基于GPS定位的公交車自動(dòng)報(bào)站系統(tǒng)的畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、 PAGE28 / NUMPAGES33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定位的公交車自動(dòng)報(bào)站系統(tǒng)的設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明原創(chuàng)性聲明本人重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文），是我個(gè)人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作與取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得與其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過的材料。對(duì)本研究提供過幫助和做出過貢獻(xiàn)的個(gè)人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了意。作 者 簽 名：日 期：指導(dǎo)教師簽名： 日期：使用授權(quán)說明本人完全了解大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的

2、規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)校可以采用影印、縮印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉咳荨Ｗ髡吆灻?日 期：學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的研究成果。除了文中特別加以標(biāo)注引用的容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。作者簽名： 日期： 年 月 日學(xué)位論文使用授權(quán)書本

3、學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。作者簽名：日期： 年 月 日導(dǎo)師簽名： 日期： 年 月 日目錄TOC o 1-3 h z uHYPERLINK l _Toc283213574摘要 PAGEREF _Toc283213574 h IHYPERLINK l _Toc283213575前言 PAGEREF _Toc283213575 h 1HYPERLI

4、NK l _Toc283213576第一章 概述 PAGEREF _Toc283213576 h 2HYPERLINK l _Toc2832135771.1GPS國外的發(fā)展形勢 PAGEREF _Toc283213577 h 2HYPERLINK l _Toc2832135781.1.1國外的研究現(xiàn)狀 PAGEREF _Toc283213578 h 2HYPERLINK l _Toc2832135791.1.2 國的發(fā)展現(xiàn)狀 PAGEREF _Toc283213579 h 2HYPERLINK l _Toc2832135801.2 課題研究的容與目標(biāo) PAGEREF _Toc283213580

5、 h 3HYPERLINK l _Toc283213581第二章 整體框架與方案比較 PAGEREF _Toc283213581 h 4HYPERLINK l _Toc2832135822.1系統(tǒng)整體框架結(jié)構(gòu)圖 PAGEREF _Toc283213582 h 4HYPERLINK l _Toc2832135832.2單片機(jī)的選擇 PAGEREF _Toc283213583 h 4HYPERLINK l _Toc2832135842.3語音芯片的比較 PAGEREF _Toc283213584 h 5HYPERLINK l _Toc283213585第三章 系統(tǒng)的硬件研究與設(shè)計(jì) PAGEREF

6、_Toc283213585 h 7HYPERLINK l _Toc2832135863.1各部分電路圖 PAGEREF _Toc283213586 h 7HYPERLINK l _Toc2832135873.1.1單片機(jī)的最小系統(tǒng) PAGEREF _Toc283213587 h 7HYPERLINK l _Toc2832135883.1.2 JHD162A液晶顯示電路 PAGEREF _Toc283213588 h 8HYPERLINK l _Toc2832135893.1.3 ISD1700S音頻輸出電路與按鍵電路 PAGEREF _Toc283213589 h 8HYPERLINK l _

7、Toc2832135903.1.4 GPS模塊接口電路 PAGEREF _Toc283213590 h 9HYPERLINK l _Toc2832135913.2 系統(tǒng)整體電路圖 PAGEREF _Toc283213591 h 10HYPERLINK l _Toc283213592第四章 系統(tǒng)軟件的研究與設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc283213592 h 12HYPERLINK l _Toc2832135934.1主程序流程圖 PAGEREF _Toc283213593 h 12HYPERLINK l _Toc2832135944.2語音模塊子程序 PAGEREF _Toc283213594

8、 h 14HYPERLINK l _Toc2832135954.3 JHD162A液晶顯示子程序 PAGEREF _Toc283213595 h 15HYPERLINK l _Toc283213596第五章 系統(tǒng)校驗(yàn) PAGEREF _Toc283213596 h 16HYPERLINK l _Toc2832135975.1系統(tǒng)仿真 PAGEREF _Toc283213597 h 16HYPERLINK l _Toc2832135985.1.2仿真實(shí)現(xiàn)流程 PAGEREF _Toc283213598 h 16HYPERLINK l _Toc2832135995.2系統(tǒng)運(yùn)行結(jié)果截圖 PAGERE

9、F _Toc283213599 h 17HYPERLINK l _Toc2832136005.2.1開機(jī)界面 PAGEREF _Toc283213600 h 17HYPERLINK l _Toc2832136015.2.2接收信號(hào)后 PAGEREF _Toc283213601 h 17HYPERLINK l _Toc283213602第六章 總結(jié)與展望 PAGEREF _Toc283213602 h 21HYPERLINK l _Toc2832136036.1總結(jié) PAGEREF _Toc283213603 h 21HYPERLINK l _Toc2832136046.2展望 PAGEREF

