基于单片机的公共汽车报站器设计毕业设计论文.docx
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基于单片机的公共汽车报站器设计毕业设计论文
毕业设计说明书
题目：
基于单片机的公共
汽车报站器设计
题目类型：
理论研究实验研究工程设计工程技术研究软件开发
毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明
原创性声明
本人郑重承诺：
所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。
尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。
对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。
作者签名：
日 期：
指导教师签名：
日 期：
使用授权说明
本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：
按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。
作者签名：
日 期：
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 大学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。
涉密论文按学校规定处理。
作者签名：
日期：
年月日
导师签名：
日期：
年月日
注意事项
1.设计（论文）的内容包括：
1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）
2）原创性声明
3）中文摘要（300字左右）、关键词
4）外文摘要、关键词
5）目次页（附件不统一编入）
6）论文主体部分：
引言（或绪论）、正文、结论
7）参考文献
8）致谢
9）附录（对论文支持必要时）
2.论文字数要求：
理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。
3.附件包括：
任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）。
4.文字、图表要求：
1）文字通顺，语言流畅，书写字迹工整，打印字体及大小符合要求，无错别字，不准请他人代写
2）工程设计类题目的图纸，要求部分用尺规绘制，部分用计算机绘制，所有图纸应符合国家技术标准规范。
图表整洁，布局合理，文字注释必须使用工程字书写，不准用徒手画
3）毕业论文须用A4单面打印，论文50页以上的双面打印
4）图表应绘制于无格子的页面上
5）软件工程类课题应有程序清单，并提供电子文档
5.装订顺序
1）设计（论文）
2）附件：
按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）次序装订
指导教师评阅书
指导教师评价：
一、撰写（设计）过程
1、学生在论文（设计）过程中的治学态度、工作精神
□优□良□中□及格□不及格
2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度
□优□良□中□及格□不及格
3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力
□优□良□中□及格□不及格
4、研究方法的科学性；技术线路的可行性；设计方案的合理性
□优□良□中□及格□不及格
5、完成毕业论文（设计）期间的出勤情况
□优□良□中□及格□不及格
二、论文（设计）质量
1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？
□优□良□中□及格□不及格
2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？
□优□良□中□及格□不及格
三、论文（设计）水平
1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义
□优□良□中□及格□不及格
2、论文的观念是否有新意？
设计是否有创意？
□优□良□中□及格□不及格
3、论文（设计说明书）所体现的整体水平
□优□良□中□及格□不及格
建议成绩：
□优□良□中□及格□不及格
（在所选等级前的□内画“√”）
指导教师：
（签名）单位：
（盖章）
年月日
评阅教师评阅书
评阅教师评价：
一、论文（设计）质量
1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？
□优□良□中□及格□不及格
2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？
□优□良□中□及格□不及格
二、论文（设计）水平
1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义
□优□良□中□及格□不及格
2、论文的观念是否有新意？
设计是否有创意？
□优□良□中□及格□不及格
3、论文（设计说明书）所体现的整体水平
□优□良□中□及格□不及格
建议成绩：
□优□良□中□及格□不及格
（在所选等级前的□内画“√”）
评阅教师：
（签名）单位：
（盖章）
年月日
教研室（或答辩小组）及教学系意见
教研室（或答辩小组）评价：
一、答辩过程
1、毕业论文（设计）的基本要点和见解的叙述情况
□优□良□中□及格□不及格
2、对答辩问题的反应、理解、表达情况
□优□良□中□及格□不及格
