智能公交车报站器设计.docx

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智能公交车报站器设计

1绪论

随着国民经济的快速发展，城市建设规模不断扩大，大城市人口高度集中并大幅度增长，同时汽车保有量急剧上升，交通需求迅速扩大，而道路交通基础设施建设的发展则相对滞后。

城市交通需求与供给之间的矛盾越来越突出，城市“乘车难”、“行车难”的局面在加剧，交通阻塞呈现出点到线、由线到面的扩展趋势，交通拥挤、交通延误、交通阻塞以与由此引起的噪音、废气污染严重影响着居民的正常的生活以与社会经济的持续、健康发展。

近年来，我国城市交通的现状已引起了政府、公众、社会各界的广泛关注，

有关专家学者和交通工程师们在吸取各国城市交通发展经验的基础上，找到了一条解决我国城市交通发展问题的有效途径，即优先发展城市公共交通，以公共交通为杠杆降低城市交通需求总量，实现道路交通基础设施发展与交通需求增长的均衡。

实施“公交优先”是解决我国城市交通发展问题的有效途径，也是我国目前城市交通发展的基本政策。

公交智能化是智能交通的一个重要的子领域，同时也是落实“公交优先”，使城市交通与社会经济和谐发展的重要组成部分。

传统由乘务人员人工报站的方式工作强度大且效果差，并需要大量的人力资源。

而通过单片机和语音芯片的结合，使得公交车到站信息与提示信息以语音和显示的方式告知乘客，为市民提供更人性化，完善的服务，并且节省了大量的人力资源。

公交车报站系统的设计需要单片机、LCD、语音芯片等，使得到站信息与提示信息以语音和显示的方式告知市民，弥补传统人工语音报站的落后方式，使进站、出站与服务用语的信息实现自动播报。

公交车语音报站系统还可以结合每条线路的特点和实际情况自主设定不同的报站方式和站点设置，为市民提供更人性化更完善的服务，以减少各种可能产生不必要的交通流量，提高公交的运作效率。

2总体设计与方案对比选择

本章重点主要是从系统结构图来阐述硬件的设计以与从方案上对比选择各个电路部分的原件，目的是使系统达到一个低成本、高质量、稳定可靠的设计。

2.1系统设计结构图

根据设计的需要与思路，确定系统的设计结构图，如图2-1所示。

硬件电路主要有MCU微处理控制单元、LCD液晶显示模块、语音模块、时钟芯片、按键控制等电路组成。

图2-1系统设计结构图

2.2系统设计方案对比选择

根据设计的要求，结合实际情况和设计成本，对系统主要部分的电路方案选择叙述如下

2.2.1单片机模块方案选择

方案一：

采用宏晶科技公司生产的STC89C52单片机。

该单片机是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系统可编程Flash存储器。

STC89C52使用经典的MCS-51内核，但做了很多的改进使得芯片具有传统51单片机不具备的功能。

在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash，使得STC89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。

且该单片机的售价低廉应用广泛、有较高的可靠性。

方案二：

采用Atmel公司推出的AVR单片机。

该单片机具有高性能、高速度、低功耗的特点。

它取消机器周期,以时钟周期为指令周期,实行流水作业。

AVR单片机指令以字为单位,且大部分指令都为单周期指令。

而单周期既可执行本指令功能,同时完成下一条指令的读取。

但这种单片机.是没有位操作，都是以字节形式来控制和判断相关寄存器位的，且其通用寄存器一共32个,前16个寄存器都不能直接与立即数打交道,因而通用性有所下降。

综上所述，在本设计中，考虑到本人对单片机的运用熟练度和单片机功能领域的了解，以与本次设计的需要，选择宏晶科技公司生产的STC89C52单片机作为本设计的微控制器。

