基于51单片机的智能公交系统.doc

1、南京理工大学紫金学院 毕业设计说明书 (论文 ) 作 者 : 石翔 学 号： 090401344 系 ： 电子工程与光电技术系 专 业 : 电子信息工程 题 目 : 智能交通 公交车到站预报显示系统 车载机 指导者： (姓 名 ) (专业技术职务 ) 评阅者： (姓 名 ) (专业技术 职务 ) 2013 年 5 月 张景彬 高级硬件研发工程师 南 京 理 工 大 学 紫 金 学 院 毕业设计（论文）评语 学生姓名： 石翔 班级、学号 ： 090401344 题 目： 公交车到站预报显示系统 车载机 综合成绩： 指导者评语： 公交车到站预报显示系统 -车载机，是公交系统管理自动化重要设备，能够

2、减轻司机与售票员的劳动强度与报站错误。该生设计思路清晰，理论准确，同时能够解决现有的问题，具有现实应用价值。该生能够在论文中阐述相应的设 计思路，并设计出相应的硬件与软件系统，并进行验证分析，符合技术要求。 该生能够充分理解电子工程的相关基础理论，同时在设计过程中学习和补充其它的高级电子设计知识，完满完成了该设计。建议该生进行并通过毕业论文答辩。 指导者 (签字 )： 张 景 彬 2013年 5 月 14 日 毕业设计（论文）评语 评阅者评语： 论文选题符合专业培养目标，能够达到综合训练目标，题目有一定难度，工作量较大。选题具有学术参考价值。时效性较强。 该生查阅文献资料能力较强，能较为全面收

3、集关于 公交车预报站系统 的资料，写作过程中能综合运用所学知识，全面分析 和验证了公交车预报站系统车载机部分的实现方案 ，综合运用知识能力较强。 本篇论文内容 完整，层次结构安排 较为清晰 ，主要观点突出，逻辑关系 基本 清楚，文题相符，论点突出，论述紧扣主题。语言表达 基本 流畅 。 建议成绩评定为良好。 可以提交答辩 评阅者 (签字 )： 年 月 日 答辩委员会（小组）评语： 答辩委员会（小组）负责人 (签字 )： 年 月 日 毕业设计说明书（论文）中文摘要 公交车系统是城市交通的命脉，关系到大多数城市居民的出行。其中公交车站台提示系统可以被视为等车乘客的眼睛，而目前仅有少数城市具备了这

4、一系统由于该系统一般采用“ GPS+GSM”模式进行工作，其制作、安装及运营成本很高，短时间内很难在全国范围大面积推广与应用。因此，研究出一种舒适、方便、价格低廉、便于推广的公交车站台智能提示系统，将在未来的中小城市的公交系统的完善进程中拥有十分广阔的应用前景。 本设计对现行的公交车系统进行了深入的研究，充分了解其利弊以后，采用51内核单片机为主控芯片，设计无线公交车站台自动报站系统，在其站台增加语音播报和文字显示双重提示，为乘客乘车提供了很大的便利，同时也极大程度的提高了公交车的运行和服务质量。本设计的站台 提示系统采用语音与文字结合的报站方式，容易识别。乘客可以提前预知车辆的班次和到达时间

5、，有效解决了因天气恶劣造成的混乱与拥挤或车次不明而导致错过班车的问题，极大地减小了安全隐患、提高了效率。 关键词 智能 公交车站台 无线 单片机 毕业设计说明书（论文）外文摘要 Title Intelligence Transportation Bus arrival prediction system vehicle-mounted machine Abstract The bus system is the lifeline of the city traffic,in relation to the majority of city residents trip.The bus stop

6、s prompt system can be regarded as a car passengers eyes. However, these systems generally use “GPS+GSM“ with high cost of production, installation and operation, therefore, it is difficult to apply in the popularization at the national level in a short time. So, to develop a small and medium urban

7、intelligent bus systems which are comfortable, convenient, inexpensive and easy to promote will give a very important reference in the future platform of intelligent bus systems. The design has an in-depth-study on the existing bus system and after knowing of its advantages and disadvantages, we pla

8、n to use MC51 chip for designing wireless bus auto announce system which would improve the operation of bus and service quality significantly. Text display and broadcast has added into the bus platform. What is more, it will provide great convenience to the passengers. Because o f this design uses t

9、he combination of broadcast and text display which are easy to identify, passengers can know the right bus and make preparations early. It solves the confusion caused by bad weather and unclearly bus number effectively and reduces the security risks greatly. Keywords Intelligent Bus station System W

