基于SPCE061A控制的汽车运营监控系统的设计

1．引言
世界各国城市道路交通普遍存在拥挤、低效、污染等问题，严重制约了城市的可持续发展。目前，国内现有的一般车辆监控系统其软件服务范围较小，不同系统之间信息交换困难，造价高，且系统升级难。国际上比较先进的车辆监控系统是利用 GPS全球卫星定位系统、移动通信网、数据传输网等基础设施组建的车辆调度、指挥、监控系统。但是，这样的系统造价高、系统运行复杂、操作难度大。因此，运用简单的科技手段，进行运营车辆智能化调度研究，可以改变原来调度员和管理人员对运营车辆运营信息不清、路况不明，仅凭经验调度的传统方式。
本文设计了一套简便、质优、廉价、操作简单的汽车运营监控系统。
2．监控系统的硬件组成
汽车运营监控系统结构由现场数据采集系统、 LED模块、操作平台、报警装置、中心控制系统、无线通信系统、计算机系统组成。系统结构如图 1。
汽车运营监控系统是基于 SPCE061A实现的。其主要功能为：现场数据经变送器转换为标准的电压模拟量信号；单片机采集该模拟量信号并进行 A/D转换；处理、存储 A/D 转换后的数据；LED显示；软件实现时钟功能；通过 RS232 串口与本端的数传电台连接，发送数据给计算机系统以及声光报警等。

本系统的核心元件是SPCE061A，它是凌阳科技推出的一款16位微控制器。在仪器仪表、工业控制等方面应用日益广泛。其主要特点就是高度的功能集成，并且易于扩展。其关键的性能参数如下：工作电压为2.6V～3.6V；工作频率为0.32～49.152MHz；2K的SRAM和32K的FALSH ROM；32位可编程的多功能 I/O端口；2个16位定时器 /计数器;32768Hz实时时钟；双通道PWM输出功能；编程环境支持 C语言和汇编语言的程序设计，以及 C语言与汇编语言的混合编程，大大方便了用户的程序设计，提高了系统开发效率。 [p]
（1）中断设置
SPCE061A单片机具有多种中断类型及相当丰富的中断处理功能，包括异常中断、事件中断和软件中断。其中，事件中断也称硬件中断，有两种中断方式：一种是一般中断请求即 IRQ中断，另一种是快速中断请求即 FIQ中断。本系统通过 TimerA溢出信号产生 FIQ 中断，每 0.25s中断一次，并在中断服务子程序做相应的操作，如软件时钟、 A/D转换、串口通信等。
（2）数据转换
充分利用 SPCE061A单片机内部集成的一个 10位的 A/D转换器 ADC，它采用逐次逼近式原理实现模/数转换。将现场采集的数据变换为标准的电压模拟量信号。
（3）串口通信
SPCE061A单片机的通用串行通信接口为标准全双工的通用异步接收器 /发送器 UART模块。UART的接收信号 RX和发送信号 TX是与 IOB7和 IOB10 共用，属于 B口的特殊功能。为保证 UART的正常通信，IOB7和 IOB10应分别被设置成输入和输出口。
3．监控系统软件设计
整个监控系统软件包括芯片部分和计算机部分。芯片系统的软件设计主要完成的任务包括：检测信号、数据处理、扫描按键、控制和数据传输。
计算机系统中的软件部分主要是应用优化策略的算法，如遗传算法等。为了提高系统的实时性效果，主程序分担了更多的任务，如数据处理、 LED显示、报警等。主程序和中断程序流程图如图 2和图 3所示。 

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4．运营监控管理
在车辆上安装有车载设备，车载设备用来采集车辆的位置信息（经度、纬度、速度、方位角）以及车辆的状态参数（油路状态等）。车载设备按照设定的工作模式来发送车辆的位置数据、短信息以及车辆状态等信息。在遇到紧急情况时可以发送报警信息。车载设备接收控制指令来改变自身的工作参数，并可对车辆进行一定的控制（例如开关油路等）。车辆由所属的车辆调度监控管理系统进行调度控制。同时用户和车辆之间可以通过语音通讯。车载设备目前通过无线数据通讯网与网络中心进行相互通讯，以后可以扩充至利用多种无线通讯方式（如 CDMA等）进行通信。
计算机系统的功能是负责与移动中心、短消息中心通信，接收车辆发送的信息；负责与工作站通讯，处理后再在工作站上显示；接收车辆调度监控管理系统发来的调度控制命令，处理后发给车辆。
车辆调度监控管理系统通过有线方式和无线方式与网络中心相连，以获得车辆发回的数据并向车辆发出调度控制指令。车辆调度监控管理系统与网络中心有历史资料输入功能接口，在得到车载设备的位置数据后，车辆调度监控管理系统能够利用这些数据在电子地图上显示出车辆的运动轨迹。多窗口报警受理、查询、定位跟踪功能、车辆寻址、监控功能。
5．结论
运营车辆监控调度问题是个极其复杂的问题。本文在运营车辆静态优化调度的基础上，借助电子技术、嵌入式技术、 GPS/GIS技术、网络通信技术、数据库技术和软件技术，针对运营车辆运营调度管理特点，进行运营车辆车辆的跟踪、定位、实时监测，从而实现了运营车辆监控调度管理。本系统以 SPCE061A单片机为控制核心，实现了车辆监控调度系统的软硬件设计，系统硬件成本低廉，结构简洁，接口友好，使用方便，可用于各种运营车辆的监控调度管理。研究表明，基于先进通信技术、智能技术和调度方法相结合的智能调度，可显著改善系统的调度性能，缩短运营车辆周转时间，大大地提高管理效率与水平，节省人力、物力，提高运营车辆的运营效率和经济效益，实现了车辆管理的科学化、规范化，进而提高运营车辆运营调度管理水平和行车安全，有着广泛的应用前景。