基于单片机的公交车报站系统

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目  录

摘要----------------------------------------------------------------- I

ABSTRACT------------------------------------------------------------ II

1  绪论-------------------------------------------------------------- 1

1.1  公交报站系统的现状与发展方向-------------------------------- 1

1.2  国内的发展-------------------------------------------------- 1

1.3  设计的主要目的---------------------------------------------- 2

2  总体设计方案------------------------------------------------------ 3

2.1  设计方案---------------------------------------------------- 3

2.2  主控芯片的选择---------------------------------------------- 3

2.3  定位装置GPS的选择------------------------------------------ 3

2.4  显示器件的选择---------------------------------------------- 4

2.5  语音芯片的选择---------------------------------------------- 5

2.6  时钟芯片的选择---------------------------------------------- 6

2.7  系统整体硬件的确定------------------------------------------ 6

3  硬件设计---------------------------------------------------------- 8

3.1  单片机最小系统---------------------------------------------- 8

3.2  语音MP3模块------------------------------------------------ 9

3.3  GPS模块--------------------------------------------------- 10

3.3.1  GPS定位模块----------------------------------------- 10

3.3.2  GPS定位原理----------------------------------------- 11

3.3.3  GPS定位方法分类------------------------------------- 11

3.4  时钟模块--------------------------------------------------- 13

3.5  指示灯模块------------------------------------------------- 14

3.6  显示模块--------------------------------------------------- 14

3.7  按键模块--------------------------------------------------- 15

4  系统软件设计----------------------------------------------------- 17

4.1  主程序----------------------------------------------------- 17

4.2  语音程序--------------------------------------------------- 17

4.3  显示模块程序----------------------------------------------- 18

4.4  命令处理程序----------------------------------------------- 19

4.5  按键程序--------------------------------------------------- 19

4.6  程序运行--------------------------------------------------- 20

5  系统制作及调试--------------------------------------------------- 22

5.1  系统的制作------------------------------------------------- 22

5.2  系统的焊接------------------------------------------------- 22

5.3  系统的调试------------------------------------------------- 22

5.4  实物的测试------------------------------------------------- 23

6  总结与展望------------------------------------------------------- 26

6.1  总结------------------------------------------------------- 26

6.2  展望------------------------------------------------------- 26

参考文献------------------------------------------------------------ 27

致谢---------------------------------------------------------------- 29

附录---------------------------------------------------------------- 30

摘  要

公交车已经成为人们出行必不可少的交通工具，目前公交车上采用的公交报站系统是司机手动切换，一方面增加了司机的劳动强度，另一方面由于司机的误报或漏报，不仅对公交运营产生负面影响，而且对乘客造成不必要的麻烦。针对这一问题，设计了智能公交系统，可以减少车辆拥挤、提高运行的安全性。它主要对乘客与驾驶员来进行考虑，自动报站，不需要人工操作，减少了司机的工作负担，增加了报站的准确性，不发生误报或漏报的现象，让乘客更加方便地乘车。

本文设计的是以AT89C51单片机作为主控芯片一款公交车站自动报站器系统。重点介绍了硬件电路的设计与软件的结构和实现，还结合了各种不同模块。例如语音模块、LCD显示模块、报警模块等电路模块使得能够实现公交车的语音自动报站功能。在LCD液晶屏上显示当前站名信息，直接输出数字信号给单片机AT89C51进行处理，接着用语音电路输出放大后的语音信息。

关键词：GPS  单片机  公交报站  液晶显示

ABSTRACT

The bus has become an indispensable means of transportation for people to travel. At present, the bus stop announcement system used on the bus is a manual switch by the driver. On the one hand, it increases the Labor intensity of the driver, on the other hand, because of the driver's false report or missing report, it not only has a negative impact on the operation of public transport, but also causes unnecessary trouble to passengers. To solve this problem, an intelligent bus system is designed, which can reduce the traffic congestion and improve the safety of operation. It takes the passengers and drivers into consideration. It can automatically report to the bus stop without manual operation, reduce the workload of the driver, increase the accuracy of reporting to the bus stop, and avoid false or missing reports, thus making it more convenient for passengers to ride.

This paper designs an automatic bus stop announcement system using an AT89C51 microcontroller as the main control chip. The design and working principle of the hardware circuit as well as the structure and implementation of the software are highlighted. Various modules. such as a voice module, an LCD display module, an alarm module and other circuit modules are combined to enable the automatic bus stop announcement by voice. The current stop information is displayed on the LCD, the digital signal is output directly to the microcontroller AT89C51 for processing, and the amplified voice message is then output by the voice circuit.