3、学生答辩过程中的精神状态
□优□良□中□及格□不及格
二、论文（设计）质量
1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？
□优□良□中□及格□不及格
2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？
□优□良□中□及格□不及格
三、论文（设计）水平
1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义
□优□良□中□及格□不及格
2、论文的观念是否有新意？
设计是否有创意？
□优□良□中□及格□不及格
3、论文（设计说明书）所体现的整体水平
□优□良□中□及格□不及格
评定成绩：
□优□良□中□及格□不及格
教研室主任（或答辩小组组长）：
（签名）
年月日
教学系意见：
系主任：
（签名）
年月日
摘要
随着社会的发展，城市聚集的人口越来越多，城市的交通压力也越来越大，因此公共汽车也随之成为了人口集中地方的一种重要交通工具。
公交车已经成为一般市民和学生的必须的交通工具，目前，公交车上采用的公交报站系统具有语音报站和显示的基本功能，为满足乘客和司机的要求，公交报站系统应该具备有最基本的手动报站、自动的卫星定位报站，和显示汉字功能，这样自动报站的时候能很好地减轻司机的负担，从而提高了驾驶的安全性；当自动报站功能无法使用的时候，手动操作也能完成报站功能。
完善的公交系统无疑能够减轻交通压力，为此不断地区完善公交系统有着重要的意义。
本论文设计的是一种GPS定位自动报站和手动报站的功能公共汽车报站器，它同时还有其他的服务提示语音和LCD显示。
报站器通过卫星收集信息，当到达相应的站点就自动报站，与此同时也备有手动报站的功能，这是为了防备当自动报站系统出现故障的时候，通过自己操作可以实现手动报站；在报站的同时在LCD屏上显示出站名，为了显示明了，本设计还设计了LED流水指示灯，用来指示到达的站点。
关键词：
STC89C52RC；GPS卫星定位；语音播报；LCD显示
Abstract
Withthedevelopmentofsociety,moreandmoreconcentratedpopulationofthecity，thecity'strafficpressureisalsogrowing,so,thebusalsowillbecomeanimportantmeansoftransportofthepopulationisconcentratedplace.Thebushasbecomethegeneralpublicandstudentsmusttransport,Currently,thebusstopannouncementsysteminthebushaveavoicestationsanddisplaythebasicfunctions,tomeettherequirementsofthepassengersandthedriver,thebus-stopsystemshouldhaveabasicmanualnewspaperstand,theautomaticsatellitepositioningnewspaperstand,anddisplayChinesecharactersfunctions,suchautomaticstationcanreducetheburdenonthedriver,thusimprovingthesafetyofdriving;Whenauto-stopfunctioncannotbeused,manualoperationcanbecompletedatstationfunction.Improvethepublictransportsystemcanundoubtedlyalleviatethetrafficpressure,thisconstantlyregionofgreatsignificancetoimprovethepublictransportsystem.
ThisthesisisaGPSpositioningstationandmanualfunctionofthestopsautomaticallyatthebus-stopdevice,italsohasotherservicevoicepromptsandLCDdisplay.Stopdevicetocollectinformationviasatellite,whenreachingtheappropriatesiteontheautomaticstation,atthesametimewithmanuallynewspaperstand,thisisinordertopreparewhenauto-stopsystemfailure,canbeachievedthroughtheirownoperatingmanualatstation;WhilethestopsontheLCDscreenshowsthenameofthestation,inordertoshowclear,thedesignalsodesignedtheLEDindicatorofwaterusedtoindicatethesiteofarrival.
Keywords:
STC89C52RC;GPSsatellitepositioning;Voicebroadcast;LCDdisplay
引言
公共汽车行驶是现在城市文明的代表，它是一道流动的风景线，因而对整车外形乃至色彩都有更高的要求。
公共汽车还要求有醒目和减少乘务人员劳动强度的电子报站器，电子显示路牌，无人售票装置，前后电视监视系统等新技术的采用也将越来越普及。
