基于单片机的公交车自动报站系统设计 毕业设计(论文).pdf
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1、广州汽车学院本科毕业设计(论文)说明书基于单片机的公交车自动报站系统的设计系 别电子信息工程系专业班级 自动化(2)班学生姓名_指导教师_提交日期2011年5月26日华南理工大学广州汽车学院 学位论文原创性声明本人郑重声明:所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究 所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外,本论文不包 含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出 重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到 本声明的法律后果由本人承担。作者签名:日期:年 月 日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,同 意
2、学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许 论文被查阅和借阅。本人授权华南理工大学广州汽车学院可以将本学位 论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印 或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密口,在一年解密后适用本授权书。本学位论文属于不保密口。(请在以上方框内打“J”)学位论文作者签名:日期:年 月 日指导教师签名:日期:年 月 日华南理 工大学 广州汽 车学院毕业设计(论文)任务书兹发给 班学生 毕业设计(论文)任务书,内容如下:1.毕业设计(论文)题目:基于单片机的公交车自动报站系统的设计2.应完成的项目:_(1)设计一个公交车自动报站系统,以实现
3、公交车的语音自动报站,即在进站、出站时候自动播报语音提示信息及服务用语,同时进行显示。(2)公交车自动报站系统实物的制作与调试(3)论文的撰写3.参考资料以及说明:_(1)廖继红.数字通信技术ML北京:高等教育出版社,2006年(2)梁子伊.ISD4004系列语音芯片的单片机控制技术J1.(3)周航慈.单片机应用系统程序设计技术M.北京航空航天大学出版社(4)胡汉才.单片机原理及系统设计ML北京:清华大学出版社,2001.01第一版(5)(6)(7)4.本毕业设计(论文)任务书于 年 月 日发出,应于 年 月 日前完成,然后提交毕业考试委员会进行答辩。专业教研组(系)负责人 审核 年月日指导教
4、师(导师组)签发 年 月 日毕业设计(论文)评语:毕业设计(论文)总评成绩:毕业设计(论文)答辩小组负责人签字:年月 日摘要根据STC89C52单片机的特点和公交车报站的特点,本文提出了一种用单片机控 制语音芯片进行公交车语音模拟报站的方法,同时给出了软硬件设计的方法,设计过 程中包括硬件电路设计和软件程序编写两个方面。本系统硬件利用STC89C52作为CPU进行总体控制,通过ISD4004语音芯片建 立语音信息库,对语音信息进行自由组合,形成变化多样的语音信息,利用LM386 功能播出语音信息以及提示语音,同时运用LCD液晶显示器进行站数显示。本系统软件利用软件keilC51进行C语言编程,
5、将系统要实现的LCD显示,ISD4004语音播报,红外控制中断服务程序等进行编程,把程序通过串口写到 STC89c52中去,反复进行调试,将系统完善。当公交车到达某站点,用键盘控制本系统工作,或者通过红外遥控触发系统工作,通过语音电路输出语音信息和提示,LCD液晶显示器同时显示时间、温度信息。时 间采用实时时钟芯片DS1302来获取信息,通过手动键盘,识别语音播放地址,驱动 扬声器播放相应站名,温度采用温度传感芯片DS18B20来获取温度信息,再通过单 片机处理由液晶器显示出来,该公交车报站器结构简单,使用灵活,功能稳定,音质 自然、清晰,无论对于社会或者科研都有一定的研究价值。关键词:公交车
6、,液晶显示器,单片机,语音芯片IThe design of bus station-voice reported were based on theMCUAbstractAcco rd ing to the cha ra cteristics o f the STC89C52 micro co ntro ller a nd the cha ra cteristics o f bus-sto p,this pa per,a vo ice chip whit a micro pro cesso r co ntro lled vo ice synthesizer repo rted the bus