Keywords: GPS  singlechip  Bus stop announcement  LCDdisplay

1  绪论

随着科学技术的日益发展和进步，城市化进程的加快，公共车作为城市的基础设施之一，是绝大多数出行者的首选交通。......。

1.1  公交报站系统的现状与发展方向

......CPS全球卫星定位系统的公文车报站系统。在司机座位后面，装一台15英寸的液晶电视和GPS信号接收器，安装设备后，公交车在语音报站的同时，通过液晶电视还可以看到到站站名。若是没有人听到站名，可以通过显示器来看，对于乘客也是一目了然。当公文车出现紧急情况，控制中心将给予公文车电台发出与其相应的信息......。

1.2  国内的发展

目前，我国许多地区和城市已经建立起智能化公交系统，例如广州、重庆、北京、青岛等，都打开了一条属于自己的实验线路，现在正处于实验阶段。其系统中的大部分都是采用GPS定位技术，车与服务中心的通讯方式大都采用GPRS的方式，......。

1.3  设计的主要目的

本次设计新型公交车自动报站系统，以便用于实现对公交车的中文语音和简体文字报告的出站，即在一辆公交车在行进、出站的时候，自动发送中文语音和简体文字报站，提示乘车信息，同时利用显示屏对其进行了中文汉字的显示。系统的总体设计需要充分运用AT89C51作为主控控制芯片，完成主控控制电路的基本设计，辅助控制电路是语音控制电路、LCD显示控制电路、按键控制电路、GPS电路等。

2  总体设计方案

2.1  设计方案

系统的主要由单片机、电源、GPS接收机、液晶模块等部分。主要设计目标是能够有效地解决各个模块的无线通信连接问题，实现电源、单片机、GPS接收机、液晶无线互连通信[1]，从而用户可以直接完成一个GPS无线定位及一个自动化的无线语音视频报警通信网络。

2.2  主控芯片的选择

方案一：基于AT89C51单片机的设计。

AT89C51单片机片内含4KBISP可反复擦写一千次的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造，......。

方案二：基于FPGA的VHDL语言设计。

FPGA是一种高密度、高集成度、......]。

综上所述，采取了方案一......。

2.3  定位装置GPS的选择

方案一：选用测地型接收机作为定位装置。

在自动测地定位模式下可选用一台GPS定位接收机。测地式无线接收机在各种场合均被广泛应用，包括精密的工业大地测量、......。

方案二：选用导航型接收机作为定位装置。

该类型的接收器，可以实现对正在移动的载体进行导航处理，对载体当下的位置和移动的速度进行提供。......。

综上所述，选择第二个方案。

2.4  显示器件的选择

方案一：LED数码管的选用。

本次设计中，可以用LED数码管来显示相应站台的站号，提醒司机自动是去向或者是回向的第几站，......。

方案二：LCD12864的选用。

LCD12864具有4位/8位并行、2线或3线串行多种接口方式，方便与单片机连接，内部含有国标一级、二级简体.....。

综上所述，选择方案二。在LCD液晶显......。

2.5  语音芯片的选择

方案一：语音芯片MP3。

MP3是一种音频压缩技术，全称是动态影像专家压缩标准音频层面3（MovingPictureExpertsGroupAudioLayerIII）简称为MP3。用来大幅度地降低音频数据量，利用MPEGAudioLayer3的技术，......。

方案二：语音芯片OTP。

OTP可以直接由PWM扬声器或晶体管放大器驱动。TG1、TG2仅作为输入触发器使用（并开启正电源和触发器）。此外，......。

综上所述，采用了第.....。

2.6  时钟芯片的选择

方案一：DS1302时钟芯片。

DS1302是一种具有涓细电.....。

方案二：DS12887时钟芯片。

DS12887是DALLAS公......。

综上所述，采取了方案......。

2.7  系统整体硬件的确定

本次设计主要完成的任务，就是在51单片机的基础上，......等，构成了一个完整的电路[5]。其主要硬件构成如图2-1所示，系统整体电路图如2-2所示。

 图2-1  基本框图

图2-2  整体系统电路图

3  硬件设计

硬件系统主要由以下几部分组成：主控电路、LCD控制电路、MP3音频输出电路、GPS电路、时钟电路、指示灯电路、按键电路。每个电路通过与微控制器的连接起来执行各自功能。

3.1  单片机最小系统

AT89C51提供以下标准功能：4K字节闪速存储器、128字节内部RAM、32个IO口线、看门狗(WDT)、两个数据指针、两个16位定时/计数器......单片机最小系统如图3-1所示。

本次设计采用内部时钟方式，这种方式的结构紧凑.......。

本次设计中需要按键进行复位，按下按键BUTTON3，.......。

本次设计要准确的显示所要对应的信息，每按下一次按键要显示所要显示的信息。准确的显示所要对应的信息，每按下一次按键都要显示所要显......

