公交车自动报站系统

【摘 要】本设计介绍了一种利用红外线遥控技术,模拟公交车自动报站的系统。以AT89C52为主芯片。公交车上的接收电路收到站台信息后解码，解码后把信号传送给AT89C52单片机，启动LCD12864显示站名。同时，应用语音模块播报站名.还可以实现手动报站功能。报站的时候，相应的指示灯亮；蜂鸣器蜂鸣一声报警。系统由红外线的发射模块、接收模块、 LCD12864显示模块及ISD4004语音播报模块组成

目 录

1 引言 ????????????????????????????????(3) 1.1本课题研究的意义 ??????????????????????????(3) 1.2 AT89C52单片机介绍 ????????????????????????(3) 2 设计要求???????????????????????????????(4) 3方案分析与论证 ????????????????????????????(4) 3.1 无线收发模块的分析与论证 ?????????????????????(4) 3.2控制模块的分析与论证 ???????????????????????(4) 4 系统硬件设计?????????????????????????????(4) 4.1 系统的硬件设计???????????????????????????(4) 4.1.1电路设计原理框图 ?????????????????????????(5) 4.2 单元电路的设计和分析????????????????????????(5) 4.2.1 遥控收发电路???????????????????????????(5) 4.2.2 AT89C52控制的LCD12864电路????????????????????(6) 4.2.3 ISD4004语音录放电路 ???????????????????????(9) 4.2.4 本设计总原理图??????????????????????????(11) 5 系统软件设计 ????????????????????????????(12) 5.1 系统流程图?????????????????????????????(12) 5.2 程序设计??????????????????????????????(14) 6 系统测试 ??????????????????????????????(15) 致谢??????????????????????????????????(15) 参考文献????????????????????????????????(15) 附录??????????????????????????????????(16)

1 引言

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1.1 本课题研究的意义

现今社会，人口多、流动大，公交事业关乎到大多数城市居民的出行，但公交车上的报站系统依然无法满足大家对其的要求。由于公交车上普遍使用的人工按键报站会出现报站不准确。并且每次报站时都需要由驾驶员对报站器进行手动操作，但是在车辆起动与进站时，往往是路面情况最复杂的时候，驾驶员不仅对行驶中的汽车进行起动或制动等操作，而且还要兼顾报站系统的操作，给行驶中的车辆带来很大的安全隐患。所以要求我们要设计出智能的公交报站系统来解决上述问题。尽管现在已经有些大城市的某些公交车上已经采用GPS定位系统自动报站，但由于其成本比较高，普通中小城市难以负担，难以推广普及。近年来微控制器控制技术迅猛发展，广泛应用于诸多领域。由于微控制器具有可编程性及优良的存储扩展性等许多优点，因此产生了用微控制器中的单片机来设计实现公交车辆的自动报站系统的想法。为了实现智能城市公交车的自动报站系统的设计，本次论文设计研究了一套低廉、高性能的、智能的基于51系列单片机的智能城市公交车自动报站系统。 1.2 AT89C52单片机介绍

随着电子信息技术的日益发展，微控制技术已成为计算机技术中的一个独特的分支，微控制器单片机的应用领域也越来越广泛，特别是在工业智能化中扮演着重要的角色。实际上，微控制器单片机几乎在人们生活的各个领域都表现出强大的生命力，使微控制器单片机的应用范围达到了前所未有的广度和深度。单片机的出现尤其对电路工作者产生了观念上的冲击。过去经常采用模拟电路、数字电路实现的电路系统，现在相当大一部分可以用单片机予以实现，传统的电路设计方法已演变成软件和硬件相结合的设计方法，而且许多电路设计问题将转化为纯粹的程序设计问题。诚然，单片机的应用意义远不限于它的应用范畴或由此带来的经济效益，更重要的是它已从根本上改变了传统的控制方法和设计思想。是控制技术的一次革命，是一座重要的里程碑。

单片机种类繁多，8位单片机有Intel MCS-51系列、PIC系列等，16位单片机有Intel MCS-96系列等。在本系统中，8位单片机就能满足系统的设计需要。目前的8位单片机中，以Intel MCS-51系列单片机的品种最多，接口芯片以及应用软件也非常丰富。ATMEL公司推出的AT89C51单片机是一种以80C51为内核的低功耗、高性能的8位COMS单片机。它内部集成了4KB闪烁可编程可擦除只读存储器（EPEROM），这种存储器可以反复擦除1000次之多，使程序的调试非常方便。同时AT89C51具有128B内部RAM，32位可编程I/O线，2个16位定时器/计数器，5个中断源，具有低功耗闲置和掉电两种省电模式。选用AT89C51单片机作为公交车自动报站系统的中央处理器，完全能够满足系统的需要。而且这种单片机对开发设备的要求很低，开发时间也大大缩短。

2 设计要求

用AT89C52单片机来设计一个公交车自动报站系统。要求用遥控模拟实现当公交车靠近站点时可以用文字来显示站名，同时相应显示灯亮、有报警等功能。

3 方案分析与论证

3.1无线收发模块的分析与论证

方案一：无线接入点。由无线AP构成，通信的效果好，数据传送量大，但是其成本比较高，主要用于宽带家庭、大楼内部、校园内部、园区内部以及仓库、工厂等需要无线监控的地方