随着科技的发展，在公交车上的设备越来越先进，特别是在服务方面，完成可以通过自身的系统完成服务，其中较为突出是报站器。
公共汽车为外出的人们提供了方便快捷的服务，而公共汽车的报站直接影响服务的质量。
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，在很多大城市已经被淘汰。
最近发展为无人服务系统，通过在公交车上安装先进的报站器，可以方便地服务乘客，同时也减轻司机的工作负担。
所以在现代的公交车上，先进的报站器是不可缺少的。
就我国城市的交通要求，设计出了一款基于GPS的公交车自动报站系统。
该系统采用GPS卫星定位技术，取代了传统公交车语音报站必须由司机操控才能工作的落后方式，在公交车进站、出站、拐弯时能及时、准确地自动播报站名及服务用语，实现公交车报站的完全智能化。
自动报站系统是智能公交系统的组成部分，公交车自动报站系统是利用全球定位系统（GPS）进行数据采集，根据公交车所处的位置进行自动报站、温磬提示等服务，它将电子、控制、计算机、通信等实用技术集中运用于公共交通系统，改造旧的服务模式，建立全新的服务体系，不但提高了其服务质量，同时也将为公交公司和社会带来较大的经济和社会效益。
为此，一般公交车上安装的新进公交报站系统都为自动报站系统。
1方案设计
本设计的任务是基于单片机的公共汽车报站器设计，整体大概分为：
主控、语音、显示、卫星定位、音频放大五个模块。
主控芯片可以选择STC89C52RC单片机，卫星定位模块是GPS全球定位模块，语音芯片可以选择ISD1700S系列语音芯片，显示部分选择LCD12864显示，音频放大器可以选择以TDA2822M为主组成的功率放大器。
GPS接收模块接受GPS卫星发送的定位数据，经简单的字符串操作可分别找出GPS信号中的经度、纬度以及相应的格林威治时间等定位信息。
然后，将这些经纬度信息通过串口发送给单片机处理。
经单片机处理后可以得到各种动态的信息。
整体设计思路：
通过获取GPS定位系统输入信息或是按键电路，直接输出数字信号给单片机STC89C52RC进行处理，单片机得到信号后调播存储在语音芯片中的语音，通过功率放大器放大，实现语音播报；再由LCD液晶屏和LED显示当前站名信息，可实现整个报站系统。
系统框图如下图所示：
语音模块
功
率
放
大
器
LCD
显
示
模
块
GPS模块
单片机
键盘
LED显示模块
图1.1系统框图
2设计要求
本设计的任务是基于单片机的公共汽车报站器设计，最终要能实现语音播报，最好同时具有自动和手动播报，自动报站是先要通过GPS接收卫星信息后才能自动报站，播报的同时要在显示屏或LED上显示相应的站名信息；由于语音芯片出来的音频信号很弱，在公交车上是无法满足乘客的要求的，所以必须要对语音芯片出来的音频信号进行音频放大，即，加多一级功率放大；
所以整体设计的器件必须要有单片机、语音芯片、GPS接收模块、LCD液晶显示屏或是LED灯、功率放大器、按键等才能设计好完整的报站器。
3器件的选择与介绍
3.1单片机的选择与介绍
对于本设计功能的要求，单片机可以选择STC89C52RC，它能满足整体系统的控制和内存空间，成本也很实惠，与其他较为高级的单片机相比，它能满足功能要求、经济实惠、能提高经济效益，所以本设计的主控单片机选择STC89C52RC。
STC89C52RC单片机是宏晶科技推出的新一代高速/低功耗/超强抗干扰的单片机，指令代码完全兼容传统8051单片机，12时钟/机器周期和6时钟/机器周期可以任意选择。
主要特性如下：
1.增强型8051单片机，6时钟/机器周期和12时钟/机器周期可以任意选择，指令代码完全兼容传统8051。
2.工作电压：
5.5V～3.3V（5V单片机）/3.8V～2.0V（3V单片机）。
3.工作频率范围：
0～40MHz，相当于普通8051的0～80MHz，实际工作频率可达48MHz
4.用户应用程序空间为8K字节。
5.片上集成512字节RAM。
6.通用I/O口（32个），复位后为：
P1/P2/P3/P4是准双向口/弱上拉，P0口是漏极开路输出，作为总线扩展用时，不用加上拉电阻，作为I/O口用时，需加上拉电阻。
7.ISP（在系统可编程）/IAP（在应用可编程），无需专用编程器，无需专用仿真器，可通过串口（RxD/P3.0,TxD/P3.1）直接下载用户程序，数秒即可完成一片
8.具有EEPROM功能。
9.具有看门狗功能。
10.共3个16位定时器/计数器。
即定时器T0、T1、T2。
11.外部中断4路，下降沿中断或低电平触发电路，PowerDown模式可由外部中断低电平触发中断方式唤醒。
12.通用异步串行口（UART），还可用定时器软件实现多个UART。
13.工作温度范围：
-40～+85℃（工业级）/0～75℃（商业级）。
14.PDIP封装。
STC89C52RC单片机的工作模式：
（1）掉电模式：
典型功耗<0.1μA,可由外部中断唤醒，中断返回后，继续执行原程序。
（2）空闲模式：
典型功耗2mA。
（3）正常工作模式：
典型功耗4Ma～7mA。
（4）掉电模式可由外部中断唤醒，适用于水表、气表等电池供电系统及便携设备。
芯片外形和引脚如下图：
图3.1STC89C52RC引脚图
VCC（40引脚）：
电源电压
VSS（20引脚）：
接地
P0端口（P0.0～P0.7，39～32引脚）：
P0口是一个漏极开路的8位双向I/O口。
作为输出端口，每个引脚能驱动8个TTL负载，对端口P0写入“1”时，可以作为高阻抗输入。
在访问外部程序和数据存储器时，P0口也可以提供低8位地址和8位数据的复用总线。
此时，P0口内部上拉电阻有效。
在FlashROM编程时，P0端口接收指令字节；而在校验程序时，则输出指令字节。