如果使用过程中出现错误时，可以使用按键复位，......。

图3-1  AT89C51最小系统

3.2  语音MP3模块

MP3播放器其实就是一个功能特定的小型电脑。在MP3播放器机身里，拥有MP3播放器存储器（存储卡）、MP3播放器显示器（LCD显示屏）、......。MP3电路如图3-2所示。

本次设计具备语音功能，实现语音自动报站。例如“XX站已到，请乘客们带好随身物品由后门下车。”，“乘客们，请不要在车里吸烟、吐痰和扔废弃物，......

图3-2  MP3电路

3.3  GPS模块

3.3.1  GPS定位模块

本次设计中采用了GPS定位系统，GPS定位模块与主控芯片之间进行数据交换。这片砼在被确定的时间和情况下，将会出现悬空的工作状态，时钟脉冲引脚......如图3-3所示。

图3-3  GPS电路

3.3.2  GPS定位原理

车载卫星定位系统，属于现代化智能交通系统的一个分支，在现代化智能交通系统这一巨大的网络体系中，占据着一个极其重要的地位。通过GPS......

公交车自动报站系统与现有的报站的本质区别在于：现有的报站系所有的报站信息存储在司机手边的报站器上，使得所有的信息都来源于司机的“手动”操作，......

3.3.3  GPS定位方法分类

一是根据参考点的不同位置进行分类，主要可以分为以下几类：

（1）绝对定位。即在一个协议的单点地球坐标系中，......

（2）相对定位。即在一个协议的一个地球坐标系中，......对误差定位[7]。

二是按用户接收机在作业中的运动状态不同，则定位方法可分为：

（1）静态定位。即在定位时，把接收器安放到被检测站点上并进行固定。......。

（2）动态定位。即在进行定位时，接收器处于移动的状态。

三是根据误差测距定位方法的工作量和原理的不同......GPS接收器如图3-4所示。

图3-4  GPS接收器

3.4  时钟模块

DS1302的引脚排列，其中VCC2为主电源，VCC1为后备电源。在主电源关闭的情况下，也能保持时钟的连续运行。DS1302由VCC1或VCC2两者中的较大者供电。当VCC2大于VCC1+0.2V时，VCC2给DS1302供电。当VCC2小于VCC1时，......

本次设计使用的DS1302是美国DALLAS公司推出的一种高性能、......时钟电路如图3-5所示。

图3-5  时钟电路

3.5  指示灯模块

本次设计二极管两端接电源和单片机P1.0，P1.0为低电平，采用发光二极管LED指示灯亮来提醒公交车到达。其中L1表示手动模式，L2表示上行，L3表示自动模式，L4表示下行。......指示灯电路如图3-6所示。

图3-6  指示灯电路

3.6  显示模块

LCD12864是一种新型的图形点阵LCD其显示分辨率为128×64，......

本次设计采用LCD12864作为显示模块的显示输出。采用LCD12864的8位并行数据接口，......显示电路如图3-7所示。

图3-7  显示电路

3.7  按键模块

报站器在正常使用的时候完全不需要人工的介入，可以正确的播报进、出站语音及相关服务用语。但是报站器在调试及需要播放文明用语的时候需要人工介入操作，所以报站器需要加入按键控制系统。

在本系统中用第一个按键是设置按键，第二个按键是加，第三个是减，第四个是切换手动自动的，第5个按键是切换上下行的，第6是播报，第7是采集或删除GPS定位数据，第8个是返回按键。按键电路如图3-8所示。

图3-8  按键电路

4  软件系统设计

在本设计系统中，主要是设计了主程序，显示子程序，语音程序等工作管理流程图，并简单分析了各个程序的基本操作和管理流程。

4.1  主程序

图4-1  主程序

主程序设计，主要体现在各个部分的配合上。一般来说当程序进行初始化，系统出现液晶显示屏，液晶显示屏会自动显示到下一站，下车时灯亮起。选择No，则直接表示......主程序如图4-1所示。

