【正文】 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告 題 目 公交車自動報(bào)站系統(tǒng)設(shè)計(jì) 機(jī)電工程院（系）電氣工程及其自動化專業(yè) 學(xué) 號 110616027 學(xué)生姓名 雷 鳴 指導(dǎo)教師 尹 溪 起訖日期 設(shè)計(jì)地點(diǎn) 井岡山大學(xué) 井 岡 山 大 學(xué) 學(xué) 位 論 文 獨(dú) 創(chuàng) 性 聲 明本人聲明所呈交的學(xué)位論文是我個(gè)人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果。盡我所知，除了文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果，也不包含為獲得井岡山大學(xué)或其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書而使用過的材料。與我一同工作的同志對本研究所做的任何貢獻(xiàn)均已在論文中作了明確的說明并表示了謝意。論文作者簽名： 日期： 年 月 日井 岡 山 大 學(xué) 學(xué) 位 論 文 使 用 授 權(quán) 聲 明井岡山大學(xué)有權(quán)保留本人所送交學(xué)位論文的復(fù)印件和電子文檔，可以采用影印、縮印或其他復(fù)制手段保存論文。本人電子文檔的內(nèi)容和紙質(zhì)論文的內(nèi)容相一致。除在保密期內(nèi)的保密論文外，允許論文被查閱和借閱，可以公布（包括刊登）論文的全部或部分內(nèi)容。論文的公布（包括刊登）授權(quán)井岡山大學(xué)教務(wù)處辦理。論文作者簽名： 導(dǎo)師簽名： 日期： 年 月 日 日期： 年 月 日 摘 要公共汽車成為城市人們出行的必備選擇后所面臨的問題是乘客們?nèi)绾文軌蛟谡_的車站下車，如何知道這輛車開向哪里，途中還會經(jīng)過哪些車站。在一些需要提示乘客注意的情況，比如:轉(zhuǎn)彎需要注意，或者需要讓座等，這時(shí)該怎么辦？解決的辦法就是利用公交車報(bào)站器播放語音提示乘客。其實(shí)語音報(bào)站不是什么新鮮的詞語了，公交車報(bào)站器也不是前所未有，本論文討論一個(gè)具有人性化友好操作界面，成本低報(bào)站準(zhǔn)確公交車報(bào)站器方案。本文介紹一種基于GPS模塊和凌陽單片機(jī)SPCE061A設(shè)計(jì)的自動語音報(bào)站系統(tǒng)。利用凌陽SPCE061A串行口通信接收GPS模塊輸出的經(jīng)緯度信息，通過對比存儲經(jīng)、緯度數(shù)據(jù)和相應(yīng)的站點(diǎn)名字。確認(rèn)公交車是否進(jìn)入設(shè)定站臺范圍內(nèi)，以達(dá)到自動報(bào)站的目的；再設(shè)計(jì)的過程中給出硬件電路的設(shè)計(jì)方案、主要軟件流程圖、數(shù)據(jù)處理及其程序設(shè)計(jì)的方法。本設(shè)計(jì)解決了以住公交車報(bào)站系統(tǒng)人工操作不便、誤報(bào)站多、故障時(shí)不報(bào)站等問題。關(guān)鍵字：凌陽單片機(jī)SPECE061A，GPS，自動語音報(bào)站目 錄第一章 緒論 1第二章 系統(tǒng)方案論證 3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求 3 3 GPS公交車報(bào)站器各部分功能 4第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 5 SPCE061A單片機(jī)控制設(shè)計(jì) 5 5 SPCE061A單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計(jì) 7 7 LCD顯示模塊設(shè)計(jì) 8 LCD128 X64簡介及功能 8： 9 11 LCD模塊與MCU的串口連接圖 11 音頻輸出模塊 12 SPR4096外接存儲器模塊 12 GPS接收模塊 13 GPS定位的基本原理 14 GPS系統(tǒng)組成 15 GPS 輸入輸出語句說明 16 GPS型號選擇 20 GPS接口電路模塊 22 22第四章 數(shù)據(jù)壓縮與語音處理 