10、_Toc283213604 h 21HYPERLINK l _Toc283213605致 PAGEREF _Toc283213605 h 22HYPERLINK l _Toc283213606參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc283213606 h 23HYPERLINK l _Toc283213607附錄 PAGEREF _Toc283213607 h 24摘要智能公交系統(tǒng)是智能交通系統(tǒng)的重要研究容，本論文設(shè)計(jì)了一種基于GPS定位的公交車自動(dòng)報(bào)站系統(tǒng)，它利用GPS進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，獲得車輛位置信息，并結(jié)合語音播放技術(shù)，根據(jù)公交車所處的位置進(jìn)行自動(dòng)報(bào)站、溫磬提示等語音服務(wù)。它可以徹底改變傳統(tǒng)公交車

11、語音報(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英國人沃爾特漢考克為他的國家制造出了世界上第一輛裝有發(fā)動(dòng)機(jī)的公共汽車起，到今天，公交車已經(jīng)歷經(jīng)了將近200年的發(fā)展過程。從最初的“悶罐頭”到如今配套的空調(diào)系統(tǒng)；從專人售票到無人售票；從人工報(bào)站到半自動(dòng)語音報(bào)站，公交車向著越來越人性化的方向發(fā)展?？墒悄壳按嬖诘囊粋€(gè)問題，半自動(dòng)語音報(bào)站系統(tǒng)需要由司機(jī)在車子進(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

12、中的車輛帶來了安全隱患。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)語音報(bào)站。利用AT89C51單片機(jī)、ISD1700系列語音芯片、JHD162A LCD液晶模塊來實(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核使用權(quán)以專利互換或出售的形式轉(zhuǎn)給世界許多著名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)?

13、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，片外存儲(chǔ)控制器，匯編語言，C語言，操作系統(tǒng)的概念。因此說學(xué)好單片機(jī)，再去學(xué)習(xí)其他嵌入式控制器如ARM、DSP是比較簡單的?？梢哉f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定位的公交車自動(dòng)報(bào)站系統(tǒng)的設(shè)計(jì)”，設(shè)計(jì)中利用無線收發(fā)模塊與編解碼芯片實(shí)現(xiàn)站臺(tái)的自動(dòng)識(shí)別，通過單片機(jī)對(duì)液晶模塊與語音模塊的綜合控制實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)語音報(bào)站的功能。本次設(shè)計(jì)以K

14、eil C51開發(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國外的發(fā)展形勢1.1.1國外的研究現(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)今國際公認(rèn)的八大無線產(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)與其所獨(dú)具的定位導(dǎo)航、授時(shí)校頻、精密測量等多方面的強(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) IT經(jīng)濟(jì)新增長點(diǎn)。雖然具有GPS定位功能的公交車市場潛力頗為看好，就現(xiàn)階段而言仍有幾項(xiàng)障礙亟待克服：首先，不論公交車采用的是建GPS芯片或是用外接GPS模塊作為解決

15、方案，將無可避免地提高公交車成本，也影響消費(fèi)者購買的意愿；最后，目前具有提供整合GPS芯片與無線通信技術(shù)的公司仍屈指可數(shù)，且公交車制造大廠是否愿意采用現(xiàn)有的解決方案，或是另外自行開發(fā)仍是未定之?dāng)?shù)。通過近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)用的圍已擴(kuò)展到日常生活中的通信、PDA、定位信息等。不過，以現(xiàn)階段來看，由于 GPS接收機(jī)的單芯片化技術(shù)、價(jià)格以與市場應(yīng)用服務(wù)等仍未臻成熟，因此，在樂觀地看待此市場發(fā)展時(shí)，諸如GPS IC設(shè)計(jì)的技術(shù)是否能達(dá)到公交車或PDA所需的最小體積、成本是否能降低以與建GPS的新公交車系統(tǒng)是否能引起消費(fèi)者的青睞等問題，仍必須審慎地深入評(píng)估。1.1.2

