通信工程毕业论文_基于单片机的公交报站系统设计.doc

1、本科毕业论文（20 届）基于单片机的公交报站系统设计所在学院 专业班级 通信工程 学生姓名 学号 指导教师 职称 完成日期 年 月 I摘 要随着人们环保意识的提高，公交车逐渐成为人们出行的首选交通工具。曾经的公交车通过乘务员人工报站，但是这种方式不仅增加了开销而且质量和效率不高。本文介绍的公交车语音报站系统既能够及时报站，又可以有效的提高公交的服务质量。本次设计使用系统模块化的方式分别对各部分进行处理，再将各个模块分别连接到主控部分进行同步和控制，最后实现了系统的所有功能。本设计主要包括核心控制模块、语音模块、LCD 显示模块、时钟模块以及独立按键模块几大部分。整体设计的主要思想是：首先将设计

2、的语音内容通过软件输入并存储到语音芯片中，然后按下放音键，语音模块调用子程序进行放音，同时 LCD 调用显示子程序使液晶屏显示相对应的站名，最终完成了带语音报站和液晶显示功能的公交报站系统的设计。本文主要包括五大章。第一章主要讲述了本次设计的背景、意义、本次设计需要实现的功能以及主要工作；第二章主要说明了实现以上功能的方案的选取以及总体思想；第三章主要描述了各个模块的原理和功能；第四章主要叙述了系统各个部分功能实现的流程；第五章主要讲述了该系统的硬件和软件的实现以及程序的下载。本设计在 STC89C52 单片机硬件平台下，通过 C 语言设计程序，实现了基于单片机系统的公交报站功能。关键词：单片

3、机；公交报站；语音提示；液晶显示IIABSTRACTWith the improvement of peoples awareness of environmental protection, the bus became the preferred vehicle for travelling gradually. The bus once broadcasted the station by the conductors, but it would increase the cost, and the quality and efficiency is not good. The bus-

4、stop system introduced by this paper could broadcast stations in time, and also can improve the quality of bus services.This design dealt with each part of the system respectively by the way of modularization. Then each module connected to the main control part respectively to synchronize and contro

5、l, finally realized all the functions of system. The parts of this design mainly included the central control module, the voice module, the LCD display module, the clock module and the independent key module. The main idea of this design is: First, the voice content designed already should be inputt

6、ed and stored in the voice chip. And then press the key, the module of voice would call the display subroutine to play the speech. At the same time, the LCD showed the corresponding station by the way of calling subroutine. Finally, the bus-stop system with the function of voice broadcast and LCD di

7、splay was finished.This article mainly included five chapters. The first chapter focused on the background, significance, the functions should to be realized and the major content of this design; The second chapter mainly illustrated the selection of realizing the above functions and the whole idea

8、of design; The third chapter mainly described the principles and functions of the various modules; The fourth chapter mainly described the process of function realizing of every module; The fifth chapter focused on the realization of the hardware and software and downloading program; This design is

9、based on the STC89C52 single-chip hardware platform and designed the program by the C language, and it achieved the functions of bus stops system based on single chip microcomputer system. Keywords: SCM；Bus-stop system；voice prompt；LCD displayIII目 录第 1 章 绪论 .11.1 本次课题研究的背景和意义 .11.2 本次设计的主要工作 .21.3 本

10、章小结 .3第 2 章 总体设计方案 .42.1 设计思路 .42.2 方案选择 .42.2.1 显示模块选择方案 .42.2.2 芯片选择方案 .42.3 总体设计框图 .62.4 本章小结 .6第 3 章 系统硬件设计 .73.1 主控模块 .73.1.1 STC89C52 芯片的简介 .73.1.2 主控模块电路原理图 .93.1.3 复位电路的设计 .103.2 语音芯片模块 .113.2.1 WT588D 芯片简介 .113.2.2 语音芯片模块电路原理图 .143.3 时钟模块 .153.3.1 DS1302 芯片简介 .15IV3.3.2 时钟芯片电路控制字和寄存器 .163.3

11、.3 时钟芯片模块电路原理图 .173.4 LCD 液晶显示模块 .183.4.1 LCD12864 芯片简介 .183.4.2 LCD12864 芯片电路原理图 .193.5 按键控制模块 .193.5.1 按键控制模块电路原理图 .193.6 本章小结 .20第 4 章 系统软件设计 .214.1 系统的主流程图 .214.2 显示模块设计 .224.3 键盘扫描模块设计 .234.4 语音模块设计 .244.5 本章小结 .25第 5 章 系统的方案实现与测试 .265.1 系统电路的制作 .265.2 系统的软件测试 .275.3 系统的功能测试 .325.4 本章小结 .33结论与展