24 數(shù)據(jù)存儲與壓縮 24 語音壓縮與處理 24 站點(diǎn)信息、廣告顯示與壓縮 25 GPS信息壓縮與處理 26第五章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)與研究 27 系統(tǒng)主程序設(shè)計(jì) 27 初始化程序設(shè)計(jì) 29 時(shí)間程序設(shè)計(jì) 30 語音播報(bào)程序設(shè)計(jì) 31 GPS 自動報(bào)站程序設(shè)計(jì) 32 主程序清單 34第六章 總結(jié)與體會 38 38 體會 38致謝 39參考文獻(xiàn) 40附錄 41第一章 緒論第一章 緒論隨著國民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，公交系統(tǒng)也日新月異。報(bào)站也由原來的由隨車售票員報(bào)站改為司機(jī)按鍵報(bào)站了。但是由于公交司機(jī)又要開車又要兼顧按鍵報(bào)站，所以常常出現(xiàn)誤報(bào)、漏報(bào)等現(xiàn)象，不能夠滿足公交系統(tǒng)的要求；另一方面，由于司機(jī)開車時(shí)為報(bào)站分散精力，也對公交的安全運(yùn)行埋下了隱患。因此，對自動報(bào)站系統(tǒng)的需求也日益強(qiáng)烈。應(yīng)用自動報(bào)站系統(tǒng)即可以節(jié)省員工開支，增強(qiáng)公司效益。又可以利用報(bào)站器播報(bào)標(biāo)準(zhǔn)的普通話站名，使各城市更利于交流和發(fā)展。近年來，GPS(Global Positioning System)全球定位系統(tǒng)在各種行業(yè)廣泛運(yùn)用，特別是車輛監(jiān)控與定位系統(tǒng)的應(yīng)用中蓬勃發(fā)展。隨著經(jīng)濟(jì)與科技的持續(xù)發(fā)展，公交運(yùn)輸系統(tǒng)的要求越來越高。目前我國各大城市公交公司都在進(jìn)行減員，整體上實(shí)行是在每輛公交車上只配備了一個(gè)司機(jī)，實(shí)行無人工報(bào)站與售票。為了公交系統(tǒng)的管理現(xiàn)代化與安全考慮，需要對原有系統(tǒng)更新使其更智能化，公交自動語音報(bào)站系統(tǒng)符合這一要求。目前現(xiàn)有公共汽車自動報(bào)站器，到站時(shí)LCD 點(diǎn)陣文字提示僅顯示本站和下站，由此，很多乘客并不清楚該車當(dāng)前行駛的方向以及某站點(diǎn)在整條線路中的具體位置，特別是報(bào)站系統(tǒng)故障時(shí)。往往不能提前做好下車準(zhǔn)備，甚至很多要走回頭路；針對這一問題。本文設(shè)計(jì)一種利用GPS 系統(tǒng)與凌陽單片機(jī)、LCD顯示行車方向、車處位置，并能夠?qū)崿F(xiàn)自動報(bào)站與手動報(bào)站之間的切換。能夠顯示多條站點(diǎn)信息、并能夠進(jìn)行相關(guān)站點(diǎn)信息提醒，保證乘客盡可能小的下錯(cuò)或者上錯(cuò)站。 目前在國外，以GPS為代表的衛(wèi)星導(dǎo)航應(yīng)用產(chǎn)業(yè)已成為當(dāng)今國際公認(rèn)的八大無線產(chǎn)業(yè)之一。隨著技術(shù)的進(jìn)步、應(yīng)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(diǎn)及其所獨(dú)具的定位導(dǎo)航、授時(shí)校頻、精密測量等多方面的強(qiáng)大功能，已涉足眾多的應(yīng)用領(lǐng)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(gè) IT經(jīng)濟(jì)新增長點(diǎn)。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(xiàng)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(fèi)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(shù)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?dāng)?shù)。