【正文】 時刻，因此也給行駛中的車輛帶來了安全隱患。論文的目標就是徹底 拋棄人工操作，實現(xiàn)公交進出站的全自動語音報站。利用 AT89C51單片機、 ISD1700系列語音芯片、 JHD162A LCD液晶模塊來實現(xiàn)所需要的功能。 單片機體積小，重量輕，具有很強的靈活性而且價格便宜，得到越來越廣泛的運用，例如工業(yè)控制領域、家電產(chǎn)品，智能化儀器儀表，計算機外部設備，特別是機電一體化產(chǎn)品中都有重要的用途。 20世紀 80年代中期， Intel公司將 8051內(nèi)核使用權以專利互換或出售的形式轉給世界許多著名 IC制造廠商，這樣 8051就變成有眾多制造廠商支持的，發(fā)展出上百個品種的大家族。到目前為止， 其它任何一個單片機系列均未發(fā)展到如此的規(guī)模。正因為 51單片的運用是如此廣泛，因此學習單片機的運用是非常重要的。學好單片機也是學習其他嵌入式控制器如ARM、 DSP的基礎，任何嵌入式控制器都離不開單片機種所涵蓋的如中央處理器，定時器、中斷控制器， IO口控制器， 串行通訊控制器， I2C總線控制器，片內(nèi)外存儲控制器，匯編語言， C語言，操作系統(tǒng)的概念。因此說學好單片機，再去學習其他嵌入式控制器如 ARM、 DSP是比較簡單的。可以說學好單片機是其它進階微處理器的一個臺階。 本次設計的課題是 “ 基于 GPS定位的公交車自動報 站系統(tǒng)的設計 ” ， 設計中利用無線收發(fā)模塊及編解碼芯片實現(xiàn)站臺的自動識別，通過單片機對液晶模塊及語音模塊的綜合控制實現(xiàn)全自動語音報站的功能。 本次設計以 Keil C51 開發(fā)環(huán)境為編程平臺進行代碼的編譯和運行，并在Proteus 上進行仿真。 蘇州經(jīng)貿(mào)學院 2 第一章 概述 國內(nèi)外的發(fā)展形勢 國外的研究現(xiàn)狀 目前，以 GPS為代表的衛(wèi)星導航應用產(chǎn)業(yè)已成為當今國際公認的八大無線產(chǎn)業(yè)之一。隨著技術的進步、應用需求的增加， GPS以全天候、高精度、自動化、高效率等顯著特點及其所獨具的定位導 航、授時校頻、精密測量等多方面的強大功能，已涉足眾多的應用領域，使 GPS成為繼蜂窩移動通信和互聯(lián)網(wǎng)之后的全球第三個 IT經(jīng)濟新增長點。 雖然具有 GPS定位功能的 公交車 市場潛力頗為看好，就現(xiàn)階段而言仍有幾項障礙亟待克服：首先，不論 公交車 采用的是內(nèi)建 GPS芯片或是用外接 GPS模塊作為解決方案，將無可避免地提高 公交車 成本，也影響消費者購買的意愿；最后，目前具有提供整合 GPS芯片與無線通信技術的公司仍屈指可數(shù)，且 公交車 制造大廠是否愿意采用現(xiàn)有的解決方案，或是另外自行開發(fā)仍是未定之數(shù)。 通過近 20年的發(fā)展， GPS產(chǎn)品 已逐漸轉變?yōu)橄M電子產(chǎn)品，且所能應用的范圍已擴展到日常生活中的通信、 PDA、定位信息等。不過，以現(xiàn)階段來看，由于 GPS接收機的單芯片化技術、價格以及市場應用服務等仍未臻成熟，因此，在樂觀地看待此市場發(fā)展時，諸如 GPS IC設計的技術是否能達到 公交車 或 PDA所需的最小體積、成本是否能降低以及內(nèi)建 GPS的新 公交車系統(tǒng) 是否能引起消費者的青睞等問題，仍必須審慎地深入評估。 國內(nèi)的發(fā)展現(xiàn)狀 國內(nèi) GPS市場呈現(xiàn)出兩個重點發(fā)展趨勢。 (1)以車載導航為核心的移動目標監(jiān)控、管理與服務系統(tǒng)。 