基于單片機(jī)的公交報站系統(tǒng)

畢業(yè)設(shè)計（論文）題目：基于單片機(jī)的公交報站系統(tǒng)所屬院（系）：電子信息工程學(xué)院2012年5月30日畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書學(xué)院（直屬系）：電子信息工程時間：2012年4月21日學(xué)生姓名指導(dǎo)教師設(shè)計（論文）題目基于單片機(jī)的公交報站系統(tǒng)主要研究內(nèi)容1．能準(zhǔn)確地播報一條公交線路的站名，包括上行線路和下行線路。2．利用SPR4096模組存儲大量的語音素材，并使用凌陽SPCE061A單片機(jī)進(jìn)行語音播報。3．能在SPLC501液晶顯示屏上顯示站點信息、日期、時間。4．實現(xiàn)全自動報站和手動報站兩種報站功能。5．采用GPS定位技術(shù)，準(zhǔn)確、自動地播報站名、廣告、服務(wù)語等。研究方法該系統(tǒng)主要針對系統(tǒng)控制核心SPCE061A單片機(jī)的程序設(shè)計，采用匯編語言和c語言相結(jié)合的辦法進(jìn)行開發(fā)設(shè)計，使用凌陽自行研發(fā)的16位單片機(jī)開發(fā)環(huán)境IDE和自帶的編程函數(shù)庫對GPS采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并自動語音播報和在SPLC501上顯示信息。main.c主文件中負(fù)責(zé)調(diào)用相關(guān)函數(shù)，Gps.c文件中為LCD液晶初始化程序、GPS串口UART初始化程序和數(shù)據(jù)采集獲取程序。主要技術(shù)指標(biāo)(或研究目標(biāo))1．設(shè)置多個功能按鍵，以便在GPS信號受到外界信號干擾時保證報站器能夠正常工作。2．使用SPLC501液晶，可以同時顯示多個漢字和數(shù)字符號。3．利用SPR4096(512K×8BitsBusFlash)模組擴(kuò)展存儲空間。4．電源為5V直流。5．GPS定位精度在10m以內(nèi)。教研室意見教研室主任（專業(yè)負(fù)責(zé)人）簽字：年月日說明：一式兩份，一份裝訂入學(xué)生畢業(yè)設(shè)計（論文）內(nèi)，一份交學(xué)院（直屬系）目錄摘要 IIIAbstract IV第一章緒論 11.1近年來國內(nèi)外公交車報站器的研制狀況 11.2主要設(shè)計內(nèi)容 21.3技術(shù)指標(biāo)與參數(shù)設(shè)計 2第二章設(shè)計方案及論證 42.1公交車報站器的硬件框圖 42.2公交車報站器工作流程及各部分功能 42.3設(shè)計方案的可行性分析和預(yù)期目標(biāo) 5第三章系統(tǒng)硬件設(shè)計 73.1SPCE061A單片機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計 73.1.1SPCE061A單片機(jī)簡介 73.1.2SPCE061A單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計 103.1.3SPCE061A單片機(jī)電源設(shè)計 123.2SPLC501液晶顯示屏電路設(shè)計 123.2.1SPCE061A實現(xiàn)SPLC501液晶顯示方案 133.2.2SPLC501顯示控制線連接設(shè)計 143.3音頻輸出電路設(shè)計 173.4鍵盤電路設(shè)計 183.5SPR4096模組設(shè)計 193.5.1SPR4096芯片簡介 193.5.2SPR4096硬件連接框圖 203.5.3SPR4096模組電路原理圖 203.6GPS接收電路設(shè)計 223.6.1GPS系統(tǒng)組成及特點 223.6.2GPS基本工作原理 243.6.3GPS器件的選擇 253.6.4HOLUXGR87芯片簡介 253.6.5GR87的輸出語句格式 28第四章系統(tǒng)數(shù)據(jù)的壓縮與處理 314.1數(shù)據(jù)的壓縮與預(yù)存 314.1.1凌陽音頻的壓縮與存儲 314.1.2顯示文字信息的壓縮與存儲 324.1.3定位信息的壓縮與存儲 324.2GPS距離差距的處理與識別 33第五章系統(tǒng)軟件設(shè)計 355.1系統(tǒng)主程序設(shè)計 365.2初始化程序設(shè)計 375.3播放語音程序設(shè)計 385.4GPS自動報站流程圖 39第六章系統(tǒng)可靠性和誤差分析 416.1系統(tǒng)可靠性分析 416.2GPS誤差源的分析 426.3車輛行進(jìn)中產(chǎn)生的偏差 42第七章結(jié)論及展望 43參考文獻(xiàn) 44致謝 45附錄 46附錄I電路原理圖 46附錄Ⅱ程序清單 47

基于單片機(jī)的公交報站系統(tǒng)摘要近年來，GPS(GlobalPositioningSystem)全球定位系統(tǒng)在各種行業(yè)，特別是車輛監(jiān)控與全球定位系統(tǒng)的應(yīng)用中蓬勃發(fā)展。隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，對公交運(yùn)輸也提出更高的要求。隨著全國各大城市公交公司的人員逐步精減，目前各公交公司都在每輛公交車上只配備了一個司機(jī)，進(jìn)行無人售票。為了公交運(yùn)輸?shù)陌踩紤]，目前迫切需要智能化、自動化的公交語音報站系統(tǒng)。本次設(shè)計的公交車報站器是以凌陽十六位單片機(jī)SPCE061A為控制核心，結(jié)合GPS全球定位系統(tǒng)，對車輛的運(yùn)行狀態(tài)（方向、位置、時間、速度等）進(jìn)行實時采集，并進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，當(dāng)車輛達(dá)到預(yù)定位置時，通過凌陽單片機(jī)語音功能進(jìn)行播報站名、提示語、音樂、時間、廣告等信息，并在LCD點陣上顯示，實現(xiàn)全自動報站功能。當(dāng)GPS信號受外界影響時，還可通過鍵盤進(jìn)行手動報站功能。此外，將大量的語音素材存儲在SPR4096模組中，使報站器更具人性化。由于該報站器可以提供自動報站，因此對公交車的行車安全提供了保障。此外，它不僅可以應(yīng)用到公交車上，還可以應(yīng)用到火車及長途汽車上，結(jié)合LCD點陣進(jìn)行報站顯示，提供車上的宣傳用語、廣告、時間等信息服務(wù)。關(guān)鍵詞：自動報站，GPS，凌陽單片機(jī)

DesignofAutomaticStationReportSystemforBusBasedonGPSAbstractSincerecentyears,GPS(GlobalPositioningSystem)hasvastlybeenusedanddevelopedineveryindustry,especiallyinthevehicle-monitoringandpositioningsystem.Withthesustainedgrowingoftheeconomy,thedemandtothebustransportationisincreasingtoo.Nowadaysthebuscompanyallocatesonlyonedriveroneverybusbecauseofthecuttingofthewholeindustry.Consideringthesafeofthebusindustry,iturgentlyneedsanintelligent;automatevoice-broadcastsystemforbustransport.Voice-broadcastequipmentforbusinthisdesigngatherparameters(suchasdirection,location,time,velocity)ofthebusinrealtimeandthenanalyzethedatathedesignusesSunplusMCUasitscore,whichintegratesGPSaspartofit.Whenthebusreachesonelocation,ittakesadvantageofthevoicefunctionofSunplusMCUandLCDMatrixScreenwhenitbroadcastsanddisplaysthelocationname,music,time,note,adandotherinformationautomatically.WhenthesignalofGPSbeingaffectedbytheouterfactor,wecanhandleitbymanualoperation.Inaddition,wecanmakeitmorehumanizationbymakinggooduseofgreatwavematerialsitstores.Thisequipmentprovidestheserviceofauto-broadcast,soguaranteesthesafeofthebus.Itappliesthebusaswellasthetrainandthecoach.Itprovidespromotionalspeech,advertisementandtimeonthevehicleassociatewithLCDMatrixScreen.Keywords:Automaticbus-stopannouncer,GPS,SunplusMCU