通過近20年的發(fā)展，GPS產(chǎn)品已逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)橄M(fèi)電子產(chǎn)品，且所能應(yīng)用的范圍已擴(kuò)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(jī)的單芯片化技術(shù)、價(jià)格以及市場應(yīng)用服務(wù)等仍未臻成熟，因此，在樂觀地看待此市場發(fā)展時(shí)，諸如GPS IC設(shè)計(jì)的技術(shù)是否能達(dá)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(fèi)者的青睞等問題，仍必須審慎地深入評估。國內(nèi)GPS市場呈現(xiàn)出兩個(gè)重點(diǎn)發(fā)展趨勢。(1)以車載導(dǎo)航為核心的移動目標(biāo)監(jiān)控、管理與服務(wù)系統(tǒng)。在GPS應(yīng)用領(lǐng)域，車輛應(yīng)用所占的比例較大。最初GPS車輛應(yīng)用一般分為車輛跟蹤和車輛導(dǎo)航兩大系統(tǒng)。但當(dāng)摩托羅拉公司推出集車輛導(dǎo)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(dǎo)航應(yīng)用和中心監(jiān)控兩種方式。車輛監(jiān)控系統(tǒng)是集GPS技術(shù)、無線通信技術(shù)和地理信息系統(tǒng)技術(shù)于一體的綜合車輛管理系統(tǒng)。一般行業(yè)用戶的車船隊(duì)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(gòu)成。系統(tǒng)的工作原理是：安裝在車輛上的GPS接收機(jī)根據(jù)收到的衛(wèi)星信息計(jì)算出車輛的當(dāng)前位置，通信控制器從GPS接收機(jī)輸出的信號中提取所需要的位置、速度和時(shí)間信息，結(jié)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。控制中心的主站接收子站發(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(shí)，控制中心的系統(tǒng)管理員可以查詢各車輛的運(yùn)行狀況，根據(jù)車流量合理調(diào)度車輛。(2)面向個(gè)人消費(fèi)者的GPS終端產(chǎn)品。芯片的小型化技術(shù)、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(gè)人消費(fèi)者的產(chǎn)品主要有車載自主導(dǎo)航系統(tǒng)、移動監(jiān)控終端以及消費(fèi)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(jī)、GPS手持機(jī)、GPS 手表，甚至GPS相機(jī)等，也有基于掌上電腦和筆記本電腦等移動設(shè)備的插卡(CF卡式GPS接收機(jī))式、外接(GPS接收機(jī))式等集成產(chǎn)品。利用全球定位系統(tǒng)進(jìn)行公交車自動報(bào)站系統(tǒng)是近幾年的一個(gè)熱門課題。GPS衛(wèi)星定位語音報(bào)站系統(tǒng)具有定位精度高、語音自動播報(bào)等特點(diǎn)。此系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求車輛的定位精度要高于50m，如遇外界影響GPS信號還可恢復(fù)成手動操作進(jìn)行報(bào)站。第二章 系統(tǒng)方案論證第二章 系統(tǒng)方案論證 系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求要求設(shè)計(jì)一個(gè)操作友好且成本很低的公交車報(bào)站器，具體要求如下： 可以存放較多的服務(wù)用語和廣告詞 ； 要求操作簡單，每站可自動播報(bào)全部報(bào)站內(nèi)容（前方將要到達(dá)的站名，上下車提示服務(wù)用語） ； 要求具有LCD站點(diǎn)信息顯示； 要求語音播報(bào)具有自動和手動兩種功能； 要求站牌信息及服務(wù)信息等都能通過液晶屏顯示出來； 時(shí)間、日歷播報(bào)、顯示和調(diào)整功能。 