一、項目概述
1.1 引言
公交系統是當今城市發展的必然產物，它作為城市動態系統中的一個重要組成部分，是城市整體發展中不可缺少的物質生活條件和基礎產業，也是聯繫社會生產、人民生活的紐帶。但隨著我國經濟的持續發展和人口流動規模的加大，交通運輸需求也不斷擴大，隨之而產生的弊端也越發明顯，如巨大的客流規模與有限的公交數量，現有公交系統調度的不靈活性等。
如何快速、準確、及時的將公交車的行駛信息傳遞給乘客，避免乘客的長時間等待；如何自動記錄上下車乘客人數，減少售票員繁重的工作量並為下一站乘客提供客流信息；如何讓城市的公交部門可以更加靈活的調動公交車輛，優化公交系統的線路，合理設計公交線路所需公交班次是公交車服務質量提升的一個重要方面。而在國內市場上，此方面的技術的應用並不廣泛，基於此，設計一種更加智能化的、保險係數更高的公交服務信息查詢系統，是當務之急，也是大勢所趨。
本系統以Atmegal單片機為核心，通過其強大的微控處理功能與無線數據通信、自動語音提示、LCD顯示等技術的綜合運用，設計的一款智能公交信息發布系統。當到達某個站點時，單片機控制語音系統會自動進行到站報站、上車下車及超員提醒，並將下一站地點及用時預測等信息告知乘客；同時它通過主動式紅外對射檢測傳感器檢測本站上下車人數，並通過單片機將其以數據形式顯示給售票員、車內乘客及下一站乘客，避免了售票員清點查詢的麻煩和漏查錯查的錯誤，並為下一站乘客提供客流量信息；為了避免等車乘客長時間的焦灼等待及及時換乘其他公交線路，我們還將即將到達本站的各路車的人數、所在位置、行車速度、到站時間等信息利用Zigbee無線傳輸網絡傳輸到站點顯示屏上，充分體現了信息服務的人性化，人機互動的智能化，具有較高的現實意義。
1.2 項目背景/選題動機
在公交站牌處等待乘車時時常出現這樣的情況：乘車者不知道要乘坐的公交車是否能在短時間內到達，從而不能決斷是否該選擇轉乘別路公交或者轉乘計程車；長時間等待後發現要乘坐的車已滿而不得不繼續等待；諸如此類的事件不僅影響等車者心情有時甚至會耽誤緊急事件。因此我們想在公交站牌處如果能有一個顯示屏，屏上清晰顯示站牌處各路公交車能夠到達本站的時間，以及車上現有人數，這樣便不會出現上述窘境。
乘車過程中，有時因為車上環境的嘈雜，乘車者時常因為聽不到報站而坐過站牌，影響乘車者正常行程。所以我們想到如果車上能夠安裝一個顯示屏，顯示當前站牌和即將到達的站牌，這樣即便聽不到報站也能不錯站。
二、需求分析
2.1 功能要求
1.監測每個公交站點上下車人數和當前公交車上的人數，並將數據長期保存。
2.可以實時監測公交車當前車速和距下一站點之間的距離。
3.智能公交電子站牌系統的公交車載子系統要求到達每個站點時的自動報站，乘客上下車語音提醒，人數過多時自動語音提醒，預計下一站點到達時間語音報時等；可以顯示下一個站點為哪一個站點。
4.智能公交電子站牌系統的電子站牌子系統可以實現顯示將要到達本站的3量公交車信息，公交車到達本站剩餘時間，及公交車上當前人數。
5.當公交車下班時可以自動切斷整個系統的供電，上班時可以自動恢復供電。
2.2 性能要求
1.要求準確監測公交車上下車人數和當前公交車上人數。
2.要求準確測量、監測公交車到達下一站點所需時間。
3.要求將公交車上當前信息準確穩定的傳送到下一公交站點的電子站牌子系統。
4.要求電子站牌準確顯示將要到達此站點的3量公交車的人數信息，到達時間信息。
三、方案設計
