专利名称：公交信息动态显示电子站牌的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电子技术领域的公交信息动态显示电子显示站牌。
背景技术：
发展公共交通是解决城市交通拥挤问题的方向。在城市通信网络已经普及，卫星定位技术已进入实用阶段的今天，用先进的电子通信技术对城市公交车辆进行合理调度和科学管理是公交系统的重要课题。
我国城市公交系统长期以来采用的是一种仅控制发车时间的时刻表式的管理方式。随着车辆增多，交通拥挤，已不能满足广大乘客的需要。经常出现一方面有乘客长时间等不到车，另一方面又有车辆拉不到人的现象，对乘客和公交公司都造成了极大的浪费和损失。
我国城市的众多公交公司历来对调度工作的现代化极为重视。有若干城市已经开始了这方面的尝试。但其技术方案不尽相同，其主要区别在于无线通信网的建立方式不同(如自建发射台站、使用GSM通信网，使用CDPD数据网或短信息设备等)而系统的功能则大同小异。但这些设备和功能大多是从公司管理的角度出发，没有直接涉及乘客。增加客运状况的透明度，及时发布车位和交通状况的有关信息对乘客而言是相当重要的。其中一种做法就是在公交车车站建立能够动态显示车位和候车信息的公交信息电子站牌(以下简称电子站牌)，使乘客等车时既做到心中有数，又可以对公交车运营起到监督作用，可以认为，电子站牌是公交车辆现代化管理系统的重要部分，它是城市科技水平和文明程度的表征。
据调查，近年来国内已经有上海、杭州、深圳、成都等几个城市使用或即将使用电子站牌。上海的电子站牌是由上海邮电移动通信数据有限公司和上海通用卫星导航有限公司合作研制的，于2000年7月22日在981路公共汽车上率先进行了这方面的实际运营实验。调度中心通过CDPD网络，向981线的10组站点定时发布车位信息，乘客通过站牌可以了解的信息为1、处于该站前三站距离内车的位置，用发光二极管显示车位，分辨率为1/3站距，2、将以上车距折合成候车时间，最长为10分钟，分辨率为1分钟，用七段LED数码管显示。时间显示分辨率为分钟。981路站牌正反两面均有文字内容，电子信息仅显示一侧。从报道和鉴定的结论可以看出其存在以下不足之处CDPD网的覆盖面有限，因此电子站牌只能在覆盖区内建立，而我国大部分城市未提供CDPD服务。
实用新型内容本实用新型的目的在于提供一种由控制中心通过传呼形式向各车站站牌发布公交信息的公交信息动态显示电子站牌，其信息容量大，且实时性能好。
为了达到上述目的，本实用新型的技术方案采用一种公交信息动态电子站牌，电子站牌内设置有无线接收及显示电路装置，该无线接收及显示电路装置由射频接收电路BP、信号放大及整形电路、POCSAG码接收及处理电路U1、单片机电路U2、显示屏驱动电路和显示器件、看门狗电路U6、电源波动监控电路U7、外部程序存储器电路U4、外部数据存储器电路U3及直流电源电路组成，射频接收电路BP的输出经信号放大及整形电路处理后发送至POCSAG码接收及处理电路U1、U1将输入信号解码后再将信息送至单片机电路U2，单片机U2之外围连接有外部程序存储器电路U4、外部数据存储器电路U3、看门狗电路U6及电源波动监控电路U7。
所述的射频接收电路为普通传呼机接收板或对讲机接收板。
所述的信号放大及整形电路由两个NPN型三极管Q17、Q18及外围阻容元件构成，第一级三极管Q17的基极经R17与射频接收电路BP的输出相连，第二级三极管Q18的基极通过电阻R19与第一级三极管Q17的集电极相连，两级三极管的发射极均接地，其集电极分别通过两个电阻R18、R20与电源正极VCC相连，第二级三极管Q18的集电极为整个电路的输出。
所述的显示屏驱动电路和显示器件中，显示屏为发光二极管LED组成的点阵显示器，显示屏驱动一个字符(8×16)的驱动电路包括的元件有电阻R1-R16、三极管Q1-Q16，U8(74LS244)，U9(74LS374)，U10(74LS374)，U11(74LS245)，U12(74LS245)，U13(74LS138)，U14(74HC595)。
所述的看门狗电路主要由14位分频计数器U6(MC4060)，电容C1、C2，电阻R21、R22、R23及二极管D1构成。
所述的电源波动监控电路由芯片U7(7705)，电阻R24，电容C3、C4构成。
所述的外部数据存储器电路由一片CMOS静态存储器芯片628128实现，其外围电路可充电电池B1、电阻R25，二极管D2，电容C9使系统掉电后保持系统信息。
所述的外部程序存储器电路由一大容量的外部程序存储器U4(278512)构成，存储器的地址线由单片机U2的P0口，p2口和P1.1，P1.2，P1.3共同覆盖。
