便携式公交车线路查询装置_一等奖

参赛队伍抽签号： 第二届福建地区“盛群杯”大学生单片机应用设计竞赛 技术 参赛队伍编号： 080270 作品名称：便携式公交车线路查询装置 参赛学生： 姓名 学校 专业 年级 陈世龙 华侨大学 电气工程及其自动化 二年级 白中甲 华侨大学 电子科学技术 二年级 祝 雷 华侨大学 电气工程及其自动化 二年级 指导老师： 姓名 学校 学院（系） 陈建新 华侨大学 信息学院 联络人： 姓名：陈世龙 电话：13400735449 地址：华侨大学厦门校区凤凰苑4#A302 Email：tianxiawushuang_sl@163.com 提交日期： 2008 年 4 月 29 日 目 录 一、摘要 ……………………………………………….……3 二、作品介绍 …………………………………………….…4 三、工作原理 ………………………………………….……4 四、作品功能、特色 …………………………………….…5 五、作品结构 ………………………………………….……7 （一）硬件部分 …………………………………….…7 （二）软件部分 …………………………………….…8 1、单片机软件………………………………….…..8 2、上位机软件………………………………….…..9 六、设计方式 ………………………………………………10 七、测试方式 ………………………………………………11 八、操作方式、使用手册 …………………………………13 九、附录 …………………………………………………...17 （一）未来开发方向 …………..……………………17 （二）参考资料 ………………………………………17 （三）附图 …………………………………………18 一、摘要 当前各大城市公交线路发达，我们要清楚地记住一个城市的全部线路及各个站点绝非一件简单的事情，这给人们的出行带来很大不便。便携式公交线路查询系统便是针对此问题而设计的一套操作简单且功能较为完善的小系统。该装置以盛群单片机为核心处理器，采用232串行通信与上位机连接来更新数据，以随时跟踪公交线路变化。本装置采用128*64绘图形液晶显示，人性化的操作键盘。成形后产品轻巧, 携带方便,可以随时随地进行公交路线查询。形状大小与手机相似。（如附图1所示） 本设计初步功能有： 1、查询经过某个站点的公交路线； 2、查询某条公交路线经过的站点； 3、查询两个站点之间的换乘路线。 产品设计成功后，将会成为人们的城市“指南针”，尤其将为我国大量流动人口出行带来极大的方便。所以该装置有很高实用价值，并极具商业潜力。 关键词：公交查询、线路查询、站点查询、换乘查询 二、作品介绍 设计公交车线路查询系统的想法源于日常生活。来到厦门之前便听说了厦门的美丽与繁华，可是真正来到厦门时却为不知道做哪路公交车而烦恼，于是萌生了想要利用单片机设计制作一个能够方便快速查询公交车线路的便携装置。 公交车线路便携查询系统，据我们调查目前市场上还没有此类产品，只是网络上有些在线查询服务。我们的这款查询系统将填补这个空白，从而给人们出行带来很大便捷，人们将能随时随地地查询公交车线路及换乘路线，就像在茫茫城市的海洋中找到一块属于自己的“指南针”。 在车站，在机场，在旅游景点，在购物广场……都是该装置的用武之地，你甚至可以认为自己已经“预约”好了公交车，从此进出这些场合将会从容不迫，极大的提高出行效率。将来本装置的功能拓展后，用户可以查询到该城市的各个旅游景点和食宿信息，旅行从此变得更加轻松，食宿安排更加方便。 本设计属于团队合作自主创作。 三、工作原理 公交车线路查询系统以HT46R24单片机作为主处理器，通过对键盘输入信息的采集、分析处理，显示出用户需要查询的公交车线路信息，为用户出行提供参考。 本系统分为上位机和下位机两大部分。 上位机负责将该城市的公交线路信息下载到下位机的存储芯片中，以供查询，并能够方便地进行数据的更新和修改。 下位机包括：液晶显示模块，外部存储扩展模块，盛群单片机处理模块以及功能按键模块。 单片机上电以后，首先驱动液晶显示功能菜单，等待按键输入。