公交车管理系统车载终端设计

公交车管理系统车载终端设计内容摘要：

中应用最广的标准 总线。 它包括了按位串行传输率和机械方面的规定。 适合短距离或带调制解调器的通讯场合。 它不仅已经被内置于每台 PC，而且已被内置于从微控制器到主机的多种类型的电脑和与它们连接的设备。 你也可以将 RS232用在任何类型得计算机之间的简单连接中，它是一个被广泛使用的接口之一。 123U 6 A7 4 L S 1 2 545 6U 6 B7 4 L S 1 2 58910U 6 C7 4 L S 1 2 511 1213U 6 D7 4 L S 1 2 5R X D _ 1T X D _ 1T X D _ 2R X D _ 2T X DR X DP 3 . 3P 3 . 4 图 2 串口扩展电路 由于 GPS接收器 RCB4H和 GSM模块 TC35I都需要串口实现与 MCU通信，而AT89S51只有一个串口，所以要考虑到如何实现三者的正常通信。 考虑到车载终端的收发频率，以及 GPS接收器的定位信息重获频率都比较低；而 且 RCB4H和TC35I的工作不是同时进行的，工作顺序是：首先由 RCB4H获得定位信息，然 后控制 TC35I向管理中心发送定位信息。 所以我们可以采用分时顺序利用串口的方法来实现三方通信。 串口扩展电路如图 2所示。 图中当 ， 电平时选通第一组串口；当 ，这样就可以实现串口的扩展，充分利用了有限的硬件资源。 不过控制时序要注意，两个串口不能同时选通，不然会出现 RCB4H和 TC35I之间的混乱，进而整个系统乱成一团。 RCB4H有两个串口，波 特率分别为 9600bit/s、 57600bit/s，而 TC35I的波特率为 300~115000bit/s，综合考虑以上因素，这里波特率选用 9600bit/s， MCU晶振选用。 数据格式采用 8位数据，一位停止位，没有校验位，另外 TC35采用的是 RS232电器标准，所以还需要 TTL电器标准与 RS232之间的转换。 整个控制电路原理图如图 3所示。 GPS 接收器 RCB4H 的技术介绍 RCB4H 型是一种超低功耗的 GPS 接收板 ，并 采用 了 ANTARIS 174。 4 定位引擎 和 SuperSense 174。 Indoor GPS。 这是 与 RCBLJ 引脚兼容的后继产。 RCB 4H 型配备了 MCX / OSX 型 RF 连接器和一个 20 针 的管脚用来连接 电源和数字 I / O口。 它所 支持的 A GPS （辅助全球定位系统）功能使首次定位 ，即使 信号 很差的 条件 下也能 快速 定位。 即使在 室内和其他弱信号环境 ANTARIS 174。 4 GPS 引擎 也能 提供高导航性能。 基于卫星增强系统 的 WAAS ， EGNOS 系统和 MSAS 系统 的充分支持。 他所具有的 高性能和灵活性 即 履行 了低 成本 就像 快速和简单的插件集成系统 一样。 它具有最高 4Hz的刷新速率 ，定位误差： （ CEP） 、 （ SEP） ，最高移动速度为 515m/s,可以满足设计要求。 具体数据如表 1 和表 2 所示，管脚排列如表 4 所示 [4]。 GSM模块 TC35I 的技术介绍 TC35i模块主要特性与技术指标包括以下几点： ①频段为双频 GSM900MHz和 GSMl800MHz (phase 2/2+)；②支持数据、语音、短消息和传真；③高集成度( 36mm )； ④质量为 9g；⑤电源电压为单一电压 ~；⑥可选波特率 300bps~115kbps，动波特率 ~115kbps；⑦电流消耗 ——休眠状态为 ，空闲状态为 25mA，发射状态为 300mA(平均 )， ；⑧温度范围 ——正常操作 20℃ ~+55℃，存放 30℃ ~+85℃；⑨ SIM电压为 3V/。 可以满足设计要求 [8]。 目前，国内已经开始使用的 GSM模块有 Fal的 A2D系列、 Wavee的WMO2系列、西门子的 TC35系列、爱立信的 DM10/DM20系列、中兴的 ZXGM18 系列等，而且这些模块的功能、用法差别不大。 其中西门子的 TC35系列模块性价比很高，并且已经有国内的 无线电设备入网证。 所以本设计选用的是西门子TC35系列的 TC35i。 这是西门子推出的最新的无线模块，功能上与 TC35兼容，设计紧凑，大大缩小了用户产品的体积。 