第一章緒論城市公共交通是城市發(fā)展和建設(shè)的重要組成部分，是影響社會發(fā)展和國民經(jīng)濟(jì)的具有先導(dǎo)性、全局性的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，加快城市公共交通事業(yè)的發(fā)展，也是加快城市化進(jìn)程的一項重要內(nèi)容。隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，目前各公交公司在每輛公交車上只配備了一個司機(jī)，進(jìn)行無人售票，報站也由原先的隨車售票員報站改為由司機(jī)按鍵報站了。但是由于公交司機(jī)既要開車，又要兼顧按鍵報站，所以常常出現(xiàn)漏報、誤報等現(xiàn)象，不僅不能夠滿足公交系統(tǒng)的要求，而且由于司機(jī)為報站分散精力影響開車，對公交行車的安全埋下了隱患。因此，對自動化、智能化的公交自動語音報站系統(tǒng)的需求也日益強(qiáng)烈。自動報站系統(tǒng)的應(yīng)用即可以節(jié)省職工開支，提高公司效益，又可以用標(biāo)準(zhǔn)的普通話播報站名，使各大城市更利于發(fā)展和交流，方便人們出行。利用GPS（全球定位系統(tǒng)）進(jìn)行公交車自動報站系統(tǒng)是最近幾年的一個熱門課題。衛(wèi)星定位語音報站系統(tǒng)具有自動播報語音、定位精度高等特點。該系統(tǒng)設(shè)計要求車輛的定位精度要高于20m，每臺公交車報站器的成本價格不能高于1500元。自動報站系統(tǒng)要適用于全國各大城市，若遇GPS信號受外界影響還可恢復(fù)成手動操作進(jìn)行報站。本次設(shè)計的目標(biāo)是利用GPS（全球定位系統(tǒng)）系統(tǒng)結(jié)合凌陽單片機(jī)語音技術(shù)開發(fā)一套車輛自動報站系統(tǒng)，包括系統(tǒng)的硬件與軟件，且系統(tǒng)應(yīng)具有維護(hù)費(fèi)用低、建設(shè)費(fèi)用少、定位精度高等特點。該系統(tǒng)的研究內(nèi)容包括：車輛定位系統(tǒng)的硬件與軟件的設(shè)計與制作，即利用凌陽單片機(jī)；對GPS接收機(jī)接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并結(jié)合SPLC501液晶顯示屏和SPCE061A的語音播報功能，使用控制按鍵來實現(xiàn)報站器的全自動報站和手動報站的功能，以及系統(tǒng)的整體測試和實際運(yùn)行。1.1近年來國內(nèi)外公交車報站器的研制狀況城市公共交通是市民出行的主要交通工具之一。提供舒適，安全、便捷的乘車環(huán)境，對于公交企業(yè)來說，不僅是應(yīng)盡的責(zé)任，亦是不斷追求的目標(biāo)。而公交車自動報站器的設(shè)計彌補(bǔ)了傳統(tǒng)人工報站的落后方式，能夠在進(jìn)站、出站時自動播報站名及服務(wù)用語等相關(guān)信息，為市民提供更完善，更人性化的服務(wù)。目前各大城市公交語音報站器技術(shù)主要有以下幾種情況：第一種是一般語音報站器,先通過序號來記錄各個站點，到站前由司機(jī)按進(jìn)站按鈕開始報站，出站時由司機(jī)按下出站按鈕，開始預(yù)報下站的站名；第二種是門控語音報站器，將開門、關(guān)門信號通過轉(zhuǎn)換與語音報站器連接，實現(xiàn)開門和關(guān)門時自動報站；第三種是無線信標(biāo)語音報站器，它在每個公交車站點設(shè)置發(fā)射信號點，當(dāng)公交車接近站點時會收到信標(biāo)信號，開始自動報站，出站后信號消失，開始預(yù)報下一站。該報站器雖報站準(zhǔn)確，卻需要為每個公交站點組建無線發(fā)射信標(biāo)，費(fèi)用高且復(fù)雜，公交公司修改站點非常不方便，而且公交車數(shù)量多時頻率干擾問題嚴(yán)重，維護(hù)成本太高；第四種是GPS自動語音報站器，該報站器是在公交車上安裝GPS自動語音報站器，實現(xiàn)自動識別站點并播報站點信息。由于無需人工操作，報站準(zhǔn)確，無需修建其他車外設(shè)施，被各大城市廣泛使用。1.2主要設(shè)計內(nèi)容公交車自動報站器的設(shè)計包括以下內(nèi)容：1．能準(zhǔn)確地播報一條公交線路的站名，包括上行線路和下行線路。2．利用SPR4096模組存儲大量的語音素材，并使用凌陽SPCE061A單片機(jī)進(jìn)行語音播報，使報站器更具人性化。3．能在SPLC501液晶顯示屏上顯示站點信息、日期、時間。4．實現(xiàn)全自動報站和手動報站兩種報站功能。5．采用GPS衛(wèi)星定位技術(shù)，準(zhǔn)確、自動地播報站名、廣告、服務(wù)語等。1.3技術(shù)指標(biāo)與參數(shù)設(shè)計主要技術(shù)指標(biāo)如下：1．設(shè)置多個功能按鍵，以便在GPS信號受到外界信號干擾時保證報站器能夠正常工作。2．使用128×64的SPLC501液晶，可以同時顯示多個漢字和數(shù)字符號，字體字號可以按8×8，16×16等格式顯示。3．利用SPR4096(512K×8BitsBusFlash)模組擴(kuò)展存儲空間。4．電源為5V直流。5．GPS定位精度在10m以內(nèi)。

第二章設(shè)計方案及論證隨著GPS衛(wèi)星定位技術(shù)的成熟，定位的穩(wěn)定性和精確度的提高，使得利用GPS衛(wèi)星定位進(jìn)行公交自動報站成為可能。通過查閱相關(guān)資料，分析近年來國內(nèi)外公交車報站器的發(fā)展及實際應(yīng)用情況，本設(shè)計采用了全自動報站和手動報站兩種工作方式，通過凌陽單片機(jī)對數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、處理和分析，控制語音播報和液晶顯示屏顯示，來實現(xiàn)公交車報站器的功能設(shè)計。2.1公交車報站器的硬件框圖圖2-1所示為公交車自動報站器的硬件框圖，主要由凌陽SPCE061A單片機(jī)、GPS信號接收電路、音頻輸出電路、電源模塊、SPLC501液晶顯示電路、SPR4096存儲模塊和鍵盤控制電路組成。音頻輸出電路音頻輸出電路GPS模塊按鍵模塊SPLC501液晶顯示屏SPR4096模組凌陽單片機(jī)電源模塊圖2-1公交車報站器設(shè)計方框圖2.2公交車報站器工作流程及各部分功能總體工作流程：首先將站名信息、廣告信息和提示信息存儲到外擴(kuò)存儲器SPR4096存儲模塊中，凌陽單片機(jī)上電工作后先檢查是手動按鍵報站工作方式還是全自動報站工作方式。當(dāng)系統(tǒng)工作在全自動報站方式時，凌陽單片機(jī)接收GPS的信息，其中包括速度、方向、時間、地理位置等信息，GPS通信遵循NMEA0138v2.2協(xié)議，凌陽單片機(jī)按照協(xié)議提取出用信息，結(jié)合公交車的實時運(yùn)行信息，進(jìn)行上行、下行判斷，在SPLC501液晶顯示屏上顯示，并通過揚(yáng)聲器播放站點信息、廣告及提示語。當(dāng)系統(tǒng)工作在手動按鍵工作方式時，通過鍵盤直接控制液晶屏顯示和語音播報。凌陽SPCE061A單片機(jī)：是整個系統(tǒng)的控制核心，主要是執(zhí)行鍵盤控制電路發(fā)出的指令和接收GPS定位信息，并對相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，然后控制語音的播報和液晶顯示屏幕顯示。由于SPCE061A內(nèi)部集成了D/A轉(zhuǎn)換器，不需任何語音芯片就可直接實現(xiàn)語音播報功能。SPLC501液晶顯示屏部分：采用LCD點陣顯示形式，利用單片機(jī)對其逐點掃描，實現(xiàn)報站信息和廣告的顯示。單片機(jī)外部擴(kuò)展部分：主要是按鍵和SPR4096模組。按鍵主要是實現(xiàn)對系統(tǒng)的人為控制；SPR4096模組主要是為了擴(kuò)展單片機(jī)的存儲空間，以便存儲大量的語音素材，使報站器更具人性化。GPS接收部分：捕獲到按一定衛(wèi)星高度截止角所選擇的待測衛(wèi)星的信號，并跟蹤這些衛(wèi)星的運(yùn)行，對所接收到的GPS信號進(jìn)行變換、放大和處理，以便測量出GPS信號從衛(wèi)星到接收機(jī)天線的傳播時間，解譯出GPS衛(wèi)星所發(fā)送的導(dǎo)航電文，實時地計算出測站的三維位置，以及時間、速度、航向等定位信息。2.3設(shè)計方案的可行性分析和預(yù)期目標(biāo)凌陽SPCE061A單片機(jī)最高可工作在49MHz的主頻下，較高的處理速度使μ’nSP能夠非常快速地、容易地處理各種復(fù)雜的數(shù)字信號，并且內(nèi)置D/A、A/D轉(zhuǎn)換器，這使得凌陽SPCE061A的語音處理能力更加靈活，實現(xiàn)語音播報功能更加容易。凌陽SPCE061A還具有32位通用可編程輸入/輸出端口，多達(dá)十四個中斷源和一個通用串口等豐富的片內(nèi)資源，還可擴(kuò)展鍵盤和SPR4096模組，實現(xiàn)SPLC501液晶顯示屏顯示。GPS接收機(jī)選用差分模式產(chǎn)品HOLUXGR87模塊，它的安裝調(diào)試簡單，價格便宜，非常適合測試或?qū)W習(xí)使用；數(shù)據(jù)接口簡單并直接提供TTL電平輸出，可以滿足車載要求，能夠達(dá)到設(shè)計的相關(guān)技術(shù)指標(biāo)。該設(shè)計方案從理論上符合實際運(yùn)行的要求，工作原理可行，各單元電路采用模塊化設(shè)計，實用性強(qiáng)，易檢修，若能應(yīng)用于實際應(yīng)該對公交行業(yè)提供較好的技術(shù)支持。設(shè)計的預(yù)期目標(biāo)：全面了解GPS接收原理和凌陽單片機(jī)的開發(fā)設(shè)計流程，按照任務(wù)書的設(shè)計要求，結(jié)合公交車報站器運(yùn)行的實際情況，力求從理論上研究出更先進(jìn)、實用、廉價的公交車報站器，爭取設(shè)計出實物。

