--PAGE3-一款帶有語音播報(bào)的公交車報(bào)站系統(tǒng)設(shè)計(jì)目錄TOC\o"1-3"\h\u23575摘要 1137361引言 164402設(shè)計(jì)任務(wù)及要求分析 294102.1基本要求 229643系統(tǒng)方案論證與選擇 2303153.1系統(tǒng)整體方案的論證 2254583.2單元電路的方案論證 4126494系統(tǒng)設(shè)計(jì)與理論分析 8284954.1系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 8188024.1.1時(shí)鐘晶振電路和復(fù)位電路 876734.1.2液晶顯示電路原理圖 9236154.1.3按鍵電路原理圖 10327154.1.4語音播報(bào)原理圖 1110884.2系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 12192054.2.1測試環(huán)境 12220114.2.2流程圖 12174645實(shí)物調(diào)試及測試 1413715.1實(shí)物圖 14130105.2實(shí)物調(diào)試 17231606結(jié)束語 172895參考文獻(xiàn) 18摘要本文設(shè)計(jì)了一款帶有語音播報(bào)的公交車報(bào)站系統(tǒng)。基于更加方便，更加人性化的原則，設(shè)計(jì)了此款可按順序進(jìn)行語音公交報(bào)站系統(tǒng)。此系統(tǒng)以STC89C52單片機(jī)為核心，使用LCD12864進(jìn)行字符顯示，可以進(jìn)行語音播報(bào)，能夠按順序進(jìn)行站點(diǎn)播報(bào)，也可播報(bào)上一站點(diǎn)信息，也可通過按鍵控制顯示預(yù)警信息，控制語音播報(bào)模塊進(jìn)行預(yù)警。關(guān)鍵詞：單片機(jī)，語音播報(bào)，公交報(bào)站引言城市化的快速發(fā)展和經(jīng)濟(jì)不斷進(jìn)步導(dǎo)致交通需求迅速增加，而道路交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)相對滯后，交通擁堵現(xiàn)象日趨嚴(yán)重。如今，相比下出租車和私家車，公交車的人均占地面積少，成本低，承載能力高，同時(shí)，它的通行路線覆蓋面廣一定程度上緩解交通擁堵。進(jìn)入21實(shí)際第三個(gè)十年來講，信息已經(jīng)成為這個(gè)時(shí)代最有價(jià)值的產(chǎn)物。唯有掌握了信息，才是真正的將命運(yùn)掌握在自己手里。在如今快節(jié)奏的生活下，我們對于信息的要求已經(jīng)越來越高，對信息的利用也越來越極致。如何利用更加準(zhǔn)確的公交到站信息，來時(shí)自己的時(shí)間有更大利用率，是當(dāng)下每個(gè)人都會面臨的問題。如今我國發(fā)展迅速，已經(jīng)全面建成小康社會。在第十四個(gè)五年發(fā)展的開局階段，我國依然存在著部分地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平相對落后，人民生活水平仍需提高，公共設(shè)施建設(shè)依然與大中型城市存在較大差距。在這種情況下，設(shè)計(jì)出一款方便司機(jī)使用，功能齊全，成本不高的公交車語音報(bào)站系統(tǒng)是我研究的目標(biāo)。目前我國公交系統(tǒng)使用的語音報(bào)站器技術(shù)主要有以下兩種種：手動語音報(bào)站器。