基于自动循迹的智能公交车系统硬件设计Word格式文档下载.docx

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语音报站；

低功耗

Basedontheautomatictrackingofthesmartbussystem

—Hardwaredesign

Abstract:

TheSmartBussystemconsistofATmega16MCUcontroller,motordrivercontrolcircuit,automatictrackingcontrolcircuit,speedcircuit,voicesystemscircuit,andwirelesstransmissioncircuit.ATmega16MCUcontrollercangeneratePWMsignalstocontrolthemotorspeedandsteering,collectthesignalfromtheautomatictrackingcontrolcircuittoensurethatthecarruninthespecifieddirection,monitorthesignalfromSpeedcircuittocalculatethespeedofthecar,controlthesoundstationofvoicesystemsandcontrolthedataTransmissionduringtwowirelesstransmissioncircuit.Thewholesystemhaverigorousframe,simplecircuitandperfectfunction.Alsothewholesystemusealargenumberoflow-powermeasurestomakethatthesystem’spowerconsumptionisgreatlyreduced.

KeyWords:

ATmage16MCUcontroller;

automatictracking;

PWM;

SoundStation;

low-power

前言

最近几年来，随着城市的进展、人口的增多，城市交通拥堵、交通事故和环境污染等问题正在慢慢加重，吸引更多市民采纳公交出行模式、优先进展公共交通是解决这些问题，实现城市可持续进展的一条必由之路，因此完善公交车系统是现时期交通事业进展计划的重要任务之一。

进展到目前为止，公交车在已从原先的功能单一的车辆进展到此刻的功能繁多的车辆。

此刻在我国大部份地域已经普及的公交车车载设备大体由以下几部份组成[1]:

1）公交IC卡设备；

2）语音报站器；

3）电子显示屏;

4）语音转向提示器；

5）和显示器。

公交IC卡设备的利用使得群众不需随身携带零钱，并能优惠公共；

语音报站器为乘客提供各个站的语音报站提示，并能够提示乘客车上注意平安等；

电子显示屏给乘客直观的视觉成效来识别汽车所行使的线路；

语音转向提示器能够提示车内外的人员汽车转弯要注意平安；

监视器和显示器能够给司机开关门提供方便，并能提示乘客注意小偷等行为。

只是生活节拍的加速，生活品质的提高，目前的这种效劳方式已不能完全知足现有的需求，这就促使更好更完善的公交系统的诞生。

一些大城市已经开始增加公交站点，增多公交线路，延长公交营运时刻，美化公交车辆，并完善公交车的性能，使市民出行取得大大的方便和取得更好的效劳。

公交车一系列方案的实施，不仅能够给乘客带来庞大的利益，提升城市形象，还能够为公交企业节约大量经营本钱，提高科学治理水平，对增进智能公交系统的建设有着重大的社会效益和经济效益。

加大对尖端的设备研究的投入也成为目前公交车系统研究的重中之重。

目前所利用到的尖端车载设备有：

1）车载电视；

2）硬盘录像机；

3）GPS车载终端4）语音自动报站。

这些设备尽管在小部份地域已经投入利用，但表现出来的功能还不是很稳固，比如车辆定位不稳固，车载电视信号容易中断等。

针对这种现状，本文提出一个对公交车车载设备的研究的模拟系统，它能实现公交车的自动循迹、车辆测速、语音自动报站、与站台间的通信等功能。

具体技术指标如下：

（1）公交车从起始站点A动身，沿着黑色引导线，经站点前下车提示、停泊动作后，自动驶到终点站D（需要通过环行车道，不许诺直接在十字路口右转弯），行驶进程中不许诺驶出公交车道，要求在2分钟内完成全程行驶；

