基于单片机的公交自动报站器设计.doc

1、 毕 业 设 计 论 文 题 目： 基于单片机的公交自动报站器设计 学 院： 电气与信息工程学院 专 业： 自动化 姓 名： 学 号： 092410102 指导老师： 完成时间： 2014 年 5 月 23 日 河南城建学院本科毕业设计（论文） 摘要 I摘 要 随着国民经济的快速发展，我国城市人口高度集中并大幅增长、交通需求不断扩大导致城市道路交通拥挤， 乘坐公交车 出行是解决我国城市交通发展问题和实践低碳环保绿色出行的有效途径。 随着近年来城市公交事业迅速发展，之前靠售票员报站的方式已经不能满足实际需要， 而 公共汽车的报站直接影响到服务的质量 。 本设计介绍了基于单片机的公交车语音报站系统

2、的设计 ,对系统软件设计和硬件实现进行了详细的描述，主要是 以 STC89C52 单片机为核心控制元件，WT588D 语音芯片为录音模块，以液晶 屏为显示模块，以独立按键 K1、 K2 为输入设备，扬声器为语音输出设备，设计一个带语音报站和液晶显示功能的公交车报站系统。 关键词： 公交报站 单片机 语音提示 液晶屏 河南城建学院本科毕业设计（论文） Abstract II Abstract With the take-off of the national economy, Chinas urban population is remarkably exploding. The increas

3、ing demand for transports gives rise to traffic congestion in urban areas. Therefore, public bus system is not only an efficient way to solve the problem of traffic congestion but a way to put the “Low-Carbon Transportation” into of date. The recent development of public transportation requires a ph

4、onetic system which can automatically announce bus stations.And the automatic stop announcer directly affects the service bus station reporting quality. This paper introduces the automatic stop announcer based on STC89C52 and aims to explicitly describe the software and hardware applied in the syste

5、m. The main features of the system are that STC89C52 is used for core controlling components, WT588D pronunciation chip for recording, LCD12864 screen for video displays, independent key K1 and K2 for input device, loudspeaker for output device. This is designed for a stop announcement and display s

6、ystem for buses. Key words: Bus stop announcer Microcontroller Voice prompt LCD screen 河南城建学院本科毕业设计（论文） 目录 III 目录 摘 要 . I ABSTRACT . II 1 绪 论 . 1 1.1 课题研究的背景 . 1 1.2 课题研究的意义 . 1 1.3 课题研究的主要内容 . 2 2 系统总体设计方案 . 3 2.1 功能要求 . 3 2.2 设计思路 . 3 2.3 方案选择 . 3 2.3.1 显示模块选择方案 . 3 2.3.2 按键选择方案 . 5 2.3.3 芯片选择方案 .

7、 5 2.4 总体设计框图 . 6 3 系统硬件设计 . 8 3.1 概述 . 8 3.2 主控模块 . 8 3.2.1 STC89C52 芯片的简介 . 8 3.2.2 主控模块电路原理图 . 11 3.3 语音芯片模块 . 11 3.3.1 WT588D 芯片简介 . 11 3.3.2 语音芯片模块电路原理图 . 13 3.4 LCD 液晶显示模块 . 13 3.4.1 组成结构 . 14 3.4.2 引脚功能 . 14 3.5 按键控制模块 . 15 3.5.1 按键控制模块电路原理图 . 15 4 系统软件设计 . 17 4.1 系统的主流程图 . 17 4.2 显示模块设计 . 18

8、 4.3 键盘扫描模块设计 . 18 5 系统分析与调试 . 19 6 结论与展望 . 20 致 谢 . 21 参考文献 . 22 附录 A 实物照片 . 23 河南城建学院本科毕业设计（论文） 目录 IV 附录 B 硬件原理图 . 24 附录 C 程序 . 25 河南城建学院本科毕业设计（论文） 绪论 11 绪 论 1.1 课题研究的背景 随着社会经济的发展，城市化进程越来越快，城市人口急剧增加从而使城市交通压力不断增大，在倡导绿色低碳环保的今天，公交车作为城市公共交通的重要方式，是城市居民出行的重要工具。因为公交车具有方便、快捷、经济实惠等优点。公共汽车为外出的人们提供了方便快捷的服务，而