16、 國的發(fā)展現(xiàn)狀國GPS市場呈現(xiàn)出兩個(gè)重點(diǎn)發(fā)展趨勢。(1)以車載導(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，車輛應(yīng)用所占的比例較大。最初GPS車輛應(yīng)用一般分為車輛跟蹤和車輛導(dǎo)航兩大系統(tǒng)。但當(dāng)摩托羅拉公司推出集車輛導(dǎo)航與跟蹤于一體的車輛信息系統(tǒng)后，它就成了發(fā)展的方向。GPS車輛定位監(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。車輛監(jiān)控系統(tǒng)是集GPS技術(shù)、無線通信技術(shù)和地理信息系統(tǒng)技術(shù)于一體的綜合車輛管理系統(tǒng)。一般行業(yè)用戶的車船隊(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：安裝在車輛上的GPS接收機(jī)根據(jù)收到的衛(wèi)星信息

17、計(jì)算出車輛的當(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)合車輛身份等信息形成數(shù)據(jù)包，然后通過無線信道發(fā)往控制中心。控制中心的主站接收子站發(fā)送的數(shù)據(jù)，并從中提取出定位信息，根據(jù)各車輛的車號(hào)和組號(hào)等，在監(jiān)控中心的電子地圖上顯示出來。同時(shí)，控制中心的系統(tǒng)管理員可以查詢各車輛的運(yùn)行狀況，根據(jù)車流量合理調(diào)度車輛。(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)品主要有車載自主導(dǎo)航系統(tǒng)、移動(dòng)監(jiān)控終端以與消費(fèi)類電子產(chǎn)品。有集成了GPS芯片和地理信息系

18、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 課題研究的容與目標(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)帶來較大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。1課題的主要研究的容針對(duì)我國的中小城市，自主研發(fā)一套基于GPS的公交車自動(dòng)報(bào)

19、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)公交車語音報(bào)站必須由司機(jī)操控才能工作的落后方式，在公交車進(jìn)站、出站、拐彎時(shí)能與時(shí)、準(zhǔn)確地自動(dòng)播報(bào)站名與服務(wù)用語，實(shí)現(xiàn)公交車報(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)是安裝在公交車上，屬于車載終端設(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、開發(fā)工具、研發(fā)周期等問題。基于以上因素，整個(gè)系統(tǒng)采用了AT89C51單片機(jī)作為主控制器的設(shè)計(jì)思路。2課題研究的目標(biāo)本課題研究的是基于GPS的公交車自動(dòng)報(bào)站系統(tǒng)，目的是使公交車通過GPS定位，準(zhǔn)確獲知并且確定車輛位置，然后通過液晶顯示站點(diǎn)信息，提示燈變亮，再

20、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 整體框架與方案比較本系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)根據(jù)公交車通過不同路段，然后經(jīng)過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液晶頻上顯示當(dāng)前站名信息。同時(shí)通過語音芯片輸出放大后的語音信息。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)

21、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，F(xiàn)PGA還將進(jìn)入更多的應(yīng)用領(lǐng)域。缺點(diǎn)：用VHDL語言編寫的程序很難實(shí)現(xiàn)符合這個(gè)課題的效果，在邏輯算法上也不與51單片機(jī)來得靈活。在仿真環(huán)境上無法體現(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)：

22、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)開發(fā)的資料非常豐富，很適合初學(xué)者自學(xué)。使用C語言編程可以實(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法與基于嵌入式操作系統(tǒng)構(gòu)架的方案同日而語。本設(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，開發(fā)過程復(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?；谝陨蟽?yōu)缺點(diǎn)的分析

23、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，開發(fā)周期短，配合各種專用芯片的使用能夠?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語音芯片的比較本論文主要考慮了兩種語音芯片，ISD1700S語音芯片和OTP語音芯片，并且對(duì)它們做了分析比較。方案一：語音芯片ISD1700SISD1700S系列芯片是華邦公司新推出的單片優(yōu)質(zhì)語音錄放電路，是ISD1400S與ISD2500S的升級(jí)產(chǎn)品。該芯片提供多項(xiàng)新功能，包括置專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），以與可定制的信息操作指示音效。芯片部包

24、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、振蕩器與存等的全方位整合系統(tǒng)功能。特點(diǎn)：可錄、放音十萬次，存儲(chǔ)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6V 靜態(tài)電流：0.5-1uA 工作電流:20mA 可利用振蕩電阻來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外部振蕩電阻來調(diào)節(jié)方案二：語音芯片OTPOTP可以PWM直接驅(qū)動(dòng)喇叭，也可以通過三極管放大后驅(qū)動(dòng)喇叭，TG1