乘務(wù)員按動進(jìn)站按鈕開始播報(bào)各站信息，出站時(shí)，乘務(wù)員按下出站按鈕，開始播報(bào)下一站的站名；無線信號的標(biāo)記的語音報(bào)站器。在每個(gè)公交車站點(diǎn)設(shè)立坐標(biāo)點(diǎn)，公交車接近車站是會接收到這個(gè)車站點(diǎn)發(fā)出的信號，這時(shí)會自動報(bào)站，出站時(shí)與這個(gè)信號斷開連接，就會開始播報(bào)下一站的信息了，此報(bào)站器報(bào)站相對精準(zhǔn)，但需要建立各個(gè)站點(diǎn)組建發(fā)射信標(biāo)，設(shè)置較為復(fù)雜，需要耗費(fèi)不少人力，物力，成本較高。如果出現(xiàn)信號接收不良，，無線信號發(fā)生器不能正常運(yùn)行，維護(hù)成本很高。分析各方面的不足與缺陷，在本次公交車報(bào)站器系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，我采用了手動語音報(bào)站的方法。基于此我設(shè)計(jì)出此款具有語音報(bào)站功能的簡易公交車報(bào)站系統(tǒng)。此系統(tǒng)所具有的功能大大提升了公交車到站信息的播報(bào)功能，通過LCD顯示方便了司機(jī)加強(qiáng)對于到達(dá)每一站站名的記憶。對于乘客來講能清楚的知道每一站的信息，對于行程的規(guī)劃也有了清晰的認(rèn)知。即降低了運(yùn)營成本，又滿足基本的公交車運(yùn)行要求。設(shè)計(jì)任務(wù)及要求分析基本要求（1）語音播報(bào)到站信息及下一站信息。（2）LED或LCD顯示到站信息。系統(tǒng)方案論證與選擇系統(tǒng)整體方案的論證方案一：使用FPGA作為控制模塊，系統(tǒng)整體包括了FPGA控制芯片，液晶顯示模塊，語音播報(bào)模塊以及獨(dú)立按鍵構(gòu)成。在使用過程中，F(xiàn)PGA通過按鍵的反應(yīng)來判斷公交車的到站情況，反饋給液晶顯示模塊和語音播報(bào)模塊。方案二：利用單片機(jī)作為CPU，該方案整體包括單片機(jī)主控電路、液晶顯示電路、語音播報(bào)電路、復(fù)位電路、按鍵電路。STC89C52單片機(jī)作為主控芯片，利用LCD12864（帶中文字庫）液晶顯示電路進(jìn)行站臺信息的顯示，利用ISD4004數(shù)碼語音芯片進(jìn)行站臺名稱的播報(bào)，用按鍵開關(guān)來進(jìn)行操作，方便司機(jī)控制。方案論證：由于單片機(jī)反應(yīng)靈敏，成本低廉，且具有普適性。對于當(dāng)今市場上普遍流行的編譯軟件都可使用，軟件編寫也比較簡單方便。因此，我選擇使用以單片機(jī)作為CPU來控制該系統(tǒng)。電源電源12864時(shí)鐘單片機(jī)12864時(shí)鐘單片機(jī)語音播報(bào)按鍵語音播報(bào)按鍵單元電路的方案論證各模塊各器件均以STC89C52單片機(jī)為核心，使用LCD12864進(jìn)行字符顯示，ISD4004完成語音提示模塊，鍵盤按鍵完成。當(dāng)公交車到達(dá)車站時(shí)，乘務(wù)人員按下按鍵就會進(jìn)行語音播報(bào)該站信息，程序在CPU中讀取字符信息一起送入LCD液晶顯示電路中進(jìn)行車站信息的顯示。3.2.1單片機(jī)主控單元在現(xiàn)今市場上，單片機(jī)的生產(chǎn)廠商很多、單片機(jī)的類型也很多。結(jié)合公交車報(bào)站系統(tǒng)，單片機(jī)的選型應(yīng)該從以下幾個(gè)方面考慮：=1\*GB2⑴選用的單片機(jī)要有較好的穩(wěn)定性，可靠性高。