基于北斗/GPS的城市公共自行車管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　GAA消息數(shù)據(jù)格式為：$--GGA,time,Lat,N,Lon,E,FS,NoSV,HDOP,msl,M,Altref,M,DiffAge,DiffStation*cs。例如$BDGGA,063952.000,4002.2299,N,11618.0968,E,1,4,2.788,37.254,M,0,M,*71即為表達(dá)北斗單獨(dú)定位經(jīng)緯度為北緯40.022299°，東經(jīng)116.180968°的定位數(shù)據(jù)。UM220-III N電路原理圖如圖4所示，其中TXD1、RXD1與串口擴(kuò)展模塊的子串口1相連，即可將獲取到的NMEA-0183協(xié)議格式GAA消息通過(guò)串口傳送給MCU，并通過(guò)一定的算法運(yùn)算提取相應(yīng)定位數(shù)據(jù)。

2.3 SIM900A電路設(shè)計(jì)

　　系統(tǒng)所用SIM900A模塊是集成度高的GSM/GPRS模塊，采用ARM926架構(gòu)，性能強(qiáng)大^[9-10],集成GPRS通信功能所需信號(hào)處理收/發(fā)信機(jī)電路，只需增加電源、SIM卡、通信接口等外圍接口電路即可，大大降低系統(tǒng)開(kāi)發(fā)難度及周期。其外圍電路如圖5所示，其中TXD2和RXD2與串口擴(kuò)展模塊子串口2相連接，MCU通過(guò)AT指令經(jīng)過(guò)GM8125模塊即可與之進(jìn)行交互，控制并進(jìn)行TCP/IP的GPRS連接。

2.4 GM8125異步串口模塊電路設(shè)計(jì)

　　系統(tǒng)所用GM8125異步串口擴(kuò)展芯片的擴(kuò)展模式分為單通道和多通道工作模式，可通過(guò)外部引腳控制，其母串口和子串口的工作波特率可由軟件調(diào)節(jié)，無(wú)需更改外部電路和晶振頻率，且具有外部控制少、應(yīng)用靈活、編程使用簡(jiǎn)單的特點(diǎn)[12]，其電路原理圖如圖6所示。其中，RST為復(fù)位端，MS為通道模式選擇端，置高為單通道工作方式，拉低為多通道工作方式。RXD0及TXD0為MCU與其相連的母串口通信引腳，發(fā)送子通道地址選擇端STADD0-2與MCU的EO-E2相連，接受子通道地址選擇端SRADD0-2與MCU的E4-E6相連，用于控制發(fā)送子通道及接受子通道的開(kāi)啟。本系統(tǒng)在單通道工作模式下的地址線定義如表1所示。

2.4 按鍵及穩(wěn)壓模塊電路設(shè)計(jì)

　　本系統(tǒng)采用TPS7350及兩個(gè)獨(dú)立按鍵分別作為穩(wěn)壓模塊和按鍵模塊，其電路原理圖如圖7、圖8所示。其中，兩個(gè)獨(dú)立鍵盤(pán)與MCU外部中斷INT0和INT1相連，且HT66FU50的外部中斷設(shè)置在下降沿觸發(fā)，用于實(shí)現(xiàn)按鍵報(bào)修和報(bào)修復(fù)位功能。穩(wěn)壓模塊為7.2V鋰電池電源輸入，+5V VCC輸出，并為各模塊供電。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

3.1 主程序設(shè)計(jì)

　　系統(tǒng)的主程序流程圖如圖9所示。當(dāng)系統(tǒng)工作時(shí)，MCU將初始化，設(shè)置串口波特率為4800bps后，開(kāi)啟串口擴(kuò)展模塊的子通道2，由于處于單通道擴(kuò)展模式與SIM900A進(jìn)行串口通訊，HOTELK MCU將發(fā)送一系列的AT指令，并使SIM900A與目標(biāo)服務(wù)器進(jìn)行TCP連接，當(dāng)SIM900A返回CONNECT OK給母串口，則完成SIM900A初始化。接著開(kāi)啟子通道1，HOTELK MCU將通過(guò)串口擴(kuò)展模塊以4800bps的波特率與UM220-III N模塊進(jìn)行串口通訊。當(dāng)定位數(shù)據(jù)被接收完整時(shí)，系統(tǒng)將根據(jù)外部中斷INT0和INT1的標(biāo)志位狀況，將報(bào)修信息與定位數(shù)據(jù)進(jìn)行整合和JASON格式轉(zhuǎn)換，并開(kāi)啟子通道2，將JASON數(shù)據(jù)發(fā)送至TCP服務(wù)器，本系統(tǒng)所采用的JASON協(xié)議為：

　　085{"group":"01","id":"1","lng":"119.123456","lat":"26.123456","stat":"1","brk":"0"}*"。

3.2 定位信息的獲取

　　定位信息獲取的串口中斷流程如圖10所示。UM220-III N的默認(rèn)輸出信息為NMEA-0183協(xié)議格式，經(jīng)過(guò)預(yù)期設(shè)置后，可只輸出GAA消息，其格式為：$--GGA,time,Lat,N,Lon,E,FS,NoSV,HDOP,msl,M,Altref,M,DiffAge,DiffStation*cs。由以上格式易知，計(jì)算“，”的個(gè)數(shù)即可得知相應(yīng)變量的正確值。

