主頁（http://www.130131.com）：基于SPCE061A控制的汽車運營監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計

    摘要：本文針對運營車輛運營調(diào)度管理的特點，研究了運營車輛的跟蹤、定位、實時監(jiān)控，論述了基于 SPCE061A單片機的運營車輛調(diào)度監(jiān)控管理系統(tǒng)軟、硬的方案和實現(xiàn)過程，從而實現(xiàn)了運營車輛監(jiān)控調(diào)度管理。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡潔、人機界面友好、使用效率高、造價合理。

1．引言
    世界各國城市道路交通普遍存在擁擠、低效、污染等問題，嚴重制約了城市的可持續(xù)發(fā)展。目前，國內(nèi)現(xiàn)有的一般車輛監(jiān)控系統(tǒng)其軟件服務(wù)范圍較小，不同系統(tǒng)之間信息交換困難，造價高，且系統(tǒng)升級難。國際上比較先進的車輛監(jiān)控系統(tǒng)是利用 GPS全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)、移動通信網(wǎng)、數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)等基礎(chǔ)設(shè)施組建的車輛調(diào)度、指揮、監(jiān)控系統(tǒng)。但是，這樣的系統(tǒng)造價高、系統(tǒng)運行復(fù)雜、操作難度大。因此，運用簡單的科技手段，進行運營車輛智能化調(diào)度研究，可以改變原來調(diào)度員和管理人員對運營車輛運營信息不清、路況不明，僅憑經(jīng)驗調(diào)度的傳統(tǒng)方式。

    本文設(shè)計了一套簡便、質(zhì)優(yōu)、廉價、操作簡單的汽車運營監(jiān)控系統(tǒng)。

2．監(jiān)控系統(tǒng)的硬件組成
    汽車運營監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)由現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、 LED模塊、操作平臺、報警裝置、中心控制系統(tǒng)、無線通信系統(tǒng)、計算機系統(tǒng)組成。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖 1。

    汽車運營監(jiān)控系統(tǒng)是基于 SPCE061A實現(xiàn)的。其主要功能為：現(xiàn)場數(shù)據(jù)經(jīng)變送器轉(zhuǎn)換為標(biāo)準的電壓模擬量信號；單片機采集該模擬量信號并進行 A/D轉(zhuǎn)換；處理、存儲 A/D 轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)；LED顯示；軟件實現(xiàn)時鐘功能；通過 RS232 串口與本端的數(shù)傳電臺連接，發(fā)送數(shù)據(jù)給計算機系統(tǒng)以及聲光報警等。

    本系統(tǒng)的核心元件是SPCE061A，它是凌陽科技推出的一款16位微控制器。在儀器儀表、工業(yè)控制等方面應(yīng)用日益廣泛。其主要特點就是高度的功能集成，并且易于擴展。其關(guān)鍵的性能參數(shù)如下：工作電壓為2.6V～3.6V；工作頻率為0.32～49.152MHz；2K的SRAM和32K的FALSH ROM；32位可編程的多功能 I/O端口；2個16位定時器 /計數(shù)器;32768Hz實時時鐘；雙通道PWM輸出功能；編程環(huán)境支持 C語言和匯編語言的程序設(shè)計，以及 C語言與匯編語言的混合編程，大大方便了用戶的程序設(shè)計，提高了系統(tǒng)開發(fā)效率。

（1）中斷設(shè)置
    SPCE061A單片機具有多種中斷類型及相當(dāng)豐富的中斷處理功能，包括異常中斷、事件中斷和軟件中斷。其中，事件中斷也稱硬件中斷，有兩種中斷方式：一種是一般中斷請求即 IRQ中斷，另一種是快速中斷請求即 FIQ中斷。本系統(tǒng)通過 TimerA溢出信號產(chǎn)生 FIQ 中斷，每 0.25s中斷一次，并在中斷服務(wù)子程序做相應(yīng)的操作，如軟件時鐘、 A/D轉(zhuǎn)換、串口通信等。

（2）數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換
    充分利用 SPCE061A單片機內(nèi)部集成的一個 10位的 A/D轉(zhuǎn)換器 ADC，它采用逐次逼近式原理實現(xiàn)模/數(shù)轉(zhuǎn)換。將現(xiàn)場采集的數(shù)據(jù)變換為標(biāo)準的電壓模擬量信號。

