【正文】 用 過(guò) 工干預(yù)的電腦報(bào)站器。而進(jìn)站時(shí)，由于人流較多 而使 司機(jī)工作 受影響 ，導(dǎo)致漏報(bào) 站、錯(cuò)報(bào)站 可能 偶有發(fā)生， 進(jìn)而 影響 到公交服務(wù)質(zhì)量，而且 潛伏 著很大的交通隱患。 GPS 模塊接收 到 所選衛(wèi)星發(fā)來(lái)的導(dǎo)航信息和星鐘校正參數(shù)的時(shí)間 信息 ， 如此 計(jì)算出車輛當(dāng)前的經(jīng)緯度坐標(biāo)信息。 該系統(tǒng)通過(guò)實(shí)時(shí)對(duì) GPS 模塊輸出數(shù)據(jù)采集，并根據(jù)得到的經(jīng)緯度信息判斷公交車當(dāng)前是否到達(dá) 預(yù)設(shè)的各個(gè)站點(diǎn)。本系統(tǒng)的優(yōu)越性主要體現(xiàn)在通過(guò) GPS 對(duì)公交車進(jìn)行實(shí)時(shí)定位，無(wú)需人工干預(yù)，便可準(zhǔn)確無(wú)誤的進(jìn)行自動(dòng)報(bào)站，以實(shí)現(xiàn)朽能化和高可靠性。 青島大學(xué)本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 2 第 1章 總體方案 此系統(tǒng)硬件主要由單片機(jī)、電源、 GPS 接收器、液晶 模塊等構(gòu)成，主要是解決各模塊間的通信問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)單片機(jī)、 GPS 接收器、 液晶 之間的互相通訊，從而完成 GPS 定位 及自動(dòng)語(yǔ)音報(bào)站 。然后 MCU 將經(jīng)緯度數(shù)據(jù) 與存儲(chǔ)的 公交站點(diǎn)經(jīng)緯度數(shù)據(jù)進(jìn)行比較 。 LM7805 系列三端穩(wěn)壓電源芯片 ， 電路內(nèi)部 局 有過(guò)流、過(guò)熱及調(diào)整管的保護(hù)電路 ，并且 組成穩(wěn)壓電源所需的外圍元 件極少 ，使用起來(lái) 不但 方便，而且價(jià)格便宜。但是由于線性穩(wěn)壓電源芯片 具有 效率比較低 等缺點(diǎn) ，所以本系統(tǒng)未采用。 LM1117 是 National Semiconductor Corporation（國(guó)家半導(dǎo)體）生產(chǎn)的電源芯片 ， LM2596是 MOTORALA 公司生產(chǎn)的開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源芯片芯片。 輸出電流 可達(dá) 3A。 控制器選擇 方案一：采用可編程邏輯器件 CPLD 作為控制器。 CPLD 適合作為大規(guī)?？刂葡到y(tǒng)的控制核心。從器件功能利用率及經(jīng)濟(jì)的角度考慮， 不采用 此方 案。 AT89C52 是一種低電壓、高性能的 CMOS8 位單片機(jī)， 本身 帶 有 8 字節(jié)可編程和擦除的只讀存儲(chǔ)器 Flash。片內(nèi) Flash 允許程序存儲(chǔ)器在系統(tǒng)重復(fù)編程 ， 或 著 通過(guò)傳統(tǒng)的非易失性存儲(chǔ)器編程器重復(fù)編程。 AT89C52 提供 了 以下 的 標(biāo)準(zhǔn)功能： 8K字節(jié)閃速存儲(chǔ)器， 256 字節(jié) RAM， 32 個(gè) I/O 口線 ， 3 個(gè) 16 位定時(shí) /計(jì)數(shù)器， 一個(gè)全雙工串行口， 一個(gè) 6 向量?jī)杉?jí)中斷結(jié)構(gòu)，片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路。 方案三：采用 凌陽(yáng) SPCE061A 單片機(jī)?？