基于单片机的防公车私用系统设计

李明娟， 胡 波，刘伟波

(滨州学院 a. 飞行学院； b. 光电工程系， 山东 滨州 256603)



基于单片机的防公车私用系统设计

李明娟a， 胡 波a，刘伟波b

(滨州学院 a. 飞行学院； b. 光电工程系， 山东 滨州 256603)

以两片AT89S52单片机为主控制器，利用单片机控制和无线传输的有关知识，结合降压、单片机最小系统和系统驱动等电路设计出一款集机车自锁、机车状态信息采集、信息传输和信息显示于一体的防公车私用系统。本设计采用模块化设计理念，电路相对简单、集成度高、易于制作、安装方便、可靠性高且价格较低，适宜大规模推广。本系统具有耐用性强、灵活性好、安全系数高、方便升级的特点，并且可安装在不同品牌的汽车上，有助于保证驾驶员的安全性。

AT89S52单片机； 公车私用； 无线传输； 模块化设计

0 引 言

公车私用问题一直是和腐败联系在一起的，公车私用问题的严重性也随着中国经济的发展不断加深。近些年来，国内要求公车改革的声音不绝于耳，说明公车管理存在诸多问题和漏洞[1]。从最初的制度防治，到最近几年的技术防治，无论哪种方式都没有起到预期的目标[2]。尽管近年来，国家加大了对公车私用控制和管理的力度，许多地方也纷纷出台相应的“禁令”，一些地方也先后推行了新一轮的“车改”，可公车私用之风依然没有得到根治[3-6]。这不仅给国家造成巨大损失，而且政府部门工作人员的形象受到严重破坏，人民群众也大都把这看成是一种贪污腐败的行为[7]。目前，防治的手段也不断推陈出新。但由于成本和技术复杂等原因，能够大规模推广的防公车私用的系统几乎没有，不能满足当前的需求。所以，市场对一种技术简单、价格低廉、操作简单可靠的防止公车私用系统的需求就显得十分迫切。这样的系统既可以节约财政开支，又能在一定程度上有效防止贪污腐败。

1 系统组成及基本工作原理

1.1 系统组成

该系统整体分为两大部分：接收端和检测端。其具体包括微控制器模块、机车运动状态检测模块、语音提示模块、数据传输模块、显示模块和信息记录模块共6个部分。

1.2 基本工作原理

防公车私用系统以两片AT89S52单片机为主控制器，分别作为接收端和检测端。

(1) 检测端。用黑白线传感器检测公车运动情况，当公车开始运动时通过记录小车转的圈数来计算小车运行的里程；BMP5008语音模块作为一种提示性的器件通过语音提示使用户能更好更容易地获知公车是否被允许开动，使人机关系更加和谐；通过NRF24L01无线传输实时传输公车的使用状态并将里程数实时传给接收端，以便工作人员可以随时确定公车是否被私用[8]。

(2) 接收端。通过NRF24L01将发送端发送的公车运动状态以及公车运行的里程数据进行接收，将相关数据通过接收端单片机控制的LED显示屏进行显示，以便于工作人员记录公车的运行状态及运行里程数，方便日后查询用。

2 软硬件设计

2.1 系统硬件设计

2.1.1 微控制器模块

AT89S52是一种功耗低、高性能CMOS 8 b微控制器，具有8 kB系统可编程Flash存储器。其使用Atmel公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51 产品完全兼容。在单芯片上，拥有灵巧的8 b CPU和在系统可以编程Flash，使得AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提供灵活、有效的解决方案[9-11]。

