畢業(yè)設(shè)計(jì) 基于gps定位的公交車(chē)自動(dòng)報(bào)站系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1、蘇州經(jīng)貿(mào)學(xué)院蘇州經(jīng)貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（畢業(yè)論文）基于gps定位的公交車(chē)自動(dòng)報(bào)站系統(tǒng)的設(shè)計(jì)系 別： 機(jī)電系 專(zhuān) 業(yè)： 應(yīng)用電子技術(shù)（電子產(chǎn)品營(yíng)銷(xiāo)）班 級(jí)： 應(yīng)電0832班 學(xué) 生 姓 名： 李超 學(xué) 生 學(xué) 號(hào)： 0801083240 指 導(dǎo) 教 師： 王倢婷 王益 2010年 12 月 19日1目錄摘要i前言1第一章 概述21.1gps國(guó)內(nèi)外的發(fā)展形勢(shì)21.1.1國(guó)外的研究現(xiàn)狀21.1.2 國(guó)內(nèi)的發(fā)展現(xiàn)狀21.2 課題研究的內(nèi)容及目標(biāo)3第二章 整體框架及方案比較42.1系統(tǒng)整體框架結(jié)構(gòu)圖42.2單片機(jī)的選擇42.3語(yǔ)音芯片的比較5第三章 系統(tǒng)的硬件研究與設(shè)計(jì)73.1各部分電路圖73.

2、1.1單片機(jī)的最小系統(tǒng)73.1.2 jhd162a液晶顯示電路83.1.3 isd1700s音頻輸出電路及按鍵電路83.1.4 gps模塊接口電路93.2 系統(tǒng)整體電路圖10第四章 系統(tǒng)軟件的研究與設(shè)計(jì)124.1主程序流程圖124.2語(yǔ)音模塊子程序144.3 jhd162a液晶顯示子程序15第五章 系統(tǒng)校驗(yàn)165.1系統(tǒng)仿真165.1.2仿真實(shí)現(xiàn)流程165.2系統(tǒng)運(yùn)行結(jié)果截圖175.2.1開(kāi)機(jī)界面175.2.2接收信號(hào)后17第六章 總結(jié)與展望216.1總結(jié)216.2展望21致謝22參考文獻(xiàn)23附錄24i摘要智能公交系統(tǒng)是智能交通系統(tǒng)的重要研究?jī)?nèi)容，本論文設(shè)計(jì)了一種基于gps定位的公交車(chē)自動(dòng)報(bào)站

3、系統(tǒng)，它利用gps進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，獲得車(chē)輛位置信息，并結(jié)合語(yǔ)音播放技術(shù)，根據(jù)公交車(chē)所處的位置進(jìn)行自動(dòng)報(bào)站、溫磬提示等語(yǔ)音服務(wù)。它可以徹底改變傳統(tǒng)公交車(chē)語(yǔ)音報(bào)站必須由司機(jī)操控才能工作的落后方式，完全不需要人工介入，實(shí)現(xiàn)公交車(chē)報(bào)站的完全智能化。該系統(tǒng)是以gps定位技術(shù)為基礎(chǔ)來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)定位，從而提供自動(dòng)報(bào)站服務(wù)。關(guān)鍵詞：gps；自動(dòng)報(bào)站系統(tǒng)； at89c51 前言從1831英國(guó)人沃爾特漢考克為他的國(guó)家制造出了世界上第一輛裝有發(fā)動(dòng)機(jī)的公共汽車(chē)起，到今天，公交車(chē)已經(jīng)歷經(jīng)了將近200年的發(fā)展過(guò)程。從最初的“悶罐頭”到如今配套的空調(diào)系統(tǒng)；從專(zhuān)人售票到無(wú)人售票；從人工報(bào)站到半自動(dòng)語(yǔ)音報(bào)站，公交車(chē)向著越來(lái)越人性化

4、的方向發(fā)展?？墒悄壳按嬖诘囊粋€(gè)問(wèn)題，半自動(dòng)語(yǔ)音報(bào)站系統(tǒng)需要由司機(jī)在車(chē)子進(jìn)出站的時(shí)候人工操作，由于這兩個(gè)時(shí)間點(diǎn)往往是路面情況最復(fù)雜的時(shí)刻，因此也給行駛中的車(chē)輛帶來(lái)了安全隱患。論文的目標(biāo)就是徹底拋棄人工操作，實(shí)現(xiàn)公交進(jìn)出站的全自動(dòng)語(yǔ)音報(bào)站。利用at89c51單片機(jī)、isd1700系列語(yǔ)音芯片、jhd162a lcd液晶模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)所需要的功能。 單片機(jī)體積小，重量輕，具有很強(qiáng)的靈活性而且價(jià)格便宜，得到越來(lái)越廣泛的運(yùn)用，例如工業(yè)控制領(lǐng)域、家電產(chǎn)品，智能化儀器儀表，計(jì)算機(jī)外部設(shè)備，特別是機(jī)電一體化產(chǎn)品中都有重要的用途。20世紀(jì)80年代中期，intel公司將8051內(nèi)核使用權(quán)以專(zhuān)利互換或出售的形式轉(zhuǎn)給世界

5、許多著名ic制造廠商，這樣8051就變成有眾多制造廠商支持的，發(fā)展出上百個(gè)品種的大家族。到目前為止，其它任何一個(gè)單片機(jī)系列均未發(fā)展到如此的規(guī)模。正因?yàn)?1單片的運(yùn)用是如此廣泛，因此學(xué)習(xí)單片機(jī)的運(yùn)用是非常重要的。學(xué)好單片機(jī)也是學(xué)習(xí)其他嵌入式控制器如arm、dsp的基礎(chǔ)，任何嵌入式控制器都離不開(kāi)單片機(jī)種所涵蓋的如中央處理器，定時(shí)器、中斷控制器，io口控制器， 串行通訊控制器，i2c總線控制器，片內(nèi)外存儲(chǔ)控制器，匯編語(yǔ)言，c語(yǔ)言，操作系統(tǒng)的概念。因此說(shuō)學(xué)好單片機(jī)，再去學(xué)習(xí)其他嵌入式控制器如arm、dsp是比較簡(jiǎn)單的?？梢哉f(shuō)學(xué)好單片機(jī)是其它進(jìn)階微處理器的一個(gè)臺(tái)階。 本次設(shè)計(jì)的課題是“基于gps定位的公