紤]到用戶在存儲(chǔ)器資源方面較少的資源需求以及便于程序調(diào)試等功能， SPCE061A 里只內(nèi)嵌 32K 字的閃存FLASH ROM。 SPCE061A 是數(shù)字聲音和語(yǔ)音識(shí)別產(chǎn)品的一種最經(jīng)濟(jì)的應(yīng)用。 因此選用 凌陽(yáng) SPCE061A 單片機(jī) 作為系統(tǒng)的主控芯片。 μ’ nSP?的匯編指令只有單字和雙字 這兩種，其結(jié)構(gòu)緊湊， 并 且 對(duì)高級(jí) 語(yǔ)言中 C 語(yǔ)言的支持 提供 最大限度地考慮。而 復(fù)合式的「移位算邏操作」指令允許操作數(shù)在經(jīng)過(guò) ALU 的算邏操作前可 以 先由移位器進(jìn)行各種移位處理，然后再經(jīng) 由 ALU 的算邏運(yùn)算操作。 定位裝置 GPS 的選擇 方案一：選用 測(cè)地型接收機(jī) 作為定位裝置。這類儀器主要采用載波相位觀測(cè)值進(jìn)行相對(duì)定位，定位精度高。 方案二：利用 授時(shí)型接收機(jī) 。 對(duì)于本設(shè)計(jì)不適用，放棄此方案。 此類型接收機(jī)主要 運(yùn) 用于運(yùn)動(dòng)載體的導(dǎo)航，它可以實(shí)時(shí) 的 給出載體的位置和速度。25m,有 SA 影響時(shí)為177。這類接收機(jī) 應(yīng)用廣泛 ， 價(jià)格便 宜， 適合系統(tǒng)設(shè)計(jì)，由于是對(duì)車輛定位，故選用車載型 GPS 接收器。 顯示器件選擇 本項(xiàng)目采用 C 系列液晶， C 系列中文模塊可以顯示字母、數(shù)字符號(hào)、中文字型及圖形，具有繪圖及文字畫面混合顯示功能。所有的功能，包含顯示 RAM，字型產(chǎn)生器，都包含在一個(gè)芯片里面， 因此 只要一個(gè)最小的微處理系統(tǒng)，就可以方便操作模塊。 內(nèi)置 2M位中文字型 ROM (CGROM) 總共 能夠 提供 8192 個(gè)中文字型(16x16 點(diǎn)陣 )， 16K位半寬字型 ROM (HCGROM) ， 總共 能夠 提供 64 x 16位字型產(chǎn)生 RAM (CGRAM)， 126 個(gè)符號(hào)字型 (16x8 點(diǎn)陣 )，另外繪圖顯示畫面 還 提供 了 一個(gè) 64x256 點(diǎn)的繪圖區(qū)域（ GDRAM），可以 實(shí)現(xiàn) 和文字畫面混和顯示。主要實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星定位導(dǎo)航，即在彩屏上顯示導(dǎo)航路徑及當(dāng)前位置，系統(tǒng)的總體框圖如圖 所示。并將經(jīng)緯度信息通過(guò)串口傳送給單片機(jī)。讀取 SPR 模組存儲(chǔ)的語(yǔ)音資源并實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音報(bào)站，將位置信息通過(guò)液晶顯示出來(lái)。 (3) 液晶顯示模塊： 液晶顯示模塊要求帶有中文顯示功能， 顯示當(dāng)前的位置信息。 (4) SPR 模組：存貯音頻文件供單片機(jī)讀取。 SPR 模組是針對(duì)凌陽(yáng)科技公司的存儲(chǔ)器芯片 SPR4096/SPR1024開(kāi)發(fā)的簡(jiǎn)易燒寫器。因此不需要額外的語(yǔ)音模塊。 因?yàn)?系統(tǒng)電源需要兩個(gè)電壓，單片機(jī)需 供電， 另外 GPS 及 液晶 屏需 5V 供電，因此采用 LM2596 芯片穩(wěn)出 5V 電壓，然后用 AS1117 模塊 將 5V電壓轉(zhuǎn)換為 電壓。 圖 LM2596 PCB 布線圖 圖 LM2596 電源電路原理圖 圖 3V電源原理圖 青島大學(xué)本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 7 微控制器 1. SPCE061A 是由凌陽(yáng)科技推出的一個(gè) 16 位結(jié)構(gòu)的微控制器。