方案二：GSM小型系统

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第二种方案是运用GSM小型系统，这套系统主要是通过GSM模块，利用短信的形式将各种数据信息按规定的协议编码发送至GSM网络，通过GSM网络进行数据的传送，这套系统对我们这次试验来说有一个最大的问题，就是它的成本，GSM模块的价格很高，在查证之后才知道一个模块就要300～500元，不符合这次低成本的要求，并且其通信协议部分比较复杂，将增大设计的工作量。

方案三：PT2262/PT2272-L4集成芯片。该芯片是一对带地址、数据编码功能的红外遥控发射/接收芯片。其中发射芯片PT2262-IR将载波振荡器、编码器和发射单元集成于一身，使发射电路变得非常简洁。该方案采用低功耗、低价位、通用编解码电路，发送用高β的达林顿管，所以在灵敏度和抗干扰性方面有保障。

方案四：红外遥控。可以用现有的简单的遥控装置，我们只要了解其编解码原理，就可以采用现成的简易装置来模拟应用。

以上四种都是可供参考的方案，在考虑了诸多因素之后，决定采用方案四。虽然在软件解码方面比较复杂，但其工作稳定，可靠性高。 3.2 控制模块的分析与论证

方案一：采用GPRS作为本次系统的控制器。GPRS即“通用分组无线业务”(GeneralPacketRadioService的英文简称) 是在现有GSM网络上开通的一种新型的分组数据传输技术.相对于原来GSM以拨号接入的电路交换数据传送方式 GPRS是分组交换技术 具有“永远在线”、“自如切换”、“高速传输”等优点。GPRS可作为实现各种复杂的逻辑功能，规模大,但是使用繁杂，并且该模块成本非常高。

方案二：采用嵌入式ARM的32位单片机LPC2138。LPC2138芯片速度快、功能强大，芯片内部资源丰富，易于数据的采集，不但具有一般单片机的所有功能，还内置了PWM，且具有很强的串行通信功能，引脚非常丰富，功耗低，稳定性好，易于功能扩展,其在线仿真技术，软硬件调试方便,但ARM板成本较高，不适合本次设计的经济性。

方案三：采用AT89C52单片机控制， 它简单易用、成本低廉，使用广泛，相关资料丰富，软件编程自由度大，可用编程实现各种控制算法和逻辑控制,采用AT89C52单片机为控制核心，系统功能强大，资源配置灵活，运行可靠稳定，是一套相对完善工业低压控制系统，采用该芯片完全可以实现我们的设计要求。

综上所说ARM芯片虽然速度快、功能强但成本高,且用51单片机也能很好的控制，所以该系统的设计选用单片机编程即可，我们所以选择方案三。

4 系统硬件设计

4.1系统硬件设计

本设计采用红外遥控模块来实现公交车相关无线数据的收发，采用AT89C52单片机为控制核心，实现智能公交车的自动报站、显示、语音提醒等功能。 4.1.1系统总体方框图

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+5V电源 C52 单 片 机 液晶显示电路 语音录放电路 按键电路 蜂鸣器 指示灯 +3V电源 遥控收发电路

图4.1 系统总体方框图

4.2 单元电路的设计、分析 4.2.1 遥控收发电路

远程遥控技术又称为遥控技术，是指实现对被控目标的遥远控制，在工业控制、航空航天、家电领域应用广泛。红外遥控是一种无线、非接触控制技术，具有抗干扰能力强，信息传输可靠，功耗低，成本低，易实现等显著优点，被诸多电子设备特别是家用电器广泛采用，并越来越多的应用到各个领域。 红外遥控的发射电路是采用红外发光二极管来发出经过调制的红外光波；红外接收电路由红外接收二极管、三极管或硅光电池组成，它们将红外发射器发射的红外光转换为相应的电信号，再送后置放大器。

发射机一般由指令键(或操作杆)、指令编码系统、调制电路、驱动电路、发射电路等几部分组成。当按下指令键或推动操作杆时，指令编码电路产生所需的指令编码信号，指令编码信号对载波进行调制，再由驱动电路进行功率放大后由发射电路向外发射经调制定的指令编码信号。

接收电路一般由接收电路、放大电路、调制电路、指令译码电路、驱动电路、执行电路(机构)等几部分组成。接收电路将发射器发出的已调制的编码指令信号接收下来，并进行放大后送解调电路，解调电路将已调制的指令编码信号解调出来，即还原为编码信号。指令译码器将编码指令信号进行译码，最后由驱动电路来驱动执行电路实现各种指令的操作控制（机构）。如图4.2所示。发射部分包括键盘矩阵、编码调制、LED红外发送器；接收部分包括光、电转换放大器、解调、解码电路。

图4.2 红外遥控系统框图

遥控发射器专用芯片很多，根据编码格式可以分成两大类，这里我们以运用比较广泛，解码比较容易的一类来加以说明，现以日本NEC的uPD6121G组成发射电路为例说明编码原理。当发射器按键按下后，即有遥控码发出，所按的键不同遥控编码也不同。这种遥控码具有以下特征： 采用脉宽调制的串行码，以脉宽为0.565ms、间隔0.56ms、周期为1.125ms的组合表示二进制的“0”；以脉宽为0.565ms、间隔1.685ms、周期为2.25ms的组合表示二进制的“1”，其波形如图4.3所示。

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