GPS定位精度在50m以內(nèi)。 目前公交車報(bào)站器技術(shù)主要有以下幾種：一般公交車報(bào)站器,到站前由司機(jī)按進(jìn)站按鈕開始報(bào)站，出站時(shí)按下出站按鈕，開始預(yù)報(bào)下站的站名，通過序號來記錄各個(gè)站點(diǎn)；第二種是門控公交車報(bào)站器，將開門、關(guān)門時(shí)轉(zhuǎn)換信號和語音報(bào)站器連接，開門和關(guān)門時(shí)自動報(bào)站；第三種是無線收發(fā)公交車報(bào)站器，它是在每個(gè)公交車站點(diǎn)設(shè)置發(fā)射信號同步模塊，公交車臨近到站點(diǎn)左右會收到信號，開始自動報(bào)站，出站后信號消失，開始預(yù)報(bào)下一站，此報(bào)站器報(bào)站準(zhǔn)確，但需要為每個(gè)站點(diǎn)組建無線發(fā)射模組，實(shí)施工程復(fù)雜、價(jià)格昂貴，大部分站點(diǎn)無電源供應(yīng)，公交車數(shù)量多時(shí)存在頻率干擾很嚴(yán)重影響報(bào)站的準(zhǔn)確性，每路公交車修改站點(diǎn)非常不方便，系統(tǒng)維護(hù)成本高；第四種就是GPS自動語音公交車報(bào)站器，此報(bào)器是在公交車上安裝GPS自動語音報(bào)站器，自動識別站點(diǎn)并報(bào)告站點(diǎn)信息。由于報(bào)站精準(zhǔn)，無須人工操作，無須建設(shè)任何車外設(shè)施。本次設(shè)計(jì)的任務(wù)是利用現(xiàn)有的GPS系統(tǒng)結(jié)合凌陽單片機(jī)語音技術(shù)研制一套車輛自動報(bào)站的系統(tǒng)，包括系統(tǒng)的軟件與硬件，要求系統(tǒng)具有建設(shè)費(fèi)用少、維護(hù)費(fèi)用低、定位精度高等特點(diǎn)。系統(tǒng)的研究內(nèi)容包括：車輛定位系統(tǒng)的軟件與硬件的設(shè)計(jì)與制作，即結(jié)合GPS和凌陽單片機(jī)，對GPS接收機(jī)接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，結(jié)合LCD點(diǎn)陣顯示和SPCE061A的語音播報(bào)功能，并使用控制鍵盤電路來實(shí)現(xiàn)報(bào)站器的全自動報(bào)站和手動報(bào)站的功能，以及系統(tǒng)的整體測試與實(shí)際運(yùn)行。 為GPS 語音報(bào)站系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)框圖。GPS 語音報(bào)站系統(tǒng)硬件電路主要包括SPCE061A控制模塊、GPS 數(shù)據(jù)接收模塊[6]、語音模塊、按鍵模塊、LCD顯示等模塊。 語音報(bào)站系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)框圖。 系統(tǒng)硬件總體設(shè)計(jì)框圖 GPS公交車報(bào)站器各部分功能將語音信息、提示信息和廣告信息存入凌陽單片機(jī)系統(tǒng)的外擴(kuò)存儲器中，凌陽單片機(jī)上電工作后首先檢查是全自動報(bào)站工作方式還是手動按鍵報(bào)站工作方式，手動按鍵方式則由鍵盤直接控制顯示和語音播報(bào)。當(dāng)系統(tǒng)工作在全自動報(bào)站方式時(shí)，凌陽單片機(jī)接收GPS的信息，其中包括時(shí)間、地理位置、速度和方向等信息，GPS通信遵循NMEA0138協(xié)議，凌陽單片機(jī)按照協(xié)議提取有用信息，根據(jù)公交車的實(shí)時(shí)運(yùn)行信息，進(jìn)行上行、下行判斷，并準(zhǔn)確播報(bào)報(bào)站信息、廣告及提示語，在LCD點(diǎn)顯示，并通過揚(yáng)聲器播放出來。選用 SPCE061A單片機(jī)作為主控芯片。SPCE061A 芯片集成 A/D、D/A 功能，配合語音函數(shù)庫可以實(shí)現(xiàn)語音功能。外圍擴(kuò)展鍵盤、顯示器件，擴(kuò)展 SPR4096 FLASH芯片存儲語