12、望 .34参 考 文 献 .35致 谢 .36附录 1 .1基于单片机的公交报站系统设计1基于单片机的公交车报站系统设计第 1 章 绪论1.1 本次课题研究的背景和意义随着人类社会经济的飞速发展，城市化已经成为了不可阻挡的趋势。城市规模越来越大，城市人口密度急剧增加，导致城市交通已经成为人类需要面对的几大难题之一。全球气候变暖，国家大力提倡环保与节能，公交车既方便环保又经济实惠等，已然成为了居民出行的重要工具。所以公交报站系统作为公交车必不可少的一部分就显得极其重要，直接影响了公交车整体的服务质量。传统的公交车由乘务人员进行人工报站，而这一方式效率不高并且增加了不必要的开销，近些年来已经逐渐被

13、淘汰。随着科学技术的日益进步和发展，人们已经开始注重生活的自动化和智能化，不断用智慧改变自己的生活方式和生活水平。 由于城市人口数量剧增，交通问题已经成为人类面临的几大难题之一，人们出行面临着“乘车难” 、 “行车难”的问题，交通阻塞已经成为人类无法避免的问题。有关专家学者分析了各国城市交通发展经验后，将优先发展城市公共交通作为解决我国城市交通发展问题的主要途径。近年来我国各大城市公交公司进行了人员的裁减，限制每辆公交车上只允许配备一个司机，取消了售票员这一职务开始进行无人售票。而公交车自动报站系统主要有以下几种：1利用全球定位系统（GPS） ，通过其终端来接收卫星的导航信息，计算这些信息获得

14、车辆的经纬度进而得出坐标，与公交站点的坐标进行比较来进行报站。2利用无线射频识别技术，在各个公交站点装置一个带有特定 ID 号码的射频发射器，设定一定的频率来发射信号，当公交车快要到达站点时，车载的接收系统接收信号解码出到站的站点 ID 后进行报站 1。但是这两种方式由于成本较高，技术要求较强，不适合中国的城乡现状。第一种方式成本过高，精度要求达不到标准；第二种方式射频建设投入较大，如果公交线路一旦变化，所有设备需要重新配置。考虑到公交系统的安全问题，鉴于传统公交报站系统的缺点和不足，本文设计了一种既简单方便又经济实惠的公交车自动报站系统，将语音芯片和单片机相结合，使乘客可以通过语音和显示的方

15、式知晓公交车到站信息及提示安全信息。这样不仅节省了大量的人力资源和成本，还给人们带来更加舒服和人性化的服务。基于单片机的公交报站系统设计2实施“公交优先”是我国目前城市交通发展的基本策略，也是解决我国城市交通问题的主要途径。公交智能化是智能交通的一个重要的子领域，想要实现公交智能化这一目标，提高公交服务质量就成为了最主要的任务。到站后通过司机按下相应键进行准确的报站能够很好的提高服务质量，本次设计的公交车语音报站器能够很好的做到这一点。1.2 本次设计的主要工作本论文主要是对单片机以及 C 语言的基本知识和概念进行研究和学习，以及WT588D 语音模块、STC89C52 芯片和 LCD1286

16、4 液晶显示屏的开发与设计。本次设计的主要目的是使单片机与语音芯片进行系统互联，通过按键的方式可以使系统播报站点信息或者安全提醒，并且同时在 LCD 屏上显示当前站点。主要通过以下三个方面进行设计：1.整体方案的设计首先要根据芯片的功能来选取合适的方案，本次设计使用 STC89C52 单片机和 WT588D 语音芯片相结合实现公交语音报站功能，使用 LCD12864 液晶显示屏实现公交站名的显示功能，各部分功能相互结合实现该系统的总功能。 2.程序流程图及软件设计如果想实现一个功能，首先要对这个功能和实现该功能的条件有一个了解。在设计整体电路之前，应该先画出流程框图，逐步实现各个模块的功能，最

17、后将各个模块合理的连接起来，实现所需的功能。本次软件设计开发使用 C 语言进行编程，采用模块化结构分别进行各个部分的程序设计，主要包括系统的初始化程序设计，录音和放音子程序的设计，延时和中断子程序设计，LCD 液晶屏的显示设计和主程序的设计等，这样有助于系统的修改、调试和优化。3.系统原理图及硬件调试分析硬件原理之后，需要使用 protel 软件画出硬件原理图并进行电气测试，然后将实物按照电路图连接，程序无差错后开始调试硬件系统。如果功能无法实现或者出现错误，对照原理图按照模块分别进行错误排查。最终会实现以下功能：1.通过 STC89C52 单片机来实现对按键操作的读取，并且将其对应的语音消息

18、发送给扬声器，同时在 LCD 液晶屏上显示到站信息以及当前时间信息；2.WT588D 芯片作为系统的语音模块，将公交信息转换为语音，实现语音的录入以及到站播报功能；基于单片机的公交报站系统设计33.LCD12864 液晶屏作为系统的显示模块，及时显示相应的站点信息；4.DS1302 时钟芯片作为系统的时钟模块，对系统的时间和日期进行设置和显示。1.3 本章小结本章主要介绍了本次设计的研究背景和意义，当前阶段报站器的现状以及未来的发展前景，同时说明了各类公交报站系统的优势以及缺点，最后指出了本次设计需要实现的功能以及主要的工作。基于单片机的公交报站系统设计4第 2 章 总体设计方案2.1 设计思