9、公共汽车的报站直接影响到服务的质量。随着国民经济的持续发展和各级政府对县域经济的高度关注，乡镇的城市化正在全国 如火如荼地展开，基础设施得到了突飞猛进的发展。在这个过程中，乘坐公交车逐步取代了以前落后的出行方式，成为广大城乡人民短途出行的首选。近年来城市公交事业迅速发展，以前靠售票员报站的方式已经不能满足实际需要，很多大中城市都在推广实行无人售票。在广大乡镇，公交车如何实现自动报站还缺乏人们的重视。 目前，公交车自动报站主要有以下几种方式：一种是通过全球定位系统（ GPS）的用户终端接收工作卫星的导航信息，从而解算出车辆的经纬度信息，进而计算出实时坐标，将其与站点坐标相比较，当车辆驶入站点一定

10、距离范围内时，不用人工干预 ，系统自动报站；另一种是利用无线射频识别（ Radio Frequency Identification）技术，在每一个公交站台设置一个具有唯一 ID 的射频发射器，采用间歇工作方式发射信号，当公交车即将到达车站时，车载系统接收到站信号并解码出站台的 ID 号，由单片机控制自动播放对应站台编号的报站语音；还有一种是对车轮轴的转角脉冲进行计数，将计数值和预置值对比，即可确定报站时刻，达到准确报站的目的。 然而，这三种方式都不太适合乡镇的发展现状。第一种设备造价过高，定位精度也难以达到要求；第二种站台建设投入较大，站点一 旦变更，射频发射装置即须移动，较为麻烦；第三种需

11、要公交线路严格固定，稍有改变，报站就难以准确。 1.2 课题研究的意义 传统由乘务人员人工报站的方式工作强度大且效果差，并需要大量的人力资源。而通过单片机和语音芯片的结合，使得公交车到站信息及提示信息以语音和显示的方式告知乘客，为市民提供更人性化，完善的服务，并且节省了大量的人力资源。 公交车语音报站系统还可以结合每条线路的特点和实际情况自主设定不同河南城建学院本科毕业设计（论文） 绪论 2的报站方式和站点设置，在为乘客提供方便的同时也便于公交车的运营和司乘人员的操作。 1.3 课题研究的主要内容 本设计采用人工按键的操作方式，实现公交车对站名的语音提示和文字显示功能。当公交车到达某一站时，司

12、机或乘务人员只需按动按键，就可以使单片机控制语音模块对站名进行语音提示，并控制显示模组在液晶屏上显示站名。 论文主要是对 C 语言和单片机的一些基本知识、概念的应用学习和研究，以及 STC89C52 芯片模块、 WT588D 语音模块和 LCD12864 液晶屏的开发设计，该设计的目的是设计一 个 实现单片机与语音控制芯片 和显示模块 互联 的系统。 通过按键，系统可播报相应的车站信息或者公益提醒， 并通过液晶屏用汉字显示出来 。本设计的主要工 作有以下几个方面： 1、整体方案的设计 方案的选择要符合芯片功能的要求，既要保证操作简单 易行，便于 公交司机操作，又要体现出本产品的特点 。 本文研

13、究设计的带录音功能的公交车语音报站系统是采用 STC89C52 单片机和 WT588D 语音芯片，用来实现公交车站信息的播放能，用 LCD12864 带中文字库的液晶显示屏实现公交站名的显示。 2、程序流程图及软件设计 一个程序要想实现其功能，不能没有次序而盲目下手，必须对其有一个全面的了解后画出流程框图，然后逐个模块的实现其功能，最终把模块之间合理的连接起来，构成完整程序。本 设计的软件设计主要包括系统的初始化设计、延时子程序的设计、录音子程序的设计、放音子程序的设计、液晶屏的显示设计、中断程序设计、以及主程序设计等。整个系统程序采用模块化结构设计程序 ， 易 于 修改和调试，系统软件的开发

14、是用 C 语言设计的。 3、系统原理图及硬件调试 本设计在进行硬件原理分析后，需要连接实物进行实际操作，检验自己的设计是否可以行得通。需要在 protel DXP 环境下画出硬件原理图并进行电气测试，检测无异议后进行硬件系统的调试，为了保证系统的可靠性分析查找，硬件的调试分模块分别进行了模拟。 河南城建学院本科毕业设计（论文） 系统总体设计方案 32 系统 总体设计方案 2.1 功能要求 1、通过 STC89C52 芯片实现对按键的读取并将所对应的信息送至扬声器同时将到站信息通过液晶屏显示； 2、语音芯片 WT588D 完成语音模块，实现公交站信息的录入及到站时的放音功能； 3、采用两个独立按

