基于單片機的gps公交報站系統(tǒng)設計論文下載

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�確的車站下車，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，這時該怎么辦？解決的辦法就是利用公交車報站器播放語音提示乘客。其實語音報站不是什么新鮮的詞語了，公交車報站器也不是前所未有，本論文討論一個具有人性化友好操作界面，成本低報站準確公交車報站器方案。

本文介紹一種基于GPS模塊和STC89C516RD+設計的自動語音報站系統(tǒng)。利用凌陽STC89C516RD+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)和相應的站點名字。確認公交車是否進入設定站臺范圍內(nèi)，以達到自動報站的目的；再設計的過程中給出硬件電路的設計方案、主要軟件流程圖、數(shù)據(jù)處理及其程序設計的方法。本設計解決了以住公交車報站系統(tǒng)人工操作不便、誤報站多、故障時不報站等問題。

隨著國民經(jīng)濟的飛速發(fā)展，公交系統(tǒng)也日新月異。報站也由原來的由隨車售票員報站改為司機按鍵報站了。但是由于公交司機又要開車又要兼顧按鍵報站，所以常常出現(xiàn)誤報、漏報等現(xiàn)象，不能夠滿足公交系統(tǒng)的要求；另一方面，由于司機開車時為報站分散精力，也對公交的安全運行埋下了隱患。因此，對自動報站系統(tǒng)的需求也日益強烈。應用自動報站系統(tǒng)即可以節(jié)省員工開支，增強公司效益。又可以利用報站器播報標準的普通話站名，使各城市更利于交流和發(fā)展。

目前現(xiàn)有公共汽車自動報站器，到站時LCD 點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前行駛的方向以及某站點在整條線路中的具體位置，特別是報站系統(tǒng)故障時。往往不能提前做好下車準備，甚至很多要走回頭路；針對這一問題。本文設計一種利用GPS系統(tǒng)與凌陽單片機、LCD顯示行車方向、車處位置，并能夠?qū)崿F(xiàn)自動報站與手動報站之間的切換。能夠顯示多條站點信息、并能夠進行相關站點信息提醒，保證乘客盡可能小的下錯或者上錯站。

目前在國外，以GPS為代表的衛(wèi)星導航應用產(chǎn)業(yè)已成為當今國際公認的八大無線產(chǎn)業(yè)之一。隨著技術的進步、應用需求的增加，GPS以全天候、高精度、自動化、高效率等顯著特點及其所獨具的定位導航、授時校頻、精密測量等多方面的強大功能，已涉足眾多的應用領域，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 IT經(jīng)濟新增長點。

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)仍是未定之數(shù)。

通過近20年的發(fā)展，GPS產(chǎn)品已逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)橄�費電子產(chǎn)品，且所能應用的范圍已擴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接收機的單芯片化技術、價格以及市場應用服務等仍未臻成熟，因此，在樂觀地看待此市場發(fā)展時，諸如GPS IC設計的技術是否能達到公交車或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)出兩個重點發(fā)展趨勢。

(1)以車載導航為核心的移動目標監(jiān)控、管理與服務系統(tǒng)。

在GPS應用領域，車輛應用所占的比例較大。最初GPS車輛應用一般分為車輛跟蹤和車輛導航兩大系統(tǒng)。但當摩托羅拉公司推出集車輛導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)主要有自導航應用和中心監(jiān)控兩種方式。車輛監(jiān)控系統(tǒng)是集GPS技術、無線通信技術和地理信息系統(tǒng)技術于一體的綜合車輛管理系統(tǒng)。一般行業(yè)用戶的車船隊監(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部分構成。系統(tǒng)的工作原理是：安裝在車輛上的GPS接收機根據(jù)收到的衛(wèi)星信息計算出車輛的當前位置，通信控制器從GPS接收機輸出的信號中提取所需要的位置、速度和時間信息，結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�？刂浦行牡闹髡窘邮兆诱景l(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，控制中心的系統(tǒng)管理員可以查詢各車輛的運行狀況，根據(jù)車流量合理調(diào)度車輛。

(2)面向個人消費者的GPS終端產(chǎn)品。

芯片的小型化技術、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。目前面向個人消費者的產(chǎn)品主要有車載自主導航系統(tǒng)、移動監(jiān)控終端以及消費類電子產(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、GPS手持機、GPS 手表，甚至GPS相機等，也有基于掌上電腦和筆記本電腦等移動設備的插卡(CF卡式GPS接收機)式、外接(GPS接收機)式等集成產(chǎn)品。

利用全球定位系統(tǒng)進行公交車自動報站系統(tǒng)是近幾年的一個熱門課題。GPS衛(wèi)星定位語音報站系統(tǒng)具有定位精度高、語音自動播報等特點。此系統(tǒng)設計要求車輛的定位精度要高于50m，如遇外界影響GPS信號還可恢復成手動操作進行報站。