验证时，要求外接上拉电阻。
P1端口（P1.0～P1.7，1～8引脚）：
P1口是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O口。
P1的输出缓冲器可驱动（吸收或者输出电流方式）4个TTL输入。
对端口写入1时，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电位，这是可用作输入口。
P1口作输入口使用时，因为有内部上拉电阻，那些被外部拉低的引脚会输出一个电流（
）。
此外，P1.0和P1.1还可以作为定时器/计数器2的外部技术输入（P1.0/T2）和定时器/计数器2的触发输入（P1.1/T2EX），具体参见下表3.1.1：
在对FlashROM编程和程序校验时，P1接收低8位地址。
表3.1.1P1.0和P1.1引脚复用功能
引脚号
功能特性
P1.0
T2（定时器/计数器2外部计数输入），时钟输出
P1.1
T2EX（定时器/计数器2捕获/重装触发和方向控制）
P2端口（P2.0～P2.7，21～28引脚）：
P2口是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O端口。
P2的输出缓冲器可以驱动（吸收或输出电流方式）4个TTL输入。
对端口写入1时，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，这时可用作输入口。
P2作为输入口使用时，因为有内部的上拉电阻，那些被外部信号拉低的引脚会输出一个电流（
）。
P3端口（P3.0～P3.7，10～17引脚）：
P3是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O端口。
P3的输出缓冲器可驱动（吸收或输出电流方式）4个TTL输入。
对端口写入1时，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电位，这时可用作输入口。
P3做输入口使用时，因为有内部的上拉电阻，那些被外部信号拉低的引脚会输入一个电流（
）。
在对FlashROM编程或程序校验时，P3还接收一些控制信号。
P3口除作为一般I/O口外，还有其他一些复用功能，如表3.1.2所示：
表3.1.2P3口引脚复用功能
引脚号
复用功能
P3.0
RXD（串行输入口）
P3.1
TXD（串行输出口）
P3.2
（外部中断0）
P3.3
（外部中断1）
P3.4
T0（定时器0的外部输入）
P3.5
T1（定时器1的外部输入）
P3.6
（外部数据存储器写选通）
P3.7
（外部数据存储器读选通）
RST（9引脚）：
复位输入。
当输入连续两个机器周期以上高电平时为有效，用来完成单片机单片机的复位初始化操作。
看门狗计时完成后，RST引脚输出96个晶振周期的高电平。
特殊寄存器AUXR（地址8EH）上的DISRTO位可以使此功能无效。
DISRTO默认状态下，复位高电平有效。
ALE/
（30引脚）：
地址锁存控制信号（ALE）是访问外部程序存储器时，锁存低8位地址的输出脉冲。
在Flash编程时，此引脚（
）也用作编程输入脉冲。
（29引脚）：
外部程序存储器选通信号（
）是外部程序存储器选通信号。
当AT89C51RC从外部程序存储器执行外部代码时，
在每个机器周期被激活两次，而访问外部数据存储器时，
将不被激活。
/VPP（31引脚）：
访问外部程序存储器控制信号。
为使能从0000H到FFFFH的外部程序存储器读取指令，
必须接GND。
注意加密方式1时，
将内部锁定位RESET。
为了执行内部程序指令，
应该接VCC。
在Flash编程期间，
也接收12伏VPP电压。
XTAL1（19引脚）：
振荡器反相放大器和内部时钟发生电路的输入端。
XTAL2（18引脚）：
振荡器反相放大器的输入端。
特殊功能寄存器
在STC89C52RC片内存储器中，80H～FFH共128个单元位特殊功能寄存器（SFR），SFR的地址空间。
STC89C52RC除了有定时器/计数器0和定时器/计数器1之外，还增加了一个一个定时器/计数器2.定时器/计数器2的控制和状态位位于T2CON和T2MOD。
定时器2是一个16位定时/计数器。
通过设置特殊功能寄存器T2CON中的C/T2位，可将其作为定时器或计数器。
定时器2有3种操作模式：
捕获、自动重新装载（递增或递减计数）和波特率发生器，这3种模式由T2CON中的位进行选择。
3.2语音芯片的选择与介绍
市场上的语音芯片种类很多，各有所长，但是从本设计的整体出发，综合考虑到性能和价格，本设计选择了ISD1700系列的语音芯片。
它在价格实惠的前提下，具有高指标的音质，为此才市场运用上得到了广大的推广。
ISD1700系列是华邦公司新推出的语音芯片，用来替代已经停产的ISD400系列及ISD2500系列芯片。
ISD1700系列不仅在录音时间上有更多的选择（从20秒到240秒），而且在功能上继承14及25系列的所有录放功能，并增加了一些更加人性化的提示功能及对存储地址的精确操作。
根据我们经营ISD系列芯片多年的经验来看，ISD1700的音质也较14及25系列有明显的提高。
ISD1700系列芯片有优质语音录放电路，该芯片提供多项新功能，包括内置专利的多信息管理系统，新信息提示（vAlert）,双运作模式（独立&嵌入式），以及可定制的信息操作指示音效。
芯片内部包含有自动增益控制、麦克风前置扩大器、扬声器驱动线路、振荡器与内存等的全方位整合系统功能。
3.2.1语
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