第三章系統(tǒng)硬件設(shè)計公交車自動報站器硬件電路包括：凌陽SPCE061A單片機(jī)、GPS信號接收電路、音頻輸出電路、SPLC501液晶顯示電路、SPR4096存儲模塊和鍵盤控制電路組成。3.1SPCE061A單片機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計本設(shè)計中采用了凌陽16位單片機(jī)SPCE061A作為控制芯片，CPU最高可工作在49MHz的主頻下，較高的處理速度使μ’nSP能夠非?？焖俚亍⑷菀椎靥幚韽?fù)雜的數(shù)字信號，這使得SPCE061A具有相對靈活的語音處理能力。在語音功能的應(yīng)用領(lǐng)域產(chǎn)品中是一種十分經(jīng)濟(jì)的選擇。3.1.1SPCE061A單片機(jī)簡介繼μ’nSP?系列產(chǎn)品SPCE500A等之后SPCE061A是凌陽科技推出的又一款16位結(jié)構(gòu)的微控制器。與SPCE500A不同的是，SPCE061A在存儲器資源方面考慮到便于程序調(diào)試以及用戶的較少資源的需求等功能。SPCE061A的主要性能特點是：采用16位μ’nSP?微處理器，工作電壓(CPU)VDD為2.4~3.6V，(I/O)VDDH為2.4~5.5V，當(dāng)系統(tǒng)處于備用狀態(tài)下(時鐘處于停止?fàn)顟B(tài))，耗電僅為2μA@3.6V，CPU時鐘為0.32MHz~49.152MHz，內(nèi)嵌32K字（Word）閃存（FLASH），2K字（Word）SRAM，內(nèi)置十位ADC、DAC，可編程音頻處理，2個16位可編程定時器/計數(shù)器，32位通用可編程輸入/輸出端口，1個UART和SIO接口，有多達(dá)十四個中斷源等豐富的片內(nèi)資源，同時還具備觸鍵喚醒、在線仿真、文件保密、WatchDog（看門狗）等功能。SPCE061A的結(jié)構(gòu)如圖3-1所示：16位微16位微控制器μ’nSP?＋I(xiàn)CEFlashRAM雙16位定時器/計數(shù)器時基中斷控制器鎖相環(huán)振蕩器CPU時鐘實時時鐘7通道10ADC單通道ADC+AGC雙通道10位DAC串行輸入輸出接口32管腳的通用輸入輸出管腳低電壓檢測/低電壓復(fù)位Watchdog串行異步通信接口IOB7(RXD)IOB10(TXD)IOB0(SCK)IOB1(SDA)……IOA15~0IOB15~0AUD2MIC_INAUD1ICE_ENICE_SCKICE_SDAXI/RVcpXO圖3-1SPCE061A的結(jié)構(gòu)其各部分功能介紹如下：（一）輸入/輸出（I/O）接口：61板將SPCE061A的32個I/O口全部引出：IOA0~IOA15，IOB0~IOB15，對應(yīng)的SPCE061A引腳為：A口，41～48、53、54～60；B口，5～1、81～76、68～64。而且該I/O口是可編程的，即可以設(shè)置為輸入或輸出：設(shè)置為輸入時，分為懸浮輸入或非懸浮輸入，非懸浮輸入又可以設(shè)置為上拉輸入或是下拉輸入；在5V情況下，上拉電阻為150K，下拉電阻為110K；設(shè)置為輸出時，可以選擇同相輸出或者反相輸出。（二）音頻輸入/輸出接口：語音的MIC輸入端，自帶自動增益（AGC）控制，一個2pin的插針外接喇叭，由DAC輸出引腳21或22經(jīng)語音集成放大器SPY0030A放大，然后輸出，SPY0030A是凌陽的一款芯片，功能相當(dāng)于LM386，但是比LM386音質(zhì)好，它可以工作在2.4~6.0V范圍內(nèi)，最大輸出功率可達(dá)700mW（LM386必須工作在4V以上，而且功率只有100mW）。（三）在線調(diào)試器PROBE和EZ_PROBE接口：SPCE061A的開發(fā)可通過在線調(diào)試器PROBE來實現(xiàn)。實際上，PROBE既是一個編程器（即程序燒寫器），又是一個實時在線調(diào)試器，其接口有5pin，我們就是通過它將PROBE與PC機(jī)連接起來進(jìn)行調(diào)試、仿真和下載程序的。這樣，就不需要再用仿真器和編程器了。它可在單片機(jī)應(yīng)用項目的開發(fā)過程中替代常用的兩種工具——硬件在線實時仿真器和程序燒寫器。它利用了SPCE061A內(nèi)置的在線仿真電路ICE和凌陽公司的在線串行編程技術(shù)。PROBE可工作于凌陽IDE集成開發(fā)環(huán)境軟件包下,其5芯的仿真頭可直接連接到目標(biāo)電路板上SPCE061A的相應(yīng)管腳。并可直接通過目標(biāo)電路板上的CPU(SPCE061A)來調(diào)試并運(yùn)行用戶編制的程序PROBE的另一頭是標(biāo)準(zhǔn)的25針打印機(jī)接口?？芍苯舆B接到計算機(jī)的打印口"它與上位機(jī)的通訊可在計算機(jī)IDE集成開發(fā)環(huán)境軟件包下完成。圖3-2是計算機(jī)，PROBE，用戶目標(biāo)板三者之間在線調(diào)試時的外圍連線接口電路。圖3-2PC、PROBE、用戶目標(biāo)板和SPCE061A的外圍連線接口電路圖（四）電源接口61板的內(nèi)核SPCE061A電壓要求為3.3V，而I/O端口的電壓可以選擇3.3V也可以選擇5V。所以，在板子上具有兩種工作電壓：5V和3.3V。對應(yīng)的引腳中15、36和7必須為3.3V,對于I/O端口的電壓51、52、75可以為3.3V也可以是5V，這兩種電平的選擇通過跳線J5來選擇。61板的供電電源系統(tǒng)采用用戶多種選擇方式：1、5V供電：用戶可以用3節(jié)電池，5V直流電壓直接通過SPY0029（相當(dāng)于一般3.3V穩(wěn)壓器）穩(wěn)壓到3.3V，為整個61板提供了5V和3.3V兩種電平的電壓。另外也可以直接外接5V的直流穩(wěn)壓源供電，5V電壓再通過SPY0029穩(wěn)壓到3.3V。2、3.3V供電：用戶可以提供直流3.3V電壓為實驗板進(jìn)行供電，此時整個板子只有3.3V電壓，I/O端口電壓此時只有一種選擇。（五）外部復(fù)位復(fù)位是對61板的硬件初始化，61板本身具有兩種復(fù)位功能：上電復(fù)位功能，即通電就自動復(fù)位；外部復(fù)位功能，即在引腳6上外加一個低電平就可令其復(fù)位。根據(jù)公交車報站器的硬件設(shè)計要求，對SPCE061A單片機(jī)的硬件資源分配見表3-1。表3-1硬件資源分配表WATCHDOG看門狗。復(fù)位時間：0.75s。IOA口IOA0接鍵盤KEY1IOA1接鍵盤KEY2IOA8~IOA15用于SPLC501液晶顯示的數(shù)據(jù)線。IOB口IOB0用于SPR4096的SCK信號。IOB1用于SPR4096的SDK信號。IOB7用于通用串口Rx。IOB4、IOB5、IOB6、IOB9分別接SPLC501的四條控制線。Timer使用情況TimerA放音時使用。DAC音頻輸出。中斷使用情況FIQ_TimerA中斷用于放音。IRQ3_EXT中斷掃描外部按鍵。IRQ7_UART中斷掃描串口數(shù)據(jù)。3.1.2SPCE061A單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計如圖3-3所示為最小系統(tǒng)接線圖，在OSCO、OSCI端接上晶振及諧振電容，在鎖相環(huán)壓控振蕩器的阻容輸入VCP端接上相應(yīng)的電容電阻后即可工作，其他不用的電源端和地端接上0.1μF或100μF的去耦電容提高系統(tǒng)的抗干擾能力。 圖3-3SPCE061A最小系統(tǒng)原理圖SPCE061A單片微控制器的內(nèi)部共有84個引腳，封裝形式為PLCC84其各引腳的功能如表3-2所列。表3-2SPCE061A管腳功能表3.1.3SPCE061A單片機(jī)電源設(shè)計SPCE061A的工作電壓要求為3.3V，而I/O端口的電壓可以是3.3V也可以是5V。因此，該電路設(shè)計上具有兩種工作電壓：3.3V和5V。而SPY0029為凌陽公司設(shè)計的電壓調(diào)整IC，采用CMOS工藝且具有靜態(tài)電流低、驅(qū)動能力強(qiáng)、線性調(diào)整出色等特點，故本電路采用SPY0029芯片作為直流穩(wěn)壓電源設(shè)計,對應(yīng)的SPCE061A引腳中15、36和7必須為3.3V,對于I/O端口的電平參考引腳51、52、75可以為3.3V也可以是5V，這兩種電平的選擇通過跳線J501來選擇。圖3-3圖中的VDDH為SPCE061A的I/O電平參考，接SPCE061A的51、52、75腳；VDDP為PLL鎖相環(huán)電源，接SPCE061A的7腳；VDD和VDDA分別為數(shù)字電源與模擬電源，分別接SPCE061A的15腳和36腳；AVSS1是模擬地，接SPCE061A的24腳；VSS是數(shù)字地，接SPCE061A的38腳；AVSS2接音頻輸出電路的AVSS2。 圖3-4SPCE061A電源電路原理圖3.2SPLC501液晶顯示屏電路設(shè)計本次設(shè)計采用SPLC501液晶顯示模組為128*64點陣，面板采用STN（SuperTwistedNematic）超扭曲向列技術(shù)制成并且由128Segment和64Common組成，LCM非常容易通過接口被訪問。模組上的液晶顯示器采用凌陽科技的SPLC501芯片作為LCD驅(qū)動和控制器，為128*64點陣圖形液晶顯示器。