4.2  语音程序

MP3语音模块内的子程序，主要体现的功能是对芯片所接受到的音频一......语音程序如图4-2所示。

图4-2  语音程序

4.3  显示模块程序

LCD12864程序接收来自主程序的信号，进入模式子功能，......显示模块程序如图4-3所示。

图4-3  液晶显示程序

4.4  命令处理程序

当接收到信号时，Mplayer会做一些命令处理。当接收到下一站的命令时，.....命令处理程序如图4-4所示。

图4-4  命令处理程序

4.5  按键程序

键盘接口的设计过程中，设计开始之后首先开始向P1口写入，......。

图4-5  键盘接口程序

4.6  程序运行

采用GPS自动报站方案时，正常工作状态下，公交车在每2个站台之间的运行要经历下面四个状态：

一靠站：距离站台10m处，预报站......。

二到站：距离站台5m以内，播报到站信息(......。

三离站：驶离站台5m以外时，......。

四运行：出站5m和距离下一站10m之间，可播放与站台无关的信息，如广告等。

始终要工作的部分有：......。

多数情况下要工作的部分有：......。

少数情况下要工作的部分有：.......。

极少数情况下要工作的部分有：......

5  系统制作及调试

本章主要介绍了基于单片机公交车语音报站器设计系统的制作、焊接、调试及安装......。

5.1  系统的制作

通过以上的几章的介绍和说明，按照电子工艺的操作工程开始制作电路。

一是根据电路原理图，.......。

二是由于现成条件不足，......。

5.2  系统的焊接

在元件焊接过程中，需要注意几点事项：

一是先焊接跳线，......。

二是在焊接过程中，.......。

三是极性元件在......。

5.3  系统的调试

按照上面的步骤，系统在正常的情况下安装并焊接完成。在调试前，......。

一是前工序做好以后，接上+5V的电源，......直到电源指示灯正常点亮。

二是单片机控制电路、LCD12864液晶显示器、......按键的控制是否符合电路的控制要求。

三是语音电路的检测：......直到正常为止。

对以上各个部分调节好以后。至此，系统的整个过程结束。否则，要对其相应的部分做维修处理，直到一切正常为止。

5.4  实物的测试

根据系统的功能需求，确定了总体设计方案，分别介绍了AT89C51主控制器和GPS模块，着重分析了各部分电路，并给出了实际应用电路图，完成了整个系统电路的功能设计。系统实物图如图5-1所示。

图5-1  系统实物图

GPS接收到信号的信息如图5-2所示。

图5-2  GPS接收信号

当GPS正常工作时，绿色指示灯会闪烁，......GPS工作图如下图5-3所示。

图5-3  GPS工作图

测试第一站为A，此时液晶上显示时间、日期和站点的名称，......。站台测试图如图5-4所示。

图5-4  第一站的测试

6  总结与展望

6.1  总结

本文是基于单片机的公交车报站系统的设计。报站器把GPS信号接收及数据处理、MP3语音存储及播站点坐标、拐弯坐标采集、自动报站及手动报站四种信息化技术集于一体，利用站点经纬度信息作为触发条件，自动、准确地播报站名......。下面做个总结：

（1）硬件设计。依据GPS自动语音报站器的功能要求，......。

（2）程序设计。以单片机AT89C51为核心，......。

最后，实现了整个系统的调试。

6.2  展望

本篇文章对单片机保存了足够的I/O端口。文章主要通过使用多个传感器将其信息进行融合，进一步在GPS定位中进行应用，可以对模式进行简单切换操作，......进一步推动了智能化公交系统的应用。

致  谢

光阴似箭，岁月消逝。转瞬间，四年的大学生活即将接近尾声。毕业设计也即将结束，在指导老师的指导下和同学的帮助下，顺利的完成了毕业论文......。

在此要特别感谢我的指导教师对我论文写作上的指导，感谢教师一直给予我的支持和帮助......并且需要在实践中不断提升自身的专业综合能力素质。

附录

源程序

#include

#include "LCD12864.h"

#include "1302.h"

#include "60S2EEPROM.h"    

#include        //???

#include        //???

#define  AA  3000000

//站点   GPS          

sbit key1=P1^0;

sbit key2=P1^1;

sbit key3=P1^2;

sbit key4=P1^3;

sbit key5=P1^4;

sbit key6=P1^5;

sbit key7=P1^6;

sbit key8=P1^7;      //定义按键IO

......

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