10、ireless MCU 本科毕业设计说明书（论文） 第 I 页 共 I 页 目 录 1 引言 . 1 1.2 公交车站台智能提示系统研究现状 . 1 1.3 论文研究的主要内容与解决方案 . 2 1.4 论 文的基本架构 . 3 2 系统设计概述 . 5 2.1 系统总体架构 . 5 2.2 车辆车载系统软硬件详细框图 . 5 3 系统硬 件设计 . 7 3.1 无线通信简介 . 7 3.2 315M 无线模块介绍 . 8 3.2.1 315M 超再生无线发射模块 . 8 3.3 PT2262/2272 实现无线通信数据安全性 . 12 3.4 主控芯片电路的介绍 . 13 3.5 七段数码管

11、的介绍 . 16 3.6 硬件开发 52 最小无线开发板系统的原理图 . 18 3.7 车载系统的硬件实现 . 18 4 系统软件设计 . 21 4.1 软件开发环境介绍 . 21 4.2 车载系统软件设计 . 21 5 软件仿真与硬件系统测试 . 27 5.1 仿真软件的介绍 . 27 5.2 软件仿真结果 . 27 5.3 硬件系统测试 . 28 结 论 . 32 致 谢 . 33 参考文献 . 34 附录 A . 35 附录 B . 40 本科毕业设计说明书（论文） 第 1 页 共 1 页 1 引言 1 1 课题背景 对于日益繁华的二十一世纪，科技不断进步，交通也有了突飞猛进的发展，与出

12、租车和私家车相比，公交车人均占道面积少、成本低、运载能力高，同时它的通行线路覆盖面广，在缓解交通拥堵和节能减排方面都有较好的作用，因此在未来的发展中，将日益得到更多的应用。 然而在城市公交车报站系统方面存在一些不良问题： 首先，目前公交车报站系统的设计只为了公交车内的乘客服务，因而没有考虑到在站台等车乘客的需求，在天气恶劣或是视线不好的时 候，乘客往往无法清楚的分辨到达的车辆班次，出现众多乘车不利的现象，乘客因信息不及时而错过车次，甚至造成安全隐患等。 其次，在现行的公交车到站电子预报系统中采用的是“ GPS+GSM”定位系统报站。这种报站方式虽然非常精确但制作、安装及运营成本很高，因此，它很

13、难在短时间内在全国范围大面积推广与应用。 基于以上使用公交不便的情况以及引起的交通秩序问题和安全隐患，特设计出了一种公交车站台智能提示系统。利用无线电技术的公交车车站自动识别、自动报站的技术方案，当公交车驶入站台附近一定的有效距离以内时，站台系统就可以接收 到车载系统发送的具有该路车的标识编码信息，显示并且播报出来。这种图文声并茂的报站方式使乘客乘车变得方便，更提高了公交运营公司的服务质量，同时成本比较低，也便于普及推广。 1.2 公交车站台智能提示系统研究现状 改革开放以后，我国经济与技术均突飞猛进的发展，各个省市的一线城市逐渐的完善和发展了本城市的公交车系统，对人们的出行方便，能源的节约起

14、了很大的推动作用。时至今日，各个地区的公交车系统已经逐步完善，大到发展中的大城市不用说，小到各个地区的县镇村都通上了公交车。公交车网络正在进一步扩展壮大中。在欧、美、日 等发达国家中，公交车系统已经进入了一个比较完善和智能的阶段，这些发达国家科研和经济实力较强，在公交车报站方面也处于领先地位。他们大多采“ GPS+GSM”方式定位 1，对乘客提供了方便快捷的乘车提示，节省了人力物力。 全球卫星定位系统 (Global Positioning System-GPS) 是一种结合卫星及通讯发本科毕业设计说明书（论文） 第 2 页 共 2 页 展的技术，利用导航卫星进行测时和测距。全球卫星定位系统

15、(简称 GPS) 是美国从本世纪 70年代开始研制，历时 20余年，耗资 200亿美元，于 1994年全面建成。具有海陆空全方位实时三维导航与定位能 力的新一代卫星导航与定位系统。经过近十年我国测绘等部门的使用表明，全球卫星定位系统以全天候、高精度、自动化、高效益等特点，成功地应用于大地测量、工程测量、航空摄影、运载工具导航和管制、地壳运动测量、工程变形测量、资源勘察、地球动力学等多种学科，取得了较好的经济效益和社会效益。此方法定位准确，运行则需要昂贵的费用。目前的欧、美、日等发达国家的公交车系统就采用此种定位报站的方法。 我国公交车系统与欧、美、日等发达国家相比起步较晚。如今只是部分大中城市

