基于单片机的公交车自动报站系统的设计

1、基于单片机的公交车自动报站系统的设计 院 系：机电与自动化学院专 业 班：自动化1402 姓 名：南承 学 号：20142101063指导教师：李 静2018年4月24日摘 要本课题旨在研究智能交通系统的重要内容智能公交系统，在论文中设计研制了一种基于GPS定位的公交车自动报站系统，系统本身可以利用GPS来获取车辆的位置，再结合语言播报技术，根据配置的公交车所在位置完成自动报站的功能，它可以改变传统的公交车必须由司机手动操作报站的既复杂又耗费时间的方式，可以做到完全不需要人工去操作，这样能使交通系统更为智能。整个系统是利用GPS定位为基础，确定公交车的位置及到站情况，从而实现自动定位，提供自动

2、报站服务。 关键词：自动报站系统 GPS 单片机AT89C51目 录摘 要I绪 论11 系统总体方案设计41.1 系统整体设计方案41.2 系统整体框架结构图42 系统各部件的选择52.1 单片机的选择52.2 语音芯片的选择72.3 GPS芯片的选择93 系统的硬件研究与设计103.1各部分电路103.1.1单片机的最小系统103.1.2LCD12864液晶显示电路103.1.3 MX6200音频输出电路及按键电路113.1.4 GPS模块接口电路123.2 系统整体电路图134 系统软件的研究与设计144.1主程序流程图144.2语音模块子程序154.3 LCD12864液晶显示子程序16

3、5 系统校验与调试185.1系统仿真185.1.2仿真实现流程185.2实物演示效果185.2.1开机18总结19致 谢21参考文献21附录122系统硬件电路图27附录2实物照片29III绪 论随着时代的进步，科学技术也取得突飞猛进的发展，各种科技也有了诸多的衍生成果，其中无人售票的公交车的应用电路也多了起来，语音播报模块更是被广泛的使用，这在极大程度上免除了公交乘务人员报站的繁琐操纵，极大的提高了乘车的舒适度。课题背景目前，GPS卫星导航系统现代化非常迅速，随着卫星导航全球化民用，技术方面得到了极大的发展，其需求量也日益剧增。GPS可以全球、全天候工作、定位精度高、效益高、功能多样、应用广泛

4、，并且由于它的观测时间短，所以能够快速的确定其相对位置，真正能够实时定位。这使得全球卫星导航技术成为了继移动通信和互联网之后的全球第三个普及度、应用度最高的新新科技。虽然拥有GPS定位功能的公交车在使用及乘坐方面拥有更好的市场潜力，但是至今依然有几个迫在眉急的问题需要解决克服：首先，公交车大多在市区内行驶，各项干扰较多，必须使用及时性好，定位准确度高的新型GPS芯片才能满足提前报站的要求是，这就将无可避免地提高公交车成本；再者，由于现在致力于研究GPS芯片与无线通信技术的公司并不多，其研发的进度和成果并不同步，于是造成了产品的效果良莠不齐，这大大增加了公交车公司的选择难度，这使得很多公司甘愿于

5、现状，而不愿意采用现有的一切不一定完善的解决方案，另外有一些公交车公司也会考虑自行研制车载型导航系统。随着航天科技的飞速发展，GPS定位系统可实现的功能也越来越多，归纳了一下，GPS系统大概有以下几个特点:全球，全天候工作，能为用户提供连续，实时的三维位置，三维速度和精密时间。不受天气的影响。定位精度高，功能多，应用广。 随着汽车、手机等高档消费品的普及，中国正在成为全球卫星定位导航系统（GPS）产业增长最快的市场之一。“十一五”期间，GPS在多个领域将会拥有更大的发展空间。然而，由于GPS在我国尚处于起步阶段，与产业发展相配套的环境还不完善，制约了企业的创新和发展。致力于GPS产业发展的有识

6、之士时刻关注着这些问题，并亲自实践探索其发展和突破之道。研究现状国内GPS市场呈现出两个重点发展趋势。(1)以车载导航为核心的移动目标监控、管理与服务系统。GPS系统在车辆方面有两个比较重要的应用：即车辆的跟踪系统和车辆的导航系统。这两种功能都与汽车的运行有极大的关系，但是它们在功能上截然不同，其一种是在车辆被盗时可以定位车辆位置及时找回的功能，只要将已编码的GPS接收装置安装在汽车上，该汽车无论行驶到任何地方都可以通过计算机控制中心的电子地图指示出它的所在方位；另一种则是车辆的最为常用的导航系统，可以在行驶过程中为驾驶员提供路线，方便出行。车主可以将各个地区的交通线路电子图存储在GPS中，只