6、交車(chē)自動(dòng)報(bào)站系統(tǒng)的設(shè)計(jì)”， 設(shè)計(jì)中利用無(wú)線收發(fā)模塊及編解碼芯片實(shí)現(xiàn)站臺(tái)的自動(dòng)識(shí)別，通過(guò)單片機(jī)對(duì)液晶模塊及語(yǔ)音模塊的綜合控制實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)語(yǔ)音報(bào)站的功能。 本次設(shè)計(jì)以keil c51開(kāi)發(fā)環(huán)境為編程平臺(tái)進(jìn)行代碼的編譯和運(yùn)行，并在proteus上進(jìn)行仿真。第一章 概述1.1gps國(guó)內(nèi)外的發(fā)展形勢(shì)1.1.1國(guó)外的研究現(xiàn)狀目前，以gps為代表的衛(wèi)星導(dǎo)航應(yīng)用產(chǎn)業(yè)已成為當(dāng)今國(guó)際公認(rèn)的八大無(wú)線產(chǎn)業(yè)之一。隨著技術(shù)的進(jìn)步、應(yīng)用需求的增加，gps以全天候、高精度、自動(dòng)化、高效率等顯著特點(diǎn)及其所獨(dú)具的定位導(dǎo)航、授時(shí)校頻、精密測(cè)量等多方面的強(qiáng)大功能，已涉足眾多的應(yīng)用領(lǐng)域，使gps成為繼蜂窩移動(dòng)通信和互聯(lián)網(wǎng)之后的全球第三個(gè)

7、it經(jīng)濟(jì)新增長(zhǎng)點(diǎn)。雖然具有g(shù)ps定位功能的公交車(chē)市場(chǎng)潛力頗為看好，就現(xiàn)階段而言仍有幾項(xiàng)障礙亟待克服：首先，不論公交車(chē)采用的是內(nèi)建gps芯片或是用外接gps模塊作為解決方案，將無(wú)可避免地提高公交車(chē)成本，也影響消費(fèi)者購(gòu)買(mǎi)的意愿；最后，目前具有提供整合gps芯片與無(wú)線通信技術(shù)的公司仍屈指可數(shù)，且公交車(chē)制造大廠是否愿意采用現(xiàn)有的解決方案，或是另外自行開(kāi)發(fā)仍是未定之?dāng)?shù)。通過(guò)近20年的發(fā)展，gps產(chǎn)品已逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)橄M(fèi)電子產(chǎn)品，且所能應(yīng)用的范圍已擴(kuò)展到日常生活中的通信、pda、定位信息等。不過(guò)，以現(xiàn)階段來(lái)看，由于 gps接收機(jī)的單芯片化技術(shù)、價(jià)格以及市場(chǎng)應(yīng)用服務(wù)等仍未臻成熟，因此，在樂(lè)觀地看待此市場(chǎng)發(fā)展時(shí)，

8、諸如gps ic設(shè)計(jì)的技術(shù)是否能達(dá)到公交車(chē)或pda所需的最小體積、成本是否能降低以及內(nèi)建gps的新公交車(chē)系統(tǒng)是否能引起消費(fèi)者的青睞等問(wèn)題，仍必須審慎地深入評(píng)估。1.1.2 國(guó)內(nèi)的發(fā)展現(xiàn)狀國(guó)內(nèi)gps市場(chǎng)呈現(xiàn)出兩個(gè)重點(diǎn)發(fā)展趨勢(shì)。(1)以車(chē)載導(dǎo)航為核心的移動(dòng)目標(biāo)監(jiān)控、管理與服務(wù)系統(tǒng)。在gps應(yīng)用領(lǐng)域，車(chē)輛應(yīng)用所占的比例較大。最初gps車(chē)輛應(yīng)用一般分為車(chē)輛跟蹤和車(chē)輛導(dǎo)航兩大系統(tǒng)。但當(dāng)摩托羅拉公司推出集車(chē)輛導(dǎo)航與跟蹤于一體的車(chē)輛信息系統(tǒng)后，它就成了發(fā)展的方向。gps車(chē)輛定位監(jiān)控系統(tǒng)主要有自導(dǎo)航應(yīng)用和中心監(jiān)控兩種方式。車(chē)輛監(jiān)控系統(tǒng)是集gps技術(shù)、無(wú)線通信技術(shù)和地理信息系統(tǒng)技術(shù)于一體的綜合車(chē)輛管理系統(tǒng)。一般

9、行業(yè)用戶的車(chē)船隊(duì)監(jiān)控都采用中心監(jiān)控方式，系統(tǒng)由監(jiān)控中心、位于監(jiān)控中心的主站和安裝在移動(dòng)車(chē)輛上的子站等3部分構(gòu)成。系統(tǒng)的工作原理是：安裝在車(chē)輛上的gps接收機(jī)根據(jù)收到的衛(wèi)星信息計(jì)算出車(chē)輛的當(dāng)前位置，通信控制器從gps接收機(jī)輸出的信號(hào)中提取所需要的位置、速度和時(shí)間信息，結(jié)合車(chē)輛身份等信息形成數(shù)據(jù)包，然后通過(guò)無(wú)線信道發(fā)往控制中心?？刂浦行牡闹髡窘邮兆诱景l(fā)送的數(shù)據(jù)，并從中提取出定位信息，根據(jù)各車(chē)輛的車(chē)號(hào)和組號(hào)等，在監(jiān)控中心的電子地圖上顯示出來(lái)。同時(shí)，控制中心的系統(tǒng)管理員可以查詢各車(chē)輛的運(yùn)行狀況，根據(jù)車(chē)流量合理調(diào)度車(chē)輛。(2)面向個(gè)人消費(fèi)者的gps終端產(chǎn)品。芯片的小型化技術(shù)、生產(chǎn)成本的降低、體積與耗電量

