RFID的公交车自动报站器软件设计
目 录
1 绪论 1
1．1 研究意义和背景 1
1．2 研究内容 2
2 应用软件简介 2
2．1 Keil简介 2
2．2 Protues简介 3
3 系统相关理论 4
3．1 RFID技术工作原理 4
3．2 51系列单片机的简介 7
4 硬件电路的简单概述 8
4．1 硬件总体框图 8
4．2 RFID标签识别模块简介 9
4．3 语音报站模块简介 9
4．4 LED点阵显示模块简介 10
4．5 数码管显示模块简介 11
4．6 温度传感器模块简介 12
5 软件设计 13
5．1 系统主流程图 13
5．2 RFID标签识别模块 14
5．3 语音报站模块设计 15
5．4 LED点阵显示模块设计 17
5．5 电子时钟显示模块 19
5．6 温度测量模块 21
6 仿真与调试 24
结 论 25
致 谢 26
参 考 文 献 27
附录A：系统原理图 28
附录B：程序清单 29
1 绪论
1．1 研究意义和背景
近些年来,我过经济快速发张,信息化的时代也随之蓬勃发展。公共交通作为城市一个重要文明窗口的行业，自然成为公众衡量城市文明程度及信息化的参照点，公共交通是城市居民主要的代步工具，它所担当的角色相当重要，报站是公交事业中不可或缺的环节，报站的好坏，准确与否 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3_5_1_9_1_6_0_7_2
，决定了公交事业的发展。但如今，还有很多公交车上采用的手动按键的方式，进行报站，不报站、报错站的情况屡见不鲜，给行车和乘客带来了一定安全隐患。因此，应用信息化知识并采用新技术，改进我们的公交报站系统，就成为城市公交交通亟待解决的问题。
公交车报站发展历程主要有：
1) 纯人工报站：公交车上有一名公交乘务员，负责卖票，以及公交站点的播报。
2) 按键式语音报站：车辆在各个运行阶段都需要司机来操控。例如：车辆的进站、到站、出站、转弯等。虽然操作简单，成本较低，但是过多的人工操作，提高了车辆行驶中的安全隐患。
3) GPS定位报站：通过GPS卫星定位，判断车辆到达的车站，进而进行报站。
由于技术方面的限制，按键式报站器还存在于大部分公交车上，报站工作实质还都属于人工控制的报站系统，归纳起来存在如下弊端：
1) 报站不及时：由于公路上交通的复杂性，司机在操作报站器时，经常会按错键、甚至忘记按键报站，因此在调整报站器时，会接连报出几个站点的名称，让不清楚路线的乘客不知所措，导致乘客错过站点或提前下车。
2) 存在安全隐患：公交司机需要操作每次报站，恰在此时车辆处于起动或进站的时候，交通情况最为复杂，司机对汽车进行起动或制动等操作，与此同时还要操作报站器，这给公交车司机带来了很大的不便，产生了一定的安全隐患。
3) 绝大部分公交车上只有语音报站，没有站名的文字显示。对那些有听力障碍的乘客是没有作用的。
为改变当前现状，GPS卫星定位系统被一些发达国家(如美国和日本等)的所应用,通过GPS卫星定位系统进行车辆的定位和报站。虽然GPS定位系统功能强大，但其准确度受外界环境影响大，尤其是一些大城市高层建筑物的遮挡，如城市高楼，高架桥等,制约了其使用范围。
根据国内经济、技术发展并不先进的现状，GPS全球定位系统在国内全面应用并不现实，因此我们需要找到更好更经济的方式来替代GPS定位报站，所以构想通过采用单片机，基于无线射频识别(RFID)技术来实现公交车的自动报站。无线射频识别技术，是采用非接触方式来达到自动识别目标物体的技术，是利用射频信号和空间耦合的传输特性，自动识别所标记的物体[1]。RFID技术可以瞬时读出公交车站台的射频卡，实时的获取信息。通过此技术不仅提高了公交车报站系统的安全可靠性，还降低了成本，理论可以普遍多个城市。
1996年1月,韩国就安装射频识别系统在公共汽车上，用于非现金结算的电子月票，使市民出行便利。与此同时德国汉莎航空公司也开始使用RFID技术,把射频卡作为飞机票销售给乘客，改变了传统购销机票的方式，机场的相关手续的办理也得到了简化[2]。
我国的无线射频识别技术发展较晚，应用范围也不广，除了射频卡外，一般很少应用。然而在北京奥运会上，使用了RFID技术销售奥运门票、食品等，这很大提高了RFID技术在中国的知名度，在未来的几年里，我国的无线射频识别技术将会有更快速的发展，RFID技术也会有更广阔的市场。
1．2 研究内容
通过日常生活中在公交车上的调查，发现目前的公交报站系统存在许多问题和待改善的地方，提出了基于RFID技术的公交车自动报站器，它不仅可以实现公交车的自动报站，而且还实现公交车内显示各公交站台的名称，以及车内温度时间的显示。< *好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3_5_1_9_1_6_0_7_2
