公交车管理系统上位机设计毕业论文.doc

公交车管理系统上位机设计摘要：本文介绍了公交车管理系统上位机硬件和软件的设计。该系统利用GSM收发模块、GSM通信网络、VisualBasic语言编程和微控制技术，通过串口RS-232C与上位机通信并建立GSM通信网络的数据通道，以短消息作为数据传输方式，开发出基于GSM-SMS的控制系统。采用上位机较为友好的人机界面，用集成化的管理理念，对信息屏终端通过GSM模块进行远程管理，具有费用低廉，不受距离远近和地势起伏的限制，方便可靠，灵活快捷的特点，且用VB语言编程具有较友好的用户操作界面，易学易用。关键词：GSM模块，RS-232C，SMS中图分类号：TN873.92文献标识码：A1引言公交车已经成为一般工薪族和学生族出门必须的交通工具，目前公交车上采用的公交报站系统具有语音和显示报站的基本功能，但由于报站时采用司机手动切换，一方面增加了司机的劳动强度，另一方面由于司机的误报或漏报，造成乘客误下或漏下，对于公交运营产生了很大负面影响，更会对乘客造成很多不必要的影响。作为一个城市的公交企业，既要代表政府体现当地城市的形象，又要尽一切力量减少政府投资，创造良好的社会效益和经济效益。而传统的公交运营系统的装备和管理模式较难达到这两者的完美结合。随着科学技术的发展，公交应用系统带给公交企业的将不仅是形象的提升，也是效益的增长。为此，研究公交车自动报站系统是非常必要的。公交车自动报站系统是采用全球定位系统(GPS)进行数据采集,实时解算车辆当时的经度、纬度等信息,获得公交车的实时坐标,将其发送到上位机与站牌坐标相比较,公交车驶入站牌一定距离范围内时,不用人工干预,系统自动进行控制下位机站牌，提供站牌温磬提示服务。2系统框图本系统主要由上位机管理系统和下位机控制终端两部分组成。其系统总体结构图如图所示。图1系统总体结构图Fig.1Theoverallstructureofthesystem上位机管理系统主要包括计算机及应用软件、GSM无线通讯模块和数据库系统组成。下位机控制终端包括单片机控制系统和GSM无线通讯模块。上位机管理系统运行在Windows操作系统的PC机上，采用Microsoft公司完全面向对象的开发工具VisualBasic6.0进行开发，与SQLServer数据库技术相结合，通过工业级GSM模块以现有的GSM网络为媒介来完成对终端的控制。线路说明：车载终端把GPS定位装置检测的位置数据送入单片机模拟量的输入口，单片机通过串口线与GSM收发器相连；在上位机管理系统中，GSM模块通过串口线与PC机直接相连。GPS定位装置检测的数据经单片机MCU单元的处理，编辑成短信息，通过串行口传送给GSM模块后以短消息的方式发送到上位机管理系统的GSM模块。同样，上位机管理系统中的PC机接收到信息后，访问数据库，计算出该车距离某站牌的位置，然后PC机通过串行口向GSM模块发送命令，通过GSM以短消息的形式把设置命令发送到下位机终端系统的GSM模块，对单片机进行控制，最后通上位机管理系统GSMmodemGSMmodem下位机控制终端GSM网络LED屏过LED屏把信息显示出来。3方案论证3.1无线传输方案选择目前的无线通道的数据传输方案主要分为两种，一种是通过专用网进行数据传输，如RF（RadioFrequency，射频）数据传输电台和无线局域网（WLAN）；一种是通过公共无线通信网络，如GSM/GPRS网络的成熟度较高、覆盖面较广，因而GSM/GPRS网络被选为该无线通道总体方案的通信基础。而基于GSM/GPRS网络的数据传输通常有四种方式，一种是基于短消息的数据传输。第二种是基于DATA方式（注：一种以电路交换为基础的传输方式）的数据传输；第三种是通过语音方式进行数据传输；最后就是通过IP（INTERNETPROTOCOL，因特网协议）方式的数据传输。下面对四种基于GSM/GPRS网络的无线数据传输方式的各自特点作简单的介绍。基于短消息的数据传输是通过短消息作为数据传输的载体，利用AT指令对通信模块控制，然后将数据按照短消息的格式发送给目标机。目标机接收到短消息后，利用AT指令将短消息读出并将信息还原，这样就完成一次数据通信。