單片機控制的公交報站系統(tǒng)的硬件設計案例目錄TOC\o"1-3"\h\u10311.1主控模塊 1106721.2GPS模塊 3128891.3按鍵模塊 438161.4報站模塊 5110851.5顯示模塊 6160831.6時鐘模塊 71.1主控模塊主控模塊就類似于人體內(nèi)的大腦，大腦負責協(xié)調(diào)身體的動作和處理各個器官傳來的消息。主控模塊也是如此，他是整個系統(tǒng)的靈魂，負責分析和處理各個模塊傳來的信號，并將處理之后的信號傳到相應的模塊中。本設計的主控模塊選擇了STC89C58單片機作為核心構(gòu)建。這種單片機實質(zhì)上就是增強型51單片機。他具備很強的抵御干擾能力，是一種低功耗的單片機，該單片機具有8K能夠進行編程的Flash存儲器，具有一個512個字節(jié)的RAM，者一款單片機之中的指令代碼能夠完全與傳統(tǒng)的8051之中的代碼指令兼容，此單片機一共有32個I/O口線。并且此類單片機價格便宜，使用方便，功能強大，使用壽命強，穩(wěn)定性強，適合用于公交車自動報站系統(tǒng)。此模塊主要的工作有：接受按鍵模塊、GPS模塊、時鐘模塊所傳來的信號，并對之進行處理和分析，將處理之后的指令傳遞給液晶顯示屏以及音樂模塊。幾乎所有的模塊都與主控模塊有聯(lián)系，所有的模塊都是從主控模塊上進行連接的。此單片機的引腳圖如圖3-1所示：圖3-1單片機引腳圖其中40引腳是電源電壓，20引腳接地。P0端口（39～32引腳）：P0口是8位的雙向I/O口。P0口是一個輸出端口，每個引腳都能驅(qū)動8個TTL負載，當端口寫“1”時，可以作為高阻抗輸入。在訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲器時，P0口也可以提供低8位地址和8位數(shù)據(jù)的復用總線。此時，P0口內(nèi)部上拉電阻有效。其中37、38、39引腳和顯示模塊相連。P1端口（1～8引腳）：P1口是內(nèi)部攜帶上拉電阻的8位雙向的I/O口。此8位I/O和按鍵模塊相連，控制八個按鍵。P2端口（21～28引腳）：P2口是內(nèi)部攜帶上拉電阻的8位雙向的I/O端口。P2的輸出緩沖器能夠驅(qū)動4個TTL輸入。當端口寫“1”時，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，這時可用作輸入口。P2作為輸入口使用時，因為有內(nèi)部的上拉電阻，那些被外部信號拉低的引腳會輸出一個電流。21、22、23引腳和時鐘模塊相連。其中11引腳是串行輸出口，12引腳是外部中斷0引腳，這兩個引腳和播放模塊相連。引腳9連著一個復位電路。

當在單片機的9引腳引入高電平并且能夠延續(xù)2個機器周期的時侯，單片機在其內(nèi)部就會進行復位。此設計是手動復位方式，即按鍵設置復位。按鍵手動復位電路見圖5。時鐘頻率采用12MHZ時C取10uF,R取10kΩ。在單片機的18和19引腳接上一個晶振，就能夠組成自激振蕩器，單片機的內(nèi)部就可以產(chǎn)生時鐘脈沖了。晶振的振蕩頻率范圍在1.2~12MHz間選擇，典型值為12MHz和6MHz。此模塊的電路原理圖如圖3-2所示：圖3-2主控模塊電路原理圖1.2GPS模塊如果說主控模塊是這個系統(tǒng)的大腦，負責處理各種事項的話。那么GPS模塊就是這個系統(tǒng)的眼睛。GPS模塊可以采集公交車的即時位置，將這個位置傳輸?shù)絾纹瑱C中，不會讓單片機成為一個“睜眼瞎”。GPS模塊主要的作用就是確定車輛的顯示位置，并將位置傳輸給單片機。單片機經(jīng)過處理之后來確定車輛的具體位置和到站情況，并決定播報模塊是否報站。其中3引腳與單片機的11引腳相連,作用是接收單片機傳來的信息。4引腳與單片機的12引腳相連，作用是向單片機輸出位置信息。此兩個引腳的作用就是和單片機進行信息交互。GPS模塊的電路原理圖如圖3-3所示：圖3-3GPS模塊電路原理圖

1.3按鍵模塊按鍵模塊的主要作用是實現(xiàn)外界和內(nèi)界的交互。比如司機想要切換成手動模式時就需要按鍵的參與。除此之外，設置地點和設置時間也需要按鍵模塊的參與。按鍵模塊的原理很簡單。單片機的1-8引腳和此八個按鍵相連。當按鍵斷開時，I/O引腳和地離開，此時按鍵與之相連的單片機引腳處于高電平狀態(tài)。當按鍵按下的時侯，引腳接地了，此時按鍵與之相連的單片機引腳是低電平狀態(tài)。單片機與之相連的引腳從高電平狀態(tài)轉(zhuǎn)換成低電平狀態(tài)會給單片機一個信號，單片機對這個信號經(jīng)過分析處理之后，執(zhí)行相應的操作。通俗來說，按鍵的檢測原理就是引腳高低電平的轉(zhuǎn)換。在此系統(tǒng)的按鍵功能中，按鍵一是設置按鍵,用來設置各種內(nèi)容，可以設置現(xiàn)在的時間和公交車所處的地點等，按鍵二是加按鍵,負責時間設置的加；按鍵三是減按鍵,負責時間的減。按鍵四的功能是切換模式的,按鍵五是切換上行和下行的,按鍵六是播報按鍵,當系統(tǒng)處于手動模式的時候，按下這個按鍵，報站模塊就會開始報站，按鍵七是采集或刪除GPS定位數(shù)據(jù),按鍵吧是返回按鍵。電路圖如圖3-4所示：圖3-4按鍵模塊電路原理圖1.4報站模塊本設計的報站模塊選用的是MiniMP3進行構(gòu)建的。此模塊只需要簡單的指令就能夠播放需要的音樂，不用再進行繁瑣的基礎設施操作，這款產(chǎn)品不僅使用方便，并且還穩(wěn)定可靠。其中2引腳和單片機11引腳相連，用作串行數(shù)據(jù)輸入。6、8引腳外接一個小喇叭，用作聲音的播放。16引腳和單片機的12引腳相連。電路原理圖如圖3-5所示：圖3-5報站模塊電路原理圖1.5顯示模塊考慮到公交車自動報站系統(tǒng)需要顯示一系列繁多的內(nèi)容。不僅要顯示給乘客看的時間、地點和到站情況以外，還需要顯示出給司機看的工作模式，以便司機根據(jù)實際情況進行調(diào)節(jié)。故而本設計選用了帶中文字符庫LCD12864液晶顯示屏。字符庫中包含8192個漢字，足夠公交車報站時的使用。其中引腳1和2為電源的接口；引腳19和20為背光電源。引腳3是對比度調(diào)節(jié)引腳，在引腳3上外接10KΩ的電位器來調(diào)試液晶的對比度。引腳4的作用是寫數(shù)據(jù)和命令的，此引腳接單片機的37引腳。引腳5是讀、寫選擇端，此引腳接單片機的38引腳。引腳6為使能信號端，此引腳接單片機的39引腳。此模塊的的電路原理圖如圖3-6所示。圖3-6顯示模塊電路原理圖1.6時鐘模塊在DS1302的引腳排列中Vcc2引腳是主要的電源，VCC1引腳是后備的電源。當主要的電源關閉的時候，時鐘模塊