3.1 系統功能實現原理（除圖片外需有文字介紹）
系統模擬圖:
本系統共分為3個子系統，分別為：公交車載子系統，公交電子站牌子系統，和無線傳輸網絡系統。其主要功能如下：
公交車載子系統：採集公交車上下人數，並保存：採集公交車的實時速度信息和位置信息，並保存；智能自動調度公交語音系統；智能顯示下一站點為哪一站點和實時顯示到達下一站點所需時間。無線傳輸網絡系統：將公交車載子系統採集到的公交車上下人數，公交車實時速度和位置傳輸到下一站點的電子站牌。
電子站牌子系統：將通過無線傳輸網絡系統發送過來的公交車信息顯示在電子站牌上。
基本原理為：當公交車到達某一站點時採集到的上下車人數，並將此時通過GPS接收到的衛星數據通過車載AVR單片機的計算得到的車速和公交位置傳送到當前電子站牌的ZigBee網絡結點。然後通過無線中繼通訊結點的路由功能傳送到下一站電子站牌的ZigBee結點，接收到數據後經本站電子站牌處AVR單片機處理後顯示公交信息。
各子系統原理圖如下：
ZigBee無線傳輸網絡系統原理：採用網狀結構進行組網
公交車載子系統
其中公交車載子系統包括主動式紅外線對射監測傳感器系統、語音系統、GPS接收器模塊、顯示屏、電源管理系統模塊。
主動式紅外對射監測傳感器系統包括四組紅外發射器和接收器，其中兩組放於公交車的前門，兩組放於公交車的後門，用於監測上下車的人數。由於現有的公交車無法保證嚴格的前門上車，後門下車，故於前門和後門分別放兩組紅外發射器和接收器，準確監測乘客上車還是下車。當乘客上車時人數加1，下車時人數減1。
語音系統包括到站語音報站、上下車語音提醒、人數過多語音提醒、到達下一站所需時間報時。當達到所需條件時，AVR單片機控制語音系統發出相應的語音提示。
GPS接收器模塊用於測量當前公交車的車速和位置，用於監測到達下一站所需時間。
顯示屏用於顯示當前公交車上的人數，到站時上車人數和下車人數。
電源管理系統用於相應晶片的供電。
ZigBee無線數據傳輸網絡用於將保存於公交車載子系統單片機上的公交車上乘客人數、到達下一站牌所需時間，哪一路公交車將要到達傳送到下一個站點的電子站牌子系統的單片機
電子站牌子系統用於顯示將要到達的公交車為幾路公交車，此時公交車上的人數，還有多長時間到達。如若顯示屏採用大屏液晶顯示器可以對顯示屏進行合理的規劃開闢出廣告區，用於廣告的投放，來將本系統架設費用降到最低。
電子站牌顯示屏顯示信息（例）
將要到達公交車
客流量
到達所需時間
1路
20人
2分鐘
2路
36人
5分鐘
3路
10人
10分鐘
3.2 硬體平臺選用及資源配置
主控晶片採用ATMEL公司的AVR32 AT32UC3A單片機；語音系統晶片採用NV020S系列語音晶片；顯示屏採用LCD液晶顯示屏；採用主動式紅外線對射監測傳感器（包括紅外發射器和接收器）;無線傳輸網絡用ATMEL ZigBee射頻晶片AT86RF231進行無線網絡的組網。
3.3系統軟體架構
軟體架構可以分為兩個部分：一個為公交車載子系統部分的軟體架構，另一個為電子站牌子系統軟體的架構。將每個電子站牌抽象為一個個的數據結點，這些結點之間可以進行數據的傳遞。將公交車載子系統視為一個個獨立的結點，這些獨立的結點和電子站牌的結點之間進行通訊。
3.4 系統軟體流程（除圖片外需有文字介紹）
3.5 系統預計實現結果
1.電子站牌可以實時接收公交車上單片機發送的信號並準確顯示。
2.公交車可以準確進行語音播報和顯示下一站。
3.可以準確測量公交車上的人數。