基于单片机公交车乘客自助报站装置的设计开题报告

毕业设计（论文）开题报告毕业设计(论文)开题报告题目：基于单片机公交车乘客自助报站装置的设计PAGEPAGE1毕业设计(论文)开题报告1.毕业设计（论文）综述1.1题目背景和意义：现今社会，随着我国经济的不断发展和人民生活水平的不断提高，农村和城市各方面的差距应该不断缩小，特别是体现在现代城乡公交上面。公交事业关乎到大多数城市居民的出行，可公交车上的报站系统依然无法满足大家对其的要求。对于我们调研的西安市一共有266路公交，全市一共6718辆，其中大巴占一部分，小中巴现居多，西安公交总公司下辖一个小公共汽车公司，该公司全部是小公公汽车。大部分公交在市里使用的是语音报站，出了市外就使用人工报站，人工报站大部分用的是西安本地方言报站。小公共汽车极少数使用语音报站，大部分都是人工报站而且使用语音公交车上普遍使用的人工按键报站会出现报站不准确（由于司机在操作报站系统时经常会按错键或忘记按键，而且在调整系统时会连续报出几个站点，让不熟悉路线站点的乘客不知所措）。并且每次报站时都需要由驾驶员对报站器进行操作，而在车辆起动与进站时，往往是路面情况最复杂的时候，驾驶员既要对行驶中的汽车进行起动或制动操作，同时还要兼顾报站系统的操作，给行驶中的车辆带来一定的安全隐患。虽然现在已经有些大城市的某些公交车上已经采用语音报站，但其不能在吵闹的环境下告知乘客，特别是一些中小城市以及郊区仍然是售票员口头报站，地域性口音较强，新到一个地方的乘客往往会因为听不懂售票员用方言报的站名而使得出行不便。本设计针对目前常见公交车报站系统的主要缺陷，设计了基于乘客自助的公交车报站系统，通过乘客手动发电或太阳能发电供给显示屏，在显示屏上显示乘客需要知道的站点，从而给乘客出行带来便利，完善公交车报站系统。该系统费用廉价，具备广阔的应用前景。1.2报站器的动态发展趋势：公共汽车行驶在现代文明程度高的市区，它是一道流动的风景线，因而对整车外形乃至色彩都有更高的要求。作为公共汽车还要求有醒目和减少乘务人员劳动强度的电子报站器，电子显示路牌，无人售票装置，前后电视监视系统等新技术的采用也将越来越普及。公交车报站器在公交事业中占有举足轻重的地位，它直接影响到公交车的服务质量。目前公交车报站有三种方式，一种是利用GPS全球卫星定位系统的公交车报站系统，在司机座位后面隔板上，安装了一台15英寸的液晶电视和GPS信号接收器，安装了这套设备后，公交车在语音报站的同时，通过液晶电视还可以显示到站站名的字幕，这样如果没听清报站的话，通过显示屏，乘客也可以一目了然。当出现紧急情况时，调度中心将会给公交车发出相应的信息，以短信的形式传送到显示屏上，同时车载台会发出相应的提示音；驾驶员也可以通过相应的工具进行回复。目前在美国部分城市GPS卫星定位系统已经投入使用，国内也有此类产品的研制开发，其功能强大，系统稳定，但其投资昂贵，尤其是一些中小城市无法承受。另外两种是手动电子报站和人工报站的方式，而它们都离不开司务人员，加大司乘人员的工作强度。手动电子报站一般有司机或者乘务员控制，经常出现错报，误报的情况。城市公共交通是市民出行的主要交通工具之一。提供舒适，安全、便捷的乘车环境，对于公交企业来说，不仅是应尽的责任，亦是不断追求的目标。本设计主要完成以下功能：（1）.可以完整地播放一条公交线路的站名，包括上行线路与下行线路。（2）.可以在LED的键盘显示模组上显示当前的站名，时间（日期），具有时间日期的设置功能。（3）.可以播放音乐或广告。（4）.通过更改存储器内的数据，不用更新单片机的程序，可以更换不同的公交线路。2.本课题研究的主要内容和拟采用的研究方案、研究方法或措施2.1论文主要研究内容:

(1)完成公交车乘客自助报站装置的设计(包括控制电路的设计、向终端扶手传递到站站点的信息、供电方式设计)电路的设计主要是将公交车行车控制系统所存储的信号传递至显示屏，另外，还将乘客的自助发电装置与其连接起来，供电方式的设计主要是用自助发电装置进行发电装置，将这二者之间有效的连接起来，并具有一定的稳定性与准确性。(2)终端扶手的造型设计。说明：终端的造型设计需一定的舒适性与人性化，而且利于乘客的使用，而且要将显示屏与其进行有效的连接，二者之间的合理连接可以节约空间，节省成本。给乘客提供给更大的乘车空间。2.2方案选择2.2.1方案一公交车站自动报站器的设计，对车轮轴的转角的脉冲进行计数，将计数值与预置值对比，即可确定报站时刻，达到准确自动的目的。以AT89C51为主控芯片，对外来脉冲计数，结合语音芯片ISD4004输出语音。系统由脉冲检测、脉冲计数、CPU控制、控制信号、语音芯片、输出显示等组成。原理框图如图2-1所示。语音芯片语音芯片控制信号脉冲计数CPU控制输出显示放音电路脉冲检测图2－1原理框图1.脉冲检测：该系统关键是对转轴所转过的圈数进行计数，考虑到车辆将在复杂的环境中运行，故采用可靠的霍尔元件DN6848作为信号的采集装置，再经光电耦合器4N25输入给单片机。2.脉冲计数：光电耦合器的信号进入C51后，采用中断方式对脉冲计数。外部晶振12MHz。3.CPU控制：程序中将计数值于预置值进行比较，判断是否到站，当到站时就输出信号控制语言芯片进行报站。4.控制按键：用于手动控制、手动调整、预置值的输入等5.语言芯片：由专用语音芯片ISD4004组成，可擦写，便于在不同公交线上使用。6.输出显示：LED点阵汉字显示。7.预置存储：采用两种方式存储，一种是在烧写器上将数据写入，另一种是在车上，单片机处于输入状态，车辆行驶一遍，将站与站之间的脉冲数写入片内。2.2.2方案二利用8031单片机作为CPU来进行总体控制，当汽车到达某站时，汽车司机通过键盘来控制本系统进行工作，并且，系统将使用状态指示电路，向司机指示出当前的行驶方向及站号（如与实际方向不符，司机可通过键盘来调整）。原理图框图如图2－2所示。语音合成语音合成电路8031小系统LED点阵显示电路语音输入输出电路键盘状态指示电路图2－2原理框图本系统使用8031作为CPU，由CPU来控制语音合成芯片TC8830AF，使其工作在CPU控制模式下。当系统进行语音再生时，由CPU控制语音合成电路中的语音芯片来读取其外接的存储器内部的语音信息，并合成语音信号，再通过语音输出电路，进行语音报站和提示。CPU同时通过程序读取汉字信息，送入LED点阵显示电路来进行汉字提示。当系统进行语音录制时，语音信号通过语音输入电路输入给语音合成电路中的语音合成芯片，由语音合成芯片进行数据处理，并将生成的数字语音信息存储到语音存储芯片中，从而建立语音库。2.2.3方案三运用AT89C52单片机作为控制核心，通过与车门相连的触碰按键统计公交车经过的站点次数，从而给出相应的站点数据对语音芯片、液晶显示器进行整体控制。本系统的结构框图如图2-3所示：显示电路显示电路键盘电路单片机语音输出电路语音存储器图2－2原理框图（1）以AT89C52单片机为控制核心，AT89C52具有快速8051内核，完全符合该系统硬件要求。（2）以ISD4003语音芯片作为声音的录放，该芯片采用多电平直接模拟存储专利技术，声音不需要A/D转换和压缩，模拟信号直接存储在片内的闪烁存储器中，没有A/D转换误差能够自然地再现语音效果。（3）通过语音录放电路，先对语音芯片进行录音，然后设置按键控制，对语音芯片进行相关功能的控制。