7、要输入目的地，显示屏上就会自动找到最佳的行驶路线，同时，在联网情况下，计算机可以将道路的交通情况反馈到车载GPS上，根据实时的交通情况，可以选择出更佳的出行路线。最为常用的导航系统是由导航主机、导航显示终端两个部分构成。G系统硬件内置的GPS天线会接收到环地的24颗GPS卫星中一部分卫星所传递的数据信息，GPS可以通过卫星发送的信号来确定汽车所在的位置。再加上GPS主机内存储的电子地图，通过卫星发来的信息可以在电子地图中找到其准确位置，这也是为了防止在GPS的使用过程中由于信号不良的原因不能持续接受信号，但使用者依然能看到附近的位置。(2)面向个人消费者的GPS终端产品。随着GPS的发展，芯片

8、的小型化技术不断进步，如今GPS芯片终于小到足以植入一些小型电子器件、又因为生产成本的降低、耗电量的减小等有利因素，使得GPS芯片终于可以应用到我们的日常生活中。其中使用得最广泛的当属于移动端电子设备。到至今为止，已经有集成了GPS芯片和地图信息的移动通信手机、可以确定位置的电话手表，甚至相机等设备，其中使用最为广泛的便是移动通讯手机。 通讯手机是近年来研究的新成果，它主要是由手机和GPS两部分组成，因此它既要具有一般手机的通信功能又要具有GPS功能。GPS最主要的功能只有一个就是具有定位功能，加之与手机结合之后，便可以像车载导航仪一样，随时确定自身位置，同时可以让手机具备导航功能，加之手机一

9、直连接网络，许多具有功能性的地点也会出现在地图上。随着4G网络的开通以及未来5G网络的出现，GPS手机会有更多更方便的功能。本文的研究内容自动报站系统是智能公交系统的重要组成部分，公交车自动报站系统是利用全球定位系统（GPS）进行数据采集，根据公交车所在的位置进行提前自动报站，它将GPS、语音、计算机、通信等实用技术集中运用于公共交通系统，改变公交车旧的服务模式，建立全新的智能交通体系，这样不仅提高了服务质量，同时也减少了工作人员的操作繁复性。1课题的主要研究的内容近些年来，软、硬件正发生着日新月益的变化，其中GPS作为这其中的一部分，其发展的速度比起其他技术也是毫不逊色，随着蜂窝网络的全球覆

10、盖，理论上来说GPS在地球上的所有角落都能起到准确定位效果，而GPS的动态定位效果也有了根本性的进步。而作为智能交通中至为重要的公交车自动报站系统也应运而生，公交车自动报站系统拥有着众多的优点，它不但报站准确，而且随着GPS的普及，这种报站器不像以前一样昂贵，价格越来愈低，越来越实惠，这样也能让更多的公交车公司所采用。针对我国的一些二三线以及县级城市，许多公交车依然采用老式的人工报站，司机师傅需要一边开车一边通过手动的方式让公交提醒站况信息，甚至有些地方还只能由乘务人员自己告知乘客站况，这不但增加了司机师傅的工作量，也让许多乘客感到不方便。而后又出现了一种在站牌处设立信号发射点，公交车内装置接

11、收器，在快达到站点时，公车接收到发射点的信号，从而报站。这种方式在很多地区依然在使用，但是由于站点间的互相干扰，导致不同公车极易报错站，给人们带来了许多困扰。而我们自主研发的这一套基于GPS的公交车自动报站系统，相比于在站点设立发射器的方式，改变在于植入了GPS卫星定位技术，从而设计一种全自动的更为高效、更为便捷、更为准确的公交报站器，它不仅完全能够免除工作人员的麻烦，还进一步的降低安全隐患。在进行系统设计时，除了实现系统要求的功能以外，由于系统是安装在公交车上，和车载导航类似，属于车载终端设备，但是相比于车载导航又有所不同，相比于车载导航，本系统在公交车的行驶路线上更为精细，且作为公交车的负

12、载设备，必须兼顾要电源、体积等各种因素，在加之公交车公司的经济效益原因，还要考虑到产品成本、产品质量、定位精确度、用户体验等问题。本公交车自动报站系统的核心是通过AT89C52单片机来整理各类信息；GPS模块负责确定公交车的位置，并向单片机输入信息；智能整合处理各种信息；利用GPS模块和按键模块进行信息输入；利用MX6200系列语音芯片进行音频处理和输出，实现到站语音播报；利用YM12864 LCD液晶模块来显示到站信息及下一站站点。2课题研究的目标本课题旨在研制出基于GPS的公交车自动报站系统，目的是为了制作出能够通过GPS定位，确定车辆位置信息，位置信息传递给单片机，当车辆到达设定位置时，

13、液晶屏显示位置，语言芯片播报录制完成的站台语言。从而将以往的公交报站从手动中解放出来，做到真正智能化，提高乘客乘坐公交车的舒适性和满意度。同时，市面上也已经有各种型号的公交报站器，但是其成本大多较高，许多公交车运营公司因为其售价而望而却步，退而求其次的购买价格低廉但是性能一般的自动公交报站器。在研究此课题时希望能最大程度的减少其研究成本，以此达到其普及智能公交报站系统的目的。1 系统总体方案设计1.1 系统整体设计方案设计利用GPS模块获取经度、纬度坐标值，然后将这些信息传达给主控芯片89c52单片机，芯片中根据经纬度预先给特定的经纬度编注为站点，公交车行驶过程中，主控芯片通过实时计算，当主控