如果有按键按下，通过得到的键值执行相应的查询功能。例如：用户输入站点或线路后，单片机执行相应的子程序，从存储器中调出相应的数据，进行运算，并将查询结果通过液晶显示给用户，完成一次完整的查询任务。用户通过输入“复位键”进行下一次查询。 四、作品功能、特色 1、功能 首先将各公交车线路信息下载到本装置中，然后通过单片机处理所下载的线路信息。对于线路查询，系统具有以下三大功能： 功能一：公交线路查询，用户直接输入线路名称。 本装置按顺序调出该路线经过的所有站点，由LCD分页显示出来。 如：输入“54” ，LCD将显示： 上行： 思北 - 思北路口 - 湖滨西路 - 海湾公园 - 东渡 - 商检 - 海嘉 - 岳阳小区 - 文化艺术中心 - 松岳小区 - 仙岳花园 - 武警支队 - SM城市广场 - 塘边 - 马垅 - 殿前 - 埔仔 - 高崎 - 集美区政府(集美大学，集美汽车站) - 印斗路口(师范学院) - 孙厝 - 厦友公司 - 中航技 - 浒井 – 华侨大学- 英埭头(理工学院集美校区) - 港头 - 东宅 - 崎沟 - 新店(集美) - 城内 - 后溪 - 中埔 - 新村(集美) - 坂头桥 - 坂头 功能二：公交站点查询，用户输入的站点名称。 本装置显示出经过本站点的所有公交线路。 如：输入“XD”（厦大） ，显示出： 1路、园博园临3路、15路、18路、21路、29路、45路、47路、71路 功能三：公交换乘查询。 用户输入需要换乘的两个站点的名称，本装置显示出经过这两个站点的所有线路。若无直达线路则给出须转车一次的方案。 如：输入“MNDS-SH”（闽南大厦-上湖），显示出： 509 湖中路口 换乘 526 528 开元街道办 换乘 526 201 袁厝 换乘 526 518 公园东路 换乘 526 616 公园东门换乘 526 99 和平码头 换乘 526 27 妇幼保健院 换乘 526 99 第一医院 换乘 526 2、特色及市场潜力 公交车线路查询系统是以方便出行为目的而设计的。设计完成之后用户将能通过该系统随时随地查询目的地的公交车线路，从此不再为不识路而发愁。 本产品完全是自主创新。其特色在于使用户随时随地全面掌握城市的公交线路，无需再睁大眼睛花费宝贵的时间去查看密密麻麻的地图和公交车路牌，而且只要用户所需的路线存在，就一定能通过本系统查询到该线路，保证使用者准确全面查询到出行的线路信息，同时也为用户节省了宝贵的时间，从而提高了城市生活的效率，完善了城市的服务功能。另一方面，本产品技术含量高但制作成本较低，便于普及，待功能拓展后，它将以强大的功能和低廉的价格面向大众，切实服务于人们的城市生活。 公交车使用越来越多，线路也是越来越繁杂，新路线也是不断涌现，有些地方甚至是本地人都很难弄明白各个公交线路，更不用提对外地人造成何等的麻烦了。当前我国拥有大量流动人口，他们无疑就是潜在的巨大消费人群。调查显示，公交车线路查询系统开发成功后，一经商业化投入市场，其市场价值不可估量，因为它将会为人们出行带来非常大的便捷。尤其它具有线路更新功能，又以低成本为优势，可让广大民众人手一个随身携带，轻松出行。 五、作品结构 （一）硬件部分 包括：液晶显示模块 , 外部存储扩展模块，盛群单片机控制模块以及功能按键模块。 1、硬件原理结构图为： 图1 2、HT46R24和其它外围组件相互关系、合作方式 · 与人机交流界面（LCD、键盘等）的关系 16个按键分为数字键和功能键，其中数字键也是字母输入键。用来向单片机输入待查询信息，单片机通过键盘扫描得到按键信息，调出对应信息，然后通过LCD显示出来。 · 上位机通信部分 本接口采用通用RS-232串行通信接口电路，实现电平转换和数据安全传输。上位机有专门设计的用于更新操作软件，该通信软件利用VB的MSCOMM.VBX用户通信控件编写。 通信软件界面（测试版）如附图2所示。 · 存储扩展 由于公交站点信息量较大，必须扩展数据存储器。本系统暂时采用EEPROM存储芯片AT28C256，将其外存扩展到32K。单片机工作时从其中读出对应的站点信息。该芯片具有并行数据接口，提高了查询速度。 · 端口扩展 HT46R24的端口数目不能满足我们的需要，因此硬件设计中进行了I/O端口扩展，采用两片74573将单片机端口扩展到44个引脚以满足本系统要求。 · 下位机更新模块 RS-232串行通信接口与AT89C51的TXD和RXD连接，通过AT89C51对存储芯片进行数据更新，后期我们将采用盛群带有串口通信的单片机，本作品的串口通信将更加方便。 （二）软件部分 1、单片机软件结构图 图2 软件流程图 软件控制主要体现在两个方面： （一）控制按键输入与液晶显示。 （二）控制单片机与存储芯片之间的数据传输。 作品拟定采用现行设计方式执行。 2、上位机软件 · 简介 该通信软件利用VB的MSCOMM.VBX用户通信控件，实现通过串口发送和检测数据传送的功能 · 软件流程 · 通信软件功能和操作（如附图2所示） 软件运行后，用户可以先设置通信参数：端口、波特率及数据位。默认参数端口为COM1，波特率1600，数据位8位，1位停止位。更新区位是用来选择更新城市的，（此功能待建立数据库后才能使用）。 测试版中有串行端口打开按钮，用户先打开端口才能进行检测，这时系统执行一次通信尝试，如果通信成功“端口状态”会显示“可以通信”此时用户可以打开数据资源或者将更新信息直接复制到“发送区”的文本框中，然后点击“发送”即可。更新完成后，软件会向单片机发送结束控制字，随即结束通信。 六、设计方式 1、作品设计方式 本作品以单片机为核心处理器，通过对键盘事件的分析处理，获取用户的指令信息，然后通过访问数据存储器查询出对应信息，最后通过LCD显示给用户，从而实现公交线路查询功能，解决因不知道公交线路带来的不便。 2、作品技术、开发方式、开发时间及费用 本作品涉及到的技术有：单片机应用技术、存储器扩展技术、上位机通信技术等。作品开发过程中分为：单片机控制及其端口扩展模块、键盘及LCD显示模块。下位机更新模块、上位机通信模块等，分别进行设计最后整体规划完成该作品。 本作品开发时间约5个月，初步估算开发费用为1000元（不包含人力资源成本），该产品具有成本优势。 3、HT46R24在本作品中的应用 该程序较大，刚好HT46R24单片机的内存较大，也有利于功能的扩展。软件最主要用到了HT46R24单片机的寻址功能。软件也用到了一个定时中断功能。 4、技术难点及其解决方法 · 由于公交路线信息需要不断更新，因此我们扩展了可重复擦写的外部存储器，初步阶段我们采用EEPROM存储芯片AT28C256进行存储扩展，该芯片工作稳定且价格较低。 · 第二个困难是HT46R24的端口不够用，液晶驱动就占用了15个IO口，存储芯片又需要18个IO口进行寻址和读写，另外还有键盘驱动和通信接口。为此我们进行了端口扩展，采用两片74-573 将单片机端口扩展到44个以满足本系统要求。 · 通信不统一。完成正常通信，上位机和下位机之间要有统一的协议。最后我们通过制定协议，双方遵照该协议进行通信。 5、组员分工、任务和目标 陈世龙：负责软件编写工作，主要任务是完成单片机程序的设计和编写，控制按键输入与液晶显示和单片机与上位机之间的数据通信。 白中甲：负责硬件制作和调试。 祝雷： 负责上位机的软件编写和通信调试。目标是安全准确完成存储芯片内的数据更新，同时要与硬件制作工作密切配合。 七、测试方式 1、系统运行测试 系统测试主要是检测本系统的查询速度及准确性。 测试条件及环境：1、HT46R24单片机及其外围组件 2、液晶显示器模块和键盘模块。 3、正确连接各个组件和电源。 测试结果如下所示： 键盘输入 液晶显示 查询时间 准确性 上电后 见使用手册 0 准确 “1” 见使用手册 0 准确 “JM” 见使用手册 0 准确 确定键 见使用手册 0 准确 2、通信测试 通信测试主要是检测本系统的数据更新功能。 测试条件及环境： 1、计算机一台、Window xp 操作系统、VB应用程序。 2、专门编写的串口调试程序（凌典电子—测试版） 3、串口通信的下位机接口电路并正确连接之。 