基于MSP430 的垃圾运输车规划及监测系统

朱苏婉，孙宁

（210037 江苏省 南京市 南京林业大学 汽车与交通工程学院）

0 引言

城市化速度的加快,城市人口数量的增长、人们消费水平的提高使日常垃圾的产生量逐渐膨胀[1],垃圾运输车辆只能在一定程度上简单地转移垃圾，缓解垃圾的堆积问题[2]，但不能保证垃圾的流动效率及工作人员的工作效率。

针对城市垃圾车的管理与智能化进行的相关研究有：1）通过GPS 来实现实时定位，并利用算法规划路线，使用DPS 算法较好地满足对车流量的监测[3]；2）通过电动来降低污染，将垃圾车电动化以此实现轻量化、自动化[4]；3）通过无线通讯对车进行智能调度，实现远程监控[5]。这些研究虽然在一定程度上加大了对车辆的监控力度，但并没有解决垃圾运输车随意倾倒的问题，无法高效地记录车辆工作时的信息、管理垃圾车工作。

本文设计了基于MSP430 的垃圾运输车规划及监测系统，该系统通过不同模块对使用垃圾车的数据资料进行收集，远程对车辆智能监控，监测了解各车的油耗、位置、设备等，来保证垃圾运输车正常安全地运行，避免工作中出现不合理用车的情况，并根据实际进行分析，给出相应的路线规划[6]，以此来提高车辆工作的效率，在一定程度上解决车辆的规划管理问题。

1 系统总体设计

系统设计图如图1 所示，MSP430 处理器为该系统的核心，对垃圾运输车进行监测及规划。当车辆工作经过不同路口时，摄像头进行拍摄，配合车载一体机将本车辆的设备监测、定位、监控、油耗速度监测等信息发送给处理器，处理器通过对数据的分析处理后发送给上位机管理系统，后台车辆管理人员可查看相关信息，将路线规划方案通过处理器发送给各车辆，并通过实时监控、油耗监测进一步了解每一辆车的工作效率来进行驾驶员的管理。

图1 系统结构图Fig.1 System structure diagram

2 硬件电路设计

基于MSP430 的垃圾运输车规划及监测系统主要包括供电模块、控制模块、无线通信模块和传感器模块等。以MSP43 处理器为核心，通过对数据的收集和分析来进一步对垃圾运输车辆进行设备、工作的监测和路线规划。

2.1 电源模块设计

如图2 所示，供电模块是由CN3717 芯片控制的集成电路，该电路是PWM 降压模式铅酸电池充电管理，单独对其进行管理，输入范围从7.5 V到28 V，有过充电和浮充电电压的分压网络设置。该模块具有运行稳定性好、电池过压保护、安全性能高、运行环境方便等特点。

图2 供电模块电路Fig.2 Power supply module circuit

2.2 控制模块

如图3 所示，MSP430 是一种16 位的混合信号处理器。它具有较强的处理信息能力、极快的运算速度、超低功耗、多样化的库存、所需运行条件方便且高效、精简指令集等特点[7]。

MSP430 单片机的p1.3 管脚与ds18B20 温度传感器进行连接，单片机的p3.7 和p3.6 分别与MC 差分信号双绞线进行接口。

图3 控制模块电路Fig.3 Control module circuit

2.3 无线通信模块

如图4 所示，本模块采用的是ZigBeeCC2420芯片。该芯片外部元器件需求量低，且具有性能稳定和功耗极低的优点，它先将要传输的数据流改变，然后将其输出调制频率调为半个周期的正弦波，I/Q 通道交替传输码片流。这款芯片采用自主开发的短距离射频传输系统成本较低、功耗偏小，可以长期连续供电。它还具有保密性高、建构简单、运用便捷、抗毁性强等特点，较其他类别射频收发芯片有明显的优势。ZigBeeCC2420[8]可以对各个模块进行数据的采集、接收不同的信息,从而实现该系统的无线通信功能。

图4 无线通信电路Fig.4 Wireless communication circuit

2.4 传感器模块

如图5 所示，本模块采用的是超声波传感器。使用者可以在接收口等待不小于10 μs 的高电平输出，当输出定时器开始计时，自动检测往返，且控制口变为低电平时便可读计时器的值，这个数值便是所用时间。超声波传感器[9]可探测2～450 cm 的距离，达到0.2 cm 的高精度，感应角度不大于15°。该系统具有性能稳定、方向性好、绕射现象小、适用环境多样、测量精确等特点。

图5 传感器模块电路Fig.5 Sensor module circuit

3 系统软件设计

系统软件设计采用Visual Basic6.0 软件开发设计，主要包括车辆的跟踪和设备监测设计、线路规划设计、数据分析及历史数据查询设计和反馈、驾驶员及管理设计。

如图6 所示，系统主界面由车辆跟踪、线路规划、数据分析、运输问题、驾驶员管理、意见反馈和设置7 个部分组成。各自的的功能分别是实时跟踪车辆，对车辆设备进行监测；筛选垃圾运输车到达目的地可选择的路线进行规划；分析车辆每月的油耗数据；接收运输时出现的问题进行处理；管理驾驶员对软件使用情况进行意见反馈、设置软件界面。右下角是退出登录按钮。

图6 系统主页面Fig.6 System home page

如图7 所示，用户登录成功后进入功能区，软件的核心功能在于车辆的跟踪监测、线路规划和数据分析，通过车载对车辆进行跟踪和设备的监测[10]以及对数据的分析，筛选路线。对于普通用户仅可查看路线和问题进行反馈，对界面设置进行调整，而管理员享有对车辆进行跟踪、数据分析、驾驶员管理的权利。

如图8 所示，下拉选择车牌号码对车辆进行跟踪[11]，可以更加直观地查看车辆所在位置、运行的方向、路径，右侧的文字可提供速度、里程、起点、终点等相关信息。

图7 系统软件流程图Fig.7 System software flow chart

图8 车辆跟踪Figure 8 vehicle tracking

以苏A12345 为例。如图9 所示，点击设备检测[12]即可进入界面，界面会提供车辆的样式、状况以及人员规范和车容车貌的信息。点击实时监控，系统会动态地显示所经过摄像头拍摄的车辆和驾驶员，可查看车身车貌及人员规范是否相符。点击监控车辆界面，会显示车身照片并提供车型、地点、时间、车号、车速、方向等信息，帮助管理员更好地掌握工作时的信息。

图9 设备检测Fig.9 Equipment inspection

如图10 所示，系统对每月的里程油耗量进行数据分析，绘制曲线图，管理员更加直观地了解走向，并对相关数据进行核实的同时可以将数据进行发送[13]，帮助部门、公司更好地管理垃圾运输车工作时的使用情况和工作效率，发送数据后会显示发送成功。上级进行接收，对相关的车辆及驾驶员进行调度。

图10 数据分析Fig.10 Data analysis

如图11 所示，系统对前一年不同季度的耗油量进行收集，根据数据的分析绘制曲线图，管理员可以将今年与前一年的数据进行对比[14]，帮助部门、公司更好地了解两年来的工作效率，来进一步对车辆的工作进行优化调整。

图11 历史数据Fig.11 Historical data

4 结论

本文以MSP430 主处理器为核心，对垃圾运输车辆[15]的跟踪和信息采集，并对路线进行规划筛选，通过无线通讯将数据传输到客户端和驾驶员，完成对车辆工作时的监控与检测。该系统结构简单，功能全面，能够满足垃圾车的日常管理。