14、芯片收到GPS到达预定的站台附近的信息时，芯片内的站台信息将被调用，站台信息会通过显示屏向乘客告知站点已到达，并显示站点名称，同时语言芯片会播报预先录制的音频，提醒乘客已到站。1.2 系统整体框架结构图89C52单片机由5V电源供电，作为主控芯片，需要存储公交车各站点的经纬度及站点信息，GPS芯片可以得知报站系统所在的经纬度，主控芯片将获取的GPS信息与预存的站台坐标信息进行计算、配对，以此确定车辆的具体位置，当车辆到达站点附近时，主控芯片会将站点信息发送给语言播放芯片及LED显示屏，两者分别从文字和语言方面向车内乘客进行报站。其结构框图如图1-1所示：+5V电源 C52单片机语音录放电路液晶

15、显示电路GPS模块图1-1 系统硬件结构框架2 系统各部件的选择2.1 单片机的选择方案一：选用凌阳单片机SPEC061A作为主控芯片：凌阳科技公司推出的SPCE061A单片机芯片是一种16位结构的微控制器。优点：它的内核是一个通用的核结构。除此之外的其它功能模块均为可选结构，亦即这种结构可大可小或可有可无。借助这种通用结构附加可选结构的积木式的构成，使得其具有更强的功能和更低的成本。并且其体积小、集成度高、可靠性好且易于拓展。它把各个功能部件模块化地集成在一个芯片里，内部采用总线结构，因而减少了各个功能部件之间的连接，提高了其可靠性和抗干扰能力。另外，模块化的结构易于系统扩展，以适应不同用户

16、的需求。除此之外，它还具有较强的中断处理能力，中断系统支持10个中断向量及10余个中断源，适合实时应用领域。其还具有功能强、效率高、低功耗、低电压等优点。缺点：经过一系列的查对比较，发现凌阳单片机在网上的各类资料不甚完整，前人使用此芯片的记录不多，这就导致应用中如果出现问题比较难以解决。并且相比于89C52，凌阳单片机更注重音频处理，运算能力强，而89C52更注重我们所需要的控制能力方案二：选用89C52单片机作为主控芯片：STC89C52RC 单片机是宏晶科技推出的新一代高速 、低功耗 、超强抗干扰的单片机, 指令代码完全兼容传统89C51单片机,它是一种CMOS 8位微型处理器，其芯片带有

17、一个大小为4K字节的只读存储器，该存储器可编程、可擦除。应用十分方便优点：它可以选择倍频，提高速度。比如用的10M的晶振可以倍频工作在20M下，下载程序非常的方便，3条串口线就可以使速度非常的快。与89C51相比，c52有3个定时器，多了个T2定时器，相应的增加了定时器2中断。同时增加了有关定时器2的特殊功能寄存器T2MOD、T2CON、RCAP2L、RCAP2H、TH2、TL2等，还有诸如T2、ET2等控制位 其它方面均与89C51一致。  而且相比与其他芯片，它非常的廉价，但在性能上依然相当强大，因此具有极高的性价比。因为其与C51芯片极高的相似度，51单片机的许多设计

18、开发资源都能够在其中得到利用，同时由于51单片机的广泛使用，网络上有大量的应用实践论文。同时，由于它的简单易学，加上使用C语言编程可以实现丰富的功能，在产品的维修护理方面也不需要太高的知识要求。 缺点：相比于凌阳单片机SPEC061A所注重的音频处理及强大的运算能力，89C52的缺点也是显而易见的，它的语言功能不够强大，运行速度较慢，在处理处理多线程任务时效果往往差强人意，侧重于控制方向的C52执行效率不高，存储容量也有限，不适合用于稍复杂的系统。特别类似于电视、空调之类执行效率和存储容量都有一定要求的信息家电等的需要。而在处理多任务的能力上是完全无法跟STM32等嵌入式操作系统相比较的。单片

19、机的选择一般要考虑以下几个方面:（1）单片机带有的功能或者数量要稍稍大于设计所需，要留有一定的阈值，功能设计尽可能使用芯片来完成，以求尽可能的减少外围器件;（2）技术要求：从单片机的运行环境和技术指标方面考虑,以确保单片机在一定的技术要求下能够稳定的运行;（3）单片机性能：对于单片机的性能来说，主要有可靠性、封装方式、硬件资源、运行速率等方面;（4）实用性：从单片机的销量考虑，对单片机的厂家和型号进行选择以确保能够长期稳定的运行;（5）可开发性：选取的单片机要有可靠的开发工具由于本设计属于计算量小、设计功能少的小程序项目，所以不用处理过多的信息量，在以上两种方案中，凌阳单片机SPEC061A相