2.1.2 机车运动状态检测模块

考虑实际所需，本设计选择光电传感器。此处采用黑白线传感器，接口少检测方便，且有效探测距离远，一旦机车启动便会产生脉冲信号供单片机检测机车的运动状态[12]。

2.1.3 语音提示模块

BMP5008语音录放板使用专门用于录音控制的芯片加上全新的设计思路，使用不同容量的Flash可得到0.5～32 min的录音容量；并且有8 kHz和12 kHz两种样式的采样频率可供用户选择。该语音版自带MIC/LINE IN 线路输入口，多种录音都可与其连接。并且自带稳压电路，5 V或6 V的电压直接可以输入使用；主芯片本身就携带0.5 W 功放；并且已录录音信息断电后会自动保存。用户可随便定义6个I/O端口的触发功能为单段触发放音或是62段地址选段放音。这种录音板应用简单且具有较大的容量，单片机控制简单。考虑到其具有较好的录音功能特性并且控制方便，本设计采用BMP5008语音录放板[13]。实物如图1所示。

图1 BMP5008录放板接线示意图

2.1.4 数据传输模块

采用NRF24L01无线收发芯片进行数据传输，NRF24L01无线收发芯片具有功耗低、控制简单、可自动处理字头的优点，不仅有利于单片机间的数据通信而且体积小不会妨碍机车的运行。由于本设计要求能对机车进行远程监测及数据无线传输，所以选择NRF24L01为数据收发装置。

2.1.5 显示模块

采用(128*64)图形汉字两用液晶作为主要显示工具。液晶显示功耗低，轻便防震。接口电路简单，可以和单片机直接相连，采用液晶显示界面友好清晰，显示信息丰富。为了避免占用大量I/O口，决定采用串行输出方式，缺点是价格有些高，编程较难[14-15]。

2.2 系统软件设计

2.2.1 程序设计步骤

本系统程序设计最主要的两个模块：无线接收模块和无线发送模块。虽然程序设计较复杂，但制定好计划，可以将其条理化、简单化。其步骤概括如下：

(1) 明确系统要求，选择算法。对于复杂的问题，要将其化繁为简，抽丝剥茧，理清头绪，就可以逐步制定出大致方略，选择出合适的算法。

(2) 绘制流程框图。程序流程图简单、直观却又包含了所有重要的信息，可以一目了然地查看进程，防止出错与漏项。

(3) 编写程序。依据程序流程图对程序进行编写，采用简短有效的程序语言完成系统所要求的功能，并使之完整流畅，浑然一体。

2.2.2 系统部分程序

#include "stm32f10x.h"

#include "stm32_eval.h"

#include "stm32f10x_adc.h"

#include "stm32f10x_dma.h"

#include "iic.h"

#include "stm32f10x_tim.h"

#include "stm32f10x_gpio.h"

#include "stm32f10x_it.h"

#include "chaoshengbo.h"

#include "USART.h"

#include

#define pwm1 TIM1->CCR1

#define pwm3 TIM1->CCR3

#define pwm4 TIM1->CCR4

int main(void)

{

unsigned char i;

u8 count,ave1=0,ave2=0,b=1;

uint16_t data;

system_init();

while(1)

{ GPIO_ResetBits(GPIOB,GPIO_Pin_12); GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_13);

GPIOB->IDR=GPIOB->IDR&0x000F;

data=GPIOB->IDR;

if((data&1<<0)&&(b==1))

{ GPIO_ResetBits(GPIOE,GPIO_Pin_8);

pwm1=1650;

pwm3=1650;

for(i=0;i<200;i++)

{

pwm1=pwm1-2;

pwm3=pwm3-2;

Delay(40);

}

b++; GPIO_SetBits(GPIOE,GPIO_Pin_8);

}

if((data&1<<1)&&(b==2))

{

pwm1=1250;

pwm3=1250;

for(i=0;i<255;i++)

{

pwm1=pwm1+2;

pwm3=pwm3+2;

Delay(40);

}

b++;

}

if((data&1<<2)&&(b==3))

{ GPIO_ResetBits(GPIOE,

GPIO_Pin_9);

pwm1=1760;

pwm3=1760;

for(i=0;i<125;i++)

{

pwm1=pwm1-2;

pwm3=pwm3-1;

Delay(40);

}

b++;

GPIO_SetBits(GPIOE,

GPIO_Pin_9);

}

if(result1<40)

{ GPIO_ResetBits(GPIOD,GPIO_Pin_6);

