校園班車一卡通數(shù)據(jù)自動采集系統(tǒng)設(shè)計

文章出處：http:// 作者： 人氣： 發(fā)表時間：2011年09月10日

    摘要：本文針對高校班車“一卡通”數(shù)據(jù)采集難的問題，基于短距離無線通信原理，利用低成本的射頻讀卡模塊和無線通信模塊，設(shè)計并實現(xiàn)了一個校園“一卡通”數(shù)據(jù)的班車自動采集系統(tǒng)，為校園內(nèi)設(shè)備間的遠程數(shù)據(jù)通信提供了一個新的解決方案。實驗證明，系統(tǒng)的無線數(shù)據(jù)采集具有高度的穩(wěn)定性和可靠性。該系統(tǒng)在公交“一卡通”的數(shù)據(jù)采集中也有著廣闊的應(yīng)用前景。 
    關(guān)鍵字：短距離無線通信；車載終端;；基站；射頻讀卡模塊；無線通信模塊

    0 引言

    近些年來，我國通過高校合并、大學(xué)園區(qū)和新校區(qū)建設(shè)等形成了大批高校一校多區(qū)的辦學(xué)格局，為了讓教職員工能夠在各校區(qū)之間更方便地開展教育教學(xué)工作，很多高校開設(shè)了校區(qū)間班車，教職員工可憑校園“一卡通”刷卡乘車，同時車載讀卡器中的數(shù)據(jù)也作為教職員工上班考勤的依據(jù)。目前，為了得到車載讀卡器中記錄的信息，需要專人攜帶手持式數(shù)據(jù)采集設(shè)備，待班車?？亢笊宪嚥杉S后再將數(shù)據(jù)導(dǎo)入后臺數(shù)據(jù)庫服務(wù)器進行處理。實踐表明，這種數(shù)據(jù)采集方式既浪費了人力資源，又容易出現(xiàn)因班車調(diào)度而出現(xiàn)的數(shù)據(jù)采集失敗的情況，給信息的及時處理帶來了極大的不便。

    本文設(shè)計并實現(xiàn)了一個應(yīng)用于班車上的校園“一卡通”數(shù)據(jù)自動采集系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)的本地存儲、基站的定期采集和短距離無線傳輸來實現(xiàn)“一卡通”數(shù)據(jù)的自動采集，切實解決了當前人工采集難的問題，通過測試實驗，系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性和無線傳輸?shù)目煽啃砸驳玫搅蓑炞C。

    1 無線通信原理

    短距離無線通信以其特有的抗干擾能力強、可靠性高、安全性好、受地理條件限制較少、安裝施工簡便靈活等特點，在許多領(lǐng)域都有著廣闊的應(yīng)用前景。在很多應(yīng)用領(lǐng)域中，通過實現(xiàn)短距離無線通信可以繞過主要的無線通信運營商，從而節(jié)約可觀的成本，因此短距離無線通信擁有廣闊的應(yīng)用前景[1]。

    校園“一卡通”數(shù)據(jù)自動采集系統(tǒng)運用短距離無線通信原理，于A、B 兩校區(qū)分別構(gòu)建無線基站端，以便班車能夠在抵達目的地后立即將數(shù)據(jù)傳至數(shù)據(jù)中心。無線基站端與數(shù)據(jù)采集終端的連接采用點對多點星型網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)，另一方面通過校園網(wǎng)接入網(wǎng)絡(luò)中心數(shù)據(jù)服務(wù)器及CA 認證服務(wù)器等后臺設(shè)備。系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)圖如圖1 所示。

圖 1 校園“一卡通”無線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)圖

    該無線通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)置一個基站與多個車載終端，通信方式為點到多點無線通信，因此可采用半雙工通信信道的通信模塊，基站為唯一的主站，車載終端為從站，所有站都編一個唯一的地址。通信的協(xié)調(diào)完全由主站控制，主站采用帶地址碼的數(shù)據(jù)幀發(fā)送數(shù)據(jù)或命令，從站全部都接收，并將接收到的地址碼與本地地址碼比較，不同則將數(shù)據(jù)全部丟掉，不做任何響應(yīng)；地址碼相同，則證明數(shù)據(jù)是給本地的，從站根據(jù)傳過來的數(shù)據(jù)或命令進行不同的響應(yīng)[2]。通信網(wǎng)中只有一個電臺處于發(fā)送狀態(tài)，以免相互干擾，因此系統(tǒng)采用輪詢方式來進行訪問控制。主站以循環(huán)的方式輪詢每個站，如果該站有需要上傳的數(shù)據(jù)，則雙方開始建立連接并傳輸數(shù)據(jù)，若該站一段時間內(nèi)沒有做出響應(yīng)，則順延詢問下一個站，這樣可以避免各從站間上傳數(shù)據(jù)的沖突，并且可以有效地利用時間，避免等待[3]。

    2 系統(tǒng)設(shè)計

    2.1 硬件設(shè)計

    系統(tǒng)分為無線數(shù)據(jù)采集基站端和無線數(shù)據(jù)采集車載終端兩部分。無線數(shù)據(jù)采集基站端由無線通信模塊和PC 服務(wù)器組成；無線數(shù)據(jù)采集車載終端由無線通信模塊、讀卡模塊和ARM芯片組成，如圖2 所示。

圖2 硬件系統(tǒng)框圖[4]

    2.1.1 系統(tǒng)電源

    如圖 3 所示，系統(tǒng)供電電壓為DC5.0V，通過J2 接入，SW1 為系統(tǒng)電源開關(guān)。由于系統(tǒng)需要DC5.0V 和DC3.3V 電源，電壓轉(zhuǎn)換芯片LM1117-3.3 可將DC5V 轉(zhuǎn)換為DC3.3V 提供DC3.3V 電壓體系電源。

圖 3 系統(tǒng)電源電路圖