【正文】 基于單片機的公交車自動報站系統(tǒng)畢業(yè)論文目 錄第一章 緒 論 1 本課題的研究意義 1 目前幾種公交車報站器詳細比較 1 GPS公交車自動報站器 1 手動式公交車自動報站器 1 基于單片機的公交車自動報站系統(tǒng) 2第二章 系統(tǒng)方案的確定 3 系統(tǒng)主要要實現(xiàn)的功能 3 無線傳輸模塊的選擇 3 控制模塊的選擇 3 液晶顯示模塊及語音模塊的選擇 3 3第三章 系統(tǒng)功能模塊詳細介紹 5 單片機AT89C51 5 管腳說明 7 外部晶振的選擇 8 復位電路 8 按鍵電路設計 9 無線收發(fā)模塊PT2262/PT2272 10 PT2262/PT2272引腳圖 10 PT2262/2272接線圖以及工作原理 12 無線數(shù)傳模塊F05V/J05V 13 顯示模塊LCD1602 14 排阻Respack8 14 LCD1602的引腳定義 14 液晶LCD1602常用的11條指令 16 語音模塊ISD4004 18 蜂鳴器和LED指示燈 20第四章 系統(tǒng)程序設計 21 系統(tǒng)仿真主程序流程圖 21 程序子函數(shù)模塊 22 延時函數(shù) 22 檢查忙函數(shù) 22 寫指令函數(shù) 22 寫數(shù)據(jù)函數(shù) 23 光標位置函數(shù) 23 初始化函數(shù) 23 其他數(shù)組定義以及端口定義 23 主程序流程圖 24第五章 系統(tǒng)仿真實現(xiàn) 28 開發(fā)環(huán)境KeilC51介紹 28 仿真環(huán)境PROTEUS介紹 28 仿真運行結(jié)果截圖 28 仿真結(jié)果 29結(jié) 束 語 31致 謝 33參考文獻 34附錄A 系統(tǒng)仿真全部代碼 351閩南理工學院本科畢業(yè)設計第一章 緒 論 本課題的研究意義近些年來，隨著城市人口的不斷增加，人們生活節(jié)奏的不斷加快，公交車在大城市以及中小城市已經(jīng)普及，并且有了日新月異的發(fā)展，在人民生活中起著重要作用，因此，公交車的正常運行與人們的正常生活息息相關。傳統(tǒng)公交車報站大多是由乘務人員來人工報站，但是因為方言的差異或者人多時語音嘈雜，這種方式不利于人民生活的和諧。所以根據(jù)這種需要市面上產(chǎn)生流行了多種公交車報站器也方便人們的生活。目前雖然現(xiàn)在在一些大城市的公交車上已經(jīng)采用GPS定位系統(tǒng)自動報站，但其造價昂貴，難以在一些中小城市實現(xiàn)普及。另外，現(xiàn)在也有一些城市正在使用的一種半自動語音報站系統(tǒng)，這種系統(tǒng)需要由司機在車子進出站的時候人工操作，由于這兩個時間點往往是路面情況最復雜的時刻，因此也給行駛中的車輛帶來了安全隱患。所以本設計針對目前常見公交車報站系統(tǒng)的主要缺陷，研究介紹了一種基于單片機控制的公交車自動報站系統(tǒng)，實現(xiàn)在到站時的自動語音報站和LCD液晶顯示，而且該系統(tǒng)造價廉價，可以在中小城市中普及。 目前幾種公交車報站器詳細比較公交車對社會影響巨大，對城市發(fā)展起著最基本的推動作用。隨著公交車的不斷普及市面上也出現(xiàn)各種各樣的公交車報站器，現(xiàn)在市面上流行的幾種報站器主要有下列幾種類型： GPS公交車自動報站器利用GPS全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)的公交車報站系統(tǒng)，在司機座位后面隔板上，安裝了一臺15英寸的液晶電視和 GPS信號接收器，安裝了這套設備后，公交車在語音報站的同時，通過液晶電視還可以顯示到站站名的字幕，這樣如果沒聽清報站的話，通過顯示屏，乘客也可以一目了然。當出現(xiàn)緊急情況時，調(diào)度中心將會給公交車發(fā)出相應的信息，以短信的形式傳送到顯示屏上，同時車載臺會發(fā)出相應的提示音；駕駛員也可以通過相應的工具進行回復。目前在美國部分城市GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)已經(jīng)投入使用，國內(nèi)也有此類產(chǎn)品的研制開發(fā)，其功能強大，系統(tǒng)穩(wěn)定，但其投資昂貴，尤其是一些中小城市無法承受。 