使用传呼机接收板的优点在于它是一种大量生产的高集成度的成熟电路，体积小，灵敏度高。由控制中心通过传呼形式向各车站站牌发布公交信息，信息容量大，显示内容既可以规范化，也可以根据车队的需要灵活编制。必要时还可以发布简短的公益广告信息。它不仅可以提供下一趟车的车位和等待时间，而且可以发布由控制中心掌握的各种数据资料，如多少车在线运营，是否发生交通阻塞，天气状况等。高性能的GPS定位和导航设施以及实时的数据传输保证了车辆定位信息的准确性，能及时传递车辆和乘客间的需求信息，及时处理道路交通阻塞或车辆抛锚事故，实现交通的动态管理，大大提高车辆运营效率，达到以最少的车辆数，服务最多乘客的目的，从而改善交通条件和节省巨大的经费开支。依据国际上的经验，动态调度系统通常可提高公交利用率约为10-20％，相对降低了运营及管理成本。同时因提高了车辆的准确性、乘客候车的方便性，增加了公交的吸引力，能产生较大的社会效益和间接经济效益。
图1为本实用新型的电路构成方框图；图2为本实用新型的电路原理图。
具体实施方式
如图1所示的电路方框图中，方框1至方框10分别表示电路的10个功能单元电路，每一个功能单元电路又由一个或多个电路元件构成，方框1为射频接收电路BP、方框2为信号放大及整形电路、方框3为POCSAG码接收及处理电路U1、方框4为单片机电路U2、方框5为显示屏驱动电路和显示器件、方框6为看门狗电路U6、方框7为电源波动监控电路U7、方框8为外部程序存储器电路U4、方框9为外部数据存储器电路U3、方框10为直流电源电路。图2中，射频接收电路BP的输出经信号放大及整形电路处理发送至POCSAG码接收及处理电路U1、电路U1将信息解码后送至单片机电路U2，单片机U2之外围连接有外部程序存储器电路U4、外部数据存储器电路U3、看门狗电路U6及电源波动监控电路U7。
射频接收电路在实际制作中直接采用了普通传呼机或对讲机的射频接收板。该电路包含有射频天线、射频放大电路、超外差变频电路、中放电路、鉴频电路及低通滤波电路部分。传呼机的射频接收板使用1.5V和3.1V两组直流电源(板上P1口第3脚接1.5V，第1脚接3.1V，第2脚接地。)由于电流很小，这两组电源均可以由5V电源分压获得。接通电源后，一旦天线捕获到相应频点的传呼信号，即在P1口的第4脚输出0～3.1V电平的POCSAG码。使用传呼机接收板的优点在于它是一种大量生产的高集成度的成熟电路，体积小，灵敏度高。
由方框1输出的0～3.1V数字信号，经过Q17、Q18、R17、R18、R19、R20构成的信号放大整形电路后，成为0～5V的标准电平信号，由Q18的集电极输出，通向POCSAG码接收及处理电路U1的第6脚。
POCSAG码接收及处理电路POCSAG码的接收和信息处理是由单片机芯片U1完成的。U1的主要功能为(1)通过对1010...前置码的接收取得单片机中断与POCSAG码的同步，实现正确的数据采样。(2)完成BCH(31，21)码的纠错校验和奇偶校验，以上校验最多可以纠正2位误码。(3)译出特定的地址信息。(4)将属于该地址的信息以串行通信方式输出给U2(U1的2脚和U2的11脚连接，U1的3脚与U2的10脚连接)。
单片机电路是整个电路的控制中心，也是数据的处理中心，它由U2及外围逻辑电路构成。U2完成的主要功能为(1)将U1发来的带有信息的字节接受后存入数据缓部冲区。(2)将21位信息从32位信息码中取出，进一步拆分装配，组成长度为7位的单元。(3)根据编码约定，将每个7位单元首尾倒置，得到ASCII码。(4)对得到的ASCII码进行译码，区分是控制码还是信息码。若为控制码，转向相应的控制操作；若为信息码，则存入数据缓冲区待用。(5)控制点阵显示屏的显示方式和显示内容，显示内容来自有关数据缓冲区。(6)完成软件自检和辅助调试等有关功能。以上单片机的全部功能是通过对单片机的编程实现的。该程序存储于程序存储器中。
显示屏驱动电路和显示器件显示屏为发光二极管(LED)组成的点阵显示器，它可以同时显示10个汉字或20个数字(字符)，每个汉字由16×16个发光点组成，整个屏的点数为2560点。显示屏的驱动电路包括的元件有R1～R16，Q1～Q16，U8，U10、U11、U12等。图中所示的元件仅完成对一个字符(8×16)的驱动，当字符数量增加时，要对图中电路进行级连扩展。点阵信息的显示是通过快速重复扫描实现的，其优点是可以简化电路，节省元器件。实现显示驱动的核心元件是U14(74HC595)，它是专门用于驱动发光二极管的带有锁存功能的8位移位寄存器。在移位脉冲的作用下，寄存器的内容发生右移。由20块595串接构成160位移位寄存器，完成全屏显示内容的行更新和存储。不同行在CPU时序控制下以每秒60屏的刷新速度轮番显示。列的时序存储于两块8D触发器74HC374(U9，U10)中。触发器的16位输出经过U11，U12驱动后，又经过功率三极管Q1-Q16射极输出完成电流放大，驱动每一行发光二极管。U1完成对U9、U10、U14内容的写入和时序控制，其地址由CPU的地址线经U13译码逻辑获得。