15、键，作为 上下行播放录音 的控制键； 4、采用 LCD12864 液晶屏，显示相对应的站的信息； 2.2 设计思路 电路总体上分为主芯片控制部分、语音芯片和液晶显示部分。以 STC89C52单片机最小系统作为核心控制电路， 以 独立按键对 上下行 放音 进行 选择，具体显示内容及方式由软件来完成。语音 部分由 WT588D 芯片来实现，它是一个多功能的语音芯片，可以多次重复录放，本设计正是运用此特点，完成录音和放音功能的。具体步骤是：先录入站的信息，存储到芯片内部，建立语音库，并且具体锁定到对应的地址中，通过按键的次序播放不同的信息 。 2.3 方案选择 2.3.1 显示模块选择方案 方案一：

16、用 LCD1602 液晶显示，但是由于 1602 主要显示英文和字符，不适合用于带汉字的公交车报站。 方案二：采用 LCD12864 不带字库芯片，但 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， 需 先学会仿真软件 方案三：采用带字库的 LCD12864 芯片，可直接调用字库，使用比较方便。 鉴于上述对比与分析，本设计采用方案三 。 2.3.1 语音 模块选择方案 方案一：采用专门的语音芯片，常用的如 ISD4004，可以录入长达 8 分钟的语音， 8K 采样率。虽然这些语音芯片音质失真度较小

17、，但背景噪声很大，还得河南城建学院本科毕业设计（论文） 系统总体设计方案 4额外加功放，无额外发挥功能。 方案二： WT588D语音模块， PWM和 DAC输出方式， PWM输出可直接推动 0.5W/8的扬声器， DAC 输出外 接功放，音质好。 应用范围广，几乎可以涉及到所有的语音场所。 考虑报站需良好音质，而且要求控制方便，所以决定采用方案二 河南城建学院本科毕业设计（论文） 系统总体设计方案 52.3.3 按键选择方 案 方案一：采用 STC89C52 的独立键盘，其独立键盘有 4 个按键，按键数量符合录音和放音两个按键的需要。 方案二：采用 STC89C52 的矩阵键盘，其矩阵键盘具有

18、 16 个按键，数量太多，不如独立按键方便。 故采用 K1 和 K2 两个独立按键， K1 为 上行 键，按第一下时，对应播放第一站信息，同时调用显示子程序，在液晶屏上显示对应信息。按第二下时，对应播放第二站信息，并在 液晶屏上显示信息。 K2 为 下行 键，按下时， 播放最后 一段语音信息并 显示 ，按下第二下时， 播放倒数第 二段语音信息并 显示。 2.3.4 芯片选择方案 方案一： AT89C51 是美国 ATMEL 公司生产的低电压，高性能 CMOS 型 8 位单片机，器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准 MCS-51指令系统，片内置通用 8 位中央处理器

19、 (CPU)和 Flash 存储单元，功能强大。其片内的 4K 程序存储器是 FLASH 工艺的，这种单片机对开发设备的要求很低，开发时间也大大缩短。写入单片机内的程序还可以进行加密，这又很好地 保护我们的劳动成果。再者， AT89C51 目前的售价比 8031 低，市场供应也很充足。AT89C51 可构成真正的单片机最小应用系统，缩小系统体积，增加系统的可靠性，降低系统的成本。只要程序长度小于 4K，四个 I/O 口全部提供给用户。可用 5V电压编程，而且擦写时间仅需 l0ms。 AT89C51 芯片提供三级程序存储器加密，提供了方便灵活而可靠的加密手段，能完全保证程序或系统不被仿制。 PO

20、 口是三态双向口，通称数据总线口，因为只有该口能直接用于对外部存储器的读 /写操作。 方案二： 完全兼容 AT89C51 指令系统的 STC89C52 单片机 1、 AT89C51 不带 ISP 下载，要用下载器才行， STC89C52 可以用 USB 转串 口下载，下载软件可以到 STC 厂 家网上 去 下。 2、 STC 单片机执行指令的速度很快，大约是 AT 的 3-30 倍， 所以 在 AT 上好使的程序在 STC 上不一定好用，最典型的例子就是那些对时序有严格 要 求的模块，比如 IIC， DS18B20、 DS1302 等的时序。再者， 由于 执行速度 的加快 ，非定时器控制的精确延时 也会受到一定 影响，用 STC 时注意得加长延时，大约是 AT的 10 30 倍 。 3、 STC 单 片机对工作环境的要求比较低，电压低于 5 伏时仍 然正常工作，