25、、TG2只能作為輸入觸發(fā)端（和正電源導(dǎo)通時(shí)，觸發(fā)語音播放）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語音芯片特點(diǎn)性能高度集成外圍無需任何元件,只需一個(gè)104濾波電容。體積超小有DIP8，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.語音可分成32段.批量價(jià)格具有絕對(duì)優(yōu)勢,交貨周期短7天。 輸出方式有PWM ，DSK驅(qū)動(dòng)喇叭。本系統(tǒng)

26、中采用方案一。方案一采用ISD1700 系列芯片具有優(yōu)質(zhì)語音錄放功能，芯片部包含有自動(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，即部時(shí)鐘

27、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、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3.1.2JHD162A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

28、狀態(tài)：RSL，RWH，EH ；寫指令：RSL，RWL，D0D7=指令碼，E高脈沖；讀數(shù)據(jù)：RSH，EH ；寫數(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液晶顯示電路3.1.3 ISD1700S音頻輸出電路與按鍵電路ISD1700S通過按鍵系統(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/LED 管腳給出信號(hào)來提示芯片的工作狀態(tài)，并且伴隨有提示音，ISD1700S芯片具有語音錄放功能，通過不同的

29、數(shù)字信息輸入，系統(tǒng)將會(huì)把先前收錄好的語音通過音頻放大器進(jìn)行處理，最后經(jīng)過揚(yáng)聲器喇叭播報(bào)出來。本系統(tǒng)兼有按鍵操作功能：按下 REC 鍵，/REC 管腳電平變低后開始錄音，直到松開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)操作用來將播放指針移向下一段語音信息。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

30、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音頻輸出電路以與JHD162A液晶顯示電路。單片機(jī)主芯

31、片通過對(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，語音模塊子程序流程圖，并且簡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與各個(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音

32、將自動(dòng)播報(bào)到站信息，液晶顯示頻顯示下一站，下車的指示燈亮。選擇NO，則是繼續(xù)行車報(bào)站，選擇YES，則停止行車，終止系統(tǒng)。主程序流程圖4-1所示。開機(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音播報(bào)當(dāng)前到站信息液晶更新顯示下一站下車指示燈亮接收GPS？按鍵按下？是否停止行車？NNYYYNYN結(jié)束圖4-1 主程序流程圖4.2語音模塊子程序ISD1700S語音模塊子程序主要是接收主芯片發(fā)送過來的音頻信號(hào)，然后由P25端輸出一個(gè)負(fù)脈沖信號(hào)，語音芯片部指針指向本站點(diǎn)的語音段頭，再由P26端輸出一個(gè)負(fù)脈沖信號(hào)，經(jīng)過音頻放大，通過揚(yáng)聲器播放當(dāng)前指針指向的語音段。流程圖如圖4-2所示開機(jī)界

33、面P25輸出一個(gè)負(fù)脈沖，語音芯片內(nèi)部指針指向本站點(diǎn)語音段頭 P26輸出一個(gè)負(fù)脈沖，播放當(dāng)前指針指向的語音段 結(jié)束收到信號(hào)開始是否接收信號(hào)？是否播報(bào)語音信息？NYY圖4-2 語音模塊流程圖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)，顯示字符子函數(shù)，站點(diǎn)信息設(shè)置與調(diào)用，最后顯示站名信息。流程圖如圖4-3所示。開機(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)置與調(diào)用結(jié)束顯示字

34、符子函數(shù)開始是否初始化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里沒有語音器件所以用開關(guān)來替代。D1：播放燈亮說明/PLAY使能，模擬按鍵開關(guān)的負(fù)脈沖D2：快進(jìn)燈亮說明/FWD使能，模擬負(fù)脈沖。D3：到站指示燈亮，語音播報(bào)結(jié)束后，到站

35、門開，指示燈D3亮，直到信號(hào)消失。LCD模塊：初步選用字符型液晶，可以顯示公交車名以與下一站站名。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)的低電平直到車子馳離站點(diǎn)。這期間可分為三段。T1:公交車從接收到信號(hào)到?？康秸綯2：停靠T3：馳離公交站，信號(hào)消失T1期間當(dāng)單片機(jī)檢測到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)前指向語音段。然后D3指示燈亮。T2期間，指示燈D3保持亮的狀態(tài)。語音播報(bào)完畢。T3期