看门狗电路如图1中方框6，由于本实用新型工作于室外，电磁环境较为恶劣。而微机系统在受到干扰时，有可能发生死机，影响正常工作。为此，看门狗电路较好地解决了上述矛盾。看门狗电路主要由U6、C1、C2、R21、R22、R23、D1(如图2)组成，U6为14位分频计数器。当U2(CPU)正常工作时，U2的第一脚定期地向U6的第12脚发出复位脉冲，使U6的第三脚(Q14)一直处于低电平，不影响U2的正常工作。一旦CPU受到干扰，复位脉冲停止，U6不能复位，则完成计数功能，当计数到Q14(U6第3脚)为高时，CPU被复位，程序重新启动。图中C1、R21、R22为定时元件，用来调整从死机到再启动的等待时间。
电源波动监视电路由U7、R24、C3、C4组成，当电源电压低于4.75V时，便由U7的第6脚发出复位信号。该功能保证了整个电路在正常电压下工作。
单片机的程序较长，约30K，两级汉字字库约270K，所以需要使用大容量的外部程序存储器。电路中选用了外部程序存储器U4(278512)满足以上要求。存储器的地址线由U2的P0口，P2口，和P1.1，P1.2，P1.3共同覆盖。
本装置的数据空间约128K，使用一片CMOS静态存储器芯片628128作为外部数据存储器电路实现其功能。其外围电路B1、R25、D2、C9使系统掉电后信息不丢失，电池B1在电路工作时被自行充电。
电路中使用单一+5V的直流电源供电，由于电流大，使用了体积小，效率高的开关电源。
权利要求1.一种公交信息动态显示电子站牌，电子站牌内设置有无线接收及显示电路装置，其特征在于该无线接收及显示电路装置由射频接收电路BP、信号放大及整形电路、POCSAG码接收及处理电路U1、单片机电路U2、显示屏驱动电路和显示器件、看门狗电路U6、电源波动监控电路U7、外部程序存储器电路U4、外部数据存储器电路U3及直流电源电路组成，射频接收电路BP的输出信号经放大及整形电路处理后发送至POCSAG码接收及处理电路U1、电路U1将信息解码后再送至单片机电路U2，单片机U2之外围连接有外部程序存储器电路U4、外部数据存储器电路U3、看门狗电路U6及电源波动监控电路U7。
2.根据权利要求1所述的电子站牌，其特征在于所述的射频接收电路为普通传呼机接收板或对讲机接收板。
3.根据权利要求1或2所述的电子站牌，其特征在于所述的信号放大及整形电路由两个NPN型三极管Q17、Q18两级放大构成，第一级三极管Q17的基极经R17与射频接收电路BP的输出相连，第二级三极管Q18的基极通过电阻R19与第一级三极管Q17的集电极相连，两级三极管的发射极均接地，其集电极分别通过两个电阻R18、R20与电源正极VCC相连，第二级三极管Q18的集电极为整个电路的输出。
4.根据权利要求3所述的电子站牌，其特征在于所述的显示屏驱动电路和显示器件中，显示屏为发光二极管LED组成的点阵显示器，显示屏驱动一个字符(8×16)的驱动电路包括的元件有电阻R1-R16、三极管Q1-Q16，U8(74LS244)，U9(74LS374)，U10(74LS374)，U11(74LS245)，U12(74LS245)，U13(74LS138)，U14(74HC595)。
5.根据权利要求4所述的电子站牌，其特征在于所述的看门狗电路主要由14位分频计数器U6(MC4060)，电容C1、C2，电阻R21、R22、R23及二极管D1构成。
6.根据权利要求5所述的电子站牌，其特征在于所述的电源波动监控电路由芯片U7(7705)，电阻R24，电容C3、C4构成。
7.根据权利要求4、5、6任一条所述的电子站牌，其特征在于所述的外部数据存储器电路由一片CMOS静态存储器芯片628128实现，其外围电路可充电电池B1、电阻R25，二极管D2，电容C9使系统掉电后保持系统信息。
8.根据权利要求7所述的电子站牌，其特征在于所述的外部程序存储器电路由一大容量的外部程序存储器U4(278512)构成，存储器的地址线由单片机U2的P0口，P2口和P1.1，P1.2，P1.3共同覆盖。
专利摘要本实用新型涉及一种电子技术领域的公交信息动态显示电子站牌,电子站牌内设置有无线接收及显示电路装置,无线接收及显示电路装置由射频接收电路BP、信号放大及整形电路、POCSAG码接收及处理电路U
文档编号G08G1/123GK2497374SQ0125199
公开日2002年6月26日 申请日期2001年9月26日 优先权日2001年9月26日
发明者王忠勇, 程明, 邓记才, 张晓 , 程石头, 张俊领 申请人:河南省赛尼科技有限责任公司