在 GPS應用領域， 車輛應用所占的比例較大。最初 GPS車輛應用一般分為車輛跟蹤和車輛導航兩大系統(tǒng)。但當摩托羅拉公司推出集車輛導航與跟蹤于一體的車輛信息系統(tǒng)后，它就成了發(fā)展的方向。 GPS車輛定位監(jiān)控系統(tǒng)主要有自導航應用和中心監(jiān)控兩種方式。車輛監(jiān)控系統(tǒng)是集 GPS技術、無線通信技術和地理信息系統(tǒng)技術于一體的綜合車輛管理系統(tǒng)。一般行業(yè)用戶的車船隊監(jiān)控都采用中心監(jiān)控方式，系統(tǒng)由監(jiān)控中心、位于監(jiān)控中心的主站和安裝在移動車輛上的子站等 3部分構成。系統(tǒng)的工作原理是：安裝在車輛上的 GPS接收機根據(jù)收到的衛(wèi)星信息計算出車輛的當前位置，通信控制器 從GPS接收機輸出的信號中提取所需要的位置、速度和時間信息，結合車輛身份等信息形成數(shù)據(jù)包，然后通過無線信道發(fā)往控制中心?？刂浦行牡闹髡窘邮兆诱景l(fā)送的數(shù)據(jù)，并從中提取出定位信息，根據(jù)各車輛的車號和組號等，在監(jiān)控中心的電子地圖上顯示出來。同時，控制中心的系統(tǒng)管理員可以查詢各車輛的運行狀況，根據(jù)車流量合理調(diào)度車輛。 (2)面向個人消費者的 GPS終端產(chǎn)品。 芯片的小型化技術、生產(chǎn)成本的降低、體積與耗電量的減小等有利因素，使GPS產(chǎn)品走下神壇、深入到人們的日常生活中。目前面向個人消費者的產(chǎn)品主要蘇州經(jīng)貿(mào)學院 3 有車載自主導航系統(tǒng)、移 動監(jiān)控終端以及消費類電子產(chǎn)品。 有集成了 GPS芯片和地理信息系統(tǒng)數(shù)字地圖的移動通信手機、 GPS手持機、 GPS 手表，甚至 GPS相機等，也有基于掌上電腦和筆記本電腦等移動設備的插卡 (CF卡式 GPS接收機 )式、外接 (GPS接收機 )式等集成產(chǎn)品。 課題研究的內(nèi)容及目標 自動報站系統(tǒng)是智能公交系統(tǒng)的組成部分，公交車自動報站系統(tǒng)是利用全球定位系統(tǒng)（ GPS）進行數(shù)據(jù)采集，根據(jù)公交車所處的位置進行自動報站、溫磬提示等服務，它將電子、控制、計算機、通信等實用技術集中運用于公共交通系統(tǒng)，改造舊的服務模式，建立全新的服 務體系，不但提高了其服務質(zhì)量，同時也將為公交公司和社會帶來較大的經(jīng)濟和社會效益。 1．課題的主要研究的內(nèi)容 針對我國的中小城市，自主研發(fā)一套基于 GPS的公交車自動報站系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用 GPS衛(wèi)星定位技術，徹底改變傳統(tǒng)公交車語音報站必須由司機操控才能工作的落后方式，在公交車進站、出站、拐彎時能及時、準確地自動播報站名及服務用語，實現(xiàn)公交車報站的完全智能化。 在進行系統(tǒng)設計時，除了實現(xiàn)系統(tǒng)要求的功能以外，同時，由于系統(tǒng)是安裝在公交車上，屬于車載終端設備，所以必須兼顧電源、功耗、體積等因素，且還要考慮到產(chǎn)品成本、開 發(fā)工具、研發(fā)周期等問題?；谝陨弦蛩?，整個系統(tǒng)采用了 AT89C51單片機作為主控制器的設計思路。 2． 