多方位的公交乘客客流显示系统的研究

黄炎禹，沈文玮，姜晟炜，李佳顺，徐会彬

摘要：本系统针对改善城市公交车乘坐体验，优化报站系统，利用51单片机，将统计所得信息、实时客流数据进行交互传输，显示于车辆、站台的显示屏与系统后台，从而提升信息利用率，为乘客提供更舒适的出行体验。本文重点介绍车载刷卡系统和显示屏的优化改进方法，将选择下车站点功能加入原有的刷卡器系统。此系统可分为四个部分，包括51单片机控制部分、12864液晶显示器部分、矩阵按键输入部分和外设电路部分。51单片机是一种成熟的平台，适合简单且对运算速度要求不高的任务。

关键词：51单片机；自主购票；客流量；公交车

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）47-0045-02

现有诸多关于物联网方面的硬件和软件的支持，可以很方便地定位车辆、记录客流、信息交互。将人工售票的购票过程改为自主选站购票，同时起到简化购票环节和记录客流的目的，丰富车厢内显示器的显示内容有助于提高出行质量。

一、现状分析及设计背景

1.现有公交系统的分析。在当今公共交通的快速发展和绿色出行的倡导下，越来越多的人选择公交出行。乘客的乘坐体验越来越多地被关注。由于各地区经济发展程度不同，国内尚且有很多地方公交运行信息不透明且不易获取，在一定程度上降低了公共交通的运行效率。其主要原因在于公交车、车站、乘客以及司机多方之间信息交互的不明朗。而对于公交车上的乘客而言，也容易产生公交进出车站时乘客移动无序等情况。同时，运营公司无法及时掌握线路的运行状况，在进行干预时缺乏准确性和及时性。[1]且就国内而言，还有许多地区公交尚未配备定位系统。当乘客只能了解公交的到站時间而对公交的拥挤情况等缺乏了解时，在乘坐时存在诸多不便。[2]

目前公交车普遍配备刷卡器和显示器。刷卡器的主要功能为计费，显示器主要播报实时温度、到站情况、安全乘车倡议等信息。对于车辆当前载客情况和下车人数等信息无法进行显示，到站定位系统主要依靠车载设备发送本车位置来实现，对于车辆载客人数等相关信息则不与公交公司平台进行数据交换，造成信息的浪费。

2.该系统的使用场景。本方案中设计将刷卡原有功能与选择下车站点功能相结合。乘客上车后根据提示选择下车站点，再进行付费，在阶梯票制车辆上可以计算出所需票价，节省人工售票时间。同时，刷卡器记录的数据可以同步传送至车辆显示器和司机端，方便乘客和司机了解实时的客流信息。

二、系统硬件电路设计

1.该系统的硬软件组成。（1）电路的主要组成部分。51单片机作为一种成熟的平台，适合任务简单且对运算速度要求不高的嵌入式系统，足以满足本设计的需求。通过模拟一条公交线路所含车站数量、票制等信息，并将其编程输入单片机中，使用带中文字库的12864显示器，直接使用中文输出系统内容，模拟公交车辆行驶过程中显示到站情况，实时人数和下车人数。电路主要由一个90C51单片机、一个12864LCD液晶显示器（带中文字库）和一个4*4矩阵键盘组成。供电电压为5VDC，晶振为11.0592MHz。（2）选站购票部分。采用4*4矩阵按键实现选站和购票功能。一共有8个引脚，可得到16个按键。使用矩阵键盘，需要进行软件消除抖动以得到准确的按键值。程序的原理是，先让低四位为低电平，高四位为高电平，当有按键按下时，某高电平端会被拉低至低电平，通过检测确定列坐标，同理得到行坐标。（3）提示信息显示部分。本部分采用的是12864液晶显示模块，屏幕由128*64个点构成，自带中文字库，可以显示四行，每行=八个中文字符，可用于显示车辆的运行状况、购票提示、时间、温度等信息。12864使用重点在于根据数据手册中的时序图控制RS、R/W、E和8位数据口的高低电平来控制12864的状态，达到写指令、写数据、设置显示位置和初始化的功能。

2.嵌入式系统软件设计。本嵌入式系统使用C语言编写，使用计时器中断进行精确的时间计算，使用累加器方法作为非精确计时器。本程序重点设计的功能包括：选站后等待购票、定时清除暂存键值、站距站数和费用问题、车辆运行状况模拟、12864信息提示和屏幕有条件刷新。

三、系统的使用方法及效果

1.系统说明。本程序中定义矩阵按键中1—8键代表8个站点，13、14键可用于时间设置，15键可切换车辆运行状态，16键完成付费动作。程序可按照线路的实际情况选择不同数量的矩阵按键并且在源程序中定义不同的站名，以达到契合某条特定线路的作用。

2.使用功能说明。矩阵键盘按下13、14键可以模拟设置时间。按下15键，相当于车辆从行驶状态改为靠站状态或者从靠站状态改为行驶状态，通过屏幕第三行可以给出对乘客的提示，通过外设红绿色灯模拟车辆的状态。每次购票后每一站的下车人数都记录在后台，可用于统计和预测不同站点的客流量。

3.乘客使用方式。对于乘客角度，若现在车辆位于发车站，按下1—8任意一个按键，相当于选择乘客要前往的站点，屏幕第四行显示提示“票价*元”，再按下16键，相当于付费动作，第四行显示提示“购票成功”，若等待一段时间没有完成付费购票，屏幕恢复初始提示。假设车辆正停靠在第1站，此时按下1键，即表示想购买从当前站前往第1站的车票，屏幕第四行提示“错误请重新选站”。

在车辆行驶过程中，屏幕第三行会滚动提示“行驶中请拉好扶手”，“下一站***站”，“预计下车*人”。在车辆靠站时，屏幕第四行显示提示“车辆到站有序下车”。车内乘客可根据相关信息预计客流，提前做好下车准备。

四、结束语

我们设计的多方位的公交乘客客流显示系统可以便于将车辆到站信息、车辆拥挤程度等信息整合在一个平台上，将信息传递给乘客、车站和司机，同时后台数据可在加入物联网功能后上传到运营公司用于查询和分析，运营公司也可以根据相关数据调整运力，为乘客提供更好的乘坐体验。这样的信息共享不仅方便了乘客，而且在大数据时代依托新的信息载体和传递途径，顺势而为，符合时代的需求。

作为初学者，在设计和操作过程中难免存在不恰当之处。比如进行的模拟线路站点数较少，主要适用于非单一票制的运营线路。但总体上本设计能够达到较为满意的结果，满足相关需求，在部分公交线路上有较强的应用价值。

参考文献：

[1]马莉莉，孟祥辉，张广娟.我国公共交通存在问题及对策分析[EB/OL].北京：中国科技论文在线.2009-01-06.

[2]吴文俊.面向个人的公交车到站预报系统研究[D].南京信息工程大学，2011.