0  引言

旅客在旅行過(guò)程中，為防止坐過(guò)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(shí)列車員才報(bào)站名，給廣大旅客帶來(lái)諸多不便。為使旅客能及時(shí)了解到自己目前所處位置及前方到站。這里設(shè)計(jì)一種全自動(dòng)報(bào)站多媒體系統(tǒng)，能全天候自動(dòng)通報(bào)站名、提示列車運(yùn)行情況，平時(shí)可播放錄像，歌曲及廣告等信息。在列車將要到達(dá)車站前以聲圖并茂的方式自動(dòng)介紹各個(gè)站點(diǎn)的著名旅游景點(diǎn)、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(yùn)輸帶來(lái)了更好的經(jīng)濟(jì)效益。

1  控制原理與系統(tǒng)組成

系統(tǒng)由底層單片機(jī)系統(tǒng)、上層PC機(jī)、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(jī)為下位機(jī)。位置傳感器安放在車門處，用車門的開關(guān)信號(hào)來(lái)糾正距離上的誤差。速度和位置傳感器的信號(hào)使單片機(jī)可以對(duì)列車的行駛里程和車門位置進(jìn)行有效識(shí)別與處理，從而通過(guò)串行口輸出有效的控制信號(hào)給上層PC機(jī)。PC 機(jī)對(duì)送來(lái)的信號(hào)進(jìn)行分析，若是行駛里程信號(hào)，則計(jì)算出列車的行駛里程。在到站前１０公里時(shí)，從數(shù)據(jù)庫(kù)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(bào)信息。若是車門打開信號(hào)，說(shuō)明列車已到站，則從數(shù)據(jù)庫(kù)中調(diào)用相應(yīng)車站的音頻信息播報(bào)到站信息，并將數(shù)據(jù)庫(kù)中該站距始發(fā)站的里程設(shè)為當(dāng)前列車行駛里程，從而自動(dòng)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(dòng)關(guān)閉，LCD液晶顯示器照常工作。報(bào)站時(shí)的工作流程見圖２。

圖１  系統(tǒng)組成

2  底層硬件設(shè)計(jì)

底層硬件系統(tǒng)采用89C51單片機(jī)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(qiáng)等特點(diǎn)，可以在我國(guó)全天候、大范圍區(qū)域內(nèi)使用。對(duì)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(shí)現(xiàn)的。

列車行駛距離的測(cè)量是基于記錄車輪轉(zhuǎn)動(dòng)的圈數(shù)實(shí)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(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字式電信號(hào)。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(hào)輸出。在列車的軸上安裝一個(gè)齒輪，傳感器固定在距齒頂2mm左右的位置上，車輪轉(zhuǎn)動(dòng)一圈，傳感器輸出與齒輪齒數(shù)相同的脈沖信號(hào)，由單片機(jī)內(nèi)定時(shí)／計(jì)數(shù)器０對(duì)其計(jì)數(shù)，就可以檢測(cè)出車輪轉(zhuǎn)過(guò)的圈數(shù)，從而計(jì)算出列車行駛的里程。

3  軟件設(shè)計(jì)

3.1  底層軟件設(shè)計(jì)

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

3.2  上層軟件設(shè)計(jì)

3.2.1  上層軟件組成

上層軟件按功能不同可分為５個(gè)子模塊（見圖5）。

 
１）通信模塊：負(fù)責(zé)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(kù)訪問(wèn)模塊：完成對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的訪問(wèn)，調(diào)用各個(gè)站點(diǎn)的相關(guān)信息；
３）多媒體播放模塊：負(fù)責(zé)播放多媒體文件，通過(guò)視頻和音頻向旅客播報(bào)信息；
４）控制臺(tái)管理模塊：接受管理人員的輸入，負(fù)責(zé)對(duì)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(gè)子模塊的相互進(jìn)程。

當(dāng)?shù)讓佑袛?shù)據(jù)上傳時(shí)，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(dá)車站），事務(wù)處理與調(diào)度模塊調(diào)用數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)模塊，在數(shù)據(jù)庫(kù)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(dá)的站點(diǎn)信息，并時(shí)時(shí)報(bào)告列車運(yùn)行情況。

3.2.2  數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

為了便于組織和管理數(shù)據(jù)，將站點(diǎn)信息存放在數(shù)據(jù)庫(kù)中，并通過(guò)ADO技術(shù)訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)，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(gè)關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)，包括列車時(shí)刻表和站點(diǎn)信息表。列車時(shí)刻表（見表１）記錄列車的車次、經(jīng)停的站名、到站時(shí)間、開車時(shí)間和里程信息。由于不同的車次可能經(jīng)過(guò)相同的車站，所以將各個(gè)車站的視頻文件和音頻文件存放到站點(diǎn)信息表（見表２）中。其中視頻文件在列車快要到站時(shí)播放，主要介紹站點(diǎn)的旅游景點(diǎn)、交通和住宿情況等信息，音頻文件為站名的播報(bào)。

當(dāng)列車到達(dá)某一車站時(shí)，事務(wù)處理與調(diào)度模塊首先通過(guò)對(duì)列車行駛里程與數(shù)據(jù)庫(kù)中表１的里程進(jìn)行比較，來(lái)判斷列車所到達(dá)的站名，再?gòu)谋恚仓袡z索該站名所對(duì)應(yīng)的視頻和音頻文件進(jìn)行播放。

圖6是Ｔ８次列車快到綿陽(yáng)時(shí)全自動(dòng)報(bào)站系統(tǒng)報(bào)站的軟件界面。

圖6  上層軟件界面

4  結(jié)束語(yǔ)

以底層單片機(jī)系統(tǒng)作為檢測(cè)單元，上層微機(jī)作為數(shù)據(jù)處理單元，并結(jié)合數(shù)據(jù)庫(kù)和多媒體技術(shù)提示乘客的列車全自動(dòng)報(bào)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(fù)擔(dān)，杜絕了錯(cuò)報(bào)、漏報(bào)站的現(xiàn)象。它是列車報(bào)站的發(fā)展方向。

參考文獻(xiàn)：
[1]余永權(quán). ATMEL 89系列單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)[M]. 北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2002.
[2]方建軍，田建君，鄭青春. 光機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)[M]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2003.
[3]于新勝，朱志成，程明華. 列車全自動(dòng)播音的實(shí)現(xiàn)[J]. 電聲技術(shù)，1998，（6）：33-34.
[4]劉刀桂，孟繁晶. Visual C++ 實(shí)踐與提高——數(shù)據(jù)庫(kù)篇[M]. 北京：中國(guó)鐵道出版社，2001.
[5]馬安鵬. Visual C++ 6 程序設(shè)計(jì)導(dǎo)學(xué)[M]. 北京：清華大學(xué)出版社，2002.
[6]李現(xiàn)勇. Visual C++ 串口通信技術(shù)與工程實(shí)踐[M]. 北京：人民郵電出版社，2002.