較高的處理速度使 得 μ ’nSP?能夠非常容易地、快速地處理復(fù)雜 的數(shù)字信號(hào)，適用在數(shù)字語(yǔ)音識(shí)別應(yīng)用領(lǐng)域。 2K 字 SRAM 和 32K 字閃存 ROM 僅 僅 占 了 一頁(yè)存儲(chǔ)空間， 32 位可編程的多功能 I/O 端口；兩個(gè) 16 位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器； 低電壓復(fù)位 /監(jiān)測(cè)功能；32768Hz 實(shí)時(shí)時(shí)鐘； 雙通道 10 位 DAC 方式的音頻輸出功能； 8 通道 10 位模 數(shù)轉(zhuǎn)換輸入功能并具有內(nèi)置自動(dòng)增益控制功能的麥克風(fēng)輸入方式??。 2. 結(jié)構(gòu)概覽 SPCE061A 的結(jié)構(gòu)如圖 所示： 圖 SPCE061A的結(jié)構(gòu) 青島大學(xué)本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 8 3. SPCE061A 共有 84 個(gè)引腳，封裝形式為 PLCC84，它的排列如圖 所示， 4. SPCE061A 的性能參數(shù)如下： ? 16 位μ ’nSP?微處理器； ? 工作電壓： VDD 為 ~(cpu)； VDDH 為 VDD~(I/O)； ? CPU 時(shí)鐘： ~ ； ? 32768Hz 實(shí)時(shí) 時(shí)鐘； ? 內(nèi)置 32K 閃存 ROM； ? 內(nèi)置 2K 字 SRAM； ? 晶體振蕩器； ? 可編程音頻處理； ? 系統(tǒng)處于備用狀態(tài)下 (時(shí)鐘處于停止?fàn)顟B(tài) )， 耗電小于 2μ A， ； ? 2 個(gè) 10 位 DAC(數(shù) 模轉(zhuǎn)換 )輸出通道； ? 2 個(gè) 16 位可編程定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 (可自動(dòng)預(yù)置初始計(jì)數(shù)值 )； ? 32 位通用可編程輸入 /輸出端口； ? 14 個(gè)中斷源可來(lái)自定時(shí)器 A / B，時(shí)基， 2 個(gè)外部時(shí)鐘源輸入，鍵喚醒； ? 使用凌陽(yáng)音頻編碼 SACM_S240 方式 ( 位 /秒 )，能容納 210 秒的語(yǔ)音數(shù)據(jù)； ? 具備觸鍵喚醒的功能； 圖 SPCE061A引腳排列圖 青島大學(xué)本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 9 ? 鎖相環(huán) PLL 振蕩器提供系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)； ? 7 通道 10 位電壓模 數(shù)轉(zhuǎn)換器 (ADC)和單通道聲音模 數(shù)轉(zhuǎn)換器 ? 具備串行設(shè)備接口； ? 聲音模 數(shù)轉(zhuǎn)換器輸入通道內(nèi)置麥克風(fēng)放大器和自動(dòng)增益控制 (AGC)功能； 5. SPCE061A 最小系統(tǒng) 最小系統(tǒng)接線如圖 所示，在 OSC0、 OSC1 端接上晶振及諧振電容， 只要 在鎖相環(huán)壓控振蕩器的阻容輸入 VCP 端接上相應(yīng)的電容電阻后即可工作。 6. 指令系統(tǒng) 指令是 CPU 執(zhí)行某種操作的命令。指令系統(tǒng)是制造廠家在 當(dāng)初 設(shè)計(jì) CPU 時(shí) 就 賦予它的功能， 要求 用戶必須正確的書寫和使用指令。 圖 SPCE061A最小系統(tǒng) 青島大學(xué)本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 10 μ’ nSP?單片機(jī)指令按其功能可劃分為： ? 