產(chǎn)的nRF24E1芯片，nRF24E1芯片是一種工作頻率可達2.4GHz的無線射頻收發(fā)芯片，工作電壓1.9～3.6V，頻段2.4GHz，靈敏度-105dBm，信號傳輸距離30-40米，調(diào)試方式GFSK；其結(jié)構(gòu)圖參見圖2。
nRF24E1芯片包括增強型8501內(nèi)核、無線收發(fā)器24014、9路100KSPS的10位模數(shù)轉(zhuǎn)換器及RC振蕩器等。
裝置工作前，可將站點編號信息-1byte站點編號寫入nRF24E1的內(nèi)部存儲空間中，裝置運行過程中，實時通過nRF2401藍牙發(fā)射模塊發(fā)送給公交行駛終端，形成以站點為中心的30m-40m半徑的信號發(fā)射區(qū)。在發(fā)送模式下，nRF2401E1芯片電流消耗僅為10.5M，功耗相當?shù)?。因此，供電模塊可選用電池供電模式或采用太陽能與蓄電池相結(jié)合的模式。此外，nRF24E1芯片采用點對多點的發(fā)送模式，也可保證同一站點與多輛公交的穩(wěn)定通訊。
1.3車載藍牙接收端 車載藍牙接收模塊以單片機AT89C51作為CPU控制單元，同時連接nRF2401藍牙接收模塊。當行駛于公交線路中的公交車駛?cè)胝军c信息發(fā)射區(qū)時，藍牙接收模塊開始接收站點編號信息，并將信號傳至AT89C51控制單元，用以驅(qū)動語音控制及語音存儲器及LED顯示模塊，詳細見車載終端接口示意圖3。此外，現(xiàn)實中存在多條線路公交公用一個站點的情況，考慮到公交運營成本及站點管理信息的唯一性，所有終端的nRF2401無線通訊地址均采用相同地址號。
1.4語音控制及語音存儲器 語音控制及語音存儲器如圖3所示，此模塊采用Winband公司生產(chǎn)的W51300語音處理芯片，工作電壓2.5～5.5V，最大RAM512K～16M，工作模式CPU控制與按鍵控制。該模塊外掛的512KB-16MB Flash RAM，其錄音時間最長可達50分鐘。工作電壓2.5～5.5V，錄音時間可按要求進行調(diào)節(jié)，語音清晰度好。W51300共提供按鍵和CPU控制兩種工作模式，以下主要介紹CPU控制模式。W51300提供了可由CPU控制的10種操作方式，操作方式與W 51300所記的脈沖數(shù)有關。脈沖計數(shù)過程以CPU 1腳信號的上升沿到1腳信號的下降沿為止，所記為2腳在這段時間里的脈沖個數(shù)。工作脈沖個數(shù)與操作方式對應關系如下 此外，由于W51300提供的按鍵和CPU控制兩種模式。此裝置在正常情況下采用藍牙無線控制，而在系統(tǒng)誤點或失靈等特殊情況下可采用按鍵工作模式。
1.5LED顯示模塊 如圖3所示，LED顯示模塊選用EPROM27512和8255A構(gòu)成。顯示控制及字模存儲器由單片機AT89C51控制，同時并行口擴展一片8255A。單片機AT89C51外擴一片EROM27512(64K)用以存儲程序和字模數(shù)據(jù)，容量大約為1600個漢字，能夠滿足站名和其他漢字存儲需要。裝置運行時，當車載藍牙接收終端接收到站點藍牙發(fā)射端編號信息，單片機AT89C51便通過P1口對顯示控制及字模存儲器進行控制，通過LED顯示模塊實現(xiàn)站點信息的顯示。
2.軟件設計 2.1站臺藍牙發(fā)射模塊的軟件設計 nRF24E1芯片內(nèi)集成有增強型8051控制器，所以在8051控制器內(nèi)燒寫程序使nRF24E1芯片不斷地發(fā)送站臺編號數(shù)據(jù)即可。