10、的減小等有利因素，使gps產(chǎn)品走下神壇、深入到人們的日常生活中。目前面向個(gè)人消費(fèi)者的產(chǎn)品主要有車(chē)載自主導(dǎo)航系統(tǒng)、移動(dòng)監(jiān)控終端以及消費(fèi)類(lèi)電子產(chǎn)品。有集成了gps芯片和地理信息系統(tǒng)數(shù)字地圖的移動(dòng)通信手機(jī)、gps手持機(jī)、gps 手表，甚至gps相機(jī)等，也有基于掌上電腦和筆記本電腦等移動(dòng)設(shè)備的插卡(cf卡式gps接收機(jī))式、外接(gps接收機(jī))式等集成產(chǎn)品。1.2 課題研究的內(nèi)容及目標(biāo)自動(dòng)報(bào)站系統(tǒng)是智能公交系統(tǒng)的組成部分，公交車(chē)自動(dòng)報(bào)站系統(tǒng)是利用全球定位系統(tǒng)（gps）進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，根據(jù)公交車(chē)所處的位置進(jìn)行自動(dòng)報(bào)站、溫磬提示等服務(wù)，它將電子、控制、計(jì)算機(jī)、通信等實(shí)用技術(shù)集中運(yùn)用于公共交通系統(tǒng)，改造舊的服

11、務(wù)模式，建立全新的服務(wù)體系，不但提高了其服務(wù)質(zhì)量，同時(shí)也將為公交公司和社會(huì)帶來(lái)較大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。1課題的主要研究的內(nèi)容針對(duì)我國(guó)的中小城市，自主研發(fā)一套基于gps的公交車(chē)自動(dòng)報(bào)站系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用gps衛(wèi)星定位技術(shù)，徹底改變傳統(tǒng)公交車(chē)語(yǔ)音報(bào)站必須由司機(jī)操控才能工作的落后方式，在公交車(chē)進(jìn)站、出站、拐彎時(shí)能及時(shí)、準(zhǔn)確地自動(dòng)播報(bào)站名及服務(wù)用語(yǔ)，實(shí)現(xiàn)公交車(chē)報(bào)站的完全智能化。在進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，除了實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)要求的功能以外，同時(shí)，由于系統(tǒng)是安裝在公交車(chē)上，屬于車(chē)載終端設(shè)備，所以必須兼顧電源、功耗、體積等因素，且還要考慮到產(chǎn)品成本、開(kāi)發(fā)工具、研發(fā)周期等問(wèn)題。基于以上因素，整個(gè)系統(tǒng)采用了at89c51單片機(jī)作為

12、主控制器的設(shè)計(jì)思路。2課題研究的目標(biāo)本課題研究的是基于gps的公交車(chē)自動(dòng)報(bào)站系統(tǒng)，目的是使公交車(chē)通過(guò)gps定位，準(zhǔn)確獲知并且確定車(chē)輛位置，然后通過(guò)液晶顯示站點(diǎn)信息，提示燈變亮，再由音頻系統(tǒng)自動(dòng)播報(bào)站名，從以前完全手動(dòng)控制變?yōu)檫x擇性自動(dòng)控制，以提高公交系統(tǒng)的準(zhǔn)確性和安全性。第二章 整體框架及方案比較本系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)根據(jù)公交車(chē)通過(guò)不同路段，然后經(jīng)過(guò)gps系統(tǒng)定位報(bào)出站名的功能。系統(tǒng)主要有兩大部分，主控制程序單片機(jī)和語(yǔ)音芯片部分。每個(gè)部分都有不同的方案可供選擇。2.1系統(tǒng)整體框架結(jié)構(gòu)圖本設(shè)計(jì)的整體思路是：通過(guò)按鍵電路和gps定位系統(tǒng)輸入地段信息，直接輸出數(shù)字信號(hào)給單片機(jī)at89c51進(jìn)行處理，在lcd液

13、晶頻上顯示當(dāng)前站名信息。同時(shí)通過(guò)語(yǔ)音芯片輸出放大后的語(yǔ)音信息。其結(jié)構(gòu)框圖如圖所示：gps模塊音頻輸出音頻放大at89c51揚(yáng)聲器lcd按鍵電路圖2.1 整體框架結(jié)構(gòu)圖2.2單片機(jī)的選擇目前基于此課題的設(shè)計(jì)方案主要有兩種，分別是基于fpga的vhdl語(yǔ)言設(shè)計(jì)，基于at89c51單片機(jī)設(shè)計(jì)，下面具體分析各種設(shè)計(jì)方案的優(yōu)缺點(diǎn)。方案一：基于fpga的vhdl語(yǔ)言設(shè)計(jì) 優(yōu)點(diǎn): fpga是一種高密度的可編程邏輯器件，器件集成度高，方便易用。fpga在通信、數(shù)據(jù)處理、網(wǎng)絡(luò)、儀器、工業(yè)控制、軍事和航空航天等眾多領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。隨著功耗和成本的進(jìn)一步降低，fpga還將進(jìn)入更多的應(yīng)用領(lǐng)域。 缺點(diǎn)：用vhdl語(yǔ)

