摘 要

结合当前正在高速发展的物联网信息技术，介绍了一种新颖的火车智能座位终端管理系统，用于满足乘客在乘车过程中产生的各种需求的同时，提高乘务员对车厢乘客的管理效率。通过参考了乘客在出行过程中从取票、检票、乘车到下车的流程，为了简化其中多次出示检票的流程，并且同时融入智能列车服务的概念，确定了一套“无车票化”的火车智能座位终端管理系统。根据乘客的需求以及当前物联网技术的理念，为这个系统进行了详细的设计，包括终端的硬件结构设计、无线通信的设计、射频识别的设计、LCD界面显示的设计、乘务员控制的主机服务端的设计以及其他小模块的设计。最终，在基于Keil5与LabVIEW的平台下对整个系统进行开发，凭借一个无线路由器、便携佩戴的移动终端和一台PC机完成了整个系统的功能的实现以及相互的通信。该系统在满足智能高效监测管理的基础上，还具备为乘客提供实时的服务。

关键词：火车智能系统；座位终端；无线通信；射频识别

Abstract

This dissertation introduce a original Intelligent Train’s Seat Terminal Management System combined with the current fast-growing Internet of Things information technology, in order to meet the various needs of passengers and improve the overall level of management of passengers in the trip.This dissertation refers to thepassenger’s travelling process including the getting tickets,checking tickets, travelling, getting off and so on. In order to simplify the times of tickets checking and join the concept of intelligent train service ,a set of Intelligent Train’s Seat Terminal Management System with a concept of "no ticket" comes out. According to the needs of passengers and the concept of the current Internet of Things technology, this system has been designed in detail, including terminal hardware structure design, wireless network communication design, RFID module design, LCD interface display design, flight attendant software service terminal design and other small module design. Finally, based on Keil5 and LabVIEW platform, the entire systemdevelops.With a wireless router, portable mobile terminal and a PC,the functions and communication ofthe entire system is completed.This system not only meets the intelligent and efficient monitoring management ,but also provides a real-time service for passengers.

Key Words：Intelltigent train system；Seat terminal；Wireless communication；RFID

目 录

第1章 绪论 1

1.1 研究背景及意义 1

1.2 国内外研究现状 1

1.2.1 国外研究现状 2

1.2.2国内研究现状 3

1.3 课题研究内容 3

1.4 系统结构 3

第2章 火车智能座位终端管理系统方案论证 5

2.1 系统需求分析 5

2.2 方案的选择与论证 5

2.2.1 “固定式”乘客终端设备 5

2.2.2 “移动式”乘客终端设备 5

2.2.3 方案论证 6

2.3 系统功能概述 7

第3章 火车终端设备硬件设计 8

3.1 MCU控制系统的设计 8

3.1.1 MCU芯片选择 8

3.1.2 晶振电路设计 9

3.1.3 复位电路设计 10

3.1.4 按键电路设计 10

3.1.5 电源稳压电路设计 10

3.1.6 USB下载电路设计 11

3.1.7 SPI串行FLASH电路设计 12

3.1.8 LCD液晶显示电路设计 13

3.1.9 MCU外设扩展电路设计 15

3.2 无线通信系统的设计 16

3.2.1 ESP8266的简介 16

3.2.2 常用AT指令的介绍 17

3.2.3 单片机与ESP8266的指令通信过程 19

3.3 基于射频识别技术的模块设计 19

3.3.1 RC522模块的简介 19

3.3.2 非接触式IC卡S50（MF1卡）的简介 21

3.3.3 RC522与MF1卡之间的通信 21

3.3.4 射频识别在本次设计中的应用 22

第4章 火车车厢主机服务端设计 23

4.1 LabVIEW简介  23

4.2 前面板设计 23

4.2.1 “座位图”选项卡页面 23

4.2.2 “控制台”选项卡页面 24

4.3 程序框图设计 27

4.3.1 “Initialize”条件下 28

4.3.2 “Status Check”条件下 28

4.3.3 “Send Data”条件下 30

4.3.4 “Stop”条件下 33

第5章 软硬件系统整体功能展示 34

5.1 系统整体展示 34

5.2 系统工作各阶段实物演示 35

5.3 经济与环保性分析 39

第6章 结论 40

参考文献 41

附录A 程序主要源码 43

附录B 元器件清单及成本 48

附录C 电路设计PCB图 49

致 谢 50

第1章 绪论