16、具备公交车站台自动报站系统，其他绝大多数城市只是具有车内报站系 统，而公交车总车站内却只有简单的人工报站，对于车站乘客而言，有诸多不便并伴有安全隐患。究其原因就是常识意义上的 GPS定位模块的安装以及运营费用颇为昂贵，很难以普及起来。 1.3 论文研究的主要内容与解决方案 本设计采用南通国芯微电子有限公司的 STC89C52RC 为主控芯片，用共阳的七段数码管显示系统时间，用 pt2262-IR 作为无线发射模块实现数据通信。 1.3.1 研究的基本内容 掌握信息编码知识及无线通信知识 由于公交车总站台和公交车，公交车和站点之间的通信是通过无线信号收发实现的，在通信信道中存在各种 噪声 2(包

17、括其他线路公交车的编码信号 )的干扰，容易造成误码，对此可以采用奇偶校验以及握手等形式对接收到的信息进行确认。其次由于双向车道的上行和下行的公车都有可能同时在一个站台的有效检测范围之内，为了防止将对面车道上行驶的公交车误识别为本车道的到站公车，我们实行特定的地址编码来识别公交车的上下行。 公交车车载系统的设计 此部分主要包括硬件系统与软件系统，硬件系统包括主控芯片的选择与无线数据发射模块的设计，现在依次进行分析。系统的主控芯片我们选择市面上常见且价格低廉功能可靠的以 51内核为主的单片机系列。软件 系统采用 C语言编写。 无线发射模块的设计 无线数据发射模块采用集成模块。模块尽可能低功耗、低价

18、位、含有通用编解码本科毕业设计说明书（论文） 第 3 页 共 3 页 电路，在灵敏度和抗干扰性方面要有比较好的保障。如今越来越多的无线模块其稳定度与功率都大幅度的提高，并且价格也比较低廉。采用集成芯片或模块，其设计、制作与调试工艺都变得简洁起来。十分便于在各个中小公交车系统普及起来。 1.3.2 主要问题的解决方案 无线传输的安全性与抗干扰性的解决 公交车与站点在通信工作中，采用了无线通信技术。为了提高其安全性与抗干扰性，本设计通过对比各种无线数据传输模块，最终选定 了含有编解码功能的 315MHz的无线发射接收模块。由于系统需要一个稳定且传输距离远的无线模块，故选择频率较低、性能稳定 315

19、MHz频段。该模块最大发射距离可达 1000m左右。在安全性方面，本设计选择 PT2262/PT2272编码解码芯片。 PT2262/PT2272是台湾普城公司生产的一种CMOS工艺制造的低功耗低价位通用编解码电路， PT2262/PT2272最多可有 12位 (A0-A11)三态地址端管脚 (悬空 ,接高电平 ,接低电平 )，任意组合可提供 312地址码，本设计采用4位地址，最多可提供 81个地址，对于一个 毕设公交车系统来讲，已经远远足够。 信息编码并通过单片机传输给无线发射模块的解决 在实际的公交车中需要进行编写车辆信息，编写车次和车辆到站信息，为了提高编码的可行性，本设计采用手动编码由

20、于发射的是四位数据就编车两位车次和两位车辆到站信息。再通过硬件电路的连接传输给单片机的 I/O口，用单片机来实现数据中间处理。 单片机的 I/O口驱动无线发射模块能力不够的解决 当给单片机加电后，在用软件编程给单片机以高低电平，在空载的时候能够实现，但是在接上无线发射模块的时候单片机的 I/O口就不能达到所需要的高电平，现在需要在 单片机外部进行硬件上拉电阻实现提高 I/O口的驱动能力。 1.4 论文的基本架构 本文分为六个章节，基本框架安排如下： 第 1章：绪论 。 概述了课题研究的背景和意义，并在国内外发展方面对公交车车载智能提示系统进行了简介与分析对比，得出了实现公交车车载智能提示系统所需要解决的主要问题，并对各问题进行了阐述并拟出了解决方案。 第 2章：系统设计概述。从系统层面对整个公交车车载智能提示系统进行了整体的论述。详细介绍了其工作关系与工作原理，并对车载系统进行了详细的说明。 第 3章： 系统硬件设计 。分析了无线数据传输并结合本设计 的实际应用考虑，对