摘要：文章設計了基于太陽能供電的智能公交站牌系統，該系統主要由電子公交站牌，車載系統和公交監控中心組成。該系統利甩Zigbee和GSM無線通信技術，通過具體軟硬件設計，實現車輛與站牌之間、站牌與站牌之間的無線連接。該系統可為乘客及公交管理人員提供各種服務，并在監控中心上實時監控各公交站及車輛運行數據，實現公交車智能管理。
關鍵詞：太陽能；智能公交；Zigbee

0 引言
隨著時代的發展，人們生活水平不斷提高，使得城市交通發展越來越快，因此對城市交通的管理提出了更高要求。目前國內公交系統在信息化建設方面取得了初步成效，己在部分公交線路上建成公交車輛跟蹤調度系統，安裝了電子站牌與車載GPS定位設備，實現了對車輛的跟蹤和定位，為乘客進行實時報站。考慮到現行公交系統要求較高的技術支撐，而且工程龐大，安裝和運營費用高等因素，提出了太陽能智能公交系統。該系統具有技術要求低、工程小、安裝方便、運營費用低等特點。在整個設計中，電子站牌是實現這些功能的關鍵環節，采用太陽能給站牌供電，并利甩Zigbee和GSM無線通信技術解決系統通信問題。

1 系統工作原理
太陽能智能公交系統由電子公交站牌、車載系統和公交監控中心組成，見圖1。系統采用Zigbee無線組網技術和GSM通信方式實現公交車與公交站臺、站牌與站牌之間、站牌與監控中心之間的通信。

1．1 電子公交站牌
負責通信的是Zigbee模塊和GSM模塊。其中，站牌上的Zigbee模塊作為協調器，即網絡的發起者，構建一個無線網絡，等待公交車上Zigbee模塊的加入，接收公交車發送信息，將信息處理，再通過顯示屏顯示，同時將信息通過GSM模塊發送到下一站牌和監控中心。公交站上的GSM模塊還要接收其他站牌和監控中心發送來的信息。
1．2 車載系統
使用Zigbee模塊作為通信節點。將抵達一個車站時，就主動尋找并加入已經由公交站布置的Zigbee網絡中，把本車的線路和車輛編號信息發出去，等待確認信號，任務完成后則退出本站網絡，并準備尋找下站網絡。
1．3 公交監控中心
使用GSM模塊進行通信。GSM模塊接收公交車到站信息，并發送公交車調度信息，實現智能監控和調度。

2 電子公交站牌硬件電路設計
電子公交站牌是智能公交系統重要的組成部分，主要完成兩個功能：站臺乘客可預知自己所乘的車輛的最新信息；完成站牌之間及站牌與監控中心的通信連接，組成整個公交系統網絡。
電子公交站牌由太陽能供電模塊，嵌入式微處理器，無線收發設備及顯示LED屏等模塊組成，見圖2。
2．1 嵌入式微處理
本系統采用S3C2440，具有高的時鐘頻率(最高可達400MHz)、較大的存儲空間、方便靈活的指令系統和強大的I／O處決能力等優點。此外，還可以嵌入實時多任務操作系統，方便對模塊控制。主要完成如下功能：
(1)接收Zigbee模塊和GSM模塊上傳的信息，并對信息進行處理后送入電子站牌顯示屏，顯示車輛到站和車輛行車路況。
(2)通過GSM無線模塊將相應的信息送到其他站牌和監控中心。
(3)對太陽能供電裝置進行管理，控制充電和放電并優化其過程。
2．2 無線通信模塊
系統中無線收發設備的可靠性和有效的通信距離是設計的關鍵。為此，電子站牌采用了Zigbee模塊和GSM模塊，完成公交車與站牌、站牌與站牌、以及站牌與控制中心之間的通信。
Zigbee模塊由集成收發芯片CC2430及簡單外圍電路組成。CC2430集成符合IEEE802．15．4標準的2．4GHz的RF無線電收發機，具有優良的無線接收靈敏度和強大的抗干擾性，因此具有很強的可靠性。其工作頻率范圍為2．400～2．4835GHz，數據速率可達250kb／s，可完成良好的無線數據傳輸。該模塊通過RS232串口方式與嵌入式微處理器之間進行通信。
本系統采用型號為GTM900-C的GSM模塊，該模塊將GSM射頻芯片、基帶處理芯片、存儲器、功放器件集成在一塊線路板上，具有獨立的操作系統并提供標準接口。在實際使用中，利用標準AT命令通過短信進行通信，實現站牌與監控中心間的通信。
2．3 太陽能供電裝置
電子公交站牌采用太陽能電源供電。太陽能供電系統由太陽能光伏板、太陽能控制器和蓄電池三部分組成，見圖3。太陽能電池板輸出的電壓經過DC／DC變換后輸送給蓄電池充電，為最大化利用太陽能電池的性能，采用最大功率點跟蹤(MPPT)控制方法。A／D采樣電路將采集到的電壓與電流信號經過變換送入微控制器進行分析計算。微控制器S3C2440通過驅動電路輸出PWM脈沖控制信號調節DC／DC轉換電路內部開關管的通斷，實現對轉換電路輸出電壓及電流的控制。此外，微控制器S3C2440還能實時測量蓄電池的端電壓，對蓄電池進行充放電保護，防止蓄電池過充或過放。

2．4 LED顯示模塊
LED點陣顯示屏是一種簡單的漢字顯示器，具有價廉、易于控制、使用壽命長等特點，可廣泛應用于各種公共場合。本系統采用型號為P10及大小為16×64的LED顯示屏。系統中ARM通過動態掃描方式對LED進行控制，完成公交車位置顯示。