20、比于C52芯片，虽然其运算能力和在语音方面的性能更好，但是本设计计算量不大，而且语言输出只需要保证声音清晰，要求不需要太高，其他方面的功能89C52芯片也完全能够实现，同时相比于成本，后者也便宜很多，所以基于以上优、缺点的分析，本设计采用第三套方案。我们选用ATMEM公司出品的89C52单片机作为本系统的主控芯片。这样不仅达到了我们降低成本的目的，而且通过C语言，能够更加快速和准确的编写好程序，再配合语言芯片、GPS芯片以及LED显示屏即可完成本设计的所有功能。在Proteus中也完全可以展现出很好的设计效果。2.2 语音芯片的选择根本论文主要考虑了三种语音芯片，分别是ISD1700S语音芯片

21、、OTP语音芯片和MX6200，下面就它们的优缺点做出以下分析：方案一：语音芯片ISD1700SISD1700系列是华邦公司新推出的语音芯片，用来替代已经停产的ISD1400系列及ISD2500系列芯片。ISD1700系列不仅在录音时间上有更多的选择(从20秒到240秒)，而且在功能上继承14及25系列的所有录放功能，并增加了一些更加人性化的提示功能及对存储地址的精确操作。而且ISD1700的音质也较14及25系列有明显的提高。该芯片提供多项新功能，包括内置专利的多信息管理系统，新信息提示（vAlert）,双运作模式（独立&嵌入式），以及可定制的信息操作指示音效。芯片内部包含有自动增益

22、控制、麦克风前置扩大器、扬声器驱动线路、振荡器与内存等的全方位整合系统功能。 它具有以下特点： （1）此芯片可以循环录音、放音十万次以上，其内部的存储内容可以在正常断电或异常断电的情况下依旧能够保留数百年之久的时间，性能十分优秀；（2）此芯片具备两种不同的控制方式，录音输入方式和方式输出方式都有两种可供选择；（3）能够处理255段以上的信息；（4）具有多种工作状态提示功能；（5）不同的采样频率对应不同的录放时间；（6）芯片的音质比较好，适用电压范围较宽。 电特性： （1）工作电压：2.4V5.5V；（2）静态电流：0.5-1uA；（3）工作电流:20mA。本芯片可通过设计不同的振荡电阻来自定义

23、芯片不同的采样频率，从而进行控制芯片的录音、放音时间，录音、放音音质，而外部振荡电阻可调节芯片的采样率。芯片的放音操作有两种模式：一为边沿触发模式；二为电平放音模式。在独立按键模式下，芯片内有一套环形存储结构管理系统来管理录音段的存放。当芯片读写存储器时会检查是否合法的存储结构，若不是则LED会闪7下，然后芯片将不接受任何指令除了复位和全部擦除指令。遇到这种情况需先将芯片成功全部擦除才能复原，这样原来的内容将全部丢失除了提示音。方案二：语音芯片OTPOTP可以PWM直接驱动喇叭，也可以通过三极管放大后驱动喇叭，TG1、TG2只能作为输入触发端（和正电源导通时，触发语音播放）另外的TG11、TG

24、12既可以作为输入触发端，也可以作为输出驱动端，可以选择播放语音时TG11/TG12输出1HZ闪光、3HZ闪光、6HZ闪光或者常亮模式，这样就能实现在播放语音的同时LED闪光或者执行其他动作，如电机运转等。OTP语音芯片特点：（1）OTP芯片的集成度非常的高，除了104滤波电容外，不需要其他任何外部的电器元件辅助；（2）OTP芯片拥有SOP8、DIP8两种封装形式，这使得它的体积超小，而且它需要的供电电压很低，在静态时几乎可以完全实现零耗电的目标；（3）支持多种控制方式，可通过按键和单片机进行控制。（4）音量大，而且音质较好；（5）PWM输出方式 ，DSK驱动喇叭。方案三：语音芯片MX6200

25、MX6200 是一个提供串口的 MP3 芯片，完美的集成了 MP3、WAV 等文件格式的硬解码。支持电脑直接更新 SPI-flash 的内容，通过简单的串口指令和AD按键即可完成播放指定的音乐的效果，以及如何播放音乐等功能，不需要任何繁琐的底层操作，其使用非常的方便，此款产品的最大特点便是稳定可靠。另外该芯片也是深度定制的产品，是专门为了固定语音播放领域开发的低成本解决方案。此芯片选用的是 SOC 方案，集成了一个 16 位的 MCU，以及一个专门针对音频解码的aDSP，采用硬解码的方式，更加保证了系统的稳定性和音质。小巧的封装尺寸更加满足嵌入其它产品的需求。MX6200语音芯片功能：（1）此