2.2.2LCD液晶显示模块方案对比选择

方案一：

采用LCD1602显示器。

该液晶显示器是一块价廉物美的器件，其体积小，控制简单。

但该显示器是一种专门用来显示字母、数字、符号等的点阵型液晶模块。

它由若干个5X7或者5X11等点阵字符位组成，每个点阵字符位都可以显示一个字符，每位之间有一个点距的间隔，每行之间也有间隔，起到了字符间距和行间距的作用，正因为如此所以它不能很好地显示图形以与文字。

方案二：

采用LCD12864液晶显示器。

该显示器功能强大可以显示中文文字，其显示分辨率为128×64,内置8192个16*16点汉字，和128个16*8点ASCII字符。

利用该模块灵活的接口方式和简单、方便的操作指令，可构成全中文人机交互图形界面。

可以显示8×4行16×16点阵的汉字.也可完成图形显示.低电压低功耗是其又一显著特点。

由该模块构成的液晶显示方案与同类型的图形点阵液晶显示模块相比，不论硬件电路结构或显示程序都要简洁得多，且该模块的价格也略低于相同点阵的图形液晶模块

综上所述，在LCD液晶显示模块上，为了更好的显示时间、去向或者是回向的站号信息，已方便司机和乘客了解其最新信息情况。

选择方案二中的LCD12864液晶显示器作为本设计的显示模块。

2.2.3语音芯片方案对比选择

方案一：

采用台湾公司生产的ARP9600语音录放芯片。

该芯片是一款音质好、低嗓音不怕断电、可反复录放的新型语音芯片，单片可录放32-60秒，串行控制时可分256段以上，并行控制时最大可分8段。

与ISD同类芯片相比它具有：

价格便宜，有多种手动控制方式，分段管理方便、多段控制时电路简单、采样速度与录放音时间可调、每个单键均有开始停止循环多种功能等特点，同时保留了ISD4004芯片一些特点，都是DIP28双列直插塑料封装，在管脚排列上也基本相同。

方案二：

采用广州唯创与台湾华邦共同研发的WT588D语音芯片。

WT588D语音芯片是一款功能强大的可重复擦除烧写的语音单片机芯片。

该芯片不仅可以作为一般语音芯片，当从片发声，而且因为I/O口多，带控制功能和外置FLASH存储器，所以能做FLASH单片机；最重要的是还可以按照样品直接投掩膜，管脚完全不用改动，价钱便宜一半。

WT588D性能卓越，简单易用，与51单片机有着极为相似的性能。

综上所述，在语音芯片选择上，WT588D操作方式简洁易懂，撮合了语音组合技术，大大减少了语音编辑的时间。

在MP3控制模式下，完全迎合市场上MP3的播放功能，且在按键控制模式下，触发方式灵活，可随意设置任意按键为脉冲可重复触发、脉冲不可重复触发等15种触发方式，最多可控制10个按键触发输出。

完全符合此次设计要求，所以语音芯片采用WT588D。

2.2.4时钟电路方案对比选择

方案一：

采用美国DALLAS公司推出的DS1302时钟芯片。

该芯片是一种高性能、低功耗、带RAM的实时时钟电路芯片，它可以对年、月、日、星期、时、分、秒进行计时，具有闰年补偿功能，工作电压为2.5V~5.5V。

采用三线接口与CPU进行同步通信，并可采用突发方式一次传送多个字节的时钟信号或RAM数据。

DS1302内部有一个31×8的应用临时性存放数据的RAM寄存器。

DS1302是有主电源/后背电源双电源引脚，可以同时对后背电源进行涓细电流充电。

方案二：

采用美国DALLAS公司推出的DS12887时钟芯片。

次芯片是该公司最新推出的串行接口实时时钟芯片，采用CMOS技术制成，内部具有晶振和时钟芯片备份锂电池。

采用DS12887芯片设计的时钟电路无需任何外围电路和器件，并有良好的微机接口。

DS12887芯片具有微功耗、外围接口简单、精度高、工作稳定可靠等优点，可广泛用于各种需要接很多引脚，才能对它达到一个很好的控制。

综上所述，结合本设计的实际问题与单片机I/O口线，选择方案一种的

DS1302作为本设计的实时时钟电路的芯片。

其控制方便、占单片机I/O口线少、体积小、价格便宜，方便本设计的使用。

3系统硬件电路设计

本章根据系统设计结构图来对每个部分的电路进行分析和说明，重点讲述微控制器STC89C52、语音芯片WT588D、液晶显示模块LCD12864、实时时钟芯片DS1302。