测试结果如下表所示： 次数 端口设置 端口检测结果 发送字符个数 持续时间 第一次 Comm1,1600，8 可以通信 100 3s 第二次 Comm1,1600，8 错误 20 3s 第三次 Comm1,1600，8 可以通信 1000 3s 第四次 Comm1,1600，8 可以通信 5000 8s 第五次 Comm1,1600，8 可以通信 8000 12s 八、操作方式、使用手册 1、系统使用手册 上电后（开机后），液晶显示如下： 按照液晶文字提示，选择相应功能。 功能1： 按下“1”后，液晶显示如下： 根据液晶上的文字提示，输入A站名称的首字母。 以下是输入“JM”（集美、角美）并按“确定键”后，液晶显示如下： 此时可以按“向上键”、“向下键”找到与“JM”对应的其它公交站点； 以下是是按“向下键”后，液晶所显示的内容： 按下“确定键”后液晶显示如下： 根据液晶上的文字提示，输入B站名称的拼音首字母。 以下是输入“AX”（安溪）并按“确定键”后，液晶所显示的内容： （与输入A站名称一样可以，也可以按“向下键”、“向上键”找到相对应的站点。） 再按下确定后，液晶显示查询的结果。 此时可以“向上键”、“向下键”查询经过AB站点的其它公交路线。也可以按下“复位键”返回开机主菜单。 功能2： 按下“2”后，液晶显示如下： 根据液晶上的文字提示，输入要查询的公交路线。 以下是输入“10”后，液晶所显示的内容： 按下“确定键”后，液晶显示如下： 此时可以按“向上键”、“向下键”查询该公交路线的经过的其它公交站点，也可以按“复位键”返回开机主菜单。 以下是按“向下键”后，液晶所显示的内容： 功能3： 功能3与功能1的操作相似。 附：（自拟的测试公交路线）： 1： 厦门——泉州——福州——漳州——龙岩 5： 厦门——同安——安溪——翔安——集美 10： 集美——同安——角美——安溪——漳州 15： 集美——杏林——华侨大学——厦大公寓——火车站 20： 华侨大学——厦门大学——集美大学——厦门理工 2、通信软件操作方法 该上位机软件的功能就是对本产品进行数据更新，以跟踪公交线路的变化。操作界面如附图2所示。操作方法如下： 1、首先运行该软件。 2、然后可以进行参数设定，默认值为：端口为comm1，波特率1600，数据位8位。接着可以选择更新区位，此功能待建立数据库后才能使用。 3、测试版中用户点击“打开串口”时，软件才会执行打开串口的操作，接着点击“检测”，软件自动检测更新通道，如果通道可以用，端口状态会显示“可以通信”。 4、检测成功后，用户可以打开数据资源或者直接将更新信息复制到“发送区”的文本框中，然后点击“发送”即可。更新完成后，软件会向单片机发送结束控制字，随即结束通信。 九、附录 （一）未来开发方向 1、硬件开发方向 · 将串行接口改进为USB接口 USB是近年来迅速成熟的一项技术,外设与PC的数据交换更加便捷,为了能让用户更方便的更新数据,我们将添加USB接口 · 扩大外存容量，装置集成化。 由于后续功能的需要，本装置须扩大存储容量，为了方便携带，所有硬件都会进行集成化。 2、软件开发方向 · 各城市旅行食宿查询 用户可以通过此功能查询到所在城市的食宿信息，旅行安排将更加安全有序。此功能也可以进行商业化运作。 · 各地区旅游景点查询 该功能向用户提供旅游景点查询，使用者相当于拥有一幅电子地图，全面掌握城市的景点信息，充分享受各个景点的无限美景。 · 邮政编码及电话区号查询 此功能提供各地邮政编码和国内国际区号查询。 3、本设计尚未申请专利，不过设计成功之后有进行商业化的打算 （二）参考资料 盛群单片机使用手册 （三）附图 附图1 产品初步设计外形 （尺寸8×5cm） 附图2 通信软件界面（测试版） 存储器扩展 上位机通讯 接口部分 人机交流界面（LCD、键盘等） HT46R24单片机 返回 开始 线路查询 站点查询 换乘查询 （暂不考虑） 信息更新 接收上位机传递的公交线路信息 输入线路名称 查找线路并显示 搜索所有线路 包含该站点？ 搜索完毕？ 记录该 线路 N Y N Y Y 结束 发送 NN 检测 打开串口 打开文件或者复制数据到发送区 更新区位选择 参数设定 运行通信软件 -4-