（2）公交车行驶到离站点100cm±

10cm处时（以公交站台标识线为基准），应提早发出下车语音提示5S（如：

“B站到了，旅客请下车”，播报的站名必需是B站或D站）；

（3）公交车驶入站台停泊时，其车身中心标识线与站台停泊标识线间误差应不超过10cm，站台停泊时刻为5s；

（4）通过无线传输，公交站台上能实时显示驶向本站公交车的当前车速（单位米/秒）、到站时刻（单位秒）及二者的距离（单位米），误差要求不超过10%；

本设计是完成指标中的硬件部份的设计。

论文正文分为7个部份来论述：

第一章介绍公交车的起源及其国内外的研究现状和进展趋势。

第二章介绍系统的整体设计思路及各模块的设计方案论证。

第三章介绍的是主控电路的设计。

第四章介绍的是系统中的各模块的设计，包括各模块电路的设计及原理的分析。

第五章是对系统中各模块参数的测试。

第六章是系统的总结，分析系统的特点及系统的不足的地方。

1公交车概述

公交车的起源

公共汽车，又称为公交车，指在城市道路上循固定线路，有或无固定班次时刻，承载旅客出行的机动车辆，一样外形为方型，有公交车窗，设置坐位。

公交车的起源至少可追溯至1826年。

那时一名退休军官在法国西北部的南特（Nantes）市郊开办磨面坊，将蒸汽机排出的热水供人洗澡而兴修公众浴场，并提供接驳市中心的四轮马车效劳。

当他发觉沿途的人们都能够利用他的公共马车时，便开办穿梭旅馆之间的客车线路，让乘客和邮件于沿途自由利用[2]。

巴黎是公车的先行城市，伦敦继之。

1831年，英国人沃尔特·

汉考克为他的国家制造出了世界上第一辆装有发动机的公共汽车。

这辆公共汽车以蒸汽机为动力装置，可载客10人，昔时被命名为“婴儿号”并在伦敦到特拉福之间试运营。

不久，以汽油发动机为动力的公共汽车代替了蒸汽机公共汽车。

最先制造出汽油发动机公共汽车的是德国的奔驰汽车公司，远程公共汽车那么源于美国。

1910年─1925年间，美国开辟了许多远程公共汽车线路，连接没有铁路的地域。

初期的公共汽车一样可载客20余人比较舒适。

国内外对公交车系统的研究

20世纪60-70年代是世界各要紧国家经济进展的黄金时期．但也伴随经济高速进展的负产物之一，即交通状况的不断恶化。

尤其是近十连年来，随着经济的进展，城市公交进展十分迅速，站点的增加，线路的增多，营运时刻的延长，使得交通拥堵、混乱的问题越发严峻。

不管是发达国家仍是进展中国家，或多或少都受此阻碍。

而且随着生活品质的提高，乘客早已不能知足于现有的效劳方式。

乘客的效劳要求不仅体此刻搭车进程中，还体此刻搭车前后；

不仅需要有车乘，而且需要乘好车、好搭车。

这些多元化、多层次的需求都是传统运营模式、调度方式所无法做到的，只有智能公交系统（简称ITS）的实施才能够从全然上解决这些问题，其中智能公交车是智能交通系统（IntelligentTransportSystem，以下简称ITS）的一个重要组成部份，是研究的重中之重[1]。

国外的研究现状

目前，世界上已形成了美国、日本、欧盟三太ITS研究开发基地，除此之外，亚洲的韩国、新加坡和我国的香港特区ITS进展水平也较高[3]。

60年代末期，美国的ERGS（ElectronicRoadGuidanceSystem）项目开始了世界上最先的ITS开发研究。

以后美国集中了国内各类力量，并在政府和国会的参与下，成立了ITS的领导和和谐机构，于1991年制订了综合陆上运输效率化法（即所谓的冰茶法案，Is-TEA），并拟订了20年进展打算，总投资预算400亿美元。

目前，美国在智能公共交通领域独树一帜，已成立起相对完善的车队治理（通信系统、地理信息系统、车辆自动定位系统、乘客自动计数系统、公走运营软件系统、交通信号优先系统）、公交出行信息（出行前公交信息系统、车站／路边的公交信息系统、车上公交信息系统、综合乘客信息系统）、电子收费和交通需求治理技术等四大系统及多个子系统及技术标准标准[4]。

日本的智能交通系统起步较晚，但由于政府重视，其进展和推动速度却相当快。

日本城市公共交通系统智能化的进展进程经历了3个时期：

70年代末开始应用的公共汽车定位系统，即公共汽车接近显示系统；

80年代初开始应用的运行治理系统，其中包括乘客的自动统计、运行监视和运行操纵；

90年代初开始应用的综合治理系统，其中包括后勤业务改良和经营支援系统。

日本组成了由四省一厅参加的全国统一智能交通系统开发组织（VERTIS），并于1996年制定了“推动ITS整体构思”。

并推出了一个投资运算兆亿日元，为期长达20年的进展打算，包括了智能子系统部份应用、改善基础设施建设及系统和产品的研究开发。

同时，日本国内丰田、三菱、东芝等100多家企业也联合设立智能运输系统的开发和经营机构，加大智能交通产品开发的力度。

最近几年，日本投入了15亿日元开发了全国公路电子地图系统，打开了车辆电子导航市场[5,6]。

欧盟对ITS的研究、开发也不甘掉队，1985年，欧共体19个成员国为主的政府与民间企业组织归并后，一起推动智能运输系统的进展，并更名为欧洲道路运输信息技术实施组织（TRICO），总开发投入50亿美元，实施智能道路和车载设备的研究进展打算。

1986年欧洲民间联合操作了欧洲高效平安交通系统打算（PROMETHEUS），以后在政府介入下1995年启动了PROMOTE打算，1996年2月底，欧共体事务总局13局第一次发布了T-TAP征集的具体74个子项目。

至今，已有相当一部份的研究功效投入到实际的应用当中，并为利用者带来了可观的经济效益[7]。

国内的研究现状

由于我国的智能公交系统起步较晚，我国的智能公交事业仍是比较掉队，但ITS作为跨世纪经济增加点和交通系统建设必然选择的重要性已取得国家相关部门的高度重视。

近几年，由于科学技术的进步和政府对公交投人力度的加大，我国智能公共交通系统已初现眉目，一些地域的公交现状专门好的表现了我国目前的公交水平。

在上海，每辆公交车都安装了GPS终端系统，每隔30秒钟通过卫星发送一次信息，为公交站台提供公交车的目前车速、到站时刻等消息。

福州市结合世行投资项目，成立智能化公交系统，慢慢推行GPS、GIS等智能化运营治理技术，提高公交车科学调度水平。

目前已有多辆公交车装配了GPS调度系统，大体实现了超速报警、间距维持、车辆定位、故障报修、及时调度等五大功能。

实施公交智能化治理系统后，卫星定位仪跟踪每辆运营公交车，实时传递公走运行信息。

工作人员通过调度中心屏幕，只需轻点鼠标就能够知晓某辆公交车是不是超速、是不是正常抵达等情形。

智能化治理将为福州市公交车带来“电子站牌为乘客提供信息、G