SPLC501液晶顯示模組主要有以下幾個主要部件：1、液晶顯示器（帶驅(qū)動、控制器的液晶面板）；2、復(fù)位按鍵；3、電源指示燈；4、模組接口及跳線；下圖是SPLC501液晶顯示器的結(jié)構(gòu)示意圖：圖3-5SPLC501液晶顯示器的結(jié)構(gòu)示意圖3.2.1SPCE061A實現(xiàn)SPLC501液晶顯示方案鑒于凌陽SPCE061A單片機(jī)（16位單片機(jī)）比傳統(tǒng)的51系列（8位單片機(jī)）具有更加豐富的資源，而且數(shù)據(jù)處理速度更快，可將顯示數(shù)據(jù)通過并行(一般為8位)方式送入驅(qū)動電路，這樣的好處是：相對于串行控制而言，數(shù)據(jù)的刷新速度快，在處理同等數(shù)量的數(shù)據(jù)時，對處理速度要求可以大大降低，從而提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。要用SPLC501液晶顯示屏來顯示漢字、字母和數(shù)字等信息，首先要能夠提取出其字模數(shù)據(jù)，即一個16*8的點陣數(shù)字、字母的字模數(shù)據(jù)共有16個字節(jié)，一個16*16的點陣漢字的字模數(shù)據(jù)共有32個字節(jié)。點陣信息提取方案如下：方案一：固定漢字顯示，就是將要顯示的語句中全部漢字和字母數(shù)據(jù)依次提取出來，按順序存放在存儲器中，當(dāng)有顯示任務(wù)時，直接取出字模數(shù)據(jù)送至顯示器即可。這種方法占用空間少，程序?qū)崿F(xiàn)簡單，顯示速度快。本系統(tǒng)中的顯示數(shù)據(jù)較少，對預(yù)存點陣信息的提取和存儲就是采用這種方案。但是，要想顯示大量的漢字信息或直接對顯示信息進(jìn)行更新，則幾乎是不可能的事。因此，要實現(xiàn)這樣的功能就要采用第二種方案。方案二：將標(biāo)準(zhǔn)的點陣信息字模數(shù)據(jù)的字庫文件（可以采用漢字庫文件HZK16、ASCII碼庫文件ASC16）裝入外擴(kuò)ROM存儲器，采用與PC機(jī)相同的編碼（機(jī)內(nèi)碼），先進(jìn)行基于PC機(jī)的預(yù)處理，提取需顯示內(nèi)容的機(jī)內(nèi)碼，通過串口發(fā)給單片機(jī)，單片機(jī)首先進(jìn)行判斷，若是ASCII碼，則直接計算出起始地址，在ASC16文件中指定位置取出連續(xù)的16個字節(jié)即為其字模信息；若為漢字，單片機(jī)將機(jī)內(nèi)碼轉(zhuǎn)換為區(qū)碼和位碼，再計算出起始地址，在HZK16文件中指定位置取出連續(xù)的32個字節(jié)即為其字模信息，然后送到顯示器去顯示。另外，PC機(jī)與單片機(jī)之間串口通信只是傳輸機(jī)內(nèi)碼，而不是傳輸字模信息，傳輸信息量小，不需要復(fù)雜的通信協(xié)議。這樣既可以減輕單片機(jī)的負(fù)擔(dān)，而且可以根據(jù)要求隨時改變顯示內(nèi)容，非常簡單靈活。針對本系統(tǒng)設(shè)計要求來說，第一種方案就可以很容易實現(xiàn)，且編程簡單，顯示速度也能達(dá)到設(shè)計要求。3.2.2SPLC501顯示控制線連接設(shè)計一、功能說明SPLC501液晶顯示模組采用的驅(qū)動控制芯片為凌陽科技的SPLC501A芯片，SPLC501A為液晶顯示控制驅(qū)動器，集行、列驅(qū)動器和控制器于一體，廣泛應(yīng)用于小規(guī)模液晶顯示模塊。SPLC501A單芯片液晶驅(qū)動，可以直接與其他微控制器接口總線相連。微控制器可以將顯示數(shù)據(jù)通過8位數(shù)據(jù)總線或者串行接口寫到SPLC501A的顯存中。下列是SPLC501A的特點：內(nèi)置8580位顯示RAM。RAM中的一位數(shù)據(jù)控制液晶屏上的一個象素點的亮、暗狀態(tài)。“1”亮“0”暗。具有65行驅(qū)動輸出和132列驅(qū)動輸出（注：模組中的液晶顯示面板僅為64行、128列）?？梢灾苯优c8080系列和6800系列微處理器相連。內(nèi)置晶振電路，也可以外接晶振。工作溫度范圍為－40攝氏度～＋85攝氏度。該系統(tǒng)采用凌陽SPCE061A單片機(jī)的IOB4、IOB5、IOB6、IOB9分別接SPLC501的四條控制線CS1、A0、R/W、EP、IOA(8～15)共8個口對SPLC501連接數(shù)據(jù)線進(jìn)行控制。表3-3SPLC501引腳功能說明接口引腳名說明CS1片選，低有效RES復(fù)位腳A0數(shù)據(jù)命令選擇腳R/W對于6800系列MPU的讀/寫信號（R/W）對于8080系列MPU的寫信號（W/R）EP對于6800系列MPU的時鐘信號使能腳（EP）對于8080系列MPU的讀信號（RD）DB08位數(shù)據(jù)總線DB1DB2DB3DB4DB5DB6DB7VR端口輸出電壓C86C86=’H’選擇6800MPU系列C86=’L’選擇8080MPU系列PS串、并行時序選擇二、控制方法及控制指令SPLC501液晶顯示模組共有23種顯示指令，常用的功能種指令有：1、顯示開關(guān)指令2、顯示起始行設(shè)置這個指令設(shè)置了對應(yīng)顯示屏上首行的顯示RAM行號。有規(guī)律的修改該行號，可以實現(xiàn)滾屏功能。3、頁地址設(shè)置4、設(shè)置列地址由上圖可以看出顯示RAM被分成9頁每頁132個字節(jié)，當(dāng)設(shè)置了頁地址和列地址后，就確定了顯示RAM中的唯一單元，該單元由低到高各個數(shù)據(jù)位對應(yīng)于顯示屏上的某一列的8行數(shù)據(jù)位。注：在本模組中與LCD屏上對應(yīng)的顯示RAM僅為8頁有效（0~7），每頁128字節(jié)。列地址的設(shè)置需要連續(xù)寫兩次指令，如上圖所示，指令數(shù)據(jù)為0001XXXXB和0000XXXXB，都是用低四位放置有8位地址的高低四位數(shù)據(jù)，而指令的DB4指明當(dāng)前設(shè)置的是高四位地址還是低四位地址。5、讀狀態(tài)BUSY當(dāng)BUSY為1時，忙狀態(tài)；當(dāng)BUSY為0時，準(zhǔn)備好狀態(tài)，ADC表示行和列的關(guān)系A(chǔ)DC:1正常輸出（n－131==SEGn），ADC:0為反向輸出（131－n==SEGn）ON/OFF表示液晶顯示開和關(guān)0：顯示打開，1：顯示關(guān)閉RESET0：正常工作狀態(tài)，1：復(fù)位6、寫顯示數(shù)據(jù)這條指令可以將顯示數(shù)據(jù)（8位）寫到RAM中，顯示地址自動加一。3.3音頻輸出電路設(shè)計如前所述，SPCE061A內(nèi)置2路精度為10位的DAC，只需要外接功放電路即可完成語音的播放。圖3-6SPCE061A音頻輸出電路原理圖圖3-6是音頻輸出電路圖。圖中的SPY0030也是凌陽公司的產(chǎn)品，和LM386相比，SPY0030還具有下述優(yōu)勢，比如LM386工作電壓需在4V以上，SPY0030僅需2.4V即可工作(兩顆電池即可工作)；LM386輸出功率100mW以下，SPY0030約700mW。3.4鍵盤電路設(shè)計由于凌陽SPCE061A單片機(jī)具有可編程的I/O口，所以只需將要接按鍵的I/O口設(shè)置為帶上拉電阻的輸入口，按鍵的另一端接到低電平上即可。電路原理圖如圖3-7所示。 圖3-7鍵盤電路原理圖各按鍵的功能定義如下：K1：逐次播放上行各站提示語，每按一次按順序播放一個。K2：逐次播放下行各站提示語，每按一次按順序播放一個。K3：語音預(yù)留鍵，用于播放廣告和文明宣傳語等。在啟用自動報站時，屏蔽按鍵操作；在啟用手動報站時，關(guān)閉串口接收GPS數(shù)據(jù)，按K1、K2鍵，分別執(zhí)行上行/下行報站操作。3.5SPR4096模組設(shè)計凌陽SPCE061A芯片具有語音播放的硬件條件，而且還提供了大量的語音播放的函數(shù)可供調(diào)用，為了使報站器更具人性化，需要存儲大量的語音文字信息。但是由于SPCE061A片內(nèi)只有32K的FLASH存儲器，在播放大量語音資源時需要外擴(kuò)存儲器。這就要求系統(tǒng)擴(kuò)展外部存儲空間，本次設(shè)計采用凌陽公司的SPR4096模組電路，配合PC機(jī)使用ResWriter工具，通過EZ-probe下載線，完成對SPR4096存儲器芯片的擦除、寫入、校驗等功能。并且SPR4096可以直接與SPCE061A單片機(jī)相連，實現(xiàn)SPCE061A單片機(jī)存儲空間的擴(kuò)展。3.5.1SPR4096芯片簡介SPR4096內(nèi)嵌512K*8位高性能FLASH存儲器同時內(nèi)嵌4K*8位SRAM。芯片具有BMI（BusMemoryInterface）并行接口總線與SIF（SerialInterface）串行接口總線。在SPR4096芯片中，使用兩種電源供電，VDDI與VDDQ。VDDI范圍在2.25V-2.75V，這個電源是給內(nèi)部的FLASH與邏輯控制單元供電的。VDDQ范圍在2.25V-3.6V，只給I/O口供電。SPR4096可以工作在5.0MHz頻率下，最大讀電流為2.0mA，最大編程/擦寫電流6.0mA。SPR4096特性如下：

