校園班車一卡通數據自動采集系統設計
文章出處:http://www.nyfzw.net 作者: 人氣: 發表時間:2011年09月10日
摘要:本文針對高校班車“一卡通”數據采集難的問題,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,設計并實現了一個校園“一卡通”數據的班車自動采集系統,為校園內設備間的遠程數據通信提供了一個新的解決方案。實驗證明,系統的無線數據采集具有高度的穩定性和可靠性。該系統在公交“一卡通”的數據采集中也有著廣闊的應用前景。
關鍵字: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、大學園區和新校區建設等形成了大批高校一校多區的辦學格局,為了讓教職員工能夠在各校區之間更方便地開展教育教學工作,很多高校開設了校區間班車,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據也作為教職員工上班考勤的依據。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據采集設備,待班車停靠后上車采集,隨后再將數據導入后臺數據庫服務器進行處理。實踐表明,這種數據采集方式既浪費了人力資源,又容易出現因班車調度而出現的數據采集失敗的情況,給信息的及時處理帶來了極大的不便。
本文設計并實現了一個應用于班車上的校園“一卡通”數據自動采集系統,該系統通過數據的本地存儲、基站的定期采集和短距離無線傳輸來實現“一卡通”數據的自動采集,切實解決了當前人工采集難的問題,通過測試實驗,系統運行的穩定性和無線傳輸的可靠性也得到了驗證。
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,在許多領域都有著廣闊的應用前景。在很多應用領域中,通過實現短距離無線通信可以繞過主要的無線通信運營商,從而節約可觀的成本,因此短距離無線通信擁有廣闊的應用前景[1]。
校園“一卡通”數據自動采集系統運用短距離無線通信原理,于A、B 兩校區分別構建無線基站端,以便班車能夠在抵達目的地后立即將數據傳至數據中心。無線基站端與數據采集終端的連接采用點對多點星型網絡拓撲結構,另一方面通過校園網接入網絡中心數據服務器及CA 認證服務器等后臺設備。系統網絡拓撲結構圖如圖1 所示。
圖 1 校園“一卡通”無線數據采集系統網絡拓撲結構圖
該無線通信網絡設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。通信的協調完全由主站控制,主站采用帶地址碼的數據幀發送數據或命令,從站全部都接收,并將接收到的地址碼與本地地址碼比較,不同則將數據全部丟掉,不做任何響應;地址碼相同,則證明數據是給本地的,從站根據傳過來的數據或命令進行不同的響應[2]。通信網中只有一個電臺處于發送狀態,以免相互干擾,因此系統采用輪詢方式來進行訪問控制。主站以循環的方式輪詢每個站,如果該站有需要上傳的數據,則雙方開始建立連接并傳輸數據,若該站一段時間內沒有做出響應,則順延詢問下一個站,這樣可以避免各從站間上傳數據的沖突,并且可以有效地利用時間,避免等待[3]。
2 系統設計
2.1 硬件設計
系統分為無線數據采集基站端和無線數據采集車載終端兩部分。無線數據采集基站端由無線通信模塊和PC 服務器組成;無線數據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 硬件系統框圖[4]
2.1.1 系統電源
如圖 3 所示,系統供電電壓為DC5.0V,通過J2 接入,SW1 為系統電源開關。由于系統需要DC5.0V 和DC3.3V 電源,電壓轉換芯片LM1117-3.3 可將DC5V 轉換為DC3.3V 提供DC3.3V 電壓體系電源。
圖 3 系統電源電路圖
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