36、間，車子馳離信號(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開機(jī)界面當(dāng)系統(tǒng)開機(jī)時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)入初始化界面。單片機(jī)C語言程序自動(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，單片機(jī)P25端口輸出一個(gè)負(fù)脈沖信號(hào)，語音芯片部指針指向本站點(diǎn)語音段頭，語音芯片指針下移一位，此時(shí)控制開關(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)前指針指向的語音段，此時(shí)LED2-BLUE熄滅，LED1-YELLOW燈亮。公交車?yán)^續(xù)向前行駛，

37、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，待公交車停靠站點(diǎn)后，LED燈滅。圖5-2語音芯片指針下移一位圖5-3語音報(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、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可以確定公交車的

38、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，就可以知道公交車是否處于進(jìn)站、到站和出站狀態(tài)。利用GPS實(shí)現(xiàn)公交車的智能報(bào)站，大大減少駕駛員的工作量，提高公交車運(yùn)行過程中的安全系數(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)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、音頻輸出電路與按鍵電路，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

39、音模塊程序設(shè)計(jì)等。此外，本文還對(duì)GPS在車輛定位進(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單的模式切換，該方式的優(yōu)點(diǎn)是算法簡單，容易實(shí)現(xiàn)，但這種方式?jīng)]有充分利用多傳感器的冗余信息來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無線通信網(wǎng)和城市地理信息系統(tǒng)結(jié)合起來，對(duì)城市的公交車輛進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控

40、，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，并以最快速度反饋給行駛中的每個(gè)車輛，優(yōu)化行車路線，以最佳方式、最短時(shí)間將乘客載至目的地，使車輛和道路智能化，建立智能的公共交通營運(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。致在本畢業(yè)設(shè)計(jì)的寫作過程中，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。同時(shí)我還要感在我學(xué)習(xí)期間給我極大關(guān)心和支持的各位老師以與關(guān)心我的同學(xué)

41、和朋友。當(dāng)然，在我求學(xué)期間，還要感我深愛的父母親一直以來對(duì)我無怨無悔的付出、支持、關(guān)愛、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，您們。我是幸運(yùn)而幸福的，我知足并且義無反顧的在大家的關(guān)愛下堅(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 1700 系列數(shù)碼語音電路使用手冊(cè)EB3 多用途DF無線數(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 育才.MCS51系列單片機(jī)微型計(jì)算機(jī)與其應(yīng)用M.：東南大學(xué),2004。7 周波,頑童,胡建龍等.公交車自動(dòng)報(bào)站系統(tǒng)的設(shè)計(jì)J.理工學(xué)院學(xué)報(bào)：

42、自然科學(xué)版, 2008。8偉，穎，晶.Protel 99 SE高級(jí)應(yīng)用M.：人民郵電，2007.9丙霞，艷華.Protel 99 SE原理圖與PCB設(shè)計(jì)M.：電子工業(yè)，2007。10朱定華，黃松，蔡苗.Protel 99 SE原理圖與印制板設(shè)計(jì)M.：清華大學(xué)，2007。附錄本附錄主要分析設(shè)計(jì)了三個(gè)C語言程序，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)和語音模塊程序設(shè)計(jì)。附錄一：主程序設(shè)計(jì)公交車自動(dòng)報(bào)站系統(tǒng)是利用GPS進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，實(shí)時(shí)解算車輛當(dāng)時(shí)的經(jīng)度、緯度等信息，獲得公交車的實(shí)時(shí)坐標(biāo)，將其與站臺(tái)坐標(biāo)相比較，公交車駛?cè)胝九_(tái)一定距離圍時(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

43、需要臨時(shí)改變運(yùn)營線路或更換一些語音廣告信息，車載系統(tǒng)將方便、快捷地下載更新語音信息。若是在自動(dòng)報(bào)站狀態(tài)，則檢測GPS信息，確定公交車當(dāng)前的地理位置，決定是否播放語音信息，播放哪段語音信息。主程序的流程實(shí)現(xiàn)如下所示：主程序代碼：#include REGX52.H #include LCD1602.h #define uchar unsigned char sbit P31=P31; /無線信號(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; /語音芯片復(fù)

44、位char i; uchar code dis1=ZhaoHu Z ; /站點(diǎn)容可更新或增加uchar code dis2=JuYuan Z; uchar code dis3=Jin Shan; uchar code dis4=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=

45、0;j120;j+); void send() /GPS發(fā)送 re=0; TMOD=0 x02; /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=0 xf3; /高8位計(jì)數(shù)器作為初值寄存器TL0=0 xf3; /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()

46、; reset=0; /語音芯片復(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) Delay1ms(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; ; 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、部等待函數(shù)LCD_Wait