14、言編寫(xiě)的程序很難實(shí)現(xiàn)符合這個(gè)課題的效果，在邏輯算法上也不及51單片機(jī)來(lái)得靈活。在仿真環(huán)境上無(wú)法體現(xiàn)出需要實(shí)現(xiàn)的功能，不太適合用在這個(gè)課題上。 方案二：基于at89c51單片機(jī)設(shè)計(jì) 優(yōu)點(diǎn)：51單片機(jī)具有高效能，資源占用率低等特點(diǎn)。目前51單片機(jī)的使用非常廣泛，關(guān)于51單片機(jī)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的資料非常豐富，很適合初學(xué)者自學(xué)。使用c語(yǔ)言編程可以實(shí)現(xiàn)豐富的功能，在proteus仿真環(huán)境上也可以很好地體現(xiàn)出本設(shè)計(jì)欲達(dá)到的效果。 缺點(diǎn)：對(duì)多線程同時(shí)需要共享資源的任務(wù)處理性能有限，無(wú)法滿足現(xiàn)今對(duì)執(zhí)行效率和存儲(chǔ)容量都有較高要求的信息家電等的需要。在多任務(wù)的處理能力上根本無(wú)法與基于嵌入式操作系統(tǒng)構(gòu)架的方案同日而語(yǔ)。 本

15、設(shè)計(jì)采取方案二以at89c51作為單片機(jī)。由于本課題屬于小型項(xiàng)目，信息處理量不大，采用fpga的設(shè)計(jì)存在成本高，開(kāi)發(fā)過(guò)程復(fù)雜等情況，本項(xiàng)目并不能發(fā)揮出這些芯片的強(qiáng)大功能。基于以上優(yōu)缺點(diǎn)的分析我選擇了第2種設(shè)計(jì)方案。選用atmem公司的at89c51作為控制芯片，成本低，開(kāi)發(fā)周期短，配合各種專(zhuān)用芯片的使用能夠?qū)崿F(xiàn)豐富的功能。可以在proteus仿真環(huán)境中很好的體現(xiàn)出設(shè)計(jì)所要實(shí)現(xiàn)的效果。2.3語(yǔ)音芯片的比較本論文主要考慮了兩種語(yǔ)音芯片，isd1700s語(yǔ)音芯片和otp語(yǔ)音芯片，并且對(duì)它們做了分析比較。方案一：語(yǔ)音芯片isd1700sisd1700s 系列芯片是華邦公司新推出的單片優(yōu)質(zhì)語(yǔ)音錄放電路，

16、是isd1400s與isd2500s的升級(jí)產(chǎn)品。該芯片提供多項(xiàng)新功能，包括內(nèi)置專(zhuān)利的多信息管理系統(tǒng)，新信息提示（valert）,雙運(yùn)作模式（獨(dú)立&嵌入式），以及可定制的信息操作指示音效。芯片內(nèi)部包含有自動(dòng)增益控制、麥克風(fēng)前置擴(kuò)大器、揚(yáng)聲器驅(qū)動(dòng)線路、振蕩器與內(nèi)存等的全方位整合系統(tǒng)功能。 特點(diǎn)： 可錄、放音十萬(wàn)次，存儲(chǔ)內(nèi)容可以斷電保留一百年 兩種控制方式，兩種錄音輸入方式，兩種放音輸出方式 可處理多達(dá) 255 段以上信息 有豐富多樣的工作狀態(tài)提示 多種采樣頻率對(duì)應(yīng)多種錄放時(shí)間 音質(zhì)好，電壓范圍寬，應(yīng)用靈活，價(jià)廉物美 電特性： 工作電壓：2.4v5.5v，最高不能超過(guò)6v 靜態(tài)電流：0.5-1ua

17、工作電流:20ma 可利用振蕩電阻來(lái)自定芯片的采樣頻率，從而決定芯片的錄放時(shí)間和錄放音質(zhì)，而芯片的采樣率可以通過(guò)外部振蕩電阻來(lái)調(diào)節(jié)方案二：語(yǔ)音芯片otpotp可以pwm直接驅(qū)動(dòng)喇叭，也可以通過(guò)三極管放大后驅(qū)動(dòng)喇叭，tg1、tg2只能作為輸入觸發(fā)端（和正電源導(dǎo)通時(shí)，觸發(fā)語(yǔ)音播放）另外的tg11、tg12既可以作為輸入觸發(fā)端，也可以作為輸出驅(qū)動(dòng)端，可以選擇播放語(yǔ)音時(shí)tg11/tg12輸出1hz閃光、3hz閃光、6hz閃光或者常亮模式，這樣就能實(shí)現(xiàn)在播放語(yǔ)音的同時(shí)led閃光或者執(zhí)行其他動(dòng)作，如電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)等。otp語(yǔ)音芯片特點(diǎn) 性能高度集成外圍無(wú)需任何元件,只需一個(gè)104濾波電容。 體積超小有dip8，

18、sop8兩種封裝方便客戶使用、低電壓供電，靜態(tài)基本不耗電。 音質(zhì)效果好，音量大 支持多種控制方式，按鍵控制和單片機(jī)串行脈沖控制.語(yǔ)音可分成32段. 批量?jī)r(jià)格具有絕對(duì)優(yōu)勢(shì),交貨周期短7天。 輸出方式有pwm ，dsk驅(qū)動(dòng)喇叭。本系統(tǒng)中采用方案一。方案一采用isd1700 系列芯片具有優(yōu)質(zhì)語(yǔ)音錄放功能，芯片內(nèi)部包含有自動(dòng)增益控制、麥克風(fēng)前置擴(kuò)大器、揚(yáng)聲器驅(qū)動(dòng)線路、振蕩器與內(nèi)存等的全方位整合系統(tǒng)，具有更大的靈活性和更低的成本，能夠充分發(fā)揮單片機(jī)的效能。而由于方案二中芯片價(jià)格相對(duì)較高，且本程序較小不需要如此高性能芯片，所以相比之下選擇方案一最適合。第三章 系統(tǒng)的硬件研究與設(shè)計(jì)系統(tǒng)硬件電路主要包括按鍵電