●512K*8位的FLASH，256個扇區(qū)，每個扇區(qū)為2K字節(jié)

●可重復(fù)擦寫20000次

●在自然條件下數(shù)據(jù)保存10年

●4K*8位的SRAM

●供電要求：

VDDI：2.25V-2.75V

VDDQ：2.25V-3.6V

●最大工作頻率：5.0MHz

●最大擦除、燒錄電流：6.0mA

●最大讀取電流：2.0mA3.5.2SPR4096硬件連接框圖SPR4096模組連接框圖如圖3-8所示，SPR模組有兩個接口，一個接口是EZ-probe，這是在使用ResWriter工具對SPR4096進(jìn)行燒寫時連接使用的，另一個接口主要提供電源以及SCK和SDA與SPCE061A連接使用。SPR模組使用3.3V電源供電，注意不要使電源接反。PCSPR4096PCSPR4096SCKSDASPCE061AIOB0IOB1圖3-8SPR4096硬件連接框圖3.5.3SPR4096模組電路原理圖SPR模組的硬件電路主要分為兩部分，如下介紹：第一部分：ResWriter工具對SPR4096進(jìn)行燒寫的下載緩沖電路，此部分電路主要是控制SCK、SDA信號的作用，通過74HC244可以控制SDA信號的高低電平，這樣可以使用ResWriter工具發(fā)出符合燒寫芯片的時序信號，完成對芯片的擦除、寫入與校驗功能。第二部分：SPR4096的工作電路，此部分電路是為了使SPR4096存儲器正常工作的外圍電路，通過SCK、SDA與SPCE061A單片機(jī)相連。如圖3-9所示為SPR模組電路原理圖：圖3-9SPR4096模組電路原理圖如圖3-10所示為SPR4096模組實物圖：圖3-10SPR4096模組實物圖3.6GPS接收電路設(shè)計GPS是英文NavigationSatelliteTimingandRanging/GlobalPositioningSystem的縮寫，譯為利用衛(wèi)星導(dǎo)航進(jìn)行測時和測距/全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)。全球定位系統(tǒng)(GlobalPositioningSystem-GPS)是美國從20世紀(jì)70年代開始研制，歷時20年，耗資300億美元，于1994年全面建成，為高精度導(dǎo)航和定位而研制的全球被動式無線電衛(wèi)星系統(tǒng)，是集成無線電導(dǎo)航、定位和定時于一體的多功能系統(tǒng)。GPS以全天候、自動化、高精度、高效益等顯著特點，贏得廣大使用者的信賴，并成功地應(yīng)用于導(dǎo)航、授時、高精度測量等領(lǐng)域。3.6.1GPS系統(tǒng)組成及特點（一）GPS（全球定位系統(tǒng)）的主要組成部分：GPS定位技術(shù)是利用高空中的GPS衛(wèi)星，向地面發(fā)射L波段的載頻無線電測距信號，由地面上用戶接收機(jī)實時地連續(xù)接收，并計算出接收機(jī)天線所在的位置。因此，GPS定位系統(tǒng)是由以下三個部分組成：GPS衛(wèi)星星座（空間部分）、GPS信號接收機(jī)（用戶設(shè)備部分）和地面監(jiān)控系統(tǒng)（地面控制部分）。1．GPS衛(wèi)星星座GPS衛(wèi)星星座由21顆工作衛(wèi)星和3顆在軌備用衛(wèi)星組成，記作（21+3）GPS星座。24顆衛(wèi)星距地表20～200公里的上空，均勻分布在6個軌道平面內(nèi)，軌道傾角為55度，各個軌道平面之間相距60度，即軌道的升交點赤經(jīng)各相差60度。每個軌道平面內(nèi)各顆衛(wèi)星之間的升交角距相差90度，同一軌道平面上的衛(wèi)星比西邊相鄰軌道平面上的相應(yīng)衛(wèi)星超前30度。衛(wèi)星每11小時58分環(huán)繞地球一次，即當(dāng)?shù)厍驅(qū)阈莵碚f自轉(zhuǎn)一周時，它們繞地球運(yùn)行兩周。位于地平線以上的衛(wèi)星顆數(shù)隨著時間和地點的不同而不同，最少可見到4顆，最多可見到11顆。衛(wèi)星提供全球全天候，每秒一次，持續(xù)不斷的定位訊號。2．GPS信號接收機(jī)GPS信號接收機(jī)（用戶部分）是接收、跟蹤、變換和測量GPS信號的無線電設(shè)備，由天線、接收機(jī)、處理器控制顯示單元、電源組成，GPS信號接收機(jī)接收GPS衛(wèi)星發(fā)射的無線電信號，以獲得必要的定位信息和觀測量，并經(jīng)過數(shù)據(jù)處理而完成定位工作。用戶使用GPS信號接收機(jī)定位導(dǎo)航時，為了計算出三維坐標(biāo)（包括：經(jīng)緯度坐標(biāo)、高度、速度、加速度、時間等），必須接收到3顆以上GPS衛(wèi)星信號。而且接收到衛(wèi)星信號的數(shù)量和幾何位置分布對定位精度有一定的影響。3．地面監(jiān)控系統(tǒng)地面監(jiān)控系統(tǒng)負(fù)責(zé)監(jiān)控全球定位系統(tǒng)的工作：監(jiān)測衛(wèi)星是否正常工作，是否沿預(yù)定的軌道運(yùn)行；跟蹤計算衛(wèi)星的軌道參數(shù)并發(fā)送給衛(wèi)星，由衛(wèi)星通過導(dǎo)航電文發(fā)送給用戶；保持各顆衛(wèi)星的時間同步；必要時對衛(wèi)星進(jìn)行調(diào)度。GPS的地面監(jiān)控系統(tǒng)由分布在全球的5個地面站組成，其中包括：一個主控站、五個衛(wèi)星監(jiān)測站和三個注入站。主控站協(xié)調(diào)和管理地面監(jiān)控系統(tǒng)的主要任務(wù)是：1）根據(jù)本站和其它監(jiān)測站的觀測資料，推算編制各衛(wèi)星的星歷、衛(wèi)星鐘差和大氣修正參數(shù)，并將數(shù)據(jù)傳送到注入站。2）提供全球定位系統(tǒng)的時間基準(zhǔn)。各監(jiān)測站和GPS衛(wèi)星的原子鐘，均應(yīng)與主控站的原子鐘同步，測出其間的鐘差，將鐘差信息編入導(dǎo)航電文，送入注入站。3）調(diào)整偏離軌道的衛(wèi)星，使之沿預(yù)定軌道運(yùn)行。4）啟用備用衛(wèi)星代替失效工作衛(wèi)星。監(jiān)測站是主控站直接控制下的數(shù)據(jù)自動采集中心。觀測資料由計算機(jī)進(jìn)行初步處理，存儲并傳輸?shù)街骺卣?，以確定衛(wèi)星軌道。注入站主要任務(wù)是在主控站的控制下，將主控站推算和編制的衛(wèi)星星歷、鐘差、導(dǎo)航電文和其它控制指令等，注入到相應(yīng)衛(wèi)星的存儲系統(tǒng)，并監(jiān)測注入信息的正確性。（二）GPS（全球定位系統(tǒng)）的主要特點：GPS（全球定位系統(tǒng)）能在全球、全天候工作，且功能多、應(yīng)用廣，采用差分定位，精度可達(dá)厘米級和毫米級。其主要特點如下：1、定位精度高應(yīng)用實踐已經(jīng)證明，GPS相對定位精度在50KM以內(nèi)可達(dá)10-6，100-500KM可達(dá)10-7，1000KM可達(dá)10-9。在300-1500M工程精密定位中，1小時以上觀測的解其平面其平面位置誤差小于1mm，與ME-5000電磁波測距儀測定得邊長比較，其邊長較差最大為0.5mm，校差中誤差為0.3mm。2、觀測時間短隨著GPS系統(tǒng)的不斷完善，軟件的不斷更新，目前，20KM以內(nèi)相對靜態(tài)定位，僅需15-20分鐘；快速靜態(tài)相對定位測量時，當(dāng)每個流動站與基準(zhǔn)站相距在15KM以內(nèi)時，流動站觀測時間只需1-2分鐘，然后可隨時定位，每站觀測只需幾秒鐘。3.6.2GPS基本工作原理GPS的基本定位原理是：測量出已知位置的衛(wèi)星到用戶接收機(jī)之間的距離，然后綜合多顆衛(wèi)星的數(shù)據(jù)就可知道接收機(jī)的具體位置。要達(dá)到這一目的，衛(wèi)星的位置可以根據(jù)星載時鐘所記錄的時間在衛(wèi)星星歷中查出。而用戶到衛(wèi)星的距離則通過記錄衛(wèi)星信號傳播到用戶所經(jīng)歷的時間，再將其乘以光速得到，由于大氣層電離層的干擾，這一距離并不是用戶與衛(wèi)星之間的真實距離，而是偽距（PR）：當(dāng)GPS衛(wèi)星正常工作時，會不斷地用1和0二進(jìn)制碼元組成的偽隨機(jī)碼（簡稱偽碼）發(fā)射導(dǎo)航電文。GPS系統(tǒng)使用的偽碼一共有兩種，分別是民用的C/A碼和軍用的P(Y)碼。C/A碼頻率1.023MHz,重復(fù)周期一毫秒，碼間距1微秒，相當(dāng)于300m；P碼頻率10.23MHz，重復(fù)周期266.4天，碼間距0.1微秒，相當(dāng)于30m。而Y碼是在P碼的基礎(chǔ)上形成的，保密性能更佳。導(dǎo)航電文包括衛(wèi)星星歷、工作狀況、時鐘改正、電離層時延修正、大氣折射修正等信息。它是從衛(wèi)星信號中解調(diào)制出來，以50b/s調(diào)制在載頻上發(fā)射的。導(dǎo)航電文每個主幀中包含5個子幀每幀長6s。前三幀各10個字碼；每三十秒重復(fù)一次，每小時更新一次。后兩幀共15000b。導(dǎo)航電文中的內(nèi)容主要有遙測碼、轉(zhuǎn)換碼、第1、2、3數(shù)據(jù)塊，其中最重要的則為星歷數(shù)據(jù)。當(dāng)用戶接受到導(dǎo)航電文時，提取出衛(wèi)星時間并將其與自己的時鐘做對比便可得知衛(wèi)星與用戶的距離，再利用導(dǎo)航電文中的衛(wèi)星星歷數(shù)據(jù)推算出衛(wèi)星發(fā)射電文時所處位置，用戶在WGS-84大地坐標(biāo)系中的位置速度等信息便可得知。可見GPS導(dǎo)航系統(tǒng)衛(wèi)星部分的每顆衛(wèi)星時刻發(fā)布其位置和時間數(shù)據(jù)信號，用戶接收機(jī)可以測量每顆衛(wèi)星的信號到接收機(jī)的時間延遲，根據(jù)信號傳輸?shù)乃俣染涂梢杂嬎愠鼋邮諜C(jī)到不同衛(wèi)星距離。同時收集至少4顆衛(wèi)星的數(shù)據(jù)時，就可以計算出三維坐標(biāo)、速度和時間。民用導(dǎo)航系統(tǒng)常常采用的GPS定位方法是偽距法。GPS接收機(jī)根據(jù)接收所選的衛(wèi)星發(fā)來的導(dǎo)航信息和時鐘校正參數(shù)的時間，能計算出接收機(jī)到衛(wèi)星的“距離”。如果測量到3顆衛(wèi)星的“距離”，則分別以3顆衛(wèi)星發(fā)射時刻的衛(wèi)星位置（根據(jù)發(fā)射的星歷參數(shù)確定）為中心，根據(jù)測得的“距離”畫出3個球，其交點就是用戶的三維位置。但是，由于接收機(jī)的本機(jī)鐘對星載原子鐘存在偏差，上面所測的“距離”并不是衛(wèi)星接收機(jī)的真實距離，因此稱為“偽距離”，偽距法由此得名。正因為用戶鐘與GPS時間不能精確同步，故每次測量總會存在一個固定的偏差，這使得定位產(chǎn)生不定性。如果在測量出到第4顆衛(wèi)星的偽距，則此時由用戶鐘偏差造成的定位不定性就產(chǎn)生一個由4個相交球面所圍成的誤差體積。從每個偽距測量中加上或減去這個固定的值就消去了該體積，結(jié)果使得4個球面相交于一點，這就是用戶的三維位置。3.6.3GPS器件的選擇在實際使用中，并不是需要關(guān)心如何去計算坐標(biāo)數(shù)據(jù)，GPS器件本身會提供詳細(xì)的定位信息。GPS技術(shù)目前已經(jīng)較為成熟，市場上的GPS產(chǎn)品很多，可以分為下面的3類。1）單點模式產(chǎn)品，如MOTOROLAM12、GARMINGPS25LP等，其定位精度為15m左右。2）雙系統(tǒng)模式產(chǎn)品，如ARGO-16GPS/GLONASS，其定位精度與單點模式產(chǎn)品相似，但在精度上高一些，價格上也略高一些。3）差分模式產(chǎn)品，如HOLUXGR87，其實就是使用單點模式產(chǎn)品的差分功能進(jìn)行差分的GPS（DGPS）定位，其定位精度大大提高。經(jīng)過綜合考慮，選用差分模式產(chǎn)品HOLUXGR87模塊作為本次設(shè)計的GPS器件，它的價格相對便宜，定位精度高，啟動時間短且能直接提供TTL電平輸出，其他的指標(biāo)也能夠達(dá)到設(shè)計要求。3.6.4HOLUXGR87芯片簡介HOLUXGR87模塊的性能指標(biāo)如下：1、相關(guān)特性：