26、芯片支持采样率(KHz)：8/11.025/12/16/22.05/24/32/44.1/48； （2）此芯片为24 位 DAC 输出，内部全部采用了 DSP 硬件解码，非 PWM 输出，动态范围支持达 90dB，信噪比支持达 85dB； （3）此芯片完全的支持 FAT16、FAT32等相关的文件系统，最大可以支持 128M的存储器，可存储内容达到8BIT，并且支持32G的U盘； （4）此芯片支持串口控制模式、AD 按键控制模式；（5）此芯片支持组合播放和结束组合播放； （6）指定盘符播放，指定曲目播放； （7）此芯片支持USB声卡的播放，同时也支持USB mass storage； （8）此

27、芯片支持文件夹切换，支持播放设备切换； （9）此芯片支持直推耳机。电特性： （1）工作电压：3.2V5V；（2）静态电流：0.5-1uA；（3）工作电流:20mA。经过研究对比，决定采用方案三。在这三个方案中，OTP芯片的硬件性能最为优异，集成度非常的高，其播放音质的质量非常的优秀，甚至达到了许多专业播放设备的要求，加之其小巧的体积，用来制作耳机或音响也是完全可行的，但也因此成本价格很高，并不符合我们减少成本的初衷。公交车的报站系统只需要报站语音清晰，并不需要过度的性能，因此，使用OTP这种高性能芯片有些浪费了，而相比于ISD1700系列芯片不但能经过数十万次的反复录制与播放，更能在百年的时间

28、内保证芯片内的语言依旧能够播放的优点，MX6200采用硬解码的方式，更加保证了系统的稳定性和音质。小巧的封装尺寸能够最大限度的减少设计成品的体积，作为一款车载设备，减小体积也是非常重要的一项指标。更加满足嵌入其它产品的需求。该芯片的设计电路非常简单明了，这样能够最大的缩短开发的周期，加上本身的程序较少，而且拥有三种芯片中最低的成本。它所拥有的最大优势是在于能够灵活的更换SPI-flash内的语音内容，这也使得产品研发和生产变得更加的便捷简单。同时它完美的集成了 MP3、WAV 等文件格式的硬解码，这样就能直接通过U盘来更新spi-flash的内容，完全省去了使用上位机去更新音乐的麻烦，所以非常

29、的容易操作。配合89C52单片机、LED显示屏以及GPS芯片，完全可以达到我们希望达到的设计效果。2.3 GPS芯片的选择VK16U7 GPS芯片产品亮点 ：.（1）行业标准的 25*25*4MM 高灵敏度GPS天线；（2）UART / TTL, 232, USB2.0 可选接口；（3）采用KDS 0.5PPM高精度TCXO；（4）内建RTC晶体及皮法电容更快的热启动；（5）内置EEPROM，自由丰富配置参数；（6）5Hz定位更新速率；（7）芯片支持AssistNow Online和 AssistNow Offline等A-GPS的服务；（8）GPS、GALILEO、SBAS（WAAS、EGN

30、OS、MSAS、GAGAN）混合引擎；接收频段：L1 1575.42MHz 接收通道：50CH 定 位 性 能3 系统的硬件研究与设计系统硬件电路主要包括，YM12864液晶显示电路，ISD1700S音频输出电路和GPS模块接口电路。每块电路通过与AT89C52单片机连接组合，由单片机充当核心，进行数据的分析与处理，从未实现其整体的功能。3.1各部分电路3.1.1单片机的最小系统AT89C52单片机的时钟电路可以由我们一般熟知三种方式构成；一是内部时钟方式；二是有源晶振方式；三是外部时钟信号方式。本自动报站系统采用的是内部时钟方式，即采用外接晶振和电容组成的并联谐振电路， AT89C52可以工

31、作在20MHz频率以下。复位电路主要是完成系统的上电自动复位。在本系统中我们采用了简单的RC复位电路，复位的方式是在单片机上电瞬间，RST引脚端出现正脉冲，从未实现系统的自动复位。经实践及大量材料证明，其复位逻辑稳定、可靠。电路图如图3-1所示。图3-1单片机最小系统电路图3.1.2YM12864液晶显示电路为了能方便直观的了解到当前地段的站名和信息，显示的内容主要为128列x64行，字符点阵为16x16点阵，通过C52单片机的进行信息处理，从而在YM12864液晶显示频上显示各站点及下一站信息。设计电路图如图3-2所示。图3-2LCD12860液晶显示电路3.1.3 MX6200音频输出电路

32、MX6200通过C和GPS模块的信息输入，在按键模式工作时，芯片可以通过/LED 管脚给出信号来提示芯片的工作状态，并且伴随有提示音，MX6200芯片具有语音录放功能，通过不同的数字信息输入，系统将会把先前收录好的语音通过音频放大器进行处理，最后经过扬声器喇叭播报出来。MX6200的控制指令如图3-1所示对应的功能参数（ASCK码）播放02 FD 01 01 01暂停02 FD 01 02 02上一曲02 FD 01 04 04下一曲02 FD 01 05 05音量加03 FC 01 02 02音量减03 FC 01 03 03停止02 FD 01 03 03切换到U盘(A)01 FE 02