因?yàn)樵诓煌牡缆非闆r下，車況不同會產(chǎn)生一定的顛簸，因此要保證單片機(jī)的穩(wěn)定性。=2\*GB2⑵選擇的單片機(jī)必須具有豐富的片上外圍設(shè)備模塊，這樣不斷可以簡化電路的設(shè)計(jì)和調(diào)試，降低設(shè)計(jì)難度，而且由于模塊標(biāo)準(zhǔn)化批量生產(chǎn)，能有效的降低整個(gè)系統(tǒng)的成本。綜上所述，選擇了STC89C52單片機(jī)作為CPU。STC89C52的塑封圖如圖3-1所示。STC89C52的管腳如圖3-2所示。圖3-1STC89C52塑封圖圖3-2STC89C52引腳圖STC89C52具體介紹如下：主電源引腳（2根）VCC(Pin40)：電源輸入，接＋5V電源；GND(Pin20)：接地線。外接晶振引腳（2根）XTAL1(Pin19)：振蕩電路的輸入端引腳；XTAL2(Pin20)：振蕩電路的輸出端引腳?？刂埔_（4根）RST/VPP(Pin9)：復(fù)位引腳，引腳上生成2個(gè)機(jī)器周期的高電平把單片機(jī)進(jìn)行復(fù)位；ALE/PROG(Pin30)：地址鎖存允許信號；PSEN(Pin29)：外部存儲器讀選通信號引腳；EA/VPP(Pin31)：程序存儲器的內(nèi)部和外部的選通，外部程序存儲器連接到低電平時(shí)可以讀取指令，內(nèi)部程序存儲器連接到高電平讀取指令。STC89C52單片機(jī)有4組8位的可編程I/O口，分別位P0、P1、P2、P3口，每個(gè)口有8位（8根引腳），共32根。PO口（Pin39～Pin32）：8位雙向I/O口線，名稱為P0.0～P0.7；P1口（Pin1～Pin8）：8位準(zhǔn)雙向I/O口線，名稱為P1.0～P1.7；P2口（Pin21～Pin28）：8位準(zhǔn)雙向I/O口線，名稱為P2.0～P2.7；P3口（Pin10～Pin17）：8位準(zhǔn)雙向I/O口線，名稱為P3.0～P3.7。STC89C52主要功能如表2-1所示。表2-1STC89C52主要功能主要功能特性兼容MCS51指令系統(tǒng)8K可反復(fù)擦寫FlashROM32個(gè)雙向I/O口256x8bit內(nèi)部RAM3個(gè)16位可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器中斷時(shí)鐘頻率0-24MHz2個(gè)串行中斷可編程UART串行通道2個(gè)外部中斷源共6個(gè)中斷源2個(gè)讀寫中斷口線3級加密位低功耗空閑和掉電模式軟件設(shè)置睡眠和喚醒功能3.2.2液晶顯示單元晶液顯示器在單片機(jī)系統(tǒng)中的應(yīng)用有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：顯示質(zhì)量高：液晶顯示器始終可以發(fā)光，液晶顯示器畫質(zhì)清晰，不會輕易閃爍。數(shù)字式接口：液晶顯示器都是數(shù)字式的，和單片機(jī)系統(tǒng)的接口更加簡單可靠，操作更加方便。體積小、重量輕：液晶顯示器通過顯示屏上的電極控制液晶分子狀態(tài)來達(dá)到顯示的目的，在重量上比傳統(tǒng)顯示器要輕得多。功耗低：液晶顯示器的功耗主要消耗在內(nèi)部的電極和驅(qū)動IC上，耗電量比其它顯示器要少得多。具有中文字庫，方便乘客與司機(jī)判斷。lcd12864液晶具有重量輕薄，功耗較低,體積小不占面積等特點(diǎn)。帶中文字庫的128X64

