公交车线路微机监控系统的设计与实现

摘要：以ibutton钮、单片机和PC机为基础，介绍了公交车线路微机监控系统的工作原理、主要功能、设计方案和系统的组成。 
关键词：ibutton钮;单片机;公交车线路监控 

        前言 

        随着城市人口的迅猛增加和面积的不断扩大，城市公交车的数量在不断增加，公交线路日益增多；给人们的交通带来了很大的方便。但在公交系统的管理上，与之相关的管理设备和手段大都处于落后的手工操作上，与其快速发展步伐不相适应。其中，在城市里的每一路公交车线路都有调度员，调度员的一个重要的职责的监控每一班公交车在运行过程中的到站情况，如到站时间、地点、公交车号和驾驶员等数据。目前，这些数据都是手工完成，在管理上存在极大漏洞，如夜间收班车，往往某些驾驶员未到终点站抛客调头，造成极坏影响。但在此基础上，本文介绍一种公交车线路微机监控系统设计和实现的方法。
 
    本文介绍的公交车线路微机监控系统利用了美国DALLAS公司生产的DS1900A型iButton钮，其自带一个 48位身份号码（全世界唯一），用以鉴定公交车的身份。DS1900A与IC卡相比具有以下主要特点： 
    （1）具有唯一的串行48位钮号。 
    （2）金属外壳，不易损坏（可用在较脏、潮湿、震动环境下），寿命长。 
    （3）体积小（直径16mm），便于携带。 
    （4）两线串行读取数据，功耗低。 
    
        DS1900A串行iButton用在自动识别系统中，每个iButton钮上存储了64位钮号，由3部分组成：一个48位串行数据，一个8位CRC和一个8位类别号（01H）。数据可以通过一线制进行串行读取。该系统具有如下特征：能对公交车进行自动识别，自动记录到站时间、地点，对线路运行情况进行自动数据库管理，提高工作效率和透明度。 

        系统工作原理

            图1 公交车线路微机监控系统的工作原理 
    
        公交车线路微机监控系统的工作原理见图1。由PC机、iButton钮和识别器组成。在每个公交车上都配有一个识别器，识别器为单片机应用系统，在其中存储了公交车编号和三个驾驶员编号。在需要监控的站台上（如起点站、终点站）安装了iButton钮，其上面钮号即代表了站台编号。当公交车驶到该站时，将其携带的识别器与站台上的iButton钮接触，识别器测出到站时间、地点、公交车号和驾驶员等数据并存储。
 
        当驾驶员交班时，在计算机中心将识别器中数据传送。于是，该驾驶员上班时到站时间、地点、公交车号和驾驶员等数据自动传到管理中心的计算机上，进行计算机综合数据管理。PC机通过RS232总线与各识别器通信，主要完成如下功能： 
    (1) 识别器上传来的数据处理。。 
    (2) 查看、校准识别器上时间。 
    (3) 设置识别器的初始化参数。 
    (4) 查询本日、月、年的驾驶员和公交车运行数据，生成打印报表。 

        识别器的组成 

        硬件组成 
        根据本系统实现的功能，同时考虑器件性价比，该系统CPU采用89C2051；其他器件采用：实时时钟芯片DS1302，串行E2PROM 24LC64，MAX202以及其他附属元件。电路见图2。

                图2 识别器硬件组成电路图 
    
        公交车线路微机监控系统硬件主要由4个部分组成：第一部分是CPU，作为电路的控制核心，为了减小信号在电路上的传输，降低成本和提高系统的可靠性，CPU选用89C2051。89C2051内部有1KB的FLASH和256字节RAM。同时，在CPU与外部控制信号之间，采用了光电隔离器和继电器隔离，从而避免了外部强脉冲信号对CPU产生的干扰。 

    第二部分是时钟芯片DS1302和串行E2PROM 24LC64。当到达站台时，需要记录此时时间。DS1302是一个低功耗时钟芯片，可以工作于备用电池状态。在正常时间读和修改状态下，DS1302的耗电为1.2mA，而工作在备用电池状态，耗电仅为1uA，从而保证DS1302的正常计时。 

    第三部分是iButton数据读入单元。 

    第四部分是控制信号输出单元。P3.2为低电平，表示iButton数据读入正常；P1.4为低电平，表示与PC机通讯正常。 

    第五部分是串行通讯部分。采用芯片MAX202完成单片机（下微机）输出的TTL电平到PC机（上微机）信号RS-232电平转换。 

        软件组成 
        为了使该程序条理清楚、便于维护，程序采用模块化编程方式。程序流程图见图3。识别器硬件上电后，程序首先初始化，然后进入判断是否在读iButton按钮或与PC机串行通讯；如果正在读iButton钮，则程序在此循环，直到有iButton钮后，程序往下执行。 

        读DS1302子程序主要功能是读出到站时刻的年、月、日、分、秒数据；然后，将得到数据保存在24LC64中。最后，将P3.2口置低电平，发光二极管D1亮，表示读iButton按钮结束。串行通讯子程序功能是：将读出识别器中数据，即时刻、地点、驾驶员编号和公交车编号等数据送入计算机管理中心，计算机收到数据后，放入数据库中；通过管理软件判断该车运行情况。

                    图3 识别器软件流程图 
    
        该计算机管理系统软件是用PowerBuilder数据库开发软件设计的，该软件包括如下功能：下微机通讯、数据修改/查询、数据库维护和报表等；在这里不作详细介绍。 

        结束语 

        公交车线路微机监控系统是由自动识别器和计算机管理中心组成。通过以上介绍，可以看出该系统成本十分低廉，使得生产线路监控能实现自动化，增加了管理的透明度；同时，在此基础上将每个的计算机中心构成网络，可进一步实现网络管理，能使公交系统管理技术水平更上一个台阶。