19、路，jhd162a液晶顯示電路，isd1700s音頻輸出電路和gps模塊接口電路。每塊電路通過(guò)與單片機(jī)的連接組合，實(shí)現(xiàn)其各自的功能。3.1各部分電路圖3.1.1單片機(jī)的最小系統(tǒng)at89c51單片機(jī)的時(shí)鐘電路可以由三種方式構(gòu)成，即內(nèi)部時(shí)鐘方式、有源晶振方式和外部時(shí)鐘信號(hào)方式。本自動(dòng)報(bào)站系統(tǒng)為內(nèi)部時(shí)鐘方式，即采用外接晶振和電容組成的并聯(lián)諧振電路， at89c51可以工作在20mhz頻率下。電路如圖3-1所示復(fù)位電路主要完成系統(tǒng)的上電自動(dòng)復(fù)位和系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)用戶的手動(dòng)按鍵復(fù)位功能。在本系統(tǒng)中采用較簡(jiǎn)單的rc復(fù)位電路，單片機(jī)在上電瞬間，rst引腳端出現(xiàn)正脈沖，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)復(fù)位。經(jīng)實(shí)踐使用證明，其復(fù)位邏輯穩(wěn)定

20、、可靠。電路圖如圖3-1所示。圖3-1單片機(jī)最小系統(tǒng)電路圖3.1.2 jhd162a液晶顯示電路為了能方便直觀的了解到當(dāng)前地段的站名和信息，顯示的內(nèi)容主要為16字符x 2行，字符點(diǎn)陣為5 x 8點(diǎn)，采用的驅(qū)動(dòng)方式為1/16d。基本操作時(shí)序?yàn)樽x狀態(tài)：rsl，rwh，eh ；寫(xiě)指令：rsl，rwl，d0d7=指令碼，e高脈沖；讀數(shù)據(jù)：rsh，eh ；寫(xiě)數(shù)據(jù)：rsh，rwl，d0d7=數(shù)據(jù)，e高脈沖 ，數(shù)碼管的4，5,6分別與單片機(jī)的p2.0p2.2相連；714分別與p0.0p0.7相連，通過(guò)單片機(jī)的信息處理，從而在液晶顯示頻上顯示各段信息。設(shè)計(jì)電路圖如圖3-2所示。圖3-2jhd162a液晶顯示電

21、路3.1.3 isd1700s音頻輸出電路及按鍵電路isd1700s通過(guò)按鍵系統(tǒng)和gps模塊的信息輸入，在按鍵模式工作時(shí)，芯片可以通過(guò)/led 管腳給出信號(hào)來(lái)提示芯片的工作狀態(tài)，并且伴隨有提示音，isd1700s芯片具有語(yǔ)音錄放功能，通過(guò)不同的數(shù)字信息輸入，系統(tǒng)將會(huì)把先前收錄好的語(yǔ)音通過(guò)音頻放大器進(jìn)行處理，最后經(jīng)過(guò)揚(yáng)聲器喇叭播報(bào)出來(lái)。本系統(tǒng)兼有按鍵操作功能：按下 rec 鍵，/rec 管腳電平變低后開(kāi)始錄音，直到松開(kāi)按鍵使電平拉高或者芯片錄滿時(shí)結(jié)束。（1）錄音結(jié)束后，錄音指針自動(dòng)移向下一個(gè)有效地址，而放音指針則指向剛剛錄完的那段語(yǔ)音地址。（2）放音操作：放音操作有兩種模式，分別是邊沿觸發(fā)和電平

22、觸發(fā)，都由/play 管腳觸發(fā)。（3）快進(jìn)操作：點(diǎn)按一下 fwd 按鈕將/fwd 端拉低，會(huì)啟動(dòng)快進(jìn)操作?？爝M(jìn)操作用來(lái)將播放指針移向下一段語(yǔ)音信息。設(shè)計(jì)電路圖如圖3-3所示。圖3-3 isd1700s音頻電路圖3.1.4 gps模塊接口電路由于電源電壓要求為+5.0v5%（即+4.75v+5.25v），因此模塊引腳1、引腳2，引腳3均接系統(tǒng)的+5v電源。由于該模塊無(wú)需初始化，上電后模塊即可自動(dòng)接收和發(fā)送定位數(shù)據(jù)，故不需要對(duì)其進(jìn)行控制操作，即系統(tǒng)不必向gps模塊發(fā)出控制指令。另外，gps模塊工作電源是+5v，而at89c51單片機(jī)的i/o電壓為+3.3v，所以在gps模塊與at89c51單片機(jī)之

23、間串接27k的保護(hù)電阻。具體硬件接口電路如圖3-4所示：圖3-4 gps模塊接口電路3.2 系統(tǒng)整體電路圖系統(tǒng)主要通過(guò)單片機(jī)at89c51處理：gps模塊接口電路，按鍵電路，isd1700s音頻輸出電路以及jhd162a液晶顯示電路。單片機(jī)主芯片通過(guò)對(duì)按鍵電路和gps模塊的信息處理，將信息發(fā)送到音頻輸出電路和lcd液晶顯示電路，從而可以明確的獲知該地段的站名和準(zhǔn)確播報(bào)信息。系統(tǒng)總體硬件設(shè)計(jì)電路如圖3-5所示。圖3-5 系統(tǒng)整體電路圖第四章 系統(tǒng)軟件的研究與設(shè)計(jì)在自動(dòng)報(bào)站系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)之后，還需要配合設(shè)計(jì)完善的程序才能完全實(shí)現(xiàn)自動(dòng)報(bào)站系統(tǒng)的各項(xiàng)功能。在本系統(tǒng)中，主要設(shè)計(jì)了主程序的流程圖

