ZigBee下分析触屏式智能公交站牌的应用

胡小敏 李靖丰

摘要：随着我国科学技术和经济的快速发展，触屏式智能公交站牌不仅能够方便乘客了解车辆的运行状态，可以降低错过车辆的风险，而且还有利于交通企业对公交车的管理。ZigBee属于一种新型短距离无线通信技术，文章将基于ZigBee下对触屏式智能公交站牌进行系统设计。首先对ZigBee进行简单介绍，然后是设计系统的组成部分，最后对系统的硬件和软件进行分析。触屏式智能公交站牌在理论上具备可行性，具有很好的市场应用价值，能够通过屏幕准确显示车辆的运行状态和达到时间？

关键词：ZigBee;触屏式;智能公交站牌

中图分类号：U491.1+7

文献标识码：A

文章编号：1001-5922（2020）08-0175-04

Research on the Application of Touch-screen Intelligent BusStop under ZigBee

HU Xiao-min，LI Jing-feng

（School of Transportation，Xi'An Traffic Engineering Institute，Xi'an Shaanxi 710300.China）

Abstract ： With the rapid development of science，technology and economy in China.the touch- screen intelligentbus stop not only can facilitate passengers to understand the running status of vehicles.hut also can reduce the riskof missing vehicles，and also facilitate the management of buses by transportation companies.ZigBee belongs to anew type of short-range wireless communication technology.The paper will be base.d on ZigBee for the system de-sign of touch-screen intelligent bus stop signs.First introduce ZigBee，then design the components of the system，and finally analyze the hardware and software of the system.The touch-screen intelligent bus stop plate is theoreti-cally feasihle，and can accurately display the running status and arrival time of the vehicle through the screen.

Key words ： ZigBee;touch screen;intelligent bus stop sign

公交车属于广泛使用的交通工具，能够缓解城市公共交通运输压力[1]。随着智能化技术的不断发展，其应用范围涉及到各个方面。将其在公交站牌中进行使用，可以增强公交站牌的实用性，也能满足乘客的应用需求，于是文章将分析1种触屏式智能公交站牌，其中涉及到无线通信技术，于是选择ZigBee作为无线通信技术，该技术的优势较多，具有较好的应用效果[23]。所以文章将分析ZigBee在触屏式智能公交站牌中的应用。

1ZigBee的简介

智能公交站牌其中涉及到通信数据量比较小，然而其中涉及到很多的终端数量，需要将信息进行实时传输，所以要求无线通信技术具有成本低、传输速率较小、功耗小、有组网功能、距离短的特点，ZigBee正好符合该技术要求，该技术与蓝牙比较接近，其相关参数如表1所示[4-5]。随着ZigBee的不断应用，其联盟包含70多个成员，属于1种新兴的短距离无线通信技术，主要的应用作用为传感控制[6]。

ZigBee能够非常方便的提供给用户无线数据传输功能，由于其优势较多，表2即为ZigBee與其他无线技术的比较，于是常常应用于物联网领域中。ZigBee的主要优点如下所示。

1）低成本：ZigBee会对协议进行大幅度的简化，与蓝牙对比，不到其10%，对通信控制器的要求也会有所降低，于是有利于降低成本。

2）低功耗：通过对ZigBee进行应用可知，在待机模式下，2个5号干电池能够供1个节点T作半年到2年，甚至还会支持更长时间，所以ZigBee能耗时非常低[7]。

3）短延时：ZigBee具有短延时的特点，能够对指令作出快速的反应，一般情况下，ZigBee从睡眠状态转到工作状态只需要15ms，另外节点连接到网络仅仅只要30ms，响应速度非常快，所以能够节约电能。

4）高容量：ZigBee的网络结构不止1种，分别有网状、星状和片状[8]。1个主节点可以管理很多的子节点，最多情况时能够管理254个子节点，所以具有很高的容量。

5）高安全性：为了提高ZigBee的安全性能，在其中开发了3级安全模式，有高级加密标准的对称密码等，通过3级安全模式，确定安全属性时将会更加的具有灵活性。

2系统的组成

触屏式智能公交站牌不仅要能够显示该车站所经过的所有的车辆，还要能够显示车辆还有多长时间可以达到等信息，于是文章基于ZigBee，设计了如图1所示的触屏式智能公交站牌系统，该系统的主要功能在于能够了解车辆的运行状态。系统主要由3个部分组成，其中公交监控中心的主要作用就是利用站台组件获得车辆到站出yu站时间，当然还能够确定出是哪一路公交车。通过分析这些数据从而可以获得公交车的实时运行状态，不仅方便乘客乘车，而且有助于对公交车的及时管理、维护和调度。

其中站台组件的属于中间部分，达到承上启下的作用，该组件主要有3个功能，分别如下所示。

1） DTU设备属于站台组件中重要设备，能够通过该设备接收到上一站台的公交车出现和进站等信息，于是可以通过计算得到上一个公交车距离本站台的距离。于是就会显示在触屏式智能公交站牌的显示屏上，从而达到预报作用。