數(shù)據(jù)傳送指令，包括立即數(shù)到寄存器、 寄存器到存儲(chǔ)器 、存儲(chǔ)器到寄存器的數(shù)據(jù)傳送操作； 寄存器到寄存器 ? 算術(shù)運(yùn)算，包括加、減、乘運(yùn)算； ? 邏輯運(yùn)算，包括與、或、異或、測(cè)試、移位等操作 ； ? 轉(zhuǎn)移指令，包括條件轉(zhuǎn)移、無(wú)條件轉(zhuǎn)移、中斷返回、子程序調(diào)用等操作； ? 控制指令，如開(kāi)中斷、關(guān)中斷、 FIR 濾波器的數(shù)據(jù)的自由移動(dòng)等操作。BIT9～ BIT6 對(duì)應(yīng) NZSC 標(biāo)志 位 。,|,^， ~ 邏輯與記號(hào)，邏輯或記號(hào)，邏輯異或記號(hào)，邏輯取反記號(hào)； {} 可選項(xiàng) [] 寄存器間接尋址標(biāo)志 ++, 指針單位字增量，字減量 ss， us 兩個(gè)有符號(hào)數(shù)之間的操作，無(wú)符號(hào)數(shù)與有符號(hào)數(shù)之間的操作； Label 程序標(biāo)號(hào)； FIR Finite Impulse Response(有限沖擊響應(yīng) )，數(shù)字信號(hào)處理中的一種具有 線性相位及任意幅度特性的數(shù)字濾波器算法 N 負(fù)標(biāo)志 ， N=0 時(shí)表示運(yùn) 算 結(jié)果最高有效位為 0， N=1 表示最 高 有效位 為 1； Z 零標(biāo)志， Z=0 表示運(yùn)算結(jié)果不為 0， Z=1 表示運(yùn)算結(jié)果為 0； S 符號(hào)標(biāo)志， S=0 表示結(jié) 果 不為負(fù)， S=1 表示結(jié)果 為 負(fù)數(shù)（ 2 的 補(bǔ) 數(shù) ）， 對(duì)于有符號(hào)運(yùn)算 ， 16 位 數(shù)表示的范圍 32768～ 32768， 若結(jié) 果 小于零， 則 S＝ 1； C 進(jìn)位標(biāo)志 ， C=0 表示運(yùn) 算 過(guò)程中無(wú)進(jìn)位或借 位產(chǎn)生 ， C=1 表 示有進(jìn)位 或借位產(chǎn)生。 ? 存儲(chǔ)器絕對(duì)尋址 這種尋址方式是通過(guò)存儲(chǔ)器地址來(lái)訪問(wèn)存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)，例如：R1 = [0x1000]，訪問(wèn) 0x1000 單元的數(shù)據(jù)。 ? 寄存器間接尋址 這種尋址方式是操作數(shù)的地 址由寄存器給出，例如： R1 = [BP]，是 進(jìn)行 把 BP 指向的內(nèi)存單元的數(shù)據(jù)送寄存器 R1 的動(dòng)作 。因此中斷功能的強(qiáng)弱 是 衡量一臺(tái)計(jì)算機(jī)性能的重要指標(biāo)。 中斷技術(shù)能實(shí)現(xiàn) CPU 與外部設(shè)備的并行工作，提高 CPU 的利用率以及數(shù)據(jù)的輸入 /輸出效率；中斷技術(shù)也能對(duì)計(jì)算機(jī)運(yùn)行過(guò)程中突然發(fā)生的故障做到及時(shí)發(fā)現(xiàn)并進(jìn)行自動(dòng)處理如：硬件故障、運(yùn)算錯(cuò)誤及程序故障等；中斷技術(shù)還能使我們通過(guò)鍵盤向計(jì)算機(jī)發(fā)出請(qǐng)求，隨時(shí)對(duì)運(yùn)行中的計(jì)算機(jī)進(jìn)行干預(yù)，而不用先停機(jī)，然后再重新開(kāi)機(jī)等等。如定時(shí)器中斷，它的中斷源即是定時(shí)器。中斷優(yōu)先級(jí)越高，則響應(yīng)優(yōu)先權(quán)就越高。