br /> 该系统应用RFID技术、单片机技术、电子电路以及C语言等技术，目的是实现公交车的完全自动报站、时间显示、温度显示、各站点名称显示等功能。通过对报站系统的需求分析，学习整理相关的理论基础，设计出基于RFID的报站系统，在可以满足基本报站、显示的前提下，对车内温度以及时间进行显示。
2 应用软件简介
2．1 Keil简介
单片机系统的设计、开发和调试除必要的硬件外，也少不了软件，本文采用C语言对单片机进行编程，所使用的开发软件是Keil C51，可以方便的编辑调试软件代码。Keil是德国Keil公司开发的单片机编译器，目前国内使用最多的开发工具之一。Keil C51是美国Keil Software公司出品的51系列兼容单片机C语言软件开发系统[3]。
Keil C51软件既可以支持汇编语言，又支持C语言的编写、编译、调试。此外，Keil C51软件提供了丰富的库函数，集成的调试工具也很强大。随着单片机技术的不断发展，目前有极少的人使用汇编语言，逐渐都开始使用高级语言开发。因为C语言在功能上很齐全，结构清晰明了，开发周期短，具有丰富的库函数，可读性强，维护容易。
图2-1 Keil软件界面操作图
2．2 Protues简介
由于没有硬件的支持，一些软件代码是否可以运行，执行的正确与否，都是不能进行相关的调试，因而需要用到仿真软件Protues。该软件是英国Labcenter electronics公司出版的EDA工具软件。不仅可以绘制原理图和PCB，还能仿真单片机以及外围的一些器件，实现了所开发产品的可行性调试，进而设计出实用的产品。它是目前最好单片机仿真软件，广受国内用户的喜爱，已经得到了很好的推广。
其功能特点：绘制原理图，PCB布线，SPICE电路仿真。
3.1.3 RFID系统的工作频率
工作频率对系统的影响尤其重要,不同的工作频率将直接决定该系统的方案是否可行。但是系统的工作频率不是随意选择的，因为无线电技术是无线射频识别系统技术基础，以此达到数据通信的目的，但是生活中还有许多通信需要无线电，例如手机、广播等。为了不影响生活中其他系统的正常工作，必须对RFID系统的工作频率有严格的要求。系统工作频率的限制也会影响系统工作的距离，所以规定使用频率的时候，不能只控制在一小段范围，应该具有广泛性。
1 绪论 1
1．1 研究意义和背景 1
1．2 研究内容 2
2 应用软件简介 2
2．1 Keil简介 2
2．2 Protues简介 3
3 系统相关理论 4
3．1 RFID技术工作原理 4
3．2 51系列单片机的简介 7
4 硬件电路的简单概述 8
4．1 硬件总体框图 8
4．2 RFID标签识别模块简介 9
4．3 语音报站模块简介 9
4．4 LED点阵显示模块简介 10
4．5 数码管显示模块简介 11
4．6 温度传感器模块简介 12
5 软件设计 13
5．1 系统主流程图 13
5．2 RFID标签识别模块 14
5．3 语音报站模块设计 15
5．4 LED点阵显示模块设计 17
5．5 电子时钟显示模块 19
5．6 温度测量模块 21
6 仿真与调试 24
结 论 25
致 谢 26
参 考 文 献 27
附录A：系统原理图 28
附录B：程序清单 29
1 绪论
1．1 研究意义和背景
近些年来,我过经济快速发张,信息化的时代也随之蓬勃发展。公共交通作为城市一个重要文明窗口的行业，自然成为公众衡量城市文明程度及信息化的参照点，公共交通是城市居民主要的代步工具，它所担当的角色相当重要，报站是公交事业中不可或缺的环节，报站的好坏，准确与否 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3_5_1_9_1_6_0_7_2
，决定了公交事业的发展。但如今，还有很多公交车上采用的手动按键的方式，进行报站，不报站、报错站的情况屡见不鲜，给行车和乘客带来了一定安全隐患。因此，应用信息化知识并采用新技术，改进我们的公交报站系统，就成为城市公交交通亟待解决的问题。
公交车报站发展历程主要有：
1) 纯人工报站：公交车上有一名公交乘务员，负责卖票，以及公交站点的播报。
2) 按键式语音报站：车辆在各个运行阶段都需要司机来操控。例如：车辆的进站、到站、出站、转弯等。虽然操作简单，成本较低，但是过多的人工操作，提高了车辆行驶中的安全隐患。
3) GPS定位报站：通过GPS卫星定位，判断车辆到达的车站，进而进行报站。
由于技术方面的限制，按键式报站器还存在于大部分公交车上，报站工作实质还都属于人工控制的报站系统，归纳起来存在如下弊端：
1) 报站不及时：由于公路上交通的复杂性，司机在操作报站器时，经常会按错键、甚至忘记按键报站，因此在调整报站器时，会接连报出几个站点的名称，让不清楚路线的乘客不知所措，导致乘客错过站点或提前下车。