2）还能够实现本站台公交车辆进站或者出站等信息，其中需要利用ZigBee，该ZigBee包含2个部分，1个是本站台上的，另1个属于公交车上面的，通过两者结合使用能够获取车辆信息，然后利用DTU设备将信息传递到下1个站点。

3）最后1个功能就是将获得的公交车进出信息传递到公交监控中心。

站台组件由于处于中间阶段，所以其功能比较多，而车载组件的主要功能就是获取车辆信息，然后将其传递给站台组件，当然其中需要利用ZigBee。

在车站组件和站台组件中需要有合适的芯片作为主控芯片，通过分析之后，本文选择STC15F1K28AD芯片，图2即为管脚分布。该芯片具有很好的性能，属于新一代8051单片机，其优势有运行速度快、功耗较低、可靠性很好、抗干扰性较好等。

3硬件电路组成

本系统的成本较低，所研究的系统电路结构比较简单，图2为车载组件框架，图3为站台组件框架，在设计过程中，其关键核心部件会选择成熟可靠的成品模块，即可以增强系统的运行能力。2个框架图中电路基本相同，因为这2个框架都是用了ZigBee模块和主控芯片。

3.1站台组件主控电路

站台组件的主控电路布置方式如图4所示，由于所选择的芯片中含有高精度振荡器，于是就可以在不同系统中安装外接晶振。电路中提供电源的芯片为稳压芯片，电压为5V。设计中使用的4个电容C1到C4，其主要作用在于进行电源滤波，在使用过程中，为了达到更好的应用效果，应该将电容安装大小搭配进行使用。二极管DI的主要作用就是防止电源出现反接现象。

在布板过程是，需要注意的是将电容C5和C6靠近主控芯片，该做法主要作用在于不仅能够提高滤波效果，而且还能够达到去耦作用。电容C7的主要作用是与电阻R4相互组合，于是可以形成上电复位电路，于是可以实现对主控芯片的上电复位作用。

3.2站台组件的发送电路和无线接收

站台组件的发送电路和无线接收如图5所示。U3属于WLT-2433模块，该模块的主要作用在于实现ZigBee数据和串口数据相互传输，且处于透明状态互传。WLT-2433模块的工作状态指示电路需要有不同的元素加入，其组成结构包含R5、R6、R7、Dl、D2、D3，其作用主要是能够指示无线网络的各种运行信息。R8属于限流电阻，U4属于看门狗芯片，该芯片的功能实现需要结合外围元器件进行使用，R9属于上拉电阻，主要作用在于正常情况下不会使得看门狗复位。电容C8的主要作用就是实现电源去耦合电容。

U4的主要作用就是将公交车的各种信息显示在屏幕上，从而乘客能够通过观看屏幕就知道公交车的相关信息。U5是DTU设备，其主要作用就是将串口接收到的相关信息数据传递到下1个站台和公交控制中心。

4软件设计

对系统软件进行设计时，需要有1个合理的通讯机制，需要考虑到如下2点。

1）在运行过程中，为了降低道路无线干扰，不能连续不断的发送数据，需要设置合理的间隔。

2）触屏式智能公交站牌使用电池进行供电，于是会存在休眠状态，当触屏处于休眠时间时，就会错过和公交车的数据交互，所示需要设置出合理的休眠时间。

由于系统使用的电池供电，为了能够节约电能，公交车在运行过程中最好不进行数据传输，然后再结合实际交互时间，于是制定了如图6所示的机制。

文章在设计软件时，需要使用的编程软件为C语言，系统需要有显示、接受、收发、信息处理等程序，由于篇幅有限，文章将主要分析站台组件和车载组件的流程图，分别如图7和图8所示。

5结语

目前，各地主要使用的公交站牌尚未实现触屏式和智能化，然而随着时代的不断进步，各种高科技技术的不断发生，尽快实现触屏式智能公交站牌将更有助于乘客对公交车运行状态的了解，更加方便乘坐公交車，同时也方便对公交车的管理工作。正好符合当代智能化发展的需求，并且文章所设计的触屏式智能公交站牌具有报站准确、反应灵敏、维护简单等优势，具有一定的市场价值。

参考文献

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[3]肖晓阳.基于ZigBee的物联网公交管理和定位系统[D].北京：北京邮电大学，2015.

[4]陈章进，姚真平，张建峰.基于ZigBee技术的城市智能公交系统设计[J].电子测量技术，2014（04）：44-48.

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[6]闫富松，赵军辉，李秀萍.ZigBee技术及其应用[J].广东通信技术，2006，026（004）：48-51.

[7]李泉，李金明，李润.ZigBee技术及其应用[J].兰州石化职业技术学院学报，2009，009（003）：38-40.

[8]李俊斌，胡永忠.基于CC2530的ZigBee通信网络的应用设计[J].电子设计工程，2011（16）：114-117.

收稿日期：2020-04-05

作者简介：胡小敏（1978-），女，汉族，陕西渭南人，硕士学位，副教授，研究方向：智能交通。