手動式公交車自動報站器手動式公交車自動報站器通過主機上的漢字顯示器，顯示當前車站名稱，即將達到站名指示功能；通過主機屏幕的顯示，可直觀的觀察到進站和下一站信息；通過按鍵，可播放進站，出站，服務用語等語音。但是該種報站器需要由司機在車子進出站的時候人工操作，由于這兩個時間點往往是路面情況最復雜的時刻，因此也給行駛中的車輛帶來了安全隱患，不利于公交車的安全行駛。 基于單片機的公交車自動報站系統(tǒng)基于單片機的公交車自動報站系統(tǒng)，而這種系統(tǒng)又大致分為兩種技術支持。其中一種的技術關鍵是對車輪轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)角的脈沖進行計數(shù)，將計數(shù)值與預置值對比，即可確定報站時刻，達到準確自動的目的。該方式應用單片機的高速計數(shù)器端口進行脈沖計數(shù)，以距離來控制報站時刻，首次實現(xiàn)了模糊控制，改變現(xiàn)有設備的不足。做到簡單實用自動化程度高。傳感器在公交車上的應用極大的提高了設備功能。另外一種基于單片機的公交車自動報站系統(tǒng)就是利用編碼解碼芯片PT2262/PT2272進行解碼編碼，利用無線數(shù)傳模塊F05V/J05V和天線進行發(fā)射和接收來實現(xiàn)的。在每個站牌上設置一個編碼發(fā)送裝置PT2262和無線數(shù)傳模塊F05V，通過公交車上設置的接收裝置J05V和譯碼裝置PT2272進行譯碼并傳輸?shù)絾纹瑱C。發(fā)送裝置按照延時3到5秒不斷發(fā)送信號，公交車在距離站牌10到20米的時候就能接收到信號，然后根據(jù)程序來實現(xiàn)語音報站，LCD液晶顯示。這種報站系統(tǒng)軟件編寫比較簡單，也容易修改，并且芯片價格低廉，大批生產(chǎn)能夠獲得比GPS系統(tǒng)達到更高的性價比，是公交車自動報站系統(tǒng)的較佳選擇。綜合上述各種公交車自動報站系統(tǒng)，本設計選擇了基于單片機的公交車自動報站系統(tǒng)，并利用無線數(shù)傳模塊來實現(xiàn)公交車的自動報站。第二章 系統(tǒng)方案的確定 系統(tǒng)主要要實現(xiàn)的功能該系統(tǒng)應實現(xiàn)無線信號收發(fā)確認，到站時的公交車站名的液晶顯示以及自動語音提示。系統(tǒng)的硬件設計中應充分考慮了性價比，用最少的器件設計出滿足要求的硬件電路。本次設計主要是完成實現(xiàn)基本的仿真，該系統(tǒng)仿真電路的總體結(jié)構以51單片機為核心，由模擬接收電路、LCD（Liquid Crystal Display,液晶顯示屏）顯示電路等組成。 無線傳輸模塊的選擇PT2262/PT2272集成芯片。方案采用低功耗、低價位、通用編解碼電路，發(fā)送用高β的達林頓管，所以在靈敏度和抗干擾性方面有保障。無線數(shù)傳模塊F05V/J05V（典型遙控應用電路）：F05V采用的SMT工藝，優(yōu)點是低電壓微功率、體積小、低功耗發(fā)射模塊，適合單片機數(shù)據(jù)傳輸以及短距離無線遙控報警。J05V作為接收模塊優(yōu)點是低電壓、體積小，兩者連接在PT2262/2272配合使用 控制模塊的選擇所學專業(yè)課中學習過51單片機，并且單片機體積小，重量輕，具有很強的靈活性而且價格便宜，所以控制模塊選用單片機。 液晶顯示模塊及語音模塊的選擇隨著科學技術的日益發(fā)展和進步，微型計算機已經(jīng)在很多領域得到廣泛應用。LCD與微機技術結(jié)合，比傳統(tǒng)的LED顯示效果更佳。所以結(jié)合公交車報站的使用特點和運營環(huán)境，設計一種由單片機控制、LCD顯示的公交車報站顯示系統(tǒng)。公交車報站顯示系統(tǒng)的設計應用單片機，LCD顯示，使到站信息及提示信息以顯示的方式告知市民，為市民提供人形化、完美的服務。所以本次設計中重點使用了LCD1602液晶顯示模塊鑒于使用Proteus仿真，在仿真中使用蜂鳴器代替語音模塊，使用蜂鳴器的連續(xù)間斷發(fā)聲作為提示。為了以后實際需要，在文章中介紹了常用的語音模塊ISD4004。根據(jù)系統(tǒng)要實現(xiàn)的功能，以及各個模塊的選擇，確定了整個報站系統(tǒng)主要組成部分分為兩個模塊。發(fā)射模塊即電子站牌部分主要由AT89C51單片機，PT2262編碼裝置，無線傳輸模塊F05V和天線組成。接收控制模塊即車載部分是主要部分，選擇AT89C51為核心的控制器，PT2272譯碼裝置和無線數(shù)傳模塊J05V以及天線作為接收信號裝置，語音錄放芯片ISD4004組成的語音播放電路以及LCD1602液晶顯示屏構成液晶顯示模塊。