（3）串口通信
    SPCE061A單片機的通用串行通信接口為標(biāo)準全雙工的通用異步接收器 /發(fā)送器 UART模塊。UART的接收信號 RX和發(fā)送信號 TX是與 IOB7和 IOB10 共用，屬于 B口的特殊功能。為保證 UART的正常通信，IOB7和 IOB10應(yīng)分別被設(shè)置成輸入和輸出口。

3．監(jiān)控系統(tǒng)軟件設(shè)計
    整個監(jiān)控系統(tǒng)軟件包括芯片部分和計算機部分。芯片系統(tǒng)的軟件設(shè)計主要完成的任務(wù)包括：檢測信號、數(shù)據(jù)處理、掃描按鍵、控制和數(shù)據(jù)傳輸。

    計算機系統(tǒng)中的軟件部分主要是應(yīng)用優(yōu)化策略的算法，如遺傳算法等。為了提高系統(tǒng)的實時性效果，主程序分擔(dān)了更多的任務(wù)，如數(shù)據(jù)處理、 LED顯示、報警等。主程序和中斷程序流程圖如圖 2和圖 3所示。  

4．運營監(jiān)控管理
    在車輛上安裝有車載設(shè)備，車載設(shè)備用來采集車輛的位置信息（經(jīng)度、緯度、速度、方位角）以及車輛的狀態(tài)參數(shù)（油路狀態(tài)等）。車載設(shè)備按照設(shè)定的工作模式來發(fā)送車輛的位置數(shù)據(jù)、短信息以及車輛狀態(tài)等信息。在遇到緊急情況時可以發(fā)送報警信息。車載設(shè)備接收控制指令來改變自身的工作參數(shù)，并可對車輛進行一定的控制（例如開關(guān)油路等）。車輛由所屬的車輛調(diào)度監(jiān)控管理系統(tǒng)進行調(diào)度控制。同時用戶和車輛之間可以通過語音通訊。車載設(shè)備目前通過無線數(shù)據(jù)通訊網(wǎng)與網(wǎng)絡(luò)中心進行相互通訊，以后可以擴充至利用多種無線通訊方式（如 CDMA等）進行通信。

    計算機系統(tǒng)的功能是負責(zé)與移動中心、短消息中心通信，接收車輛發(fā)送的信息；負責(zé)與工作站通訊，處理后再在工作站上顯示；接收車輛調(diào)度監(jiān)控管理系統(tǒng)發(fā)來的調(diào)度控制命令，處理后發(fā)給車輛。

    車輛調(diào)度監(jiān)控管理系統(tǒng)通過有線方式和無線方式與網(wǎng)絡(luò)中心相連，以獲得車輛發(fā)回的數(shù)據(jù)并向車輛發(fā)出調(diào)度控制指令。車輛調(diào)度監(jiān)控管理系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)中心有歷史資料輸入功能接口，在得到車載設(shè)備的位置數(shù)據(jù)后，車輛調(diào)度監(jiān)控管理系統(tǒng)能夠利用這些數(shù)據(jù)在電子地圖上顯示出車輛的運動軌跡。多窗口報警受理、查詢、定位跟蹤功能、車輛尋址、監(jiān)控功能。

5．結(jié)論
    運營車輛監(jiān)控調(diào)度問題是個極其復(fù)雜的問題。本文在運營車輛靜態(tài)優(yōu)化調(diào)度的基礎(chǔ)上，借助電子技術(shù)、嵌入式技術(shù)、 GPS/GIS技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)和軟件技術(shù)，針對運營車輛運營調(diào)度管理特點，進行運營車輛車輛的跟蹤、定位、實時監(jiān)測，從而實現(xiàn)了運營車輛監(jiān)控調(diào)度管理。本系統(tǒng)以 SPCE061A單片機為控制核心，實現(xiàn)了車輛監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計，系統(tǒng)硬件成本低廉，結(jié)構(gòu)簡潔，接口友好，使用方便，可用于各種運營車輛的監(jiān)控調(diào)度管理。研究表明，基于先進通信技術(shù)、智能技術(shù)和調(diào)度方法相結(jié)合的智能調(diào)度，可顯著改善系統(tǒng)的調(diào)度性能，縮短運營車輛周轉(zhuǎn)時間，大大地提高管理效率與水平，節(jié)省人力、物力，提高運營車輛的運營效率和經(jīng)濟效益，實現(xiàn)了車輛管理的科學(xué)化、規(guī)范化，進而提高運營車輛運營調(diào)度管理水平和行車安全，有著廣泛的應(yīng)用前景。
(中國集群通信網(wǎng) | 責(zé)任編輯：陳曉亮)