7、sta tio n,a nd gives the ha rd wa re a nd so ftwa re d esign metho d s,d esign pro cess,includ ing ha rd wa re d esign a nd two a spects o f so ftwa re pro gra mming.The system ha rd wa re using STC89C52 a s the CPU fo r o vera ll co ntro l,the esta blishment by ISD4004 vo ice chip vo ice info rma t
8、io n d a ta ba se,a nd a free co mbina tio n o f vo ice info rma tio n to fo rm a d iverse vo ice messa ge,vo ice messa ge bro a d ca st using LM386 a mplifier a nd vo ice pro mpts.The system so ftwa re uses the C pro gra mming la ngua ge so ftwa re keilC51,the system to a chieve the LCD d ispla y,I
9、SD4004 vo ice bro a d ca st,infra red co ntro l pro gra m such a s interrupt service ro utine,the pro ced ure to go thro ugh the seria l po rt writes STC89C52,repea ted testing,to ma ke the system perfect.While the use the keybo a rd to co ntro l the system wo rk,Or by infra red remo te trigger syst
10、em wo rk,the o utput vo ice info rma tio n thro ugh vo ice circuits a nd tips,LCD simulta neo usly sho ws time,tempera ture Info rma tio n,rea l time clo ck chip DS 1302 used to o bta in time info rma tio n by ma nua l keybo a rd,vo ice bro a d ca st a d d ress reco gnitio n,d riving spea ker bro a
11、d ca st sta tio n na me,Tempera ture using tempera ture senso r chip DS18B20 to o bta in tempera ture info rma tio n,a nd then pro cessing thro ugh the MCU o ut o f the liquid crysta l d ispla ys.The bus-sto p d evice structure is simple,flexible,functio na l sta bility,a nd so und na tura l,rega rd
12、 less o f so cia l o r scientific resea rch ha s so me va lue.Keyword:Bus,LCD,MCU,Vo ice Chipii目录摘要.IABSTRACT.II引言.1第一章 公交车自动报站系统设计的意义及任务.31.1公交车自动报站系统设计的意义.31.2 设计任务.3第二章 系统的硬件设计和方案对比选择.52.1 系统设计结构图.52.2系统设计方案对比选择.52.2.1 MCU微处理控制器的方案对比选择.62.2.2 LCD液晶显示模块的方案对比选择.62.2.3语音芯片的方案对比选择.72.2.4.实时时钟电路的方案对比选