（4）12846液晶显示模块是128*64点阵的汉字图形型液晶显示模块，可显示汉字及图形，内置国标GB2312码简体文字库，128个字符及64*256点阵显示RAM。可与CPU直接接口，提供两种界面来连接微处理机：8位并行及串行两种连接方式。设计液晶显示器的外围电路，连接AT89C52单片机，实现程序控制相关功能。（5）单片机通过独立按键电路检查已经过站点的个数以及乘客对报站信息的需求的信号，来进行液晶屏显示和语音播放。（6）运用Protel绘出电路图，Proteus做出系统仿真图。2.3方案比较将方案一、方案二和人方案三进行比较，方案二是采用8031单片机控制，通过键盘来控制报站时刻，并不完全符合设计的要求，它仍然需要操作员员手动控制，对于方案二和方案三来说对于方案一来说，通过对里程的计数或者相连车门的触碰按键来控制报站时刻，完全无需人工介入，但是以里程数来控制已经过的站点数相对方案三来说误差更大，方案二、三选用的语音芯片是美国ISD公司的ISD4004和ISD4003，该芯片与其它语音芯片相比较，其语音音质好，录放时间长。故应选择方案三。3.本课题研究的重点及难点，前期已开展工作3.1本方案解决重点及难点：(1)系统站点信息传递方案的选择及可靠性保证。(2)合理控制产品成本，并制定针对性强的营销策略，从而推动产品的应用。3.2前期已开展工作熟悉单片机方面相关知识，了解查阅课题相关知识，拟定基本方案。4.完成本课题的工作方案及进度计划第1周：对毕业设计题目进行调研。第2周：基于调研资料撰写开题报告。第3周：方案论证，得到成熟可行的方案。第4-6周：画系统硬件电路图，完成按键、语音及显示电路。第7周：测试语音输出电路，键盘显示电路的功能，并进行综合测试第8-9周：软件程序编写完成，并进行初期测试第10-11周：软硬件结合调试系统第12-14周：撰写毕业论文第15周：整理材料，准备答辩指导教师意见（对课题的深度、广度及工作量的意见）指导教师：年月日所在系审查意见：系主管领导：年月日参考文献【1】韦宏利.语音芯片在报站器中的应用[J].现代电子技术.2003，（13）：30-31【2】袁成.自动报站设备[J].城市公用事业.2003,17(3)：42-43【3】GPS自动语音报站器.,2005【4】梁子伊.ISD4004系列语音芯片的单片机控制技术[J].单片机与嵌入式系统应用.2003,(7):61-62【5】王峰.基于单片机的公交车自动报站器.,2004【6】余永权.ATMEL89系列单片机应用技术[M].北京：北京航空航天出版社，2003【7】张俊谟.单片机中级教程[M].北京：北京航空航天大学出版社，1999【8】窦振中.单片机外围器件实用手册[M].北京：北京航空航天大学出版社，2003【9】苏文平.新型电子电路应用实例精选[M].北京：北京航空航天大学出版社，2004【10】付丽辉.汽车自动报站器的设计[J].世界电子元器件.2003,(3)：70-71【11】付蓉.LED点阵汉字显示[J].实用无线电.1998,(2)：7【12】ISD4004系列.,2005【13】ISD4004系列单片机语音录放电路.,2005【14】WEIHongli.Designofabusstopreporter[J].JOURNALofXI’ANINSTITUTEOFTECHNOLOGY.2003,23(3)：212-214【15】邹贵荣.半导体存储器.,2005【16】BixonMJortnerJ.Thedynamicsofpre-dissociatinghighRydbergstatesofNO.J.Chem.Phys.1996105:1363-13