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蔡曉君 來源：微型機與應用2012年第23期 摘要： 面對日益增加的汽車數量和擁堵的交通環境，提出了利用無線通信技術采集移動車輛數據的應對方案。該方案利用低成本的芯片，設計了一個基于無線通信網的移動車輛跟蹤系統，在嵌入單片機的車載終端與監測點間搭建簡易、安全的無線通信協議。實驗結果表明，該方法可行，具有較好的應用前景。 移動車輛跟蹤系統是指將先進的通信技術、自動控制技術和計算機技術等綜合地應用于管理系統，從而建立一種全方位的實時、準確、高效的綜合管理和控制系統[1]。該系統可以監控車輛的運行軌跡和狀態，且調試方便，經濟效益和社會效益明顯，可廣泛應用于特殊車輛，如長途客運車、銀行運鈔車、公安車輛以及公交智能交通管理等領域。 1 系統設計方案和通信協議 1.1 系統設計方案 移動車輛跟蹤系統主要由車載移動終端、監控站和控制中心等部分組成，如圖1所示。車載移動終端主要負責采集車輛數據，即車輛運行狀況，同時接收來自控制中心的命令；利用無線傳輸網絡作為數據傳輸的載體，監控點采集數據，并將信息送至控制中心。監控中心是管理系統的核心，通過軌跡可以顯示車輛所在的直觀位置，對移動車輛實施監控。 
1.2 通信原理 無線通信是指車載移動終端與監測點之間的通信，它是整個設計的樞紐。運行車輛的車況信息是不斷變化的，要使控制中心能夠及時了解車輛的行駛狀況，車載移動終端要能把車況信息數據發送給相應的監測點，通過監測點間的通信傳遞給控制中心。通信時，監測點區分不同的車輛，運行車輛要進行編號。此外，由于發送和接收共用同一物理信道，當有多輛運行車到達同一監測點時，要防止車輛的通信競爭[2]。 當系統運行時，監測點上的微處理器設置無線模塊上的頻率合成器，分時切換成三種不同的頻率，監測點循環檢測通信口是否有信息接收或發送。信息的類型分為定位碼、應答指令和控制指令。定位碼包括車輛的編號及車輛的運行狀態信息。應答指令分為定位應答碼和控制應答碼，如果信息成功發送至對方監測點，對方監測點則發送應答碼，表明數據已收到，否則發送端重新發送信息�？刂浦噶钍怯煽刂浦行膶ΡO控車輛下達的調度指令。通信原理如圖2所示。
2 系統的硬件設計 2.1 車載移動終端 車載移動終端定時發送信號，不需要等待接收監測點發送應答信號便可發送下一信息。車載移動終端電路原理圖如圖3所示。車載終端以8051單片機為核心，其主要完成信號的處理及發送，LED數碼管用于顯示移動車輛運行的速度及公里數。
2.2 監測點 監測點對接收到的移動車輛的信號給予分析、判斷，然后通過無線信號發送至下一監測點，直至信號傳送至控制中心。在一定時間間隔內，監測點的頻率合成器自動調頻到監測點聯網的頻率，完成與臨近監測點的信息交換。同時，監測點接收控制中心發送的控制指令。圖4為監測點的電路原理圖。
3 系統的軟件設計 系統的軟件主要包括兩部分：（1）數據采集及無線傳輸，主要是以8051單片機為核心進行程序設計，可分為車載移動終端與監測點的通信以及監測點間的通信。（2）監控中心管理軟件的設計。監控中心數據管理界面采用VB6.0編程，程序基于Keil開發平臺采用C語言編寫。這樣可以縮短開發周期，降低開發成本，使程序易于調試和維護，可靠性高，可讀性和可移植性好[3]。 3.1 數據傳輸的軟件實現 數據傳輸是系統軟件設計的核心部分。程序初始化包括串口和定時器的初始化。串口初始化將8051單片機的串口設置為工作方式1，即8 bit數據位和1 bit停止位。定時器選用定時器0的工作方式1，即選用16 bit定時器，晶振頻率為12 MHz，定時器0初值分別為TH0＝0xEC，TL0=0x78。 初始化后，接收端循環檢測串口電位的變化。當檢測到串口電平由低電位變成高電位，則可能有信號輸入。為了確保串口輸入的不是干擾信號，當檢測到串口有電位跳變時，延長100個脈沖（每個脈沖為1 ms）后，對輸入信號再次進行檢測，若仍為高電平，則表示有數據輸入，而不是受外界干擾。串口檢測到低電位后，經過15個脈沖后，對輸入信號再次檢測，若仍為低電平，則確認這是“起始位”，有數據輸入，開始接收數據。接收完8 bit數據位后，串口若收到停止位，則將數據位送入數據寄存器中，并通過LED數碼管顯示，否則接收數據錯誤，丟棄數據。 3.2 PC串口通信程序設計 控制平臺的程序是在Visual Basic環境下開發的，MSCOMM控件具有功能完善的串口數據發送和接收功能以及良好的人機界面。MSCOMM提供了查詢法和事件驅動（Event-driven）法兩種處理通信問題的方法。查詢方式通過檢查CommEvent屬性的值來查詢事件和錯誤；事件驅動方式是利用MSCOMM控件發OnComm事件捕獲串口通信錯誤或事件，并在OnComm事件中編寫程序進行相應處理，這種方法響應及時、可靠性高[4]。在本系統中使用的是通過事件驅動方法來實現串口通信的。當MSCOMM收到數據時，便觸發OnComm事件。 移動車輛跟蹤系統采用了先進的計算機軟硬件技術，設計制作了低成本的信息化車輛管理系統，發揮了無線通信網絡數據傳輸的優點，提高了系統的性價比。本系統主要圍繞車輛管理的具體情況進行精心設計，從而確保了系統的先進性、靈活性和擴展性，既能滿足車輛管理系統長期發展的需要，又能適應信息技術的快速發展，具有較高的經濟性和實用性[5]。 參考文獻 [1] 張鳳傳，苗玉彬，劉印鋒，等.基于GPS/GPRS/GIS的智能公交監控系統[J].計算機工程，2008，34（22）：277-279. [2] 王海洋，蔡長青，陳昕.智能公交車載下位機與調試監控中心上位機功能設計[J].光機電信息，2011，28（3）：65-70. [3] 張偉，王宏剛，程培溫.基于GPRS的智能路燈遠程監控系統的研究[J].計算機測量與控制，2010，18（9）：2104-2106. [4] 盧超.單片機與PC機的通信設計[J].工礦自動化，2007（5）：116-118. [5] 管宏慶.基于GPS和GPRS的大慶測井公司動態車輛管理系統[J].計算機應用，2009（29）：372-374. |