．

最多可同時接收20個衛(wèi)星

．

接收碼:

L1，C/A

碼

．

更新速率:

1HZ

．

時間標(biāo)示：

1脈波/秒,

GPS時間

+/-0.1秒誤差

．

支援通訊協(xié)定：NMEA-0183

v2.2版本規(guī)格輸出及SiRF二位元編碼

．

晶片內(nèi)建

200,000

個衛(wèi)星追蹤運(yùn)算器

．

運(yùn)算程式：ARM7TDMI

．

內(nèi)建快閃記憶體

1Mb

．

最低追蹤信號感度：-159dBm

．

尺寸：25.4

×

25.4

×

7公厘

．

重量：2g

．

操作溫度：

-10℃

to

+

60℃

．

存放溫度：

-20℃

to

+

85℃

．

操作濕度：

5%

to

95%

無壓縮條件下

．

2、位置精準(zhǔn)度

．Autonomous：<

10

公尺

2DRMS

．SBAS：7公尺，(二維RMS,

WAAS修正\u7bc4圍)

．差分修正輸入

(DGPS)：1-5

公尺CEPS

3、定位時間

．定位時間（平均值）

．

重新抓取：0.1

秒

．

熱開機(jī)：

1

秒

．

暖開機(jī)：

38

秒

．

冷開機(jī)：

42

秒

4、輸出入規(guī)格及介面

．NMEA

輸出協(xié)議：

．

支援通訊協(xié)定：

．

NMEA-0183

v2.2版本規(guī)格輸出、SiRF二位元編碼及AI3/FHOLUXGR87在加電后開始運(yùn)行，其基本運(yùn)行過程如下。1、自檢：加電后開始自檢，并通過輸出通道報告自檢結(jié)果，自檢過程將檢測、接收器、實時時鐘和晶振。2、初始化：自檢完畢后，將開始衛(wèi)星探測和跟蹤過程。整個探測過程是完全自動的，正常情況下，HOLUXGR87將用45s的時間獲取位置定位信息（已知星歷表時只需要15s），之后通過輸出通道傳送有效的位置、速度和時間信息。3、導(dǎo)航：探測完畢后，HOLUXGR87將通過輸出通道發(fā)送有效的導(dǎo)航信息，包括經(jīng)緯度、海拔、速度、日期/時間、誤差估計、衛(wèi)星和接收器狀態(tài)。4、衛(wèi)星數(shù)據(jù)收集：在運(yùn)行時，HOLUXGR87將自動更新衛(wèi)星軌道數(shù)據(jù)。HOLUXGR87提供一個單排的6針對外硬件接口，如圖3-11所示。圖3-11HOLUXGR87對外硬件接口其引腳功能如下：TXA(2腳)：第1路串行數(shù)據(jù)發(fā)送腳。RXA(3腳)：第1路串行數(shù)據(jù)接收腳。RXB(4腳)：第2路串行數(shù)據(jù)接收腳。VCC(1腳)：電源，接3.3V~5V電源。GND(5腳)：接地。GR87和SPCE061A單片機(jī)的具體連接方式如圖3-12所示。圖3-12GR87與SPCE061A單片機(jī)連接示意圖3.6.5GR87的輸出語句格式GPS上電后，每隔一定的時間就會返回一定格式的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)格式為：$信息類型，x，x，x，x，x，x，x，x，x，x，x，x，x每行開頭的字符都是‘$’，接著是信息類型，后面是數(shù)據(jù)，以逗號分隔開。一行完整的數(shù)據(jù)如下：$GPRMC,080655.00,A,4546.40891,N,12639.65641,E,1.045,328.42,170809,,,A*60HOLUXGR87的信息類型有六種：GPGSV：可見衛(wèi)星信息；GPGLL：地理定位信息；GPRMC：推薦最小定位信息；GPVTG：地面速度信息；GPGGA：GPS定位信息；GPGSA：當(dāng)前衛(wèi)星信息；結(jié)合本系統(tǒng)只需要判斷公交車的位置和方向即可，不需要很高的精確度，故采用推薦最小定位信息GPRMC。其語句格式如下。$GPRMC,<1>,<2>,<3>,<4>,<5>,<6>,<7>,<8>,<9>,<10>,<11>,<12>,*hh<CR><LP><1>：UTC當(dāng)?shù)貢r間，“時時分分妙妙”的格式。<2>：工作狀態(tài)，A為可用，V為接收器報警，不可用。<3>：緯度，“度度分分.分分分分”格式(前面的0也會傳送)。<4>：緯度半球，N或者S。<5>：經(jīng)度，“度度分分.分分分分”的格式(前面的0也會傳送)。<6>：經(jīng)度半球，E或者W。<7>：對地速度，000.0～999.9節(jié)(前面的0也會傳送)。<8>：對地的航向，000.0°～359.9°(前面的0也會傳送)。<9>：UTC當(dāng)?shù)厝掌?，“天天月月年年”格式?lt;10>：磁變，磁偏角地球磁場在不同的時間、不同地點的偏差，000.0°～180.0°。<11>：磁變方向，E或者W。<12>：工作模式，A為自主，D為差分，E為評估。N為數(shù)據(jù)無效。*hh：為數(shù)據(jù)校驗和。解析內(nèi)容如下：1．時間，這個是格林威治時間，是世界時間（UTC），我們需要把它轉(zhuǎn)換成北京時間（BTC），BTC和UTC差了8個小時，要在這個時間基礎(chǔ)上加8個小時；2．定位狀態(tài)，在接收到有效數(shù)據(jù)前，這個位是‘V’，后面的數(shù)據(jù)都為空，接到有效數(shù)據(jù)后，這個位是‘A’，后面才開始有數(shù)據(jù)；3．緯度，我們需要把它轉(zhuǎn)換成度分秒的格式，計算方法：如接收到的緯度是：4546.408914546.40891/100=45.4640891可以直接讀出45度4546.40891–45*100=46.40891可以直接讀出46分46.40891–46=0.40891*60=24.5346讀出24秒所以緯度是：45度46分24秒。4．南北緯，這個位有兩種值‘N’（北緯）和‘S’（南緯）；5．經(jīng)度的計算方法和緯度的計算方法一樣；6．東西經(jīng)，這個位有兩種值‘E’（東經(jīng)）和‘W’（西經(jīng)）；7．速率，這個速率值是海里/時，單位是節(jié)，要把它轉(zhuǎn)換成千米/時，根據(jù)：1海里=1.85公里，把得到的速率乘以1.85；8．航向，指的是偏離正北的角度；9．日期，這個日期是準(zhǔn)確的，不需要轉(zhuǎn)換；實測的數(shù)據(jù)示例如下：$GPRMC,031604.719,A,3201.3255,N,12054.1669,E,20.15,298.21,250411,,,,*11則表示日期11年4月25日，UTC時間為3時16分4.719秒，北京時間11時16分4.719秒。地點是北緯32度1.3255分，東經(jīng)120度54.1669