TC35i 与 GSM2/2+兼容、双频(GSM900/GSMl800)、 RS232数据口、符合 ETSI标准 GSM0707和 GSM0705，且易于升级为 GPRS模块。 该模块集射频电路和基带于一体 ，向用户提供标准的 AT命令接口，为数据、语音、短消息和传真提供快速、可靠、安全的传输，方便用户的应用开发及设计。 TC35i有 40个引脚，通过一个 ZIF(Zero Insertion Force，零阻力插座 )连接器引出。 这 40个引脚可以划分为 5类，即电源、数据输入 /输出、 SIM卡、音频接口和控制。 第 1～ 14脚为电源部分： 1～ 5为电源电压输入端 Vbatt+， 6～ 10为电源地GND， 1 12为充电引脚， 13为对外输出电压 (共外电路使用 )， 14为 ACCUTEMP接负温度系数的热敏电阻。 24～ 29为 SIM卡引脚，分别为 CCIN、 CCRST、 CCIO、CCCLK、 CCVCC和 CCGND。 33～ 40为语音接口，用来接电话手柄。 1 31和 32脚为控制部分 ： 15为点火线 IGT(Ignition)，当 TC35i通电后必须给 IGT一个大于 100ms低电平，模块才启动； 30为 RTC backup， 31为 Power down， 32为 SYNC。 1623为数据输入 /输出，分别为 DSR0、 RING0、 RxD0、 TxD0、 CTS0、 RTS0、DTR0和 DCD0。 语音报站系统设计 自动化的语音报站可以减轻司机的工作负担，这部分电路采用了语音芯片ISD4004，与普通的录音 /重放芯片相比， ISD4004具有如下特点： ISD4004 是美国 ISD 公司制造的一种新款语音芯片。 与 ISD其它系列语音产品不同的是，ISD4004是一种微控制器 ―从 ‖设备，而 ―主 ‖控制器可以是内置有 SPI兼容接口的微控制器，也可以用 I/O 仿真 SPI通信协议。 ISD4004 系列工作电压为 3V，单片录放时间为 8～ 16 分钟，音质好，适用于移动电话及其它便携式电子产品中。 该芯片采用 CMOS 技术，内含振荡器、抗混叠滤波器、平滑滤波器、音频放大器、自动静噪及高密度多电平闪烁存贮陈列。 芯片的所有操作必须由微控制器控制，操作命令可通过串行通信接口（ SPI）送入。 ISD4004 采用多电平直接模拟量存储技术，每个采样值直 接存贮在片内闪烁存贮器中，因此能非常真实、自然地再现语音、音调和效果声，避免了一般固体录音电路因量化和压缩造成的量化噪声和 ―金属声 ‖。 采样频率可为 ， ， ， ，频率越低，录放时间越长，音质则有所下降， 片内信息存于闪烁存贮器中，可在断电情况下保存 100 年（典型值），反复录音 10万次。 最后， ISD4004开发应用具有所需外围电路简单的优点。 其中的语音以事先制作电路，录入其中，所以，在电路板上，只有放音电路。 语音输出通过音频放大电路，接到扬声器，从而实现语音报站功能（功率放大电路没有设 计）。 该部分电路如图 4所示。 其他电路设计 为了保证系统运行的安全性，系统供电由车辆的蓄电池和系统备用电池共同完成。 正常情况下由车辆蓄电池 经过限流稳压后给系统 供电， 当 蓄电池 电量低或者不能正常供电时， 自动转入备用 ，这样可以避免因停电造成的系统初始化（ RCB4H冷启动需要 43s），并可以保留系统设置数据。 另外，语音芯片电源的典型值为 3V， RCB4H的工作电压为 ~，电池电压为 ~，TC35I的工作电压为 ~，充电电压为 ~8V， AT89S52的工作电压范围~。 在这里，显示电路主要用来给司机和乘客提供时间和日期，显示系统管理消息，高级的屏幕还可以播放图片信息。 可以采用阴极射线管、 LED或者 LCD屏幕来实现，键盘接口采用 4*4矩阵键盘；行车记录储存器采用可以采用带有电压监控作用的 E2PROM完成；车速可以从定位信息中提取或者由 MCU直接读取车速。 5 系统软件设计 GSM常用 AT 指令 GSM模块与计算机之间的通信协议是一些 AT指令集， AT指令是以 AT作首，字符结束的字符串， AT指令的响应数据包在中。 每个 指令执行成功与否都有相应的返回。 其他的一些非预期的信息 (如有人拨号进来、线路无信号等 )，模块将有对应的一些信息提示，接收端可做相应的处理。 