[發明專利]基于ZigBee和WI?FI的公交到站信息顯示系統

在審

• 申請號: 201710162567.2
• 申請日: 2017-03-18
• 公開（公告）號: CN106781614A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發明（設計）人: 張金木
• 申請（專利權）人: 福州臺江區超人電子有限公司
• 主分類號: G08G1/123
• 分類號: G08G1/123;H04B3/54;H04W84/12
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.基于ZigBee和WI-FI的公交到站信息顯示系統,其特征是公交終點站設置主控制器,各公交站設置公交站控制器,主控制器與各公交站控制器通過電力線半波通信,每輛公交車安裝車載控制器用于與公交站控制器進行無線通信；

主控制器和各公交站控制器的周波甄別電路由二個電壓比較器組成,二個比較器分別設置在周波正半周下降段,峰值電壓的60％至80％處作為甄別點1和30％至45％處作為甄別點2,周波正半周下降段接近通信中斷的斷點處,甄別點設置在通信中斷的斷點附近,濾去了大部分干擾,使通信在周波負半波的位置更準確；

在周波過零處,即甄別點0設置電壓過零檢測模塊,單片機掃描甄別點電壓比較器的輸出電壓,記錄其跳變時的計時時間如果在允許誤差范圍內,則檢測到的該周波信號為真；

同步時間采用對電網周波的累計計數值N與電網一個周波的平均時間T相乘的積,再加上計時時間點ti與電網周波整數值之間的計時值Ts得到同步時間TZ,其電網周波的平均時間是在電網周波計數過程將100個電網周波時間的測量值取其平均值得到；

系統在約定的同步時間通信,各站控制器和主控器的通信電路中各安裝一個通信電子開關、開關驅動模塊,電網周波的負半波反相后方波信號到來時經0.5MS延時后接通通信電子開關,接通后計時9MS以內這一周波的通信結束,關斷通信電子開關等待下一周波的通信,如此周而復始實現半波通信,通信結束時主控器向各站控制器發送關斷通信電子開關的指令；

公交車行駛里程的信號源為安裝在變速器或車輪輪轂上的里程表傳感器,里程表傳感器輸出信號經電平轉換電路、低通濾波電路抗干擾后送入微控制器端口,公交車的車載控制器均預置各站間里程數據,以獲得行駛中位置；公交車與公交站通信時,當公交車的車載控制器計算設定兩站間里程減去實際測量兩站間里程的誤差值在+8米與-5米之間時,表示前面沒有停靠的公交車,該公交車為到站位置停靠,則所述誤差值作標記M,公交車的車載控制器將標有M的各次到站里程誤差值,取5次以上按設定比例次數刪去數次最大到站里程誤差值,其余取平均值作為補償值,用于糾正測量里程；所述設定的時間間隔需保證同時到站的公交車全部離開,使下一輛公交車在到站位置停靠；

公交車與公交站均設置射頻通信模塊,實現公交車與公交站之間的無線信息傳遞；射頻通信模塊選用CC2530模塊,或選用其它單片機的Zigbee模塊；公交車里程輸出信號接于CC2530模塊中8051單片機的I/O口,由8051單片機直接讀取后保存在其芯片內的閃存中,車載控制器的通信數據也保存在CC2530芯片的閃存中；

每個公交站均構成公交車到站信息查詢系統,各公交站控制器依據該站公交車的線路地址循環發送偵測信號,到站停車的公交車的車載控制器應答后與公交站實現信息交換,同線路多輛公交車同時到站向信道發送應答信號時,公交站控制器將會連續收到數個錯誤數據包或監聽到頻道信號疊加后的強度超限,說明當前信道受到干擾,這時,各公交車按其停車位置與站點位置之間距離S,按公交車行駛方向,從向前超過站點位置6米開始,自動依每隔6米范圍遞增編號往后至離站點18—60米,按S值落入所述的編號范圍來編號,公交站控制器對到站公交車干擾線路依所述編號順序再發送偵測信號,如再產生干擾則對未成功通信的公交車,減少所述每隔6米范圍的值重新不重復編號,重復上述過程至不產生干擾,其編號到下一站時失效；

公交站與公交車通信也采用相鄰站的不同通信信道循環設置,上行線路與下行線路同名站點通信信道錯開使用,防止發生同頻干擾；公交車到達終點站后自動改變通信信道和站點順序設置,公交站控制器將到站信息處理后送顯示器顯示,便于乘客查看；

距離超過700米的公交站,采用Wi-Fi方式通信,公交站設置公交站網關,它通過路由器AP無線接入Internet網,在服務器監控軟件控制下完成公交站之間信息交換；在公交車行駛方向,位于后方的公交站定時將公交到站信息經Internet網傳遞給前方公交站；

各公交站網關由微控制器、Wi-Fi模塊、非易失存儲器、LCD顯示器和鍵盤構成,裝在封閉的盒子中,由手機Wi-Fi與之直接無線連接經密碼打開；其中微控制器采用C8051F341芯片,非易失存儲器采用AT24C32,LCD顯示器和鍵盤用于人機交流；公交站控制器中Zigbee模塊通過UART連接C8051F341芯片,Wi-Fi模塊也通過UART連接C8051F341芯片,這樣Zigbee模塊發來的到站信息,通過公交站網關發送給其中Wi-Fi模塊,Wi-Fi模塊再將到站信息發送給無線路由器AP經Internet網至上位機電腦；公交站控制器其上位機電腦的監控軟件管理各路公交車到站信息。

2.根據權利要求1所述的基于ZigBee和WI-FI的公交到站信息顯示系統,其特征在于包含:

主控制器(1)、公交車的車載控制器(2)、公交站間控制器(3)、公交站網關(4)、公交站控制器(5)；其中車載控制器(1)由Zigbee射頻通信模塊和里程表傳感器構成,Zigbee射頻通信模塊采用CC2530模塊,公交車里程表傳感器的里程輸出信號接于CC2530模塊中8051微處理器的I/O口,車載控制器(1)的收發數據保存在其CC2530芯片的閃存中；

主控制器(1)、公交站間控制器(3)和公交站控制器(5)均由Zigbee射頻模塊、周波甄別電路、通信電子開關、開關驅動模塊和LCD顯示器構成,Zigbee射頻模塊采用CC2530模塊,公交站中各公交線路的到站數據保存在其CC2530芯片的閃存中,LCD顯示器包含LCD驅動電路和LCD顯示器,LCD顯示器與CC2530模塊中8051單片機的I/O口相連；主控制器(1)、公交站間控制器(3)和公交站控制器(5)中CC2530模塊中8051單片機還用于控制周波甄別電路、通信電子開關、開關驅動模塊；

公交站網關(4)由微控制器、Wi-Fi模塊、非易失存儲器、LCD顯示器和鍵盤構成；其中微控制器采用C8051F341芯片,非易失存儲器采用AT24C32,用于保存待發送的數據,LCD顯示器和鍵盤用于管理人員人機交流；公交站控制器中CC2530模塊通過UART連接C8051F341芯片,Wi-Fi模塊也通過UART連接C8051F341芯片,實現通信數據的轉送；

周波甄別電路由輸入電路、電壓過零檢測模塊和電壓比較器構成；輸入電路用于將電力網交流電壓通過電阻和二極管的分壓,轉換為電壓比較器合適的穩定的輸入電壓；電壓過零檢測模塊用D觸發器,電壓比較器均采用LM393,其基準電壓采用穩壓電路穩定電壓比較器的閾值電壓；

通信電子開關采用可控硅開關,開關驅動模塊包含輸入電路和D觸發器,其單片機控制通信電子開關、開關驅動模塊和周波甄別電路。