13、择.72.2.5控制方式方案选择.8第三章系统的硬件设计电路及元件说明.93.1 MCU微控制器电路.93.2 LCD液晶显示电路.113.3语音芯片电路.143.3.1 ISD4004引脚的说明.143.3.2 ISD4004的操作模式说明.163.4 功放电路.173.5 红外无线控制电路及控制说明.183.6按键控制.203.7实时时钟电路.203.8温度传感模块.21ill3.9 晶振电路.223.10系统电源供电电路.23第四章系统的软件设计.254.1中断服务程序.254.2录音/放音控制程序.274.3红外遥控解码程序.284.4主程序设计.29第五章系统的制作、焊接与调试.31
14、5.1系统的制作.315.2系统的焊接.315.3系统的调试.31第六章系统的验证及改进.336.1系统的验证.336.2系统的待改进的模块.33设计总结.35参考文献.37致谢.39附录.41附录一系统的主程序清单.41附录二基本单片机公交车自动报站系统设计的原理图.50附录三基本单片机公交车自动报站系统设计的PCB图.51附录四基于单片机公交车自动报站系统设计的元器件清单.52附录五基于单片机公交车自动报站系统设计的实物图.53附录六基于单片机公交车自动报站系统设计的使用说明.54IV引言引言虽着我国城市建设的发展,对城市服务行业的服务质量要求也越来越高。公交 车作为市民出行的主要交通工具
15、,已经被越来越多的市民所熟悉,公交车服务质量它 代表了一个城市交通发展的水平。现如今由售票员人工售票,报站的公交车已经基本 没有了,无人售票公交车在街头逐渐多起来了,语音报站器也被广泛使用,这在相当 大的程度上免除了乘务人员沿途报站的麻烦,给许多不熟悉公交线路的乘客带来了方 便。随着电子技术的不断发展,单片机技术的日益成熟,和多媒体技术的普通应用,使得公交车语音报站器服务更加完善。本设计结合单片机的特点和公交车报站器的特 点,提出了一种基于单片机STC89c52来控制语音芯片 ISD4004进行公交车语音报站,并通过LCD1602来显示当前实时情况。本设计的论文包括硬件电路设计和软件程序设计两
16、个方面,其中前者主要在第三 章中重点叙述,后者在第四章中叙述。在本设计论文的结尾,分别附有与本设计相关 的资料,包括设计系统主程序,系统原理图,系统PCB图,系统元件清单,系统实物 图及系统使用说明。1华南理工大学广州汽车学院本科毕业设计(论文)说明书2第一章公交车自动报站系统设计的意义及任务第一章 公交车自动报站系统设计的意义及任务1.1 公交车自动报站系统设计的意义随着城市化进程的加快,公交交通作为城市的基础设施之一,仍然是绝大多数出 行者的首选交通式。传统由乘务人员人工报站,该方式因其效果太差和工作强度太大,在绝大多城市已经被淘汰。随着科学技术的日益发展和进步,微型计算机已经在很多 领域
17、得到广泛的应用。在声学领域,微机技术与各种语音芯片的结合,既可以完成语 音的合成技术,又可以使得公交车报站器的实现,从而为市民提供了更加人性化的服 务,鉴于公交车报站的具体情况,结合公交车的使用特点及实际运营环境,设计了一 种由单片机控制的公交车报站系统。公交车报站系统的设计应用单片机,LED显示,语音芯片,使得到站信息及提示 信息以语音和显示的方式告知市民,为市民提供更人性化,更完善的服务。选题的研究现状如下所述:目前公交车报站系统技术主要有以下几种:第一种是目前最常用的系统,到站前 由乘务人员按动进站按钮开始报站,出站时由乘务人员按下出站按钮并且开始预报下 站的站名;第二种是门控语音报站器
18、,将开门、关门时转换信号和语音报站器连接,开门和关门时自动报站;第三种是无线信标语音报站器,它是在每个公交车站点设置 发射信标点,公交车临近到站点左右会收到信标信号,开始自动报站,出站后信号消 失,开始预报下一站,此报站器报站准确,但需要为每个站点组建无线发射信标,建 设复杂、费用高,大部分站点无电源供应,公交车数量多时存在频率干扰问题,且较 严重,用户修改站点非常不方便,系统维护成本高;第四种就是GPS自动语音报站器,此报器是在公交车上安装GPS自动语音报站器,自动识别站点并报告站点信息。1.2 设计任务公交车自动报站系统的主要设计任务如下:1).通过大量的参考文献,了解公交车报站系统的相关
19、技术与概念,并做出一些 总结。2).不同公交线路的站名的输入和更换。3).可以完整地手动播报一条公交线路的站名,包括上行线路与下行线路。4).使用本系统可以进行语音播报,使报站器更人性化。5).可以在LED显示屏上显示时间、日期、报站信息、提示语和广告。6).利用汽车后门的打开与关闭实现对当前站名的播报和下一站的预报,当播报 出错时还可以利用调试按钮进行对播报系统的调试。3华南理工大学广州汽车学院本科毕业设计(论文)说明书4第二章系统的硬件设计和方案对比选择第二章系统的硬件设计和方案对比选择本章重点主要是从系统结构图来阐述了硬件的设计以及从方案上对比选择各个电 路部分的原件,目的是使系统达到一