課題研究的目標 本課題研究的是基于 GPS的公交車自動報站系統(tǒng)，目的是使公交車通過 GPS定位，準確獲知并且確定車輛位置，然后通過液晶顯示站點信息，提示燈變亮，再由音頻系統(tǒng)自動播報站名，從以前完全手動控制變?yōu)檫x擇性自動控制，以提高公交系統(tǒng)的準確性和安全性。 蘇州經(jīng)貿(mào)學院 4 第二章 整體框架及方案比較 本系統(tǒng)要實現(xiàn)根據(jù)公交車通過不同路段，然后經(jīng)過 GPS 系統(tǒng)定位報出站名的功能。系統(tǒng)主要有兩大部分，主控 制程序單片機和語音芯片部分。每個部分都有不同的方案可供選擇。 系統(tǒng)整體框架結構圖 本設計的整體思路是：通過按鍵電路和 GPS 定位系統(tǒng)輸入地段信息，直接輸出數(shù)字信號給單片機 AT89C51 進行處理，在 LCD 液晶頻上顯示當前站名信息。同時通過語音芯片輸出放大后的語音信息。其結構框圖如圖所示： 圖 整體框架結構圖 單片機的選擇 目前基于此課題的設計方案主要有兩種，分別是基于 FPGA的 VHDL語言設計，基于 AT89C51 單片機設計，下面具體分析各 種設計方案的優(yōu)缺點。 方案一：基于 FPGA 的 VHDL 語言設計 優(yōu)點 : FPGA 是一種高密度的可編程邏輯器件，器件集成度高，方便易用。FPGA 在通信、數(shù)據(jù)處理、網(wǎng)絡、儀器、工業(yè)控制、軍事和航空航天等眾多領域得到了廣泛應用。隨著功耗和成本的進一步降低， FPGA 還將進入更多的應用領域。 缺點：用 VHDL 語言編寫的程序很難實現(xiàn)符合這個課題的效果，在邏輯算法上也不及 51 單片機來得靈活。在仿真環(huán)境上無法體現(xiàn)出需要實現(xiàn)的功能，不太適合用在這個課題上。 方案二：基于 AT89C51 單片機設計 GPS 模塊 音頻輸出 音頻放大 AT89C51 揚聲器 LCD 按鍵電路 蘇州經(jīng)貿(mào)學院 5 優(yōu)點： 51 單片機具有高效 能，資源占用率低等特點。目前 51 單片機的使用非常廣泛，關于 51 單片機設計開發(fā)的資料非常豐富，很適合初學者自學。使用C 語言編程可以實現(xiàn)豐富的功能，在 Proteus 仿真環(huán)境上也可以很好地體現(xiàn)出本設計欲達到的效果。 缺點：對多線程同時需要共享資源的任務處理性能有限，無法滿足現(xiàn)今對執(zhí)行效率和存儲容量都有較高要求的信息家電等的需要。在多任務的處理能力上根本無法與基于嵌入式操作系統(tǒng)構架的方案同日而語。 本設計采取方案二以 AT89C51 作為單片機。由于本課題屬于小型項目，信息處理量不大，采用 FPGA 的設計存在成本高， 開發(fā)過程復雜等情況，本項目并不能發(fā)揮出這些芯片的強大功能?；谝陨蟽?yōu)缺點的分析我選擇了第 2 種設計方案。選用 ATMEM 公司的 AT89C51 作為控制芯片，成本低，開發(fā)周期短，配合各種專用芯片的使用能夠實現(xiàn)豐富的功能。可以在 Proteus 仿真環(huán)境中很好的體現(xiàn)出設計所要實現(xiàn)的效果。 語音芯片的比較 本論文主要考慮了兩種語音芯片， ISD1700S 語音芯片和 OTP 語音芯片，并且對它們做了分析比較。 方案一：語音芯片 ISD1700S ISD1700S 系列芯片是華邦公司新推出的單片優(yōu)質(zhì)語音錄放電路，是ISD1400S與 ISD2500S 的升級產(chǎn)品。該芯片提供多項新功能，包括內(nèi)置專利的多信息管理系統(tǒng)，新信息提示（ vAlert） ,雙運作模式（獨立 amp。嵌入式），以及可定制的信息操作指示音效。芯片內(nèi)部包含有自動增益控制、麥克風前置擴大器、揚