單片機(jī)課程設(shè)計(jì)---公交車(chē)自動(dòng)報(bào)站系統(tǒng)

1、 王亞洲公交報(bào)站湖北理工學(xué)院公交車(chē)自動(dòng)報(bào)站系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)報(bào)告指導(dǎo)老師: 胡老師學(xué)生: 王亞洲目錄公交車(chē)自動(dòng)報(bào)站系統(tǒng)11 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)12該系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)的任務(wù)13該系統(tǒng)的I/O分配24該系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)的選擇與討論25總的原理圖&流程圖76程序清單97仿真結(jié)果11公交車(chē)自動(dòng)報(bào)站系統(tǒng)1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)總體結(jié)構(gòu)是:Ø 車(chē)外由TWH630芯片構(gòu)成的兩個(gè)站內(nèi)調(diào)頻發(fā)射模塊。Ø 車(chē)內(nèi)由TWH631構(gòu)成的兩個(gè)解調(diào)接收模塊，以及速度傳感器，下車(chē)呼叫按鈕，手動(dòng)報(bào)站干預(yù)按鈕。一起給51單片機(jī)提供開(kāi)關(guān)量信號(hào)。然后單片輸出開(kāi)關(guān)量的信號(hào)控制開(kāi)關(guān)門(mén)電路、上下車(chē)呼叫指示燈、ISD4004發(fā)語(yǔ)音。2該系統(tǒng)要實(shí)

2、現(xiàn)的任務(wù)Ø 在剛公交車(chē)進(jìn)入某站時(shí)報(bào)出該站的名稱(chēng)，提醒乘客下車(chē)。Ø 在離開(kāi)該站時(shí)能預(yù)報(bào)出下一站的名稱(chēng)，以便乘客做準(zhǔn)備。Ø 在行駛途中，若有乘客在下一站下車(chē)，他可以按下下車(chē)呼叫按鈕，則相應(yīng)的有燈點(diǎn)亮顯示在駕駛位前。到達(dá)該站且車(chē)停穩(wěn)后，車(chē)的后門(mén)能自動(dòng)打開(kāi)。Ø 若在站內(nèi)有乘客要上車(chē)，則可以在看到車(chē)快來(lái)的時(shí)候，按下站里面的呼叫按鈕，此時(shí)應(yīng)有相應(yīng)的燈在駕駛位前點(diǎn)亮。當(dāng)車(chē)在該站停穩(wěn)后，車(chē)的前門(mén)能自動(dòng)打開(kāi)。Ø 如果車(chē)在站內(nèi)是停穩(wěn)的狀態(tài)，則司機(jī)能夠通過(guò)按鈕控制前后門(mén)的隨意開(kāi)關(guān)。Ø 若在車(chē)啟動(dòng)時(shí)，車(chē)的前門(mén)或后門(mén)有未關(guān)的情況，則門(mén)能自動(dòng)關(guān)上。Ø

3、如果某站的調(diào)頻發(fā)射模塊壞了，車(chē)不能自動(dòng)報(bào)站，則司機(jī)能夠通過(guò)手動(dòng)干預(yù)按鈕使車(chē)報(bào)站。3該系統(tǒng)的I/O分配輸入 輸出 2013年5月30日 12² P1.0：手動(dòng)干預(yù)報(bào)站按鈕² P1.1：下車(chē)呼叫按鈕² P1.2：上車(chē)呼叫按鈕² P1.3：車(chē)站定位的解調(diào)接收模塊² P1.4：速度傳感器² P2.3：前門(mén)未關(guān)信號(hào)² P2.4：后門(mén)未關(guān)信號(hào)² P1.5：語(yǔ)音報(bào)站輸出² P1.6：下車(chē)呼叫指示燈² P1.7：上車(chē)呼叫指示燈² P2.0：前門(mén)開(kāi)關(guān)控制² P2.1：后門(mén)開(kāi)關(guān)控制²

4、P2.2：語(yǔ)音站復(fù)位（說(shuō)明：int0和int1即p2.2和p3.3的中斷信號(hào)由車(chē)站定位取反給定）4該系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)的選擇與討論Ø 主芯片的選擇為AT89C51，因?yàn)樵撓到y(tǒng)并不復(fù)雜，只有7個(gè)開(kāi)關(guān)量輸入和6個(gè)開(kāi)關(guān)量輸出。所以不需要太復(fù)雜的芯片。Ø 輸入輸出的管腳的選擇主要是P2和P3，沒(méi)有選擇P0是因?yàn)樗枰侠娮?，這樣有利于電路的簡(jiǎn)化。Ø 關(guān)于公交的定位選擇，我們有很多種方法。比如說(shuō)，GPRS全球定位系統(tǒng)以及一些無(wú)線模塊和視頻圖像處理系統(tǒng)。首先討論GPRS，如果用GPRS的話，每一個(gè)車(chē)都必須加一個(gè)GPRS定位儀，而且還能夠和單片機(jī)通信，告訴單片機(jī)到某一站，這種儀器一