基于短消息的数据传输方式的特点是资费较低，组网/使用方面，但数据容量较低（<140字节）。短消息数据传输方式特别适合于小数据量且中低采集频率的无线监控系统使用3。根据目前大部分系统的需求并综合以上方案的优缺点，我选择基于GSM网络的短消息的数据传输方式作为本设计的信息传输方式。3.2编程语言方案选择方案一：采用MicrosoftSQLServer2000中型数据库结合WindowServer2003操作系统平台，开发环境使用MicrosoftVisualStudio2005集成开发平台，该方案具有极强的性能，能适应大数据量的吞吐需求，在该平台下开发的软件也具有较好的扩展性和跨平台性。唯一不足的是系统的实现费用较为昂贵。方案二：采用Borland公司最新的开发工具BorlandC+Builder2007，该平台既可与MicrosoftSQLServer或MicrosoftAccess数据库搭配，也可使用自己的专用数据库，结合更为紧密，而且全部可视化的开发环境大大解放开发者的劳动量。不足的是在访问自己的专用数据库时操作较为繁琐。方案三：采用VisualBasic6.0与MicrosoftSQLServer方式实现本系统，VB在Windows平台下有极高的运行效率，简单易学，功能强大，尤其在进行硬件控制（如串行通讯）时可以访问系统的最底层，对数据库的访问也比较方便，使编写过程大大简化。经过上面三种方案的对比，鉴于经济性与开发难易度的适中性考虑，我选择第三种方案进行开发，即采用VisualBasic6.0搭配MicrosoftSQLServer数据库实现本系统。4系统硬件及通信协议的选择4.1GSM模块目前已经开始使用的GSM通讯模块有TC35、A20、WM02、GM47、ZXGM18等。它们都支持GSM07.05协议的AT命令集。本系统采用支持中文短消息的工业级GSM模块TC35作为通讯模块，TC35模块是SIEMENS公司生产的一种可传送话音、传真及数据的GSM无线接入终端。内置双频GSM模块、易集成、可方便根据应用移植升级到GPRS是该模块的几大特点。其结构框图如图2所示。模块由GSM基带处理器(GSMbase-bandprocessor)、电源专用集成电路(PowersupplyASIC)，射频电路(GSMRadio)和闪速存储器(FLASH)等部分组成，其负责处理GSM蜂窝设备中的音频、数据和信号。TC35i有40个引脚，通过一个ZIF(ZeroInsertionForce，零阻力插座)连接器引出。这40个引脚可以划分为5类，即电源、数据输入/输出、SIM卡、音频接口和控制。此模块中第1-14脚为电源部分，其中1-5为电源电压输入端，6-10为电源地GND，11,12是充电引脚，13是对外输出电压(供外电路使用)，14为ACCU-TEMP接负温度系数的热敏电阻，第24-29脚为SIM卡引脚，分别是123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:21-May-2009SheetofFile:E:上位机.ddbDrawnBy:耳机机内麦克风外接麦克风SIM卡RS232接口同步电池温度电源充电器地开机关机RTC备用2.9V扬声器天线射频电路GSM电源电路40脚ZIFFlashROM基带处理TC35222268115251111插座图2TC35结构框图Fig.2TC35blockdiagramCCIN,CCRST,CCIO,CCCLK,CCVCC和CCGND，第33-40脚为语音接口，用来接电话手柄，第15,30,31和32脚为控制部分，15为启动引脚IGT，30是RTCbackup，31为Powerdown，32为SYNC，第16-23脚为数据输入/输出，分别为DSRO、RINGO、TXDO、CTSO、RTSO、DTRO和DCRO。其数据口采用电压为3V的CMOS电平，可通过AT命令实现对模块控制和传输短信数据；支持TEXT模式和PDU(protocoldataunit)两种短信传输模式；可选传输数据的波特率为300bit/s115kbit/s；工作在EGSM900和GMS1800双频段时接收灵敏度为-101dbm，在开阔地带以基站为中心半径数十公里的范围内可以可靠接收和发送信息，并可由AT命令实现模块重启和故障恢复；工作电压为3.35.5V，有休眠模式，通讯时功耗约为12W。