24、，語(yǔ)音模塊子程序流程圖，并且簡(jiǎn)單的分析了各程序的運(yùn)行流程。4.1主程序流程圖主程序主要涉及各個(gè)部分子程序的調(diào)用。程序初始化后，系統(tǒng)出現(xiàn)開(kāi)機(jī)界面，液晶顯示頻顯示下一站站名。本程序主要兼有兩種控制方式：按鍵控制和gps接收控制。程序接收到信息后語(yǔ)音將自動(dòng)播報(bào)到站信息，液晶顯示頻顯示下一站，下車(chē)的指示燈亮。選擇no，則是繼續(xù)行車(chē)報(bào)站，選擇yes，則停止行車(chē)，終止系統(tǒng)。主程序流程圖4-1所示。開(kāi)機(jī)界面液晶顯示下一站是否選擇gps模式?gps接口電路按鍵掃描語(yǔ)音播報(bào)當(dāng)前到站信息液晶更新顯示下一站下車(chē)指示燈亮接收gps？按鍵按下？是否停止行車(chē)？nnyyynyn結(jié)束圖4-1 主程序流程圖4.2語(yǔ)音模塊子程序

25、isd1700s語(yǔ)音模塊子程序主要是接收主芯片發(fā)送過(guò)來(lái)的音頻信號(hào)，然后由p25端輸出一個(gè)負(fù)脈沖信號(hào)，語(yǔ)音芯片內(nèi)部指針指向本站點(diǎn)的語(yǔ)音段頭，再由p26端輸出一個(gè)負(fù)脈沖信號(hào)，經(jīng)過(guò)音頻放大，通過(guò)揚(yáng)聲器播放當(dāng)前指針指向的語(yǔ)音段。流程圖如圖4-2所示開(kāi)機(jī)界面p25輸出一個(gè)負(fù)脈沖，語(yǔ)音芯片內(nèi)部指針指向本站點(diǎn)語(yǔ)音段頭 p26輸出一個(gè)負(fù)脈沖，播放當(dāng)前指針指向的語(yǔ)音段 結(jié)束收到信號(hào)開(kāi)始是否接收信號(hào)？是否播報(bào)語(yǔ)音信息？nyy圖4-2 語(yǔ)音模塊流程圖4.3 jhd162a液晶顯示子程序jhd162a液晶顯示子程序主要通過(guò)接收主程序發(fā)出的信號(hào)，將其設(shè)置輸入為模式子函數(shù)形式，并初始化lcd子函數(shù)，顯示定位子函數(shù)，顯示字

26、符子函數(shù)，站點(diǎn)信息設(shè)置及調(diào)用，最后顯示站名信息。流程圖如圖4-3所示。開(kāi)機(jī)界面顯示站名信息接收信號(hào)設(shè)置輸入模式子函數(shù)lcd_setinput()初始化lcd子函數(shù)lcd_initial()顯示定位子函數(shù)gotoxy()站點(diǎn)信息設(shè)置及調(diào)用結(jié)束顯示字符子函數(shù)開(kāi)始是否初始化lcd？yn圖4-3 jhd162a液晶顯示流程圖第五章 系統(tǒng)校驗(yàn)軟件的調(diào)試主要使用的是proteus集成開(kāi)始環(huán)境和keil 軟件。keil軟件提供了豐富的函數(shù)和功能強(qiáng)大的集成開(kāi)發(fā)調(diào)試工具。編譯后調(diào)試運(yùn)行，生成hex文件后直接燒寫(xiě)到at89c51芯片中，進(jìn)行系統(tǒng)的軟件仿真。5.1系統(tǒng)仿真 signal：模擬gps接收信號(hào)。 gps

27、接收端收到信號(hào)后會(huì)從高點(diǎn)平跳變?yōu)橐粋€(gè)持續(xù)的低電平直到信號(hào)消失，由于proteus里沒(méi)有語(yǔ)音器件所以用開(kāi)關(guān)來(lái)替代。 d1：播放 燈亮說(shuō)明/play使能，模擬按鍵開(kāi)關(guān)的負(fù)脈沖 d2：快進(jìn) 燈亮說(shuō)明/fwd使能，模擬負(fù)脈沖。 d3：到站指示燈亮，語(yǔ)音播報(bào)結(jié)束后，到站門(mén)開(kāi)，指示燈d3亮，直到信號(hào)消失。 lcd模塊：初步選用字符型液晶，可以顯示公交車(chē)名以及下一站站名。在每個(gè)signal信號(hào)的下降沿跳變顯示下一站站名，否則保持不變。 5.1.2仿真實(shí)現(xiàn)流程 公交車(chē)在離站100米左右收到gps信號(hào),signal給出持續(xù)的低電平直到車(chē)子馳離站點(diǎn)。 這期間可分為三段。 t1:公交車(chē)從接收到信號(hào)到?？康秸?t2：

28、?？?t3：馳離公交站，信號(hào)消失 t1期間當(dāng)單片機(jī)檢測(cè)到signal信號(hào)的下降沿時(shí)，液晶就顯示下一站站名同時(shí)給d2一個(gè)負(fù)脈沖，將語(yǔ)音芯片的播放指針指向下一段；延時(shí)后再給d1一個(gè)負(fù)脈沖，播放當(dāng)前指向語(yǔ)音段。然后d3指示燈亮。 t2期間，指示燈d3保持亮的狀態(tài)。語(yǔ)音播報(bào)完畢。 t3期間，車(chē)子馳離信號(hào)區(qū)，signal信號(hào)上升沿，指示燈d3熄滅，其它不變。5.2系統(tǒng)運(yùn)行結(jié)果截圖5.2.1開(kāi)機(jī)界面當(dāng)系統(tǒng)開(kāi)機(jī)時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)入初始化界面。單片機(jī)c語(yǔ)言程序自動(dòng)默認(rèn)為預(yù)設(shè)站點(diǎn)，液晶顯示該站名信息為“zhaohu z”，此時(shí)的led指示燈均滅。圖5-1 系統(tǒng)初始化界面5.2.2接收信號(hào)后系統(tǒng)接收到gps發(fā)送的信息后，