2) 存在安全隐患：公交司机需要操作每次报站，恰在此时车辆处于起动或进站的时候，交通情况最为复杂，司机对汽车进行起动或制动等操作，与此同时还要操作报站器，这给公交车司机带来了很大的不便，产生了一定的安全隐患。
3) 绝大部分公交车上只有语音报站，没有站名的文字显示。对那些有听力障碍的乘客是没有作用的。
为改变当前现状，GPS卫星定位系统被一些发达国家(如美国和日本等)的所应用,通过GPS卫星定位系统进行车辆的定位和报站。虽然GPS定位系统功能强大，但其准确度受外界环境影响大，尤其是一些大城市高层建筑物的遮挡，如城市高楼，高架桥等,制约了其使用范围。
根据国内经济、技术发展并不先进的现状，GPS全球定位系统在国内全面应用并不现实，因此我们需要找到更好更经济的方式来替代GPS定位报站，所以构想通过采用单片机，基于无线射频识别(RFID)技术来实现公交车的自动报站。无线射频识别技术，是采用非接触方式来达到自动识别目标物体的技术，是利用射频信号和空间耦合的传输特性，自动识别所标记的物体[1]。RFID技术可以瞬时读出公交车站台的射频卡，实时的获取信息。通过此技术不仅提高了公交车报站系统的安全可靠性，还降低了成本，理论可以普遍多个城市。
1996年1月,韩国就安装射频识别系统在公共汽车上，用于非现金结算的电子月票，使市民出行便利。与此同时德国汉莎航空公司也开始使用RFID技术,把射频卡作为飞机票销售给乘客，改变了传统购销机票的方式，机场的相关手续的办理也得到了简化[2]。
我国的无线射频识别技术发展较晚，应用范围也不广，除了射频卡外，一般很少应用。然而在北京奥运会上，使用了RFID技术销售奥运门票、食品等，这很大提高了RFID技术在中国的知名度，在未来的几年里，我国的无线射频识别技术将会有更快速的发展，RFID技术也会有更广阔的市场。
1．2 研究内容
通过日常生活中在公交车上的调查，发现目前的公交报站系统存在许多问题和待改善的地方，提出了基于RFID技术的公交车自动报站器，它不仅可以实现公交车的自动报站，而且还实现公交车内显示各公交站台的名称，以及车内温度时间的显示。< *好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3_5_1_9_1_6_0_7_2
br /> 该系统应用RFID技术、单片机技术、电子电路以及C语言等技术，目的是实现公交车的完全自动报站、时间显示、温度显示、各站点名称显示等功能。通过对报站系统的需求分析，学习整理相关的理论基础，设计出基于RFID的报站系统，在可以满足基本报站、显示的前提下，对车内温度以及时间进行显示。
2 应用软件简介
2．1 Keil简介
单片机系统的设计、开发和调试除必要的硬件外，也少不了软件，本文采用C语言对单片机进行编程，所使用的开发软件是Keil C51，可以方便的编辑调试软件代码。Keil是德国Keil公司开发的单片机编译器，目前国内使用最多的开发工具之一。Keil C51是美国Keil Software公司出品的51系列兼容单片机C语言软件开发系统[3]。
Keil C51软件既可以支持汇编语言，又支持C语言的编写、编译、调试。此外，Keil C51软件提供了丰富的库函数，集成的调试工具也很强大。随着单片机技术的不断发展，目前有极少的人使用汇编语言，逐渐都开始使用高级语言开发。因为C语言在功能上很齐全，结构清晰明了，开发周期短，具有丰富的库函数，可读性强，维护容易。
图2-1 Keil软件界面操作图
2．2 Protues简介
由于没有硬件的支持，一些软件代码是否可以运行，执行的正确与否，都是不能进行相关的调试，因而需要用到仿真软件Protues。该软件是英国Labcenter electronics公司出版的EDA工具软件。不仅可以绘制原理图和PCB，还能仿真单片机以及外围的一些器件，实现了所开发产品的可行性调试，进而设计出实用的产品。它是目前最好单片机仿真软件，广受国内用户的喜爱，已经得到了很好的推广。
其功能特点：绘制原理图，PCB布线，SPICE电路仿真。
3.1.3 RFID系统的工作频率
工作频率对系统的影响尤其重要,不同的工作频率将直接决定该系统的方案是否可行。但是系统的工作频率不是随意选择的，因为无线电技术是无线射频识别系统技术基础，以此达到数据通信的目的，但是生活中还有许多通信需要无线电，例如手机、广播等。为了不影响生活中其他系统的正常工作，必须对RFID系统的工作频率有严格的要求。系统工作频率的限制也会影响系统工作的距离，所以规定使用频率的时候，不能只控制在一小段范围，应该具有广泛性。
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