4.2RS-232C串口通信RS-232C是美国电子工业协会EIA(ElectronicIndustryAssociation)于1962年公布，并于1969年修订的串行接口标准。它已经成为国际上通用的标准。它适合于数据传输速率在020000bit/s范围内的通信，这个标准对串行通信接口的有关问题，如信号电平、信号线功能、电气特性、机械特性等都做了明确的规定。目前，RS-232C已成为数据终端设备DTE(DataTerminalEquipment)与计算机和数据通信设备DCE(DataCommunicationEquipment)的接口标准，如Modem。不仅在远距离通信中要经常用到它，就是两台计算机或设备之间的近距离串行连接也普遍采用RS-232C接口。目前RS-232C是PC机与通信工业中应用最广泛的一种串行接口，在PC机上的COM1、COM2接口，就是RS-232C接口。RS-232C对电器特性、逻辑电平和各种信号线功能都做了规定。在TXD和RXD上：逻辑1为-3-15V、逻辑0为+3+15V；在RTS、CTS、DSR、DTR和DCD等控制线；信号有效（接通，ON状态，正电压）为+3+15V；信号无效（断开，OFF状态，负电压）为-3-15V。RS-232C是用正负电压来表示逻辑状态，与TTL以高低电平表示逻辑状态的规定不同，因此，为了能够同计算机接口或终端的TTL器件连接，必须在RS-232C与TTL电路之间进行电平和逻辑关系的变换，实现这种变换的方法可用分立元件，也可用集成电路芯片。目前较为广泛地使用集成电路芯片转换器件，如MC1488、SN75150芯片可完成TTL电平到EIA电平的转换，而MC1489、SN75154可实现EIA电平到TTL电平的转换，MAX232芯片可完成TTL到EIA双向电平转换，本系统选用MAX232芯片实现TTL和EIA之间的电平转换4。RS-232C并未定义连接器的物理特性，因此，出现了DB-25和DB-9各种类型的连接器，其引脚的定义也各不相同。现在计算机上一般只提供DB-9连接器，都为公头。相应的连接线上的串口连接器也有公头和母头之分。作为多功能I/O卡或主板上提供的COM1和COM2两个串行接口的DB-9连接器它只提供异步通信的9个信号引脚。4.3NMEA协议NMEA协议是为了在不同的GPS（全球定位系统）导航设备中建立统一的BTCM（海事无线电技术委员会）标准，由美国国家海洋电子协会（NMEA-TheNationalMarineElectronicsAssocia-tion）制定的一套通讯协议。GPS接收机根据NMEA-0183协议的标准规范，将位置、速度等信息通过串口传送到PC机、PDA等设备。NMEA-0183协议是GPS接收机应当遵守的标准协议，也是目前GPS接收机上使用最广泛的协议，大多数常见的GPS接收机、GPS数据处理软件、导航软件都遵守或者至少兼容这个协议。NMEA-0183协议定义的语句非常多，但是常用的或者说兼容性最广的语句只有$GPGGA、$GPGSA、$GPGSV、$GPRMC、$GPVTG、$GPGLL等。在本系统中采用$GPGLL语句。具体如下：$GPGLL例：$GPGLL,4250.5589,S,14718.5084,E,092204.999,A*2D字段0：$GPGLL，语句ID，表明该语句为GeographicPosition（GLL）地理定位信息字段1：纬度ddmm.mmmm，度分格式（前导位数不足则补0）字段2：纬度N（北纬）或S（南纬）字段3：经度dddmm.mmmm，度分格式（前导位数不足则补0）字段4：经度E（东经）或W（西经）字段5：UTC时间，hhmmss.sss格式字段6：状态，A=定位，V=未定位字段7：校验值5上位机管理系统设计图3程序处理流程图Fig.3Proceduresflowprocess<=0>0YYNN开始GSM模块初始化打开串口与GSM通信建立成功？接收提取信息是否有效？访问数据库提取车号提取站牌坐标>50<=50比较距离？确认提取站牌编号提取其他站牌编号比较编号？给各站牌发送差值结束