29、單片機(jī)p25端口輸出一個(gè)負(fù)脈沖信號(hào)，語(yǔ)音芯片內(nèi)部指針指向本站點(diǎn)語(yǔ)音段頭，語(yǔ)音芯片指針下移一位，此時(shí)控制開(kāi)關(guān)閉合led2-blue燈亮。接著單片機(jī)會(huì)在p26端口繼續(xù)輸出一個(gè)負(fù)脈沖信號(hào)，播放當(dāng)前指針指向的語(yǔ)音段，此時(shí)led2-blue熄滅，led1-yellow燈亮。公交車(chē)?yán)^續(xù)向前行駛，根據(jù)gps定位系統(tǒng)向單片機(jī)輸入信息，液晶顯示下一站站名更新，即“juyuan z”，此時(shí)p1.0端口連接的led3-green提示燈燈亮，待公交車(chē)?？空军c(diǎn)后，led燈滅。 圖5-2語(yǔ)音芯片指針下移一位圖5-3語(yǔ)音報(bào)站圖5-4lcd顯示下一站站名更新圖5-5到站指示燈亮圖5-6指示燈滅第六章 總結(jié)與展望6.1總結(jié)智能

30、交通系統(tǒng)是目前世界上交通運(yùn)輸科學(xué)技術(shù)的前沿，智能公交系統(tǒng)是智能交通系統(tǒng)研究的一個(gè)主要方向，它的建立將最大程度地提高車(chē)、路資源的利用率，提高公交服務(wù)的質(zhì)量，從而創(chuàng)造巨大的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益，因此對(duì)智能公交技術(shù)的研究具有深遠(yuǎn)的意義。全球定位系統(tǒng)gps已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。gps可以確定公交車(chē)的地理位置，只要把公交站點(diǎn)的位置數(shù)據(jù)（經(jīng)度和緯度）記錄下來(lái)，就可以知道公交車(chē)是否處于進(jìn)站、到站和出站狀態(tài)。利用gps實(shí)現(xiàn)公交車(chē)的智能報(bào)站，大大減少駕駛員的工作量，提高公交車(chē)運(yùn)行過(guò)程中的安全系數(shù)，是公交智能化的重大改進(jìn)。所以，本文對(duì)gps定位、語(yǔ)音播放，液晶顯示等技術(shù)作了詳細(xì)的研究與討論，總結(jié)如下：1）系統(tǒng)總體方案設(shè)

31、計(jì)。提出了以at89c51單片機(jī)作為主控制器的硬件總體設(shè)計(jì)方案，語(yǔ)音報(bào)站和信息顯示同步。2）系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)。分析設(shè)計(jì)了各部分電路，包括液晶顯示電路、音頻輸出電路及按鍵電路，gps接口電路等，實(shí)現(xiàn)了整個(gè)系統(tǒng)硬件電路的功能。3）系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)。研究分析了系統(tǒng)主程序，液晶顯示模塊程序設(shè)計(jì)和語(yǔ)音模塊程序設(shè)計(jì)等。此外，本文還對(duì)gps在車(chē)輛定位進(jìn)行了相關(guān)研究，提高系統(tǒng)定位的可靠性和完整性。6.2展望由于時(shí)間和精力有限，本文沒(méi)有設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)dr系統(tǒng)定位的硬件電路，但系統(tǒng)mcu留有足夠的i/o口可以使用。本文研究的gps定位中數(shù)據(jù)融合方式采用的是簡(jiǎn)單的模式切換，該方式的優(yōu)點(diǎn)是算法簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)，但這種方式?jīng)]有充分

32、利用多傳感器的冗余信息來(lái)提高定位精度和可靠性，今后可以考慮用緊耦合和松耦合的多傳感器信息融合方式來(lái)完善系統(tǒng)的定位精度和可靠性。系統(tǒng)下一步發(fā)展趨勢(shì)是將gps自動(dòng)報(bào)站系統(tǒng)和gprs技術(shù)和gis相結(jié)合，即把gps定位、gprs無(wú)線通信網(wǎng)和城市地理信息系統(tǒng)結(jié)合起來(lái)，對(duì)城市的公交車(chē)輛進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，可以實(shí)時(shí)掌握整個(gè)路網(wǎng)交通的各種情況，進(jìn)行即時(shí)分析、處理和預(yù)測(cè)，并以最快速度反饋給行駛中的每個(gè)車(chē)輛，優(yōu)化行車(chē)路線，以最佳方式、最短時(shí)間將乘客載至目的地，使車(chē)輛和道路智能化，建立智能的公共交通營(yíng)運(yùn)和調(diào)度系統(tǒng)，進(jìn)一步促進(jìn)智能公交系統(tǒng)的發(fā)展。致謝在本畢業(yè)設(shè)計(jì)的寫(xiě)作過(guò)程中，我的指導(dǎo)老師王益老師傾注了大量的心血，為我確立了

33、研究方向，從論文的選題、構(gòu)思、編排等方面給我詳盡指導(dǎo)。到一遍又一遍地指出每稿中的具體問(wèn)題，嚴(yán)格把關(guān)，循循善誘，王老師深厚的理論功底和豐富的經(jīng)驗(yàn)對(duì)我課題的完成起到了至關(guān)重要的作用。在此，謹(jǐn)向王老師致以崇高地敬意和由衷地感謝。同時(shí)我還要感謝在我學(xué)習(xí)期間給我極大關(guān)心和支持的各位老師以及關(guān)心我的同學(xué)和朋友。當(dāng)然，在我求學(xué)期間，還要感謝我深?lèi)?ài)的父母親一直以來(lái)對(duì)我無(wú)怨無(wú)悔的付出、支持、關(guān)愛(ài)、尊重和信任，在我學(xué)習(xí)、生活、感情、工作上遇到困難時(shí)，是您們幫我抵御風(fēng)霜，謝謝您們。我是幸運(yùn)而幸福的，我知足并且義無(wú)反顧的在大家的關(guān)愛(ài)下堅(jiān)持自己的信念和理想一路前行。參考文獻(xiàn)1 at89c51中文資料手冊(cè)eb2 isd