20、个低成本、高质量、稳定可靠的设计。2.1系统设计结构图根据系统设计的要求和设计思路,确定该系统的系统设计结构图。如图2-1所示。硬件电路主要有MCU微处理控制器单元、LCD液晶显示模块、语音芯片、功放、按 键控制、红外电路模块、温度测试模块、实时时钟电路、晶振电路、电影模块等电路 组成。控制 按键LCD液晶显示模块实时 时钟 电路红外模块一OU微处理控制器语音芯片入1/功放J力声器I温度模块晶振电路系统电源供 电电路设计图2-1系统设计结构图2.2系统设计方案对比选择根据设计要求,结合实际情况和设计成本要求,对系统主要部分的电路方案叙述 如下。5华南理工大学广州汽车学院本科毕业设计(论文)说明
21、书2.2.1 MCU微处理控制器的方案对比选择方案一:MCU微处理控制器的种类很多,有宏晶科技公司生产的STC89CXX系列单 片机,其中有8位的单片机,也有16位的单片机。STC89c52为8位的单片机,它是 一种低损耗、高性能的CMOS微处理器,片内有8K字节的存储空间,128字节RAM、4 个8位并口、1个全双工串行口、2个16位定时/计数器,寻址范围64K。并且可以在 线进行重复编程、快速擦除、快速写入程序,能重复擦除/写入1000次左右,数据保 存时间为十年。方案二:微处理控制器也有凌阳公司生产的,同样有8位的CPU和16位的CPU。它也有很多特点,比如:体积下、集成度高、可靠行好、
22、易于扩展;具有较强的中断 处理能力;功能强、效率高的指令系统及低功耗、低电压。但是其应用领域主要是为 控制处理数据处理以及数字信号处理等领域,其中凌阳的16位单片机就是为适应这种 发展而设计的。综上所述,在本设计中,考虑到本人对单片机的运用熟练度和单片机功能领域,选择宏晶科技公司生产的STC89C52单片机作为本设计的微控制器。2.2.2 L CD液晶显示模块的方案对比选择方案一:显示的方法有很多种,其中LED数码管是常用的一种显示方法。在这个设 计中,可以用LED数码管来显示相应站台的站号,提醒司机自动是去向或者是回向的 第几站,让司机心里有数,同时增加显示数字的可读性。该设计中,显示站号,
23、至少 要2个LED数码管,显示时间信息要12个,显示温度信息要2个,总共需要16个LED 数码管。单价是L 2元,那16个共需要16X1.2=19.2(元)。另外十几个数码在布线 中会很累赘,而且显示效果也不佳,给设计带来很不方便的使用,也不实用。方案二:LCD1602液晶显示器是一块价廉物美的器件,其体积小,控制简单,使用 方便。它能显示2行16列的数字或英文信息,另外它的线很少,只要8根数据线和3 根控制线,这样给使用带来很大的方便,节约单片机I/O 口。市场上一块LCD1602的 价格也就15元左右,比数码管还便宜,况且显示的站牌能更清晰。方案三:功能强大、可以显示中文文字的LCD128
24、64液晶显示器,其价格贵,体积 大,控制比LCD1602稍微复杂点,但是使用也是很方便的。在控制使用上,需要8根 数据线和3根控制线,其余的PSB、祈和BLA直接与VCC相连接。但是在本设计中使 用它的性价比不高,体积大,占用覆铜板面积大,而且笨拙。综上所述,在LCD液晶显示模块上,选择方案二中的LCD1602液晶显示器作为 本设计的显示模块。显示时间、温度、去向或者是回向的站号信息,方便司机和乘客 读取其上面的信息值得目前的实时情况。6第二章系统的硬件设计和方案对比选择2.2.3 语音芯片的方案对比选择方案一:台湾公司生产的ARP9600语音录放芯片,是采用模拟存储技术的一款音 质好、低嗓音
25、不怕断电、可反复录放的新型语音芯片,单片可录放32-60秒,串行控制 时可分256段以上,并行控制时最大可分8段。与ISD同类芯片相比它具有:价格便 宜,有多种手动控制方式,分段管理方便、多段控制时电路简单、采样速度及录放音 时间可调、每个单键均有开始停止循环多种功能等特点,同时保留了 ISD4004芯片一 些特点,都是DIP28双列直插塑料封装,在管脚排列上也基本相同。方案二:ISD4004系列工作电压3V,单片录放时间8至16分钟,音质好,适用于移 动电话及其他便携式电子产品中。芯片采用CMOS技术,内含振荡器、防混淆滤波器、平滑滤波器、音频放大器、自动静噪及高密度多电平闪烁存贮陈列。芯片
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