是一種具有4位/8位并行、2線或3線串行多種接口方式，內(nèi)部含有國標(biāo)一級、二級簡體中文字庫的點(diǎn)陣圖形液晶顯示模塊；其顯示分辨率為128×64,內(nèi)置8192個(gè)16*16點(diǎn)漢字，和128個(gè)16*8點(diǎn)ASCII字符集.利用該模塊靈活的接口方式和簡單、方便的操作指令，可構(gòu)成全中文人機(jī)交互圖形界面?？梢燥@示8×4行16×16點(diǎn)陣的漢字.也可完成圖形顯示.低電壓低功耗是其又一顯著特點(diǎn)。但LCD12864液晶顯示信息量大，相當(dāng)來說程序和電路都比較復(fù)雜，并且價(jià)格較高。LCD1602分辨率是每字5*8點(diǎn)陣，字符區(qū)域16*2個(gè)；驅(qū)動芯片不同，因此控制字、時(shí)序略有不同，是字符型液晶，顯示字母和數(shù)字比較方便，成本較低。但顯示的字體有大小限制，不能顯示圖形，顯示曲線,1602液晶也叫1602字符型液晶，它是一種專門用來顯示字母、數(shù)字、符號等的點(diǎn)陣型液晶模塊。它由若干個(gè)5X7或者5X11等點(diǎn)陣字符位組成，每個(gè)點(diǎn)陣字符位都可以顯示一個(gè)字符。綜上，我選擇LCD12864作為液晶顯示電路。其引腳結(jié)圖如圖2-5所示圖2-3LCD12864正面圖圖2-4LCD12864反面圖圖2-5LCD12864引腳圖引腳功能如表2-2所示。表2-2引腳接口說明編號符號引腳說明編號符號引腳說明1VSS電源地11DB4數(shù)據(jù)42VDD電源正極12DB5數(shù)據(jù)53V0電壓輸入端13DB6數(shù)據(jù)64RS串行的片選信號14DB7數(shù)據(jù)75R/W讀/寫選擇15PSB串并行接口選擇6E使能信號16NC空腳7DB0數(shù)據(jù)017RET復(fù)位8DB1數(shù)據(jù)118NC空腳9DB2數(shù)據(jù)219LED_A背光源正極10DB3數(shù)據(jù)320LESD_K背光源負(fù)極系統(tǒng)設(shè)計(jì)與理論分析系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘晶振電路和復(fù)位電路時(shí)鐘電路用于產(chǎn)生時(shí)鐘信號，時(shí)鐘信號是單片機(jī)內(nèi)部各種微操作的時(shí)間基準(zhǔn)，在此基礎(chǔ)上，控制器按照指令的功能產(chǎn)生一系列在時(shí)間上有一定次序的信號，控制相關(guān)的邏輯電路工作，實(shí)現(xiàn)指令的功能。復(fù)位對單片機(jī)來說，是程序還沒有開始執(zhí)行，是在做準(zhǔn)備工作。圖3.2單片機(jī)STC89C52引腳及連接晶振電路和復(fù)位電路液晶顯示電路原理圖圖4.2為12864顯示模塊與單片機(jī)顯示模塊連接電路圖1 VSS為模塊的電源地，所以1口接地。2 VDD為模塊的電源正端，則2口接電源。3 V0為LCD驅(qū)動電壓輸入端，則需要連接電路來控制電路中的電壓。4 RS(CS) H/L 并行的指令/數(shù)據(jù)選擇信號；串行的片選信號，則要連接單片機(jī)來行使其片選功能。5 R/W(SID) H/L 并行的讀寫選擇信號；串行的數(shù)據(jù)口。因?yàn)樵诒倦娐分惺冀K都是寫指令或數(shù)據(jù)，所以該端可以始終連接低電平。6 E(CLK) H/L 并行的使能信號；串行的同步時(shí)鐘。該項(xiàng)需要連接入單片機(jī)，再在工作過程中的高/低電平?jīng)Q定該端口所起到的作用。7～14接口為數(shù)據(jù)連接端口，與寄存器74LS373連接，通過寄存器傳輸單片機(jī)中的數(shù)據(jù)來獲得相應(yīng)的信息傳送至12864顯示器中。15 PSB H/L 并/串行接口選擇：H-并行；L-串行。16 NC空腳，所以該處不接。