5、般都是好幾萬(wàn)一臺(tái)，故成本太高不宜使用。再討論無(wú)線模塊吧，無(wú)線模塊可以由紅外線、超聲波、無(wú)線電來(lái)充當(dāng)。紅外線由于它的衍射性不好，不能被遮擋，易受干擾，發(fā)射距離非常有限，故不選用。超聲波和紅外線一樣衍射性稍微好一點(diǎn)，但仍不能滿(mǎn)足我們的要求。無(wú)線電衍射性非常好，幾乎不受遮擋，發(fā)射增益高時(shí)，能夠覆蓋幾公里。電視臺(tái)的信號(hào)就是一個(gè)很好的例子，所以可以考慮使用。視頻圖像處理系統(tǒng)就是通過(guò)攝像頭拍下公交車(chē)車(chē)牌，識(shí)別出是那一路公交車(chē)，這樣做的成本比GPRS 只高不低。Ø 既定公交的定位為無(wú)線電模塊，通過(guò)大量選擇發(fā)現(xiàn)TWH630和TWH631組成的無(wú)線電調(diào)頻發(fā)射模塊的電路簡(jiǎn)單且信號(hào)穩(wěn)定可靠。收發(fā)距離在30

6、米以?xún)?nèi)都能可靠出發(fā)。我們把它的距離校定為10米出發(fā)，發(fā)射模塊的調(diào)制頻率為1000Hz。調(diào)節(jié)接收模塊的可調(diào)電阻Rp使其中心頻率也為1000Hz。其發(fā)射電路如下圖所示，只需要一個(gè)NE555芯片，三個(gè)電阻，一個(gè)電容，外加其本身的發(fā)射芯片即可。而其接收電路也是非常簡(jiǎn)單的。也是只要兩塊芯片就夠了，所以其成本合起來(lái)大約只要三十元就夠了。（上位發(fā)射電路）（上位解調(diào)接收電路）Ø 上車(chē)呼叫按鈕按下之后松開(kāi)，需要加一個(gè)延時(shí)，這樣設(shè)計(jì)是因?yàn)槭炙傻脑挘宪?chē)呼叫的調(diào)頻發(fā)射也會(huì)停止。這樣有可能車(chē)還沒(méi)有進(jìn)入也就沒(méi)有收到信號(hào)。這時(shí)只能由乘客一直按著，顯然不方便，所以加此設(shè)計(jì)，延遲時(shí)間大約為2030秒。其實(shí)還有另外一

7、個(gè)設(shè)計(jì)也可以，那就是車(chē)還沒(méi)來(lái)的時(shí)候，乘客就可以按下按鈕。這個(gè)動(dòng)作將會(huì)被保持下來(lái)，讓調(diào)頻發(fā)射模塊一直發(fā)送，直到車(chē)來(lái)停穩(wěn)，打開(kāi)前門(mén)才消掉。但這樣存在一個(gè)問(wèn)題，車(chē)站要知道這個(gè)撤消信號(hào)就必須在車(chē)上另加一個(gè)調(diào)頻發(fā)射，在車(chē)站也要加一個(gè)解調(diào)接收，故雖然這個(gè)設(shè)計(jì)能夠使乘客不必管車(chē)是否來(lái)了，就可以隨意地按呼叫。但是無(wú)故增加成本也不可取。（上圖為加延時(shí)后的調(diào)頻發(fā)射電路，繼電器的左部分為555延時(shí)電路，延時(shí)時(shí)間有變阻器調(diào)節(jié)）Ø 為什么要添加手動(dòng)報(bào)站，這是因?yàn)楣卉?chē)的無(wú)線電定位模塊若有損壞而未能及時(shí)更換，或者是發(fā)生特殊情況，公交路線發(fā)生臨時(shí)改道，這樣以上兩種情況都會(huì)讓公交在該報(bào)的時(shí)候不報(bào)，或有多余的幾站要報(bào)