33、01 00 02 02 FD 01 0A 0A切换到SPL-FLASH01 FE 02 01 01 03表3-1 控制指令图3-3 MX6200音频电路图3.1.4 GPS模块接口电路由于电源电压要求为+3.3V+5V,自备 RTC电源，工作消耗电流约为55Ma,因此模块引脚1接系统的+5V电源。由于该模块无需初始化，上电后模块即可自动接收和发送定位数据，故不需要对其进行控制操作，即系统不必向GPS模块发出控制指令。具体硬件接口电路如图3-4所示：图3-4 GPS模块接口电路3.2 系统整体电路图本系统主要是以单片机AT89C52为核心，进行数据处理：GPS模块接口电路， MX6200音频输出

34、电路以及YM12864液晶显示电路。单片机主芯片通过对GPS模块的信息处理，将信息发送到MX6200音频输出电路和YM12864液晶显示电路，从而可以明确的获知该地段的站名和准确播报信息。系统总体硬件设计电路如图3-5所示。图3-5 系统整体电路图4 系统软件的研究与设计在公交车自动报站系统的硬件电路设计完成，实物部分也全部焊接好之后，就需要编写相应的程序，从而实现各个部件及整体的功能。在本系统中，分别设计了主程序、语音模块子程序、GPS模块以及显示模块的流程图，并对这几个流程图进行简单的分析。4.1主程序流程图系统连接电源开启后，程序开始初始化，显示屏上出现开机界面。此时，单片机开始接受GP

35、S发送的位置信息，确定经纬度，在确定系统所在位置以后，液晶显示频显示下一站站名。在到达下一站后，单片机接收到信息，语音将自动播报到站信息，液晶显示频显示下一站。主程序流程图4-1所示。开机界面液晶显示经纬度是否选择GPS模式?GPS接口电路语音播报当前到站信息液晶更新显示下一站下车指示灯亮接收GPS？是否停止行车？NYYNY结束图4-1 主程序流程图4.2语音模块子程序MX6200语音模块子程序的主要功能是接收89C52单片机发送过来的指令。语音芯片内部指针会指向指定的语音存储位置，然后内置放大电路会进行一个音频放大，最后由扬声器播报语音，提醒乘客到站信息。流程图如图4-2所示开机界面P25输

36、出一个负脉冲，语音芯片内部指针指向本站点语音段头 P26输出一个负脉冲，播放当前指针指向的语音段 结束收到信号开始是否接收信号？是否播报语音信息？NYY图4-2 语音模块流程图4.3 LCD12864液晶显示子程序LED12864液晶显示模块子程序主要任务是接收主控单片机89C52发出的指令信息，然后显示芯片设置为输入模式子函数状态，并且自动初始化芯片子函数。芯片内部同时显示定位子函数和字符子函数。最后调用站点信息，显示屏显示到站名信息。流程图如图4-3所示。开机界面显示站名信息接收信号设置输入模式子函数LCD_SetInput()初始化LCD子函数LCD_Initial()显示定位子函数Go

37、toXY()站点信息设置及调用结束显示字符子函数开始是否初始化LCD？YN图4-3 LCD12864液晶显示流程图5 系统演示与调试5.1制作流程 5.1.1各元件实物图5-1 89C52单片机图5-2 VK16U6 GPS导航芯片图5-3 MX6200语音芯片图5-4 YM12864液晶显示屏图5-5 成品5.2 系统工作流程5.2.1开机系统连接电源开启，程序开始初始化，显示屏上出现开机界面。此时，单片机开始接受GPS发送的位置信息，试图确定其经纬度及位置。由于室内定位效果较差，所以一般在室外或者阳台定位速度较快。开机界面如图5-6所示。图5-6 开机界面5.2.2定位 C52芯片收到GP

38、S发送来的位置信息，因此可以确定所在位置的经纬度。此时，芯片对经纬度开始计算、分析，与预存在芯片内的站点信息进行对比，以此定位系统所在的站点及下一站的站点信息。图5-7 系统定位5.2.3报站 当C52芯片确认所在位置的站点信息后，显示屏显示此站及下一站的站台信息，每一个站点都对应了一个经纬度范围，当公交车进入此区域时，芯片将信息发送给语音芯片和显示屏，储存在芯片内的语音开始播放：X站已到达，下一站X。总结如今随着科技的发展，人们在科技领域的发展日新月异，智能化对于社会的影响也越来越深。智能手机、智能电脑、智能手表这些服务于个人的智能化设备相继出现并开始普及，但是公共设备的智能化却要慢上许多。

39、交通系统作为公共系统中最为重要的一部分，也得到了相当程度的重视。近年来，飞机、火车、轮船、地铁等交通系统在智能化上飞速发展，给人们的出行带来了许多的便利。然而，在城市交通中最重要的公交系统却一直在多年来发展缓慢，许多二三线、县级城市的公交依然采用人工报站。智能交通系统是目前世界上交通运输科学技术的前沿，随着GPS的诸多衍生产品的出现，智能公交系统也作为一大热点，在公交车自动报站系统出现后，它极大的提高了车、路资源的利用率，降低了公交驾驶人员的操作繁复度，也让乘客的乘坐和出行更加方便和舒适，极大的提高公交服务的质量，从而让更多的人选择公交出行的方案，创造巨大的社会经济效益，因此智能公交技术的研究