}

}

}

2.3 系统结构图见图2

图2 系统结构图

3 结 语

本设计是基于单片机AT89S52，经过查阅资料、设计电路、编写程序等步骤最终设计出一种能够有效防止公车被私用的系统。当系统工作时接收端就会接收到发射端传来的实时数据及变化。本系统与市场上现有的同类产品相比具有结构简单、制作成本低、易于大规模推广、采用模块化设计等优点。同时，本系统采用了模块化的设计方案，使系统具有相对独立性，有利于实现跨系列产品间的模块的通用。但是，由于本设计的数据传输是通过NRF24L01进行的，其存在传输距离短，抗干扰能力不强，保密性不高等不足。今后在技术方面可尝试加入GSM(全球移动通信系统)网络进行数据传输，这样只要是有手机信号的地方系统就可以发挥功效，此方面的研究有待今后进一步开展。

[1] 董仲舒.公车私用：欧洲付费，美国处罚[J]. 文史博览，2014(1):62-63.

[2] 张增强.我国公车治理的再思考—抽薪之策：依法界定和严惩公权力腐败[J].河北经贸大学学报，2013，13(2):89-93.

[3] 高小平.政府管理与服务方式创新[M].北京:国家行政学院出版社，2011.

[4] 樊新新.我国公车改革的问题及对策分析[J].大众文艺，2011(4):179.

[5] 曾 力.我国公车消费现状、问题及对策研究[J].现代商业，2012(21):101.

[6] 陈 雷，李国正，梁红超.中国公车使用现状及改革的政策工具分析[J].长沙铁道学院学报(社会科学版)，2013,14(3):6-7.

[7] 周训超. 查处公车私用过程中存在的问题及思考[J].理论与当代，2012(7):40-41.

[8] 何希才,薛永毅.传感器及其应用实例[M].北京:机械工业出版社，2009.

[9] 燕丽红, 王飞飞,杨 星. 基于AT89S52的智能家居门禁系统的设计[J].电子设计工程，2013,21(22):137-140.

[10] 陈京培, 徐永梅. 基于AT89S52 单片机的液晶显示控制电路设计[J].现代电子技术，2008(22):22-25.

[11] 张志良. 单片机原理与控制技术[ M ].北京: 机械工业出版社, 2001.

[12] 陈黎敏.传感器技术及其应用[M].北京:机械工业出版社，2010.

[13] 王立明.提高单片机仪器仪表抗干扰的综合措施[J].测控自动化，2004(5):38- 39.

[14] 黄智伟.全国大学生电子设计竞赛训练教程[M].北京:电子工业出版社，2010.

[15] 焦娟丽,郭学良.液晶显示器在单片机控制 系统中的应用[J].现代显示，2006(9):39- 42.

Design of Prevention System for the Private Use of Official Vehicles with MCU

LIMing-juana,HUBoa,LIUWei-bob

(a. Flying College; b. Department of Opto-electronic Engineering, Binzhou University, Binzhou 256603, China)

This design with two pieces of AT89S52 microcomputer as the master controller, and uses knowledge of SCM control, wireless transmission, step-down circuit, the smallest single-chip system circuit, system driver circuit to achieve the function of prevention of the private use of office vehicles. This system holds many functions such as motorcycle self-locking, status information collection, information transmission, information display. This system uses modular design concept, and its circuits are relatively simple, high integration, easy to make and install, high reliability, low price, suitable for large-scale promotion.

AT89S52 microcomputer; private use of official cars; wireless transmission; modular design

2014-09-01

国家“本科教学工程”大学生校外实践教育基地建设项目(284)；山东省高等学校教改立项项目(2012488)；滨州学院实验技术研究重点项目(BZXYSYXM201202)

李明娟 (1980-)，女，山东博兴人，硕士，讲师，研究方向：主要从事航空电子技术方面的研究。

Tel.：15865205625； E-mail：mingjuanli2008@163.com

U 463.5

A

1006-7167(2015)05-0123-03