4 測(cè)試結(jié)果

　　通過(guò)在廈門大學(xué)嘉庚學(xué)院設(shè)立多個(gè)公共自行車服務(wù)點(diǎn)，并安裝多臺(tái)設(shè)備進(jìn)行測(cè)試。首先通過(guò)HT66FU50實(shí)驗(yàn)平臺(tái)接收UM220-III N模塊送來(lái)的北斗定位數(shù)據(jù)，并使用SIM900A模塊自帶GSM功能以短信形式發(fā)送到測(cè)試客戶端顯示器上，實(shí)時(shí)定位測(cè)試數(shù)據(jù)圖如圖11所示，顯示了車輛的定位方式、實(shí)時(shí)經(jīng)度、實(shí)時(shí)緯度、參與定位的衛(wèi)星數(shù)量等數(shù)據(jù)，并對(duì)ID為01的公共自行車?yán)^續(xù)了測(cè)試報(bào)修及復(fù)位的測(cè)試，測(cè)試結(jié)果如表2所示。

　　初步測(cè)試通過(guò)后，將裝有設(shè)備的50輛自行車投入使用，并在管理員的Android服務(wù)端進(jìn)行服務(wù)點(diǎn)站外流動(dòng)車輛的監(jiān)控測(cè)試，測(cè)試結(jié)果如圖12所示。從圖中可以看出，服務(wù)站外流動(dòng)車輛能在Android手機(jī)終端上顯示出良好的視覺(jué)效果，定位位置與道路吻合度高，同時(shí)還可得出廈門大學(xué)漳州校區(qū)公共自行車使用密集地為校區(qū)賓館到商業(yè)廣場(chǎng)一帶，應(yīng)在此處考慮增設(shè)服務(wù)的規(guī)劃意見(jiàn)。

5 結(jié)論

　　經(jīng)過(guò)實(shí)際測(cè)試，本文設(shè)計(jì)的市公共自行車管理系統(tǒng)可以車輛定位、車輛報(bào)修、服務(wù)點(diǎn)查詢、轄區(qū)監(jiān)測(cè)等功能，克服了傳統(tǒng)自行車管理系統(tǒng)在操作性和功能性上的缺點(diǎn)。本文將北斗/GPS定位技術(shù)及GPRS技術(shù)應(yīng)用于城市公共自行車管理系統(tǒng)中，可滿足用戶及管理人員對(duì)功能、便利程度、規(guī)劃建議支持的需求，頗有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

參考文獻(xiàn)：

　　[1]胡列格,夏云,王佳,等.城市公共自行車高峰期需求不均衡的調(diào)度優(yōu)化研究[J].鐵道科學(xué)與工程學(xué)報(bào),2015,(02):441-448.

　　[2]石曉鳳,崔東旭,魏薇.杭州公共自行車系統(tǒng)規(guī)劃建設(shè)與使用調(diào)查研究[J].城市發(fā)展研究,2011,(10):105-114.

　　[3]張昱,劉學(xué)敏,張紅.城鄉(xiāng)結(jié)合部居民公共自行車系統(tǒng)認(rèn)知與使用狀況調(diào)查——以北京市通州區(qū)、大興區(qū)為例[J].城市問(wèn)題,2015,(03):42-46.

　　[4]陳天華,唐海濤.基于ARM和GPRS的遠(yuǎn)程土壤墑情監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)系統(tǒng)[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào),2012,(03):162-166.

　　[5]陳琦,丁天懷,李成,王鵬.基于GPRS/GSM的低功耗無(wú)線遠(yuǎn)程測(cè)控終端設(shè)計(jì)[J].清華大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版.2009,(02):223-225.

　　[6]李小杰,葉成明,鄭寶鋒.基于北斗的地質(zhì)調(diào)查安全生產(chǎn)保障系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].安全與環(huán)境工程,2015,(03):136-139+146.

　　[7]盧興森,陳蘇婷,施佳馳.基于北斗和ZigBee的農(nóng)田數(shù)據(jù)采集與傳輸[J].電子技術(shù)應(yīng)用,2015,(06):35-37.

　　[8]陳志剛,陳夢(mèng)溪,魏新華,等.基于北斗定位的農(nóng)田變量處方施藥噴霧系統(tǒng)[J].排灌機(jī)械工程學(xué)報(bào),2015,(11):965-970.

　　[9]崇慶峰,劉星橋,宦娟,等.基于Android和GPRS的水產(chǎn)養(yǎng)殖監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].漁業(yè)現(xiàn)代化,2013,(06):24-29.

　　[10]王雪瑞,周巖.分布式空氣質(zhì)量遠(yuǎn)程集中監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].計(jì)算機(jī)測(cè)量與控制,2015,(07):2314-2317.

　　[11]周慶珍,閆小麗,樊宏攀,等.基于GSM的設(shè)施農(nóng)業(yè)氣肥監(jiān)控系統(tǒng)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].農(nóng)機(jī)化研究,2014,04(1):94-97.

　　[12]涂清,杜列波,羅武勝.基于ARM9的車載智能終端多串口擴(kuò)展設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J].計(jì)算機(jī)測(cè)量與控制,2011,(10):2485-2487.

本文來(lái)源于《電子產(chǎn)品世界》2017年第1期第37頁(yè)，歡迎您寫(xiě)論文時(shí)引用，并注明出處。