40、意义非凡。全球定位系统GPS已经广泛应用于各个领域。GPS可以确定公交车的经纬度，再根据在芯片中预留的站点位置信息，通过实时位置掌握，就能知道公交车的进出站状态。而且，利用公交车自动报站系统，能够极大限度的减少驾驶人员的的疲劳值，可以让司机师傅更少出错，从而极大的提升了乘车的安全度，这是智能交通系统发展的一大步。所以，本文对GPS定位、语音播放，液晶显示等技术作了详细的研究与讨论，总结如下：1）系统总体方案设计。提出了以AT89C52单片机作为主控制器的硬件总体设计方案，GPS与C52芯片即时定位车辆位置，语音报站和显示屏站台显示同步。2）系统硬件电路设计。分析设计了三个主要电路，共同构成公交

41、车自动报站系统，分别包括YM12860液晶显示电路、MX6200音频输出电路以及VK16U6 GPS接口电路，硬件之间共同合作实现了整个系统的功能。3）系统软件设计。研究分析了系统的主程序，液晶显示模块程序设计、语音模块程序设计、GPS模块的设计。本系统功能强，成本低，系统稳定，无需人工介入，语音音质好，能够很好的实现了车辆报站的自动化，具有很强的实用性。并且语音电路还满足了分段录音、组合回放等要求，且语音信号抗干扰能力强，存储方便，调试简单，最终以YM12864液晶显示屏进行站台名和实时的时间、日前的显示。本系统很大程度上提高公交车报站的准确性，可靠性。提高了公交系统的服务质量。促进城市经济

42、发展和交通变化的和谐发展。工程技术对社会、经济、环境的影响与作用 公交车作为一种城市内部极为普遍的交通系统，它的载客率高，城市人们近半会选取此种出行方式，同时，它也有着非常高的道路利用率，不论在城市的哪个位置，都能很快的找到公交乘坐点，而且由于其合理的规划，不论去城市的哪个地方，都能很快的到达。在所有的出行方式中，公交车无疑是最低的，所有人都可以乘坐，这也让许多经济并不宽裕的人们有了廉价而又实惠的出行方式，因此越来越得到社会的认可和政府的推广，成为越来越多人出行的首选。然而，由于投资成本和公交车公司的不够重视，很多地方仍在使用多年前购买的老旧公交，多年以来，公交一直没有得到升级，一些较为偏远的

43、地区甚至还是由司机师傅口头告知到达的站点，许多外来乘客对此相当不满意，这就大大降低了乘客的乘车的舒适度。GPS作为近年来兴起的新技术，一经问世便得到了广泛的关注与应用，而在城市公交方面也因此取得了新的突破。以往公交往往采用手动或者基站的方式报站，一来加大了对司机师傅们的工作强度，另一方面由于各种干扰并不能保证准确。而GPS的出现则让其情况得到了改观，相比于老式报站不仅更准确、更节能，而且大大提高了乘坐的舒适性。GPS报站系统因此极大的推动了城市在交通方面智能化的步伐！致 谢一转眼大学四年的学习伴随着这次毕业设计的完成也即将要结束了，四年所学的知识在这次毕业设计中起着至关重要的作用。首先，我要感

44、谢学校和机电院能够给予我们这样一次锻炼自己的机会，不仅锻炼了我们将知识应用到实践上去的能力，还培养了我们吃苦耐劳，遇到困难迎难而上解决问题的精神。其次，非常感谢我的指导老师李静老师，她在我的选题过程中综合我的专业能力及各个方面给我推荐了这个选题，然后在开题、资料收集和定稿的过程中对我细心的指导也是让我茅塞顿开，在整个毕业设计完成的过程中体现的是一个良师益友的形象，李静老师随和的为人之道和严谨的教学态度给我留下了深刻的印象，为此对我的指导老师李静老师致上最真诚的感谢。紧接着我想感谢我的室友李赫、皮超，他们在我设计本系统是给了我许多的灵感，这次的毕业设计能够顺利完成也归功于同学的帮助和指导，否则设

45、计可能会出现更多的缺陷，程序可能会出现很多错误，所谓授人以鱼不如授人以渔，在学习和讨论的过程中让我意识到自身能力的不足，明确了自己以后努力学习的方向。最后，感谢所有在毕业设计过程中给予我帮助的老师和同学们，我会谨记各位老师的教诲，在以后的生活和学习中以你们为榜样参考文献1 AT89C51中文资料手册EB2 ISD 1700 系列数码语音电路使用手册EB3 多用途DF无线数据收发模块EB4 LCD1602A中文资料手册EB5 PT2262/2272编解码集成电路介绍EB6 孙育才.MCS51系列单片机微型计算机及其应用M.南京：东南大学出版社,2004。 7 周波,冯顽童,胡建龙等.公交车自动报