本系统设计借助 PortSpyV11串口调试软件对 AT指令格式进行探究，以发送AT返回 OK为例。 发送： AT 返回值： 0D 0A 4F 4B 0D 0A 分析上述串口侦听过程可知， AT指令实质是以字节发送，回车符代表指令的结束，模块接收到回车符后开始执行指令，指令发送过程中，字节间允许有任意间隔。 模块接收到指令字节后，会立即答复以相应的握手信号。 模块执行指令后的一切返回值 （无论指令执行后的 OK还是报错信息）都是以不可打印字符―0D0A‖开始和结束。 为了保证通信的可靠性，默认情况下模块回复收到字符的握手信号又称为回显（ Echo），握手机制能确保指令收发的可靠性，但在实际的设计中，通过 MCU实现对模块的控制，需接收执行 AT指令的返回值，并需进行 必须的字符校验，每发送一字节指令后模块所返回的握手信号须程控滤除， 频繁的开关串口中断，降低了程序的可靠性。 为简化这一过程，需屏蔽模块回显。 以下 AT指令可取消回显： ATE OK ATE1//开启回显 OK 在指令后加 ―； amp。 W‖，可保存设置 ，如： ATE0； amp。 W//模块掉电时能保存屏蔽回显的设置。 通过前面对 AT指令内容及格式的研究发现，通过以下简要 AT指令即可实现终端系统的数据传输 ， 如表 1所示。 NMEA 0183 语句说明 UBLOX 的 GPS 接收器支持基于 NMEA 0183 标准的消息格式，另外还有UBLOX 自己的消息格式标准 UBX，以及 RTCM 标准。 NMEA 是 National Marine Electronics Association（国际海洋电子协会）缩写，同时也是数据传输标准工业协会，在这里，实际上应为 NMEA 0它是一套定义接收机输出的标准信息，有几种不同的格式，每种都是独立相关的 ASCII 格式，逗点隔开数据流，数据流长度从 30100 字符不等，通常以每秒间隔选择输出，最常用的格式为 GGA，它包含了定位时间，纬度，经度，高度，定位所用的卫星数， DOP 值 ,差分状态和校正时段等，其他的有速度，跟踪，日期等。 NMEA 实际上已成为所有的 GPS 接收机和最通用的数据输出格式，同时它也被用于与 GPS 接收机接口的大多数的软件包里。 NMEA 的消息格式如下： $[GP 消息名 ]， [消息内容 ]*[校验位 ]CR/LF[11] 每一条消息都是由‘ $’开头，每一位都是 ASCII 字符，其中校验位是‘ $’与‘ *’之间所有 ASCII 字符的异或。 常用标准的 NMEA 消息有： GGA GPS fix data Global positioning system fix data—— GPS 固定数据信息 GLL Geographic position latitude/longitude —— 时间和位置信息 GSA GPS DOP and Active satellites. —— 卫星信息和位置偏差 GSV GPS Satellites in View GNSS satellites in view —— 所用卫星信息 RMC Remended Minimum data —— 推荐最短数据信息 VTG Course over ground and Ground speed.—— 速度信息 ZDA Time and Date – 时间日期信息 GBS GNSS Satellite Fault Detection GNSS Satellite Fault Detection DTM Datum Reference Datum Reference TXT Text Transmission ASCII Text Transmissions, such as software version, etc GPQPolls a standard NMEA message—— 引出一条标准 NMEA 消息 RMC 的消息格式为：$GPRMC,hhmmss,status,latitude,N,longitude,E,spd,cog,ddmmyy,mv,mvE,mode*csCRLF Hhmmss—— UTC 时间（前面的 0 也发送） Status—— A 有效， V无效 Latitude—— 纬度（度分格式，前面的 0 也发送） N —— N/S 南北标志 Longitude —— 经度（度分格式，前面 的。