17 /RET H/L 復(fù)位低電平有效，則是直接連接高電平，使得12864顯示模塊剛開始就處于復(fù)位狀態(tài)19和20分別為背光源的正負(fù)極，則分別連接相對應(yīng)的電源正極和電源負(fù)極。按鍵電路原理圖圖4.3為按鍵電路圖K1的功能：控制顯示上一站的信息K2的功能：控制顯示下一站的信息K3的功能：語音播報(bào)預(yù)警信息1（前方山路急彎拉好扶手），并在LCD液晶屏上顯示K4的功能：語音播報(bào)預(yù)警信息2（緊急情況停車?yán)梅鍪郑?，并在LCD液晶屏上顯示語音播報(bào)原理圖圖4.4為語音播報(bào)電路圖系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)測試環(huán)境軟件測試環(huán)境有Keil，AltiumDesigner。Keil主要用于程序的編寫以及運(yùn)行。KeilC51是美國KeilSoftware公司開發(fā)的系統(tǒng)，C語言在這個(gè)系統(tǒng)上運(yùn)行，與MicrosoftVisualStudio。利用AltiumDesigner這個(gè)軟件對所做的實(shí)物進(jìn)行一些功能的仿真。硬件測試的環(huán)境是win10系統(tǒng)。流程圖 系統(tǒng)通電后，需要進(jìn)行LCD液晶顯示屏初始化，單片機(jī)串口初始化，語音播報(bào)軟件初始化。液晶屏上顯示“歡迎乘坐104公交車祝旅途愉快”，語音開始播報(bào)“歡迎乘坐，104路公交車早上8點(diǎn)，開班，晚上1十2點(diǎn)收班,，請各位旅客注意收車時(shí)間,請不要在車廂里，亂扔，瓜果紙屑請給，有老弱病殘?jiān)袐D的讓座謝謝！”當(dāng)按下K2按鍵時(shí)，液晶屏顯示下一站點(diǎn)信息“104路公交車2到了”，語音開始播報(bào)“2站到了,請各位乘客有序下車注意好自己的行李物品”。當(dāng)按下K1按鍵時(shí)，液晶屏顯示上一站點(diǎn)信息“104路公交車1到了”，語音開始播報(bào)“2站到了,請各位乘客有序下車注意好自己的行李物品”。當(dāng)按下K3按鍵時(shí)，液晶屏顯示預(yù)警信息1“104公交車前方山路急彎拉好扶手”，語音開始播報(bào)“前方山路急彎請拉好扶手”，會重復(fù)播報(bào)兩次。當(dāng)按下K4按鈕時(shí)，液晶屏顯示預(yù)警信息2“104公交車緊急情況停車?yán)梅鍪帧?，語音開始播報(bào)“前方遇到突發(fā)情況，緊急停車請各位乘客耐心”，會重復(fù)播報(bào)兩次。當(dāng)連續(xù)四次按下K2按鍵時(shí)，系統(tǒng)判定公交車進(jìn)入終點(diǎn)站，液晶屏顯示到站信息“104路公交車4到了”，語音開始播報(bào)“終點(diǎn)站到了4號站臺,請各位乘客有序下車注意好自己的行李物品”。圖4.2主程序流程圖實(shí)物調(diào)試及測試實(shí)物圖系統(tǒng)硬件如圖5.1所示圖5.1系統(tǒng)硬件圖當(dāng)通電后，系統(tǒng)開始初始化如圖5.2所示圖5.2系統(tǒng)初始化圖當(dāng)按下K2按鍵時(shí)開始顯示下一站點(diǎn)信息，開始語音播報(bào)，如圖5.3顯示圖5.3下一站點(diǎn)信息顯示圖當(dāng)按下K1按鍵時(shí)開始顯示上一站點(diǎn)信息，開始語音播報(bào)，如圖5.4顯示圖5.4上一站點(diǎn)信息顯示圖當(dāng)按下K3按鍵時(shí)開始顯示預(yù)警信息1，開始語音播報(bào)，如圖5.5顯示圖5.5預(yù)警信息1圖當(dāng)按下K4按鍵時(shí)開始顯示預(yù)警信息2，開始語音播報(bào)，如圖5