19、路电路整体结构分为主芯片控制模块、语音模块和液晶显示模块。使用STC89C52 单片机作为核心控制电路，用软件操作来实现具体的内容。使用WT588D 芯片实现语音模块的功能，该芯片具有很多功能，能够进行多次重复录放，用此芯片读取其外部连接的存储器里的语音信息，之后合成语音信号，经过语音输出电路后播报相应的语音，同时单片机根据程序读取相应的文字信息，在LCD 液晶显示模块显示相应的站名和提示信息。当需要录制语音时，语音芯片对数据进行处理后将生成的数字语音信息存储到语音存储芯片中，这样便建立了一个语音库，并且将这些信息分别锁定到相应的地址中，根据按键的次序来决定播报的信息。2.2 方案选择2.2.

20、1 显示模块选择方案方案一：采用 LCD1602 液晶显示芯片，而 LCD1602 芯片主要用来显示英文，如果想要显示中文则需要将中文字库写入内部 RAM。方案二：采用 LCD12864 不带字库芯片，为了显示一个汉字，就需要传送一大批点阵数据，并且需要用取模软件取模，PROTEUS 可以仿真 HT1621（1602）KS0108(12864) T6963C(24064)等系列的模块，如果采用该芯片，实现过程可能会非常繁琐。方案三：采用 LCD12864 带字库芯片，使用时直接调用字库，操作相对简单方便。根据以上的分析和比较得出结论：采用方案三进行设计。2.2.2 芯片选择方案本次设计的主控模

21、块芯片主要考虑了现在广泛用于生产中的两款单片机：ATMEL 公司出产的 AT89C5x 系列和 STC89C5x 系列的单片机。ATMEL 公司是全球的领先企业，制造了世界上各种类型的高级半导体产品，包括微型处理器、非易失性存储器、可编程逻辑器件、安全芯片以及射频集成电路。由于现在电子设备高端功能的要求和不断增长的需求量，ATMEL 将各种技术进行组合从而生产出了能够应用于各种通用设备以及特定系统的芯片，使其在基于单片机的公交报站系统设计5系统级集成这一领域拥有了丰富的经验，其开发团队具有了世界级的专业水准。ATMEL 公司现在为了保证减少开发的时间和经历的风险，选择在公司现有产品模块的基础上

22、继续进行开发。能够领导全球革新的其他电子类公司为了使自己的产品能在竞争中区分开来都会选择 ATMEL 公司的产品来加快自己的发展。ATMEL 公司在全球有超过 60 个国家进行产品的生产、销售及研发，公司秉承为北美、欧洲以及亚洲的电子市场提供最好的服务这一理念，对新客户提供最全面的介绍以及对老客户提供更加人性化的服务使 ATMEL 出产的产品已经成为全球电子产品的核心器件。ATMEL 能够占领市场，主要因为其可以为客户量身设计更加精巧、更加便宜和更多功能的产品，这些产品可以为用户很好的完成大量工作，使客户能够享受最优质的产品和最贴心的服务 2。 方案一：采用 AT89C51 单片机1.AT89

23、C51 单片机是由美国 ATMEL 公司生产制造的一款具有低电压、高性能特性的处理器。该器件使用了 ATMEL 公司的高密度非易失性存储技术进行生产制造，并且兼容了工业标准的 MCS-51 指令系统以及输出管脚，该芯片将闪存和八位中央处理器集为一体，实现了十分强大的功能。单片机内部的 4K 程序存储器采用 FLASH 闪存，并且写入单片机内的程序还可以进行加密，可以很好地保护我们已经完成的劳动成果。2.当前 AT89C51 单片机的售价比较低，并且市场供应量也很充足。AT89C51 单片机能够构成单片机最小应用系统，由此便可以缩小系统总体的体积，进一步提高系统的可靠性，还能够降低系统的总体成本

24、。单片机可用 5V 电压进行编程，擦写程序的时间仅需要 l0ms。程序的总长度需要小于 4K，四个 I/O 接口能够全部提供给用户使用。AT89C51 单片机能够用于大量的嵌入式控 制系统，并且由于其十分廉价，灵活性很高受到消费者的普遍青睐 3。方案二：采用 STC89C52 单片机1.STC89C52 单片机与 AT89C51 单片机所使用的指令系统基本能够完全兼容，但是 AT89C51 单片机的唯一的缺点是其不具备 ISP 下载功能，如果想要将程序下载到芯片内则必须使用下载器。STC89C52 单片机可以在 STC 官方网站上下载相应软件，这样便可以使用 USB 接口进行串口下载。2.单片机对工作环境的要求比 AT 系列单片机低，电压低于 5 伏时仍然可以正常工作，而 AT 系列单片机在这种情况下一定无法正常工作。所以如果某个系统使用 STC 单片机时可以正常工作，而使用 AT 单片机无法正常工作时，可以通过直接查找最小系统的方法来检查单片机的供电正常与否 4。