第四章系統(tǒng)數(shù)據(jù)的壓縮與處理本章主要闡述對微處理器中的數(shù)據(jù)如何進(jìn)行處理，并對各存儲單元中的數(shù)據(jù)如何存放、處理、調(diào)用進(jìn)行了說明。為了提高數(shù)據(jù)運(yùn)算效率、降低硬件成本，對數(shù)據(jù)進(jìn)行了壓縮處理。4.1數(shù)據(jù)的壓縮與預(yù)存在公交車報站器的系統(tǒng)中，判別車輛行駛的位置以及播報站名和顯示信息時，需要對播報點的語音編碼、文字信息、經(jīng)緯度坐標(biāo)、方向、運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行預(yù)存。為了節(jié)約存儲空間，必須對數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理與壓縮。4.1.1凌陽音頻的壓縮與存儲凌陽SPCE061A是16位單片機(jī)，具有DSP功能，有很強(qiáng)的信息處理能力，最高時鐘頻率可以達(dá)到49MHz，具備運(yùn)算速度高的優(yōu)勢等。這些無疑為語音播放提供了條件。凌陽常用的音頻形式和壓縮算法：1．波形編碼：sub-band即SACM_A2000。特點：高質(zhì)量、高碼率，適于高保真語音和音樂。本方案采用該編碼方式。2．參數(shù)編碼：聲碼器（vocoder）模型表達(dá)，抽取參數(shù)與激勵信號進(jìn)行編碼。如：SACM_S240。特點：壓縮比大，計算量大，音質(zhì)不高，廉價。3．混合編碼：CELP即SACM_S480。特點：綜合參數(shù)和波形編碼之優(yōu)點。除此之外,還具有FM音樂合成方式即SACM_MS01。在此系統(tǒng)中，可由使用計算機(jī)預(yù)先將要播報的報站、廣告、音樂、提示語等音頻信息錄制屬性為8.000KHz，16位，單聲道，15KB/秒的wav格式語音文件，然后使用凌陽音頻壓縮工具將該音頻文件壓縮成A2000的凌陽音頻格式。最后利用凌陽ResWriter工具將其燒錄到SPR4096存儲單元中。4.1.2顯示文字信息的壓縮與存儲首先利用DMTool工具進(jìn)行字模提取，將要顯示的文字信息利用凌陽ResWriter工具將其燒錄到SPR4096存儲單元中，再通過凌陽SPCE061A單片機(jī)編程控制SPLC501液晶顯示屏顯示文字信息。如圖4-1所示為SPLC501液晶顯示屏示例，整個演示程序的演示過程中，無需用戶進(jìn)行操作。程序初始運(yùn)行時，會將液晶屏初始顯示為黑白相間的橫線，隨后，將演示畫點、ASCII碼字符顯示、畫矩形、字符串顯示、畫圓、畫直線、漢字顯示以及滾屏顯示等；演示最后的環(huán)節(jié)為滾屏顯示。圖4-1“凌陽科技”的顯示圖4.1.3定位信息的壓縮與存儲由于我國陸地地處東經(jīng)73度到136度之間，所以在該系統(tǒng)設(shè)計中將采集到的經(jīng)度數(shù)據(jù)首先減去73度，變換使得經(jīng)度范圍在0-63度之間。對經(jīng)緯度值的預(yù)存可以使用存儲每次的增量值的辦法，這樣可使數(shù)據(jù)長度變短，但處理起來要麻煩一些，并且可能產(chǎn)生誤差積累；另外一種方法就是存儲變換后的絕對經(jīng)緯度值，這樣雖然數(shù)據(jù)略長一些，但處理起來比較簡單。經(jīng)過權(quán)衡，本例使用存儲變換后的絕對經(jīng)緯度值。GPS提供的經(jīng)緯度為1/10000分，實際上它的最低位值，是不穩(wěn)定的，所以現(xiàn)只取到1/1000分。由于地球的半徑約為R=6378137m，這樣每1/1000分所對應(yīng)的弧長約為：2πR/(360度×60(分/度))/1000≈1.86m，所以這里只取小數(shù)點后3位。以1/1000分為單位，經(jīng)度的最大值為63×60×1000=3780000。我國緯度的最高值不超過北緯60度，同樣以1/1000分為單位，最大值為60×60×1000=3600000，經(jīng)緯度以二進(jìn)制形式存儲各用24位((3個字節(jié))是足夠了。經(jīng)緯度共需要6個字節(jié)即可。方向數(shù)據(jù)，GPS可提供1/10度的精度，實際使用中以2度為單位已經(jīng)足夠了，所以對采集的數(shù)據(jù)整數(shù)部分除以2，范圍在0-180之間，這樣只須1個字節(jié)就可以了。4.2GPS距離差距的處理與識別由于一般車輛行使的范圍都是比較小的，所以可以將經(jīng)緯度直接看作直角坐標(biāo)來處理。GPS距離的差距測算有如下兩種方法：方案一：用距離長度測算法。設(shè)預(yù)存的經(jīng)度為，預(yù)存的緯度為，車輛位置實時采集的經(jīng)度為x，緯度為y。根據(jù)距離公式，兩點間的距離為：×1.86m如果二將距離控制在小于20m（實際要求10m）進(jìn)行播報，則20/1.86≈10.75，這也就是說車輛的位置(x,y)與預(yù)存的位置(EQ,)之間的值小于10.75即滿足播報的條件，由于單片機(jī)對開平方運(yùn)算較為復(fù)雜，故兩端平方后得：＜115，實際處理時，當(dāng)(x-)，(y-)只有兩個值均小于10.75時，才需要計算是否滿足上式，當(dāng)滿足上式時即達(dá)到了播報的距離。方向的判別主要用于往返同一站點，在不同方向的運(yùn)行的狀況，所以要求的精度并不高，只要在預(yù)存的方向值的基礎(chǔ)上±15(30°)范圍內(nèi)即可。再加上運(yùn)行狀態(tài)等數(shù)據(jù)的識別，即可準(zhǔn)確的進(jìn)行播報。方案二：區(qū)域范圍估算法。我們此次設(shè)計采用這種方法。它只利用固定站點設(shè)計，在站點附近采取站點GPS數(shù)據(jù)信息，將其設(shè)置為預(yù)定值的辦法，在站點附近自動報站的模式。在實測中對于距離誤差的處理采用模糊估算的辦法，采用經(jīng)度[E-0.05，E+0.05]距差設(shè)計，緯度[N-0.05，N+0.05]，這樣的一個矩形區(qū)域內(nèi)測算的辦法，保證在站點附近的報站播報。方案一的優(yōu)點是測量準(zhǔn)確，按距離播報，可以預(yù)知前方到站距離和大概時間，缺點是實現(xiàn)復(fù)雜，計算量大；方案二可以簡化設(shè)計過程，容易實現(xiàn)，雖誤差較大，但對于本次設(shè)計要求并不要求高精度定位的情況已完全可以滿足，并且誤差可以通過利用GR87的高精度差分測量得到抑制。

第五章系統(tǒng)軟件設(shè)計系統(tǒng)軟件部分主要是針對系統(tǒng)控制核心SPCE061A單片機(jī)的程序設(shè)計，采用匯編語言和C語言兩種語言進(jìn)行開發(fā)設(shè)計，使用凌陽自行研發(fā)設(shè)計的16位單片機(jī)開發(fā)環(huán)境IDE，此工具支持Windows環(huán)境下操作，支持標(biāo)準(zhǔn)C語言和匯編語言，集編譯、編程、鏈接、調(diào)試和仿真于一體，應(yīng)用方便簡單易學(xué)，同時還提供大量的編程函數(shù)庫，大大加快了軟件開發(fā)的進(jìn)程。整個軟件系統(tǒng)完成的功能在程序中分為如下文件實現(xiàn)：main.c文件：整個工程的主文件，負(fù)責(zé)調(diào)用相關(guān)函數(shù)完成相關(guān)功能。ISR.c文件：此文件中包含所有工程中要調(diào)用的中斷程序，定義中斷接口和中斷子程序過程及需要返回的值，包括了定時中斷voidFIQ(void),在FIQ_TimerA中斷中調(diào)用語音播放服務(wù)函數(shù)完成，在FIQ_TimerB中調(diào)用PWM驅(qū)動音頻播放順序；UART串行通訊中斷voidIRQ7(void),IRQ7中斷中接收GPS的數(shù)據(jù)，并對接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，如果判斷為進(jìn)行播報，則調(diào)用顯示程序和語音播放程序。EXT外部中斷程序voidIRQ3(void)掃描鍵盤鍵盤與得到鍵盤程序。Gps.c文件：此文件包含LCD液晶初始化程序；GPS串口UART初始化程序；GPS數(shù)據(jù)采集獲取程序，既站點信息提取。SPLC501USER.c文件：此文件中包含有與LCD點陣顯示操作有關(guān)的函數(shù)，包括LCD點陣的處始化、LCD點陣的驅(qū)動、LCD點陣的顯示。SPLC501USER_IO.ASM文件：此文件定義了501的操作函數(shù)，包括初始化，讀、寫、狀態(tài)字讀取、底層子模定義等。RW_4096.asm文件：與SPR4096存儲器相關(guān)的操作函數(shù)，包括初始化，讀、寫、擦除操作等。另外將與播放語音的相關(guān)操作函數(shù)寫在main.c文件中。在語音處理方面采用了凌陽科技的sacmv26e.lib函數(shù)庫完成語音播放功能，只需要調(diào)用幾條函數(shù)就可以播放語音。漢字字模顯示保存在1.c文件中，用于LCD中漢字的顯示。5.1系統(tǒng)主程序設(shè)計開始初始化局部變量開總中斷，初始化SPR4096、串口、GPS、LCD顯示、外部中斷初始化GPS數(shù)據(jù)讀取是否有鍵按下NY關(guān)閉GPS數(shù)據(jù)開始初始化局部變量開總中斷，初始化SPR4096、串口、GPS、LCD顯示、外部中斷初始化GPS數(shù)據(jù)讀取是否有鍵按下NY關(guān)閉GPS數(shù)據(jù)中斷手動播報程序GPS自動站點播報清中斷，返回圖5-1主程序流程圖5.2初始化程序設(shè)計系統(tǒng)要對SPR4096、GPS串口通訊、鍵盤外部輸入中斷初始化設(shè)置及SPLC501LCD進(jìn)行初始化，程序流程圖如圖5-2、圖5-3、圖5-4、圖5-5所示。設(shè)置系統(tǒng)時鐘為49MHHH開設(shè)置系統(tǒng)時鐘為49MHHH開始設(shè)置IOB0、IOB1為高電平輸出結(jié)束初始化顯示緩沖區(qū)和顯示變量開始設(shè)置IOA高8位為輸出口結(jié)束打開4KHz中斷設(shè)置IOB7為高電平輸入口（秒）—開始結(jié)束設(shè)置IOA0、IOA1、IOB2、IOB3為上拉電阻輸入口開始打開EXT1、EXT2中斷（IRQ3）結(jié)束圖5-2SPR4096初始化圖5-3串口UART中斷的初始化圖5-5鍵盤外部中斷的初始化初始化鍵盤變量設(shè)置UART串口波特率4800打開UART中斷（IRQ7），設(shè)置command1、command2，清除緩存數(shù)據(jù)顯示默認(rèn)漢字顯示信息圖5-4LCD顯示初始化5.3播放語音程序設(shè)計由于語音資源存儲在SPR4096上面，需要獲得語音資源，關(guān)鍵解決語音資源的起始地址，然后通過讀取函數(shù)獲得語音資源。函數(shù)流程圖如圖5-6所示。獲得語音資源語音資源解碼獲得語音資源語音資源解碼語音播放結(jié)束YNNYN取得語音資源的開始地址和結(jié)束地址初始化放音隊列與解碼結(jié)束放音Y清看門狗開始判斷解碼隊列為空?是否播放結(jié)束?是否有鍵按下?圖5-6播放語音程序流程圖5.4GPS自動報站流程圖串口IRQ7中斷程序就是利用串口接收GPS數(shù)據(jù)，根據(jù)NMEA0183協(xié)議提取公交車的經(jīng)緯度、運(yùn)動的方向和速度等信息。程序的流程圖如圖5-7所示。開始提取GPS中的經(jīng)緯度、方向等定位信息開始提取GPS中的經(jīng)緯度、方向等定位信息是’$’嗎？是’G’嗎？是’P’嗎？是’R’嗎？是’M’嗎？是’C’嗎？NNNNNNYYYYYY返回圖5-7GPS接收數(shù)據(jù)流程圖GPS自動報站的實現(xiàn)就是依靠GPS采集公交車實時運(yùn)行的數(shù)據(jù)(x，y，n），與預(yù)存的數(shù)據(jù)（，，）進(jìn)行比較，由單片機(jī)控制是否要播報語音和顯示，并調(diào)用相應(yīng)的操作。程序流程圖如圖5-8所示，其中公交車當(dāng)前運(yùn)行位置（x,y），站點位置（，），公交車與第i站站點信息在（[x-0.01,x+0.00],[y-0.01,y+0.01]）范圍內(nèi)時播報i站信息。采用區(qū)域播報的方式報站。是否在站點區(qū)域？內(nèi)？關(guān)閉串口中斷是否在站點區(qū)域？內(nèi)？關(guān)閉串口中斷GPS信息提取經(jīng)度E，緯度NNYKey=?站點1站點k站點3站點2…將站點i的信息存入當(dāng)前站單元播報：xxx車站信息打開串口，并清看門狗結(jié)束是否有鍵中斷？YNGPS串口數(shù)據(jù)接收開始圖5-8GPS自動報站流程圖