46、站系统的设计J.四川理工学院学报：自然科学版, 2008。8张伟，孙颖，赵晶.Protel 99 SE高级应用M.北京：人民邮电出版社，2007.9曹丙霞，赵艳华.Protel 99 SE原理图与PCB设计M.北京：电子工业出版社，2007。10朱定华，黄松，蔡苗.Protel 99 SE原理图与印制板设计M.北京：清华大学出版社，2007。11 胡寿松自动控制原理北京：国防工业出版社，200112 王正林，王胜开，陈国顺MTALAB/Simulink与控制系统仿真北京：电子工业出版社，200813 颜世强,李树广公交车自动报站系统的设计,工业控制计算机,2004,17(6):51-6014

47、周波,冯顽童,罗洪波公交车自动报站系统的设计,四川理工学院学报,2008,21(3):79-8115 吴鹏鹏基于51单片机的公交车报站系统设计,本科毕设论文,温州大学瓯江学院,201116 郑周景,应艳杰.智能公交系统研究安徽电子信息职业技术学院,2008,7(2):87-8817 Alonzo KellyAdaptive prediction for autonomous vehiclesTechnical Report CS of CMU1994，1(4)：1-30附录1本附录主要分析设计了四个C语言程序，其中包含系统的主程序设计，液晶显示模块设计，语音模块程序设计和GPS模块的程序设计。

48、附录一：主程序设计公交车自动报站系统是利用GPS进行数据采集，实时解算车辆当时的经度、纬度等信息，获得公交车的实时坐标，将其与站台坐标相比较，公交车驶入站台一定距离范围内时，不用人工干预，系统自动进行报站、温磬提示等服务。如果公交车需要临时改变运营线路或更换一些语音广告信息，车载系统将方便、快捷地下载更新语音信息。若是在自动报站状态，则检测GPS信息，确定公交车当前的地理位置，决定是否播放语音信息，播放哪段语音信息。主程序的流程实现如下所示：#include <reg52.h>#include "LCD12864.h"#include "GPS.h&q

49、uot;#include "UART.H" #include "MX_DEF.H"sbit key = P37;#define con 3/定义变量unsigned char flag_zt=9,zt=9;unsigned char xdata Display_GPGGA_Buffer60;unsigned int code ZTZB2=/经度、纬度810,924,/取经纬度中间的三位例如：经度：106.18.35只要经度的835795,938,/纬度：29.35.32，纬度的532就是数组元素的值811,939,835,958,810,916,800,

50、916,;unsigned char code ZM9="华工分校","东方桥 ", "富安街 ","新益州 ", "栅栏口 ","火车站 " ;bit Flag_OV = 0;bit Flag_Calc_GPGGA_OK = 0;bit Flag_Calc_GPRMC_OK = 0;/*/MS延时函数（12M晶震下测试)/*void Delay_ms(unsigned int n)unsigned int i,j;for(i=0;i<n;i+)for(j=0;j<

51、;123;j+);/*void play(uchar temp)uchar buff6=0; buff0=0x04;buff1=0x02;buff2=temp;buff3=0;buff4=6+temp;buff5=0;UART1_SendStr(buff,5);/设置语言模块音量模块音量最大/主函数/*void main() unsigned char i = 0,voice=30;unsigned int a=0,b=0;uchar temp=0,buff5=0;Uart_Init();/³õʼ»¯´®

52、1;ÚLCD12864_Reset();/初始化液晶LCD12864_HAIZI_SET();/设置为普通模式Delay_ms(100);LCD12864_NoWaitIdle_COM_Write(0x80); /指针设置LCD12864_write_word(" GPS报站系统 ");LCD12864_NoWaitIdle_COM_Write(0x90);/指针设置LCD12864_write_word(" 欢迎使用 ");LCD12864_NoWaitIdle_COM_Write(0x88); /指针设置LCD12864_write_wor

53、d("请室外或阳台使用");LCD12864_NoWaitIdle_COM_Write(0x98);/指针设置LCD12864_write_word(" 请耐心等几分钟");Delay_ms(1000);buff0=0x0B;buff1=0x01;buff2=0x1E;buff3=0x2A;buff4=0;UART1_SendStr(buff,4);/设置语言模块音量最大Delay_ms(1000);/buff0=0x01;/buff1=0x01;/buff2=0x00;/buff3=0x02;/buff4=0;/UART1_SendStr(buff,4);/设置语言模块一次播放一个/Delay_ms(100);/play(1); while(1)if(key=0)Delay_ms(10);if(key=0)zt+;if(zt>5)zt=0;while(key=0);if(flag_zt!=zt)/如果到了不同的站就报站，以免同一个站重复if(zt<5)LCD12864_NoWaitIdle_COM_Write(0x80);LCD12864_write_word(ZMzt);LCD12864_NoWaitIdle_COM_Write(0x84);LCD