系統(tǒng)各部分框圖如下圖所示。通過天線（Antenna）發(fā)射信號，間隔5秒。無線數(shù)傳模塊F05VPT2662信號發(fā)射AT89C51單片機產(chǎn)生周期信號 圖21 公交車站牌發(fā)射部分方框圖接收天線接收無線數(shù)傳模塊J05VLCD1602液晶顯示PT2272信號接收AT89C51單片機控制ISD4004語音模塊晶振，外部中斷復位電路按鍵控制圖22 公交車車載接收部分方框圖公交車自動報站系統(tǒng)就是利用編碼解碼芯片PT2262/PT2272進行解碼編碼，利用無線數(shù)傳模塊F05V/J05V和天線進行發(fā)射和接收來實現(xiàn)的。在每個站牌上設置一個編碼發(fā)送裝置PT2262和無線數(shù)傳模塊F05V，通過公交車上設置的接收裝置J05V和譯碼裝置PT2272進行譯碼并傳輸?shù)絾纹瑱C。發(fā)送裝置按照延時3到5秒不斷發(fā)送信號，公交車在距離站牌10到20米的時候就能接收到信號，然后根據(jù)程序來實現(xiàn)語音報站，LCD液晶顯示。發(fā)射部分通過編碼芯片PT2262，無線數(shù)傳模塊F05V和天線不停發(fā)射周期信號，發(fā)射的一個周期的內(nèi)容包括本站點的地址、站名等信息的編碼信息。當公交車行駛進人該信號范圍內(nèi)，車載部分的通過天線，經(jīng)無線數(shù)傳模塊J05V和PT2272譯碼就會接收到這個編碼信息，單片機將編碼信息處理后，向顯示模塊和語音模塊發(fā)送對應的信息，就能實現(xiàn)液晶顯示屏顯示對應的站名和語音報站，完成自動報站。第三章 系統(tǒng)功能模塊詳細介紹 單片機AT89C51隨著計算機技術的發(fā)展，單片機技術已成為計算機技術中的一個獨特的分支，單片機的應用領域也越來越廣泛，特別是在工業(yè)控制和儀器儀表智能化中扮演著極其重要的角色。縱觀單片機發(fā)展的30多年來，單片機正往多功能、高性能、高速度、低電壓、低價格、低噪聲、低功耗、小體積、大容量、專用化和外圍電路內(nèi)裝化的方向發(fā)展。單片機的出現(xiàn)使的過去經(jīng)常采用模擬電路、數(shù)字電路實現(xiàn)的電路系統(tǒng)，轉(zhuǎn)變成現(xiàn)在用單片機予以實現(xiàn)，并且傳統(tǒng)的電路設計方法演變成硬件和軟件相結(jié)合的設計方法，并且許多電路設計問題將轉(zhuǎn)化為純粹的程序設計問題。誠然，單片機的應用意義遠不限于它的應用范疇或由此帶來的經(jīng)濟效益，更重要的是它已從根本上改變了傳統(tǒng)的控制方法和設計思想，是控制技術的一次革命，是一座重要的里程碑微控制器通常將主要的組成部分集成在一個芯片上，就是把中央處理器（CPU）、隨機存儲器（RAM）、只讀存儲器（ROM）、中斷系統(tǒng)、定時器/計數(shù)器以及I/O接口電路等主要部件集成在一個芯片上。AT89C51俗稱單片機，可擦除只讀存儲器可以反復擦除1000次。主要特性：一個CPU，一個片內(nèi)振蕩器以及時鐘電路， 4K（RAM）程序存儲器，128B（ROM）數(shù)據(jù)存儲器21個特殊功能寄存器數(shù)據(jù)能夠保存的時間：10年與MCS51指令相兼容32個可編程I/O線（4個8位并行I/O端口）16位定時器/計數(shù)器有兩個5個中斷源，兩個優(yōu)先級嵌套結(jié)構一個可編程全雙工串行接口1低功耗的閑置和掉電模式1片內(nèi)振蕩器和時鐘電路盡管目前單片機種類多，各類單片機的指令系統(tǒng)各不相同，功能各有所長，但市場占有率最高的是51系列單片機。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，其中的51單片機系列發(fā)展規(guī)模最大。51單片的運用廣泛，并且具有優(yōu)異的性能價格比，集成度高，體積小，有很高的可靠性，并且控制功能強。所以是核心控制期間的最佳選擇。圖31 AT89C51單片機引腳圖 管腳說明下面對設計中用到的一些管腳進行簡要的介紹：VCC：供電電壓，一般接+5V電源正端。GND：接地，一般接+5V電源地端。P0口（39~32腳）：~。可以用作準雙向輸入/輸出口使用，但由于內(nèi)部無上拉電阻，一般外加上拉電阻：在進行片外存儲器擴展或I/O擴展時，P0口作為分時服用的低8位地址總線