第六章系統(tǒng)可靠性和誤差分析整個系統(tǒng)的設(shè)計不僅要實現(xiàn)基本功能的實際要求，還要保障系統(tǒng)能夠穩(wěn)定的運(yùn)行。本章主要討論公交車自動報站器設(shè)計的可靠性和系統(tǒng)運(yùn)行自動報站的誤差分析。6.1系統(tǒng)可靠性分析1．凌陽SPCE061A單片機(jī)內(nèi)嵌32K字（Word）閃存（FLASH），2K字（Word）SRAM，內(nèi)置十位DAC、ADC轉(zhuǎn)換器，無需外部三總線結(jié)構(gòu)，極大減少了外界電磁噪聲的干擾，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。2．本次設(shè)計采用SPCE061A單片機(jī)為PLCC84封裝的，有15個空余腳，在使用時確保15個空余腳懸浮。3．設(shè)置復(fù)位電路，當(dāng)電源失效或電壓降到某一電壓值以下時，產(chǎn)生復(fù)位信號對系統(tǒng)進(jìn)行復(fù)位。4．在凌陽單片機(jī)不用的電源端和地端接上0.1μF或100μF的去耦電容，提高單片機(jī)的抗干擾能力。5．使用SPCE061A自帶的WatchDog功能，復(fù)位時間為0.75s，以防止單片機(jī)受到干擾或程序運(yùn)行混亂而陷入死循環(huán)。6．GPS信號容易受到建筑和金屬的阻隔，所以應(yīng)當(dāng)盡量避開強(qiáng)磁場和高大建筑群所在地域，以減少對GPS的屏蔽。7．接地技術(shù)往往是抑制噪音的重要手段，良好的接地可以在很大程度上抑制系統(tǒng)內(nèi)部噪音耦合，防止外部干擾的侵入，提高系統(tǒng)的抗干擾能力。此外設(shè)備的金屬外殼和屏蔽用的導(dǎo)體必須良好接地；模擬地與數(shù)字地要分開，最后只在一點相連，如果兩者不分，則會互相干擾。以上措施有效的保證了系統(tǒng)的可靠性，確保系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確、可靠運(yùn)行。6.2GPS誤差源的分析GPS測量中出現(xiàn)的各種誤差按其來源大致可分為三種類型：1．信號傳播誤差：因為GPS衛(wèi)星是在距地面20000km的高空中運(yùn)行，GPS信號向地面?zhèn)鞑r要經(jīng)過大氣層，因此，信號傳播誤差主要是信號通過電離層和對流層的影響。此外，還有信號傳播的多路徑效應(yīng)的影響；2．與衛(wèi)星有關(guān)的誤差：主要包括衛(wèi)星星歷誤差、衛(wèi)星鐘的誤差、地球自轉(zhuǎn)的影響和相對論效應(yīng)的影響等；3．觀測誤差和接收設(shè)備的誤差。前兩項誤差是本次設(shè)計無法控制的誤差，在本次設(shè)計中GPS接收設(shè)備是采用差分模式產(chǎn)品HOLUXGR87，此芯片誤差也以固定，這里不做過多的考慮。6.3車輛行進(jìn)中產(chǎn)生的偏差由于實際上車輛行使的路線和指定播報點總是要有一定差距的（如圖6-1所示），這種情況只有在行進(jìn)方向的左右兩側(cè)產(chǎn)生，記此偏差的最大值為，且是不會超過2m的；另一個影響因素是在運(yùn)行狀態(tài)下兩次采集時間間隔中車輛行走距離的影響，這種影響只在行進(jìn)方向的前后兩個方向產(chǎn)生，記此偏差的最大值為，而公交車在進(jìn)站前的行使速度是限制在30km/s之內(nèi)的，且GPS數(shù)據(jù)采集間隔小于1s，所以兩次采集時間間隔中車輛行走距離小于8.3m，≤4.15m。實際行走路線指定行走路線圖6-1車輛行進(jìn)中偏差分析圖實際行走路線指定行走路線結(jié)合以上兩種情況，產(chǎn)生的綜合最大誤差為E＝≤4.61m。此值只是理論上的偏差，在實際中運(yùn)行還需對系統(tǒng)進(jìn)行動態(tài)測試，確保定位精度在規(guī)定范圍以內(nèi)。

第七章結(jié)論及展望在科技高速發(fā)展的今天，科技含金量高、環(huán)保型、智能型的公交設(shè)施已成為一個國家和地區(qū)發(fā)展水平和國際形象的重要衡量標(biāo)準(zhǔn)。公交車在城市交通事業(yè)中占有舉足輕重的地位，它給人們外出提供了方便快捷的服務(wù)，而報站器直接影響到公交車的服務(wù)質(zhì)量。公共交通必須依靠科技進(jìn)步來滿足日益增長的社會需求，這一點已經(jīng)成為共識，其中，十分明顯的趨勢是客車檔次在提高、數(shù)量在大幅增加，同時無人售票也是必然趨勢。因此，我認(rèn)為在不久之后，自動報站器將完全取代傳統(tǒng)的人工報站，普遍使用于各大、中、小城市。以往公交車報站器的設(shè)計，司機(jī)可以通過鍵盤進(jìn)行報站控制，通過語音和顯示屏進(jìn)行報站，減輕了乘務(wù)人員的負(fù)擔(dān)。但在控制過程中，由于要分散司機(jī)的注意力，同時就存在著安全隱患，本次設(shè)計對以往的公交車報站器進(jìn)行了改進(jìn)，增加了GPS技術(shù)，使其具備手動報站和GPS自動報站兩種報站方式，采用先進(jìn)的衛(wèi)星定位技術(shù)與凌陽SPCE061A強(qiáng)大的語音播報技術(shù)相結(jié)合的方式，改變了傳統(tǒng)公交車語音報站器必須由司機(jī)操控才能工作的落后方式。進(jìn)站、出站自動播報站名及服務(wù)用語，準(zhǔn)確、及時、完全不需要人工介入，是公交車語音報站器的一項技術(shù)革命，它為公交車的安全行駛和對乘客提供報站服務(wù)及乘坐安全提供了一定的保障，實現(xiàn)了公交車報站器的完全智能化。本課題中公交車自動報站系統(tǒng)已基本做出實物，主要功能己基本實現(xiàn)，在GPS系統(tǒng)不穩(wěn)定的情況下可以由鍵盤進(jìn)行控制語音播報，達(dá)到設(shè)計要求。下一步要做工作是把該系統(tǒng)進(jìn)一步完善，隨著GPS技術(shù)的發(fā)展成熟，GPS產(chǎn)品成本的降低，增強(qiáng)GPS系統(tǒng)的穩(wěn)定性，達(dá)到真正意義的GPS自動報站系統(tǒng)，符合實際應(yīng)用的要求。

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