.6顯示圖5.6預(yù)警信息2圖實(shí)物調(diào)試經(jīng)過調(diào)試后可完成基本要求，可實(shí)現(xiàn)當(dāng)按下K2按鍵時(shí)按順序進(jìn)行站點(diǎn)的播報(bào)，LCD液晶顯示屏?xí)@示對應(yīng)信息，語音播報(bào)模塊會提示相應(yīng)站點(diǎn)信息；當(dāng)按下K1按鍵時(shí)，LCD液晶顯示屏?xí)@示上一站點(diǎn)信息，語音播報(bào)模塊會提示上一站的信息；當(dāng)按下K3，K4按鍵時(shí)，LCD液晶顯示屏?xí)@示預(yù)設(shè)好的警告信息，語音播報(bào)模塊會播報(bào)對應(yīng)的提示信息；當(dāng)按下復(fù)位按鈕時(shí)，系統(tǒng)會自動返回至初始化狀態(tài)。結(jié)束語本次設(shè)計(jì)集合了軟件與硬件的使用，是我對單片機(jī)的實(shí)際使用有了更加生層次的理解。通過本次設(shè)計(jì)不僅檢測了我大學(xué)四年之所學(xué)，又加強(qiáng)了自己的動手能力，軟件編程能力以及遇見問題的獨(dú)立處理能力。在設(shè)計(jì)初期我遇到了很多沒有遇見過的問題，例如對單片機(jī)引腳功能的理解并不深刻，對實(shí)物焊接技術(shù)掌握不足，編程能力有限等。通過這幾個(gè)月以來的不斷研究，我現(xiàn)在深刻領(lǐng)會了單片機(jī)技術(shù)的學(xué)習(xí)是一個(gè)既要動腦，又要不斷動手實(shí)踐的一個(gè)漫長的學(xué)習(xí)過程，不可半途而廢。當(dāng)寫到需要軟件進(jìn)行編程時(shí)我發(fā)現(xiàn)，自己的編程基礎(chǔ)并沒有想象的那么牢固，對于一些基礎(chǔ)的語法，函數(shù)掌握不是十分扎實(shí)，認(rèn)真學(xué)習(xí)幾個(gè)月后才能基本理解。經(jīng)過本次設(shè)計(jì)使我發(fā)現(xiàn)，利用單片機(jī)作為CPU設(shè)計(jì)系統(tǒng)相對簡單易懂，可滿足大多數(shù)硬件的需求，但對于一些復(fù)雜程序仍需功能更加強(qiáng)大的硬件作為控制芯片。利用c語言進(jìn)行編程邏輯清晰，語法明確，但太過繁瑣相比c++來講許多細(xì)節(jié)可以簡化。對于報(bào)站系統(tǒng)依然可以進(jìn)行功能上的改進(jìn)：增加導(dǎo)航與定位功能防止司機(jī)報(bào)錯增加實(shí)時(shí)導(dǎo)航檢測功能，對道路情況進(jìn)行播報(bào)，可計(jì)算出下一次到站時(shí)間對于上述問題我會在課外時(shí)間研究改進(jìn)，對程序與硬件進(jìn)行更新，調(diào)試，嘗試找出解決方法。該系統(tǒng)硬件部分相對簡單，通過c語言的使用來完成所要求的任務(wù)，整體系統(tǒng)成本不高，簡潔高效，是一款普適性功能齊全的公交車報(bào)站系統(tǒng)。參考文獻(xiàn)[1]周國雄，許明情．城市公交車自動報(bào)站系統(tǒng)設(shè)計(jì)及應(yīng)用[A]．裝備制造技術(shù)，2007[2]魏銀庫，公交車自動語音報(bào)站及文字信息同步顯示系統(tǒng)設(shè)計(jì)[A]．計(jì)算機(jī)應(yīng)用，2009[3]黃艷國，許倫輝，眭相林．基于GPS公交車自動報(bào)站系統(tǒng)[A]．交通信息與安全，2009[4]張雅蘭.公交車自動報(bào)站系統(tǒng)改進(jìn)研究[A]．廣西工學(xué)院學(xué)報(bào)，2010[5]譚浩強(qiáng)，C語言程序設(shè)計(jì)教程