0  引言

旅客在旅行過程中，為防止坐過站，十分關(guān)心列車的前方到站。尤其是夜間行車，列車播音室停止播音，只靠列車到站時列車員才報站名，給廣大旅客帶來諸多不便。為使旅客能及時了解到自己目前所處位置及前方到站。這里設(shè)計一種全自動報站多媒體系統(tǒng)，能全天候自動通報站名、提示列車運行情況，平時可播放錄像，歌曲及廣告等信息。在列車將要到達車站前以聲圖并茂的方式自動介紹各個站點的著名旅游景點、交通和住宿情況，極大方便了旅客，改善了乘車環(huán)境，也為鐵路運輸帶來了更好的經(jīng)濟效益。

1  控制原理與系統(tǒng)組成

系統(tǒng)由底層單片機系統(tǒng)、上層PC機、車廂播音系統(tǒng)、顯示系統(tǒng)及相應(yīng)軟件組成（見圖１）。單片機為下位機。位置傳感器安放在車門處，用車門的開關(guān)信號來糾正距離上的誤差。速度和位置傳感器的信號使單片機可以對列車的行駛里程和車門位置進行有效識別與處理，從而通過串行口輸出有效的控制信號給上層PC機。PC 機對送來的信號進行分析，若是行駛里程信號，則計算出列車的行駛里程。在到站前１０公里時，從數(shù)據(jù)庫中調(diào)用相應(yīng)車站的視頻信息，經(jīng)分頻器和音頻放大后，送往各車廂的LCD液晶顯示器和廣播，最終以多媒體的形式向旅客播報信息。若是車門打開信號，說明列車已到站，則從數(shù)據(jù)庫中調(diào)用相應(yīng)車站的音頻信息播報到站信息，并將數(shù)據(jù)庫中該站距始發(fā)站的里程設(shè)為當前列車行駛里程，從而自動糾正速度傳感器及列車滑行所造成的誤差。夜間行車播音自動關(guān)閉，LCD液晶顯示器照常工作。報站時的工作流程見圖２。

圖１  系統(tǒng)組成

2  底層硬件設(shè)計

底層硬件系統(tǒng)采用89C51單片機作為控制器（見圖３）。位置傳感器選用接近開關(guān)，安放在車門處。速度傳感器選用南京中旭公司的HZL260霍爾齒輪傳感器，具有分辨率高、抗干擾能力強等特點，可以在我國全天候、大范圍區(qū)域內(nèi)使用。對分頻器和音頻放大器的控制，是利用接口的電路芯片采用光電隔離控制固體繼電器的開關(guān)實現(xiàn)的。

列車行駛距離的測量是基于記錄車輪轉(zhuǎn)動的圈數(shù)實現(xiàn)的。HZL260霍爾齒輪傳感器是在霍爾器件背后偏置一塊永久磁體，并將它們和放大處理集成電路一體化的組合器件（見圖４）。其功能是把變化的磁信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字式電信號。它能傳感黑色金屬齒輪的齒數(shù)，并轉(zhuǎn)換成電壓脈沖信號輸出。在列車的軸上安裝一個齒輪，傳感器固定在距齒頂2mm左右的位置上，車輪轉(zhuǎn)動一圈，傳感器輸出與齒輪齒數(shù)相同的脈沖信號，由單片機內(nèi)定時／計數(shù)器０對其計數(shù)，就可以檢測出車輪轉(zhuǎn)過的圈數(shù)，從而計算出列車行駛的里程。

3  軟件設(shè)計

3.1  底層軟件設(shè)計

列車每行駛１km單片機產(chǎn)生一次計數(shù)器溢出中斷，每次到站車門打開時，產(chǎn)生一次外部中斷，單片機響應(yīng)中斷后，通過串口向上層PC機發(fā)送一次信息。程序流程圖見圖4。

3.2  上層軟件設(shè)計

3.2.1  上層軟件組成

上層軟件按功能不同可分為５個子模塊（見圖5）。

 
１）通信模塊：負責與底層硬件系統(tǒng)的通信，接收上傳數(shù)據(jù)，下傳控制指令；
２）數(shù)據(jù)庫訪問模塊：完成對數(shù)據(jù)庫的訪問，調(diào)用各個站點的相關(guān)信息；
３）多媒體播放模塊：負責播放多媒體文件，通過視頻和音頻向旅客播報信息；
４）控制臺管理模塊：接受管理人員的輸入，負責對系統(tǒng)軟、硬件的管理；
５）事務(wù)處理與調(diào)度模塊：處理數(shù)據(jù)并協(xié)調(diào)各個子模塊的相互進程。

當?shù)讓佑袛?shù)據(jù)上傳時，由通信模塊接收后將數(shù)據(jù)交給事務(wù)處理與調(diào)度模塊，在分析出數(shù)據(jù)的含義后（如判定列車到達車站），事務(wù)處理與調(diào)度模塊調(diào)用數(shù)據(jù)庫訪問模塊，在數(shù)據(jù)庫中查找相關(guān)信息并讀入后，調(diào)用多媒體播放模塊播放視頻及音頻文件，以聲圖并茂的形式向旅客介紹將要到達的站點信息，并時時報告列車運行情況。

3.2.2  數(shù)據(jù)庫設(shè)計

為了便于組織和管理數(shù)據(jù)，將站點信息存放在數(shù)據(jù)庫中，并通過ADO技術(shù)訪問數(shù)據(jù)庫，它易于使用、速度快、內(nèi)存支出少和磁盤遺跡小。利用Access建立一個關(guān)系型數(shù)據(jù)庫，包括列車時刻表和站點信息表。列車時刻表（見表１）記錄列車的車次、經(jīng)停的站名、到站時間、開車時間和里程信息。由于不同的車次可能經(jīng)過相同的車站，所以將各個車站的視頻文件和音頻文件存放到站點信息表（見表２）中。其中視頻文件在列車快要到站時播放，主要介紹站點的旅游景點、交通和住宿情況等信息，音頻文件為站名的播報。

當列車到達某一車站時，事務(wù)處理與調(diào)度模塊首先通過對列車行駛里程與數(shù)據(jù)庫中表１的里程進行比較，來判斷列車所到達的站名，再從表２中檢索該站名所對應(yīng)的視頻和音頻文件進行播放。

圖6是Ｔ８次列車快到綿陽時全自動報站系統(tǒng)報站的軟件界面。

圖6  上層軟件界面

4  結(jié)束語

以底層單片機系統(tǒng)作為檢測單元，上層微機作為數(shù)據(jù)處理單元，并結(jié)合數(shù)據(jù)庫和多媒體技術(shù)提示乘客的列車全自動報站多媒體系統(tǒng)，為鐵路的信息服務(wù)開辟了新的領(lǐng)域，極大方便了旅客，減輕了列車員的工作負擔，杜絕了錯報、漏報站的現(xiàn)象。它是列車報站的發(fā)展方向。

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