要求設計一個操作友好且成本很低的公交車報站器，具體要求如下：

1、 可以存放較多的服務用語和廣告詞 ；

2、  要求操作簡單，每站可自動播報全部報站內(nèi)容（前方將要到達的站名，上下車提示服務用語） ；

3、 要求具有LCD站點信息顯示；

4、 要求語音播報具有自動和手動兩種功能；

5、 要求站牌信息及服務信息等都能通過液晶屏顯示出來；

6、 時間、日歷播報、顯示和調(diào)整功能。

7、 GPS定位精度在50m以內(nèi)。

目前公交車報站器技術主要有以下幾種：一般公交車報站器,到站前由司機按進站按鈕開始報站，出站時按下出站按鈕，開始預報下站的站名，通過序號來記錄各個站點；第二種是門控公交車報站器，將開門、關門時轉(zhuǎn)換信號和語音報站器連接，開門和關門時自動報站；第三種是無線收發(fā)公交車報站器，它是在每個公交車站點設置發(fā)射信號同步模塊，公交車臨近到站點左右會收到信號，開始自動報站，出站后信號消失，開始預報下一站，此報站器報站準確，但需要為每個站點組建無線發(fā)射模組，實施工程復雜、價格昂貴，大部分站點無電源供應，公交車數(shù)量多時存在頻率干擾很嚴重影響報站的準確性，每路公交車修改站點非常不方便，系統(tǒng)維護成本高；第四種就是GPS自動語音公交車報站器，此報器是在公交車上安裝GPS自動語音報站器，自動識別站點并報告站點信息。由于報站精準，無須人工操作，無須建設任何車外設施。

本次設計的任務是利用現(xiàn)有的GPS系統(tǒng)結合凌陽單片機語音技術研制一套車輛自動報站的系統(tǒng)，包括系統(tǒng)的軟件與硬件，要求系統(tǒng)具有建設費用少、維護費用低、定位精度高等特點。系統(tǒng)的研究內(nèi)容包括：車輛定位系統(tǒng)的軟件與硬件的設計與制作，即結合GPS和單片機，對GPS接收機接收的數(shù)據(jù)進行處理，結合LCD點陣顯示和STC89C516RD+的語音播報功能，并使用控制鍵盤電路來實現(xiàn)報站器的全自動報站和手動報站的功能，以及系統(tǒng)的整體測試與實際運行。

圖2.2 為GPS 語音報站系統(tǒng)總體設計框圖。GPS 語音報站系統(tǒng)硬件電路主要包括STC89C516RD+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。圖2.2為GPS 語音報站系統(tǒng)總體設計框圖。

將語音信息、提示信息和廣告信息存入凌陽單片機系統(tǒng)的外擴存儲器中，凌陽單片機上電工作后首先檢查是全自動報站工作方式還是手動按鍵報站工作方式，手動按鍵方式則由鍵盤直接控制顯示和語音播報。當系統(tǒng)工作在全自動報站方式時，凌陽單片機接收GPS的信息，其中包括時間、地理位置、速度和方向等信息，GPS通信遵循NMEA0138協(xié)議，凌陽單片機按照協(xié)議提取有用信息，根據(jù)公交車的實時運行信息，進行上行、下行判斷，并準確播報報站信息、廣告及提示語，在LCD點顯示，并通過揚聲器播放出來。

選用 STC89C516RD+單片機作為主控芯片。STC89C516RD+ 芯片集成 A/D、D/A 功能，配合語音函數(shù)庫可以實現(xiàn)語音功能。外圍擴展鍵盤、顯示器件，擴展 SPR4096 FLASH芯片存儲語音資源。串口通信能夠及時處理GPS接受到得經(jīng)緯度信息。

顯示模塊是采用12864LCD，通過STC89C516RD+進行控制顯示相關站點、廣告等信息。

GPS接收模塊，通過天線接收衛(wèi)星發(fā)來的相關地理、時間信息并對其進行處理。實時地計算出測站的三維位置，以及速度、時間、航向等定位信息。把獲得經(jīng)度、緯度、高度、時間等信息發(fā)送給單片機控制模塊。

單片機外圍硬件電路主要包括：按鍵和SPR4096模組存儲器，按鍵是在GPS受干擾情況下完成人工手動報站；SPR4096模組增加系統(tǒng)的存儲空間，有利于存儲大量語音信息。

GPS公交車報站器硬件模塊包括：STC89C516RD+單片機模塊、GPS模塊、SPR4096存儲電路、LCD顯示模塊、音頻輸出模塊和鍵盤控制模塊組成。

STC89C516RD+ 是一款16 位結構的微控制器。較高的處理速度使用μ’nSP™能非常容易地、快速地處理復雜的數(shù)字信號。以μ’ nSP™為核心的STC89C516RD+ 微控制器是適用于數(shù)字語音處理應用領域，一種最經(jīng)濟的選擇產(chǎn)品。

SPEC06A主要性能及內(nèi)部結構

1、主要性能：

􀂋 16位μ’nSP™微處理器；

􀂋 工作電壓(CPU) VDD為2.4~3.6V (I/O) VDDH為2.4~5.5V

􀂋 CPU時鐘：0.32MHz~49.152MHz ；

􀂋 內(nèi)置2K字SRAM；

􀂋 內(nèi)置32K FLASH；

􀂋 可編程音頻處理；

􀂋 晶體振蕩器;

􀂋 系統(tǒng)處于備用狀態(tài)下(時鐘處于停止狀態(tài))，耗電僅為2μA@3.6V；

􀂋 2個16位可編程定時器/計數(shù)器(可自動預置初始計數(shù)值