8、，這樣就需要我們司機(jī)用手動(dòng)干預(yù)報(bào)站按鈕來(lái)干預(yù)報(bào)站。Ø 上車(chē)呼叫指示燈和下車(chē)呼叫指示燈都應(yīng)設(shè)在司機(jī)的駕駛座前。這樣如果兩個(gè)燈都沒(méi)有亮，司機(jī)可以酌情考慮不予停車(chē)，直接開(kāi)過(guò)去，這樣有利于公交系統(tǒng)的運(yùn)作效率。如果把每站的亮燈情況和停車(chē)情況記錄下來(lái)，可以有效監(jiān)控司機(jī)無(wú)故甩人和不停車(chē)現(xiàn)象。Ø 對(duì)于車(chē)門(mén)的控制有專(zhuān)門(mén)的單片機(jī)控制和司機(jī)的手動(dòng)控制，單片機(jī)的控制是給專(zhuān)門(mén)的前后門(mén)控制子電路一個(gè)低脈沖即可。司機(jī)的手動(dòng)控制也是給低脈沖，前后門(mén)子電路完成如下功能的一個(gè)電路，它能在接到一個(gè)低脈沖后發(fā)出一個(gè)時(shí)長(zhǎng)達(dá)三秒的高電平給開(kāi)門(mén)或關(guān)門(mén)的氣動(dòng)電磁閥，使氣動(dòng)活塞推拉連桿開(kāi)關(guān)門(mén)，同時(shí)它還能產(chǎn)生門(mén)的狀態(tài)信號(hào)。默

9、認(rèn)最開(kāi)始是關(guān)狀態(tài)，給一個(gè)低脈沖就會(huì)發(fā)生翻轉(zhuǎn)，故開(kāi)門(mén)和關(guān)門(mén)的手動(dòng)按鈕是一個(gè)按鈕。該子電路和其周?chē)骷倪B接如下圖：下圖是子電路的后門(mén)部分的電路圖，它是JK觸發(fā)器的兩個(gè)輸出與555延時(shí)單路與后的結(jié)果去控制開(kāi)關(guān)門(mén)。Ø 語(yǔ)言播報(bào)芯片是ISD404，在實(shí)際電路中能夠分條存儲(chǔ)分條播報(bào)的語(yǔ)音。通過(guò)特定的觸發(fā)使其一條一條地播報(bào)出來(lái)，但PROTEUS沒(méi)有該芯片，不好仿真。所以我自己畫(huà)了一個(gè)能夠完成類(lèi)似功能的語(yǔ)音播報(bào)子電路，它只需要給一個(gè)低脈沖，即可播報(bào)語(yǔ)音。其語(yǔ)音子電路如下圖：下圖為語(yǔ)音子電路的內(nèi)部電路5總的原理圖&流程圖Ø 下圖為總的流程圖:Ø 下圖為每一站的原理圖:&#

10、216; 下圖為車(chē)上的原理圖6程序清單#include<reg51.h>sbit P1_0=P10;sbit P1_1=P11;sbit P1_2=P12;sbit P1_3=P13;sbit P1_4=P14;sbit P1_5=P15;sbit P1_6=P16;sbit P1_7=P17;sbit P2_0=P20;sbit P2_1=P21;sbit P2_2=P22;sbit P2_3=P23;sbit P2_4=P24;void open&close_q();void open&close_h();void rester(); /復(fù)位聲音芯片void s

11、peaker(); /報(bào)站void delay(); /延時(shí)50msint x0; /30句話之后復(fù)位void main() x0=0;EA=1; /開(kāi)總中斷EX0=1; /開(kāi)外部中斷0EX1=1; /開(kāi)外部中斷1IT0=1; /下降沿觸發(fā)IT1=1; /下降沿觸發(fā)speaker();while(1)if(P1_4!=0) /車(chē)開(kāi)了if(P2_3=0) /前門(mén)未關(guān)open&close_q();if(P2_4=0) /后門(mén)未關(guān)open&close_h(); if(P1_1=0) /下車(chē)呼叫 P1_6=0; /下車(chē)呼叫指示燈亮 if(P1_2=0) /上車(chē)呼叫 P1_7=0; /上

12、車(chē)呼叫指示燈亮 void jingru0() interrupt 0 /進(jìn)入該站范圍speaker();if(P1_0=1) /如果不是手動(dòng)報(bào)站while(P1_4) /未停穩(wěn) if(P1_1=0) /下車(chē)呼叫P1_6=0; /下車(chē)呼叫指示燈亮 if(P1_2=0) /上車(chē)呼叫P1_7=0; /上車(chē)呼叫指示燈亮 if(P1_6=0)open&close_h(); /開(kāi)后門(mén)P1_6=1;if(P1_7=0)open&close_q(); /開(kāi)前門(mén)P1_7=1;void likai() interrupt 2 speaker();void speaker()P1_5=0;delay();P1_5=1;x0+;if(x0