2.2車載藍牙接收與處理模塊的軟件設計 終端一般情況下處于信號搜索狀態(tài)。當nRF2401芯片搜索到有藍牙信號時，便試圖與其建立通訊。若能成功，則認為是站臺藍牙模塊發(fā)出的信號并讀取站臺編號，隨后斷開與該站臺的藍牙通訊。處理模塊對該站臺編號進行檢索，若能在片內(nèi)存儲器上檢索到該站點編號，則認為該站點是本條公交路線的上的站點，由單片機AT89C51芯片提取出該站點語音信息和顯示信息并進行兩次播報顯示。完成上述工作后車載藍牙接收模塊回到搜索模式，當再次搜索到站臺藍牙信號時，首先對其進行判斷。若還是上次處理過的編號，則認為公交車尚未駛出該站臺，則返回繼續(xù)搜索模式。若有新的站臺編號出現(xiàn)，則認為公交車駛近下一站，即進行下一步處理。工作流程如圖4所示。
權(quán)利要求1.一種基于無線射頻通訊技術(shù)的公交自動報站裝置，由站點藍牙發(fā)射端和車載藍牙接收端組成，其特征在于
所述的站點藍牙發(fā)射端包括一藍牙發(fā)射模塊，藍牙發(fā)射模塊由供電模塊提供電源；
所述的車載藍牙接收端包括CPU控制單元，在CPU控制單元上連接有與藍牙發(fā)射模塊對應的藍牙接收模塊、語音控制及語音存儲器、顯示控制及字模存儲器，其中，語音控制及語音存儲器連接有按鍵控制器和揚聲器，顯示控制及字模存儲器連接有LED顯示模塊。
2.如權(quán)利要求1所述的基于無線射頻通訊技術(shù)的公交自動報站裝置，其特征在于，所述的供電模塊選用電池供電或太陽能電池板或蓄電池。
3.如權(quán)利要求1所述的基于無線射頻通訊技術(shù)的公交自動報站裝置，其特征在于，所述的藍牙發(fā)射模塊選用nRF24E1芯片。
4.如權(quán)利要求1所述的基于無線射頻通訊技術(shù)的公交自動報站裝置，其特征在于，所述的CPU控制單元選用單片機AT89C51。
5.如權(quán)利要求1所述的基于無線射頻通訊技術(shù)的公交自動報站裝置，其特征在于，所述的與藍牙發(fā)射模塊對應的藍牙接收模塊是Nrf2401芯片。
6.如權(quán)利要求1所述的基于無線射頻通訊技術(shù)的公交自動報站裝置，其特征在于，所述的語音控制及語音存儲器選用W51300語音控制芯片。
7.如權(quán)利要求1所述的基于無線射頻通訊技術(shù)的公交自動報站裝置，其特征在于，所述的LED顯示模塊由EPROM27512和8255A構(gòu)成。
專利摘要本實用新型公開了一種基于無線射頻通訊技術(shù)的公交自動報站裝置，由站點藍牙發(fā)射端和車載藍牙接收端組成，站點藍牙發(fā)射端包括一藍牙發(fā)射模塊，藍牙發(fā)射模塊由供電模塊提供電源；車載藍牙接收端包括CPU控制單元，在CPU控制單元上連接有與藍牙發(fā)射模塊對應的藍牙接收模塊、語音控制及語音存儲器、顯示控制及字模存儲器，其中，語音控制及語音存儲器連接有按鍵控制器和揚聲器，顯示控制及字模存儲器連接有LED顯示模塊。本實用新型只需一對藍牙模塊就可以實現(xiàn)各公交站點的定位。工作狀態(tài)穩(wěn)定，維護簡單，維修成本低，可以對傳統(tǒng)的手動公交報站系統(tǒng)進行改造。
文檔編號H04B5/00GK201556307SQ20092024577
公開日2010年8月18日 申請日期2009年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月15日
發(fā)明者趙軒, 謝培, 李登峰, 史培龍, 王濤, 史駿, 鄭文哲, 張光閃 申請人:長安大學