具有這種功能的中斷系統(tǒng)稱 之 為多級(jí)中斷系統(tǒng)；沒(méi)有中斷嵌套功能的則稱 之 為單級(jí)中斷系統(tǒng) （ 4）中斷響應(yīng)的過(guò)程 在每條指令結(jié)束后系統(tǒng)都自動(dòng)檢測(cè)中斷請(qǐng)求信號(hào)，如果有中斷請(qǐng)求，相應(yīng)的中斷允許位為真（允許中斷），相應(yīng)的總中斷允許位為真（允許中斷），則響應(yīng)中斷。保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)一般是將堆棧指令將原程序中 用到的寄存器推入堆棧，在保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)之后要開(kāi)中斷，以響應(yīng)更高優(yōu)先級(jí)的中斷申請(qǐng)。 清相應(yīng)的中斷請(qǐng)求標(biāo)志位，以免 CPU總是執(zhí)行該中斷。 返回，此時(shí) CPU將 PC 指針和 SR 內(nèi)容出棧恢復(fù)斷點(diǎn)，從而使 CPU 繼續(xù)執(zhí)行剛才被中斷的程序。所謂實(shí)時(shí)控制，就是要求單片機(jī)能及時(shí)地響應(yīng)被控對(duì)象提出的分析、計(jì)算和控制等請(qǐng)求，使被控對(duì)象保持在最佳工作狀態(tài) ，以達(dá)到預(yù)定的控制效果。 8. 凌陽(yáng) 單片機(jī) 語(yǔ)音的播放、錄制、合成和辨識(shí) 凌陽(yáng)的 SPCE061A 是 16 位單片機(jī)，具有 DSP 功能， 具 有很強(qiáng)的信息處理能力，最高時(shí)鐘頻率 能夠 達(dá)到 49MHz，具有 運(yùn)算速度高的優(yōu)勢(shì)等等，這些都無(wú)疑為語(yǔ)音的播放、錄放、 辨識(shí) 及 合成 提供了條件。 對(duì)于音樂(lè)合成MS01，該算法較繁瑣，而且需要具備音樂(lè)理論、配器法及和聲學(xué)知識(shí) 。 圖 GPS 接收器實(shí)物圖 青島大學(xué)本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 13 太空部分包括 24 顆可操作的衛(wèi)星，它們以一定傾角分布在地球上空 20~200km 的 6 個(gè)軌道面上，運(yùn)行周期為 12 個(gè)恒 星時(shí)，這個(gè)分布狀態(tài)使得地球上任意位置任意時(shí)刻都可以同時(shí)接收至少 6 顆衛(wèi)星定位信息，這些衛(wèi)星不斷給全球用戶發(fā)送位置和時(shí)間等數(shù)據(jù)。 用戶部分的 GPS 接受機(jī)接受衛(wèi)星信號(hào)，通過(guò)數(shù)據(jù)處理軟件及相應(yīng)的顯示設(shè)備即可進(jìn)行定位顯示。要 完成這一工作 ， 需要 根 據(jù)星載時(shí)鐘所記錄的時(shí)間查出 衛(wèi)星 在衛(wèi)星星歷中 的位置 要 。 GPS 系統(tǒng)使用的偽碼一共有兩種，分別是 軍用的 P(Y)碼和 民用的 C/A 碼。 而 Y 碼是在 P 碼的基礎(chǔ)上形成的， 具有 更加優(yōu)秀 的保密性 。它是從衛(wèi)星信號(hào)中解調(diào)制出來(lái)，以 50b/s 調(diào)制在載頻上發(fā)射的。前三幀各 包含 10 個(gè)字碼；每三十秒重復(fù)一次，每小時(shí)更新一次。導(dǎo)航電文中的內(nèi)容主要有遙測(cè)碼、轉(zhuǎn)換碼、第 3 數(shù)據(jù)塊， 其中最重要的則為星歷數(shù)據(jù)。 每顆 GPS 衛(wèi)星時(shí)刻發(fā)布其位置和時(shí)間數(shù)據(jù)信號(hào)，用戶接收機(jī)可以測(cè)量每顆衛(wèi)星信號(hào)到接收機(jī)的時(shí)間延遲，根據(jù)信號(hào)傳輸?shù)乃俣染涂梢杂?jì)算出接收機(jī)到不同衛(wèi)星的距離。 3. GPS 接收 設(shè)備分類 GPS 接收機(jī)一般硬件和軟件兩大部分其中硬件又包括：主機(jī)、電源和天線三個(gè)部分；