台北市第三十八届中小学科学展览会-台北市立内湖高工.DOC

台北市立內湖高級工業職業學校 專題製作報告 作品名稱：公車任我行─智慧型電子站牌 製作學生：電子二仁　歐仁毓 電子二仁　葉柏廷 指導老師：羅文煜 摘要： 本系統是建立一個改良的公車候車模型，目的是將GPS(Global Position System全球定位系統)所接收到的位置資訊，結合公車本身所處理的交通資訊(車號。乘客人數等)，加以編碼後，透過無線發射模組傳送出去。而在站牌部分，則透過無線接收模組，接收到上述資訊後，加以解碼並顯示出來。乘客可透過顯示而獲得車號、乘客人數、目前與車站的距離等資訊，以提供等車的乘客更方便的候車環境。 壹、研究動機 主要動機 身為每天通勤的學生，深知公車族每天都要面臨的不便與困擾： 交通尖峰時刻，冒著危險，穿梭在茫茫車海中，尋找你想坐的公車．．． 下雨天視線不良，費盡眼力，還是看不清楚前面的公車號碼～ 等了半天，公車還沒來，是要繼續等下去呢？還是改叫計程車？ 公車過站不停，令人氣結！ 好不容易擠上沙丁魚般擁擠的公車，卻發現尾隨而來的公車──竟然只有小貓兩三隻！ 因此，我們就開始構思：如何營造一個更有人性化的候車環境，讓乘客安全的在候車亭裡，就能夠輕易獲得來車的資訊。 作品與教材的相關性分析 本作品的最初構想，是小組成員腦力激盪下的產物；但要從構想發展成實物，除了基本的焊接實作能力之外，還需平時所吸收的專業知識作為前提。經過分析和整理，我們發現下列科目和單元是我們所須具備的能力： 電子電路實習：振盪電路、電晶體放大、電源電路。 單晶片的時脈電路與無線模組內的射頻信號，皆來自振盪電路。 推動蜂鳴器發聲的部份，為電晶體放大電路。 電路所需的+5V電源，來自於穩壓IC 7805，這部份屬於電源電路。 數位邏輯實習：組合邏輯與順序邏輯。 數字顯示是採用7447解碼IC，屬於組合邏輯實習。 公車與站牌之間的溝通，必須遵循共同的傳輸協定，這部份是屬於順序邏輯實習。 (三)單晶片實習：8051硬體電路、程式設計 電路的I/O控制，屬於8051單晶片實習的範疇。 控制整個電路的動作流程，則由8051的程式主導。  貳、研究目的 本系統期望能夠達成以下功能： 乘客能夠從電子站牌中獲得下列服務： 顯示來車的號碼：乘客不必再辛苦的眺望了！ 顯示乘客人數：想找個有座位的公車休息嗎？這裡讓您一目瞭然！ 顯示來車距離：想挑選那一路公車？您可以提早三分鐘決定！ 候車燈：司機先生，看到候車燈在閃時，要記得停下來喔！ 未來展望：搭配LCD螢幕，還可以邊看節目，邊等公車。  參、研究設備及器材  肆、研究過程或方法 一、研究過程 (一)根據我們的研究目的，首先決定系統的架構： 1.公車部分： (1).輸入：包括車號、人數、距離。 (2).輸出：七段顯示器、蜂鳴器 (3).發射界面：採用發射模組TG-11A，發射頻率：300-433MHz 2.站牌部分： (1).輸入：包括接收到的信號、公車招呼信號。 (2).輸出：七段顯示器、LED、蜂鳴器 (3).接收界面：採用接收模組TG-11B，接收頻率：300-433MHz (二)根據系統架構設計電路，剛開始先有基本電路，之後再根據功能差異來修正電路。 (三)主機板部分先以簡單的8051程式測試功能是否正常，針對焊錯的部份再加以修改。 (四)顯示板部分則以不同的TTL位準輸入至七段顯示解碼IC7447的BCD輸入腳，以測試七段顯示器是否可以正常解碼。 (五)進行程式的撰寫。 1.程式使用小作家撰寫，以X8051作組譯，再透過ISP電路燒錄。 2.首先進行公車部分，直到按鍵輸入與輸出顯示正常工作。 3.將公車部分的輸出信號用排線連接到站牌部分，先作有線傳輪實驗。 4當兩邊電路能夠連線後，用發射模組及接收模組來取代排線，進行無線傳輸實驗 5.根據系統的需要，逐步追加功能。 研究方法 本作品的研究方法，可分為「電路原理」、「傳輸協定」、「單晶片硬體」、「GPS模組」、「無線模組」等五個部分，逐一說明。 電路原理 公車部分 公車部分的電路，主要目的是將所欲傳送的資料：包括「公車號碼」、「到站距離」、「乘客人數」等資料，透過單晶片微電腦所安排的順序，逐一送到單晶片的串列輸出線，然後再經過無線發射模組的調變，成為無線電波發射出去。 電源電路 採用+12V DC Adaptor供電，整體電路消耗電流預估在500mA以下，所以利用一顆7805作為+5V穩壓之用，輸出端再用C4和C9作電源濾波，使輸出電壓更為穩定。並利用D4紅色LED作為電源顯示用途。 RS232界面電路 GPS接收器的輸出界面為RS-232，所以在GPS界面方面，必須以RS-232界面IC作為信號轉換。本電路利用U5(ICL-232