34、1700 系列數(shù)碼語(yǔ)音電路使用手冊(cè)eb3 多用途df無(wú)線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊eb4 lcd1602a中文資料手冊(cè)eb5 pt2262/2272編解碼集成電路介紹eb6 孫育才.mcs51系列單片機(jī)微型計(jì)算機(jī)及其應(yīng)用m.南京：東南大學(xué)出版社,2004。 7 周波,馮頑童,胡建龍等.公交車(chē)自動(dòng)報(bào)站系統(tǒng)的設(shè)計(jì)j.四川理工學(xué)院學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版, 2008。8張偉，孫穎，趙晶.protel 99 se高級(jí)應(yīng)用m.北京：人民郵電出版社，2007.9曹丙霞，趙艷華.protel 99 se原理圖與pcb設(shè)計(jì)m.北京：電子工業(yè)出版社，2007。10朱定華，黃松，蔡苗.protel 99 se原理圖與印制板設(shè)計(jì)m.北京

35、：清華大學(xué)出版社，2007。附錄本附錄主要分析設(shè)計(jì)了三個(gè)c語(yǔ)言程序，其中包含系統(tǒng)的主程序設(shè)計(jì)，液晶顯示模塊設(shè)計(jì)和語(yǔ)音模塊程序設(shè)計(jì)。附錄一：主程序設(shè)計(jì)公交車(chē)自動(dòng)報(bào)站系統(tǒng)是利用gps進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，實(shí)時(shí)解算車(chē)輛當(dāng)時(shí)的經(jīng)度、緯度等信息，獲得公交車(chē)的實(shí)時(shí)坐標(biāo)，將其與站臺(tái)坐標(biāo)相比較，公交車(chē)駛?cè)胝九_(tái)一定距離范圍內(nèi)時(shí)，不用人工干預(yù)，系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)行報(bào)站、溫磬提示等服務(wù)。如果公交車(chē)需要臨時(shí)改變運(yùn)營(yíng)線路或更換一些語(yǔ)音廣告信息，車(chē)載系統(tǒng)將方便、快捷地下載更新語(yǔ)音信息。若是在自動(dòng)報(bào)站狀態(tài)，則檢測(cè)gps信息，確定公交車(chē)當(dāng)前的地理位置，決定是否播放語(yǔ)音信息，播放哪段語(yǔ)音信息。主程序的流程實(shí)現(xiàn)如下所示：主程序代碼： #incl

36、ude regx52.h #include lcd1602.h #define uchar unsigned char sbit p31=p31; /無(wú)線信號(hào)接收端 sbit p24=p24; /控制快進(jìn) sbit p25=p25; /控制播放 sbit led=p10; /到站指示燈 sbit re=p30; /gps發(fā)射端 sbit reset=p34; /語(yǔ)音芯片復(fù)位 char i; uchar code dis1=zhaohu z ; /站點(diǎn)內(nèi)容可更新或增加 uchar code dis2=juyuan z; uchar code dis3=jin shan; uchar code d

37、is4=shang du; uchar code dis5=shi da ; uchar *p; void delay1ms(unsigned int count) /延時(shí)1ms unsigned int i,j; for(i=0;icount;i+) for(j=0;j120;j+); void delay() int i,j; for(i=0;i255;i+) for(j=0;j120;j+); void send() /gps發(fā)送 re=0; tmod=0x02; /計(jì)數(shù)器工作模式：方式2 自動(dòng)再裝入的8位計(jì)數(shù)器 ea=1; /允許全部中斷 th0=0xf3; /高8位計(jì)數(shù)器作為初值寄存

38、器 tl0=0xf3; /低8位計(jì)數(shù)器初值 et0=1; /允許計(jì)數(shù)器0的中斷響應(yīng) main() lcd_initial(); /lcd初始化 gotoxy(7,0); /顯示定位 print(43); /顯示站名 gotoxy(0,1); print(next:); i=0; p=dis1; /初始化界面 gotoxy(6,1); /初始定位 print(p); /初始顯示 delay(); reset=0; /語(yǔ)音芯片復(fù)位 delay(); delay(); delay(); reset=1; p31=1; send(); /gps發(fā)射 tr0=1; /啟動(dòng)計(jì)數(shù)器 while(1) del

39、ay1ms(300); while(p31); /判斷p31口是否為1,如果是則循環(huán)直到是0后往下執(zhí)行 delay(); p24=0; / 從p24口輸出一個(gè)負(fù)脈沖使fwd有效，指針指向下一段 delay(); p24=1; delay();p25=0; / play有效，播放當(dāng)前段 delay(); p25=1; if(i=5)i=0;elsei+; switch(i) case 0:p=dis1; break; case 1:p=dis2; break; case 2:p=dis3; break; case 3:p=dis4; break; case 4:p=dis5; break; ;

40、gotoxy(6,1); /數(shù)據(jù)指針定位 print(p); /顯示 while(!p31) /判斷p31口是否為0,如果為0則執(zhí)行l(wèi)ed=0否則led=1 delay(); led=0; led=1; delay(); void ttl(void)interrupt 1 / 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0(tf0) re=re; / re值取反產(chǎn)生ttl電平附錄二：液晶顯示模塊程序設(shè)計(jì)1、內(nèi)部等待函數(shù)lcd_wait(void) unsigned char lcd_wait(void) lcdrs=0; /讀狀態(tài) lcdrw=1; _nop_(); lcden=1; _nop_(); while(dbport&0x80); /判斷讀寫(xiě)狀態(tài)使能標(biāo)志 lcden=0; return dbport; 2、向lcd寫(xiě)入命令或數(shù)據(jù)子函數(shù)lcd_write() void lcd_write(bit style, unsigned char input) lcden=0; lcd