该系统中STC89C52是核心器件。

3.1单片机最小系统

STC89C52作为系统的核心控制元件，只有它能正常工作后才能使其它的元件进入正常工作状态。

该芯片具有如下的功能具有以下标准功能：

8k字节Flash，512字节RAM，32位I/O口线，看门狗定时器，内置4KBEEPROM，MAX810复位电路，3个16位定时器/计数器，4个外部中断，一个7向量4级中断结构（兼容传统51的5向量2级中断结构），全双工串行口。

另外STC89C52可降至0Hz静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。

空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。

掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。

最高运作频率35MHz，6T/12T可选。

电路图如图3-1所示

图3-1最小系统电路

引脚说明如下

1.VCC（40引脚）：

电源电压

2.VSS（20引脚）：

接地

3.P0端口（P0.0～P0.7，39～32引脚）：

P0口是一个漏极开路的8位双向I/O口。

作为输出端口，每个引脚能驱动8个TTL负载，对端口P0写入“1”时，可以作为高阻抗输入。

在访问外部程文章窝序和数据存储器时，P0口也可以提供低8位地址和8位数据的复用总线。

此时，P0口内部上拉电阻有效。

在FlashROM编程时，P0端口接收指令字节；而在校验程序时，则输出指令字节。

验证时，要求外接上拉电阻。

4.P1端口（P1.0～P1.7，1～8引脚）：

P1口是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O口。

P1的输出缓冲器可驱动（吸收或者输出电流方式）4个TTL输入。

对端口写入1时，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电位，这是可用作输入口。

P1口作输入口使用时，因为有内部上拉电阻，那些被外部拉低的引脚会输出一个电流。

此外，P1.0和P1.1还可以作为定时器/计数器2的外部技术输入（P1.0/T2）和定时器/计数器2的触发输入（P1.1/T2EX），具体参见下表3-2：

在对FlashROM编程和程序校验时，P1接收低8位地址。

表3-2引脚功能特效

引脚号

功能特效

P1.0

T2（定时器/计数器2外部计数输入），时钟输出

P1.1

T2EX（定时器/计数器2捕获/重装触发和方向控制）

5.P2端口（P2.0～P2.7，21～28引脚）：

P2口是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O端口。

P2的输出缓冲器可以驱动（吸收或输出电流方式）4个TTL输入。

对端口写入1时，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，这时可用作输入口。

P2作为输入口使用时，因为有内部的上拉电阻，那些被外部信号拉低的引脚会输出一个电流。

在访问外部程序存储器和16位地址的外部数据存储器（如执行“MOVX@DPTR”指令）时，P2送出高8位地址。

在访问8位地址的外部数据存储器（如执行“MOVX@R1”指令）时，P2口引脚上的内容（就是专用寄存器（SFR）区中的P2寄存器的内容），在整个访问期间不会改变。

在对FlashROM编程和程序校验期间，P2也接收高位地址和一些控制信号。

6.P3端口（P3.0～P3.7，10～17引脚）：

P3是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O端口。

P3的输出缓冲器可驱动（吸收或输出电流方式）4个TTL输入。

对端口写入1时，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电位，这时可用作输入口。

P3做输入口使用时，因为有内部的上拉电阻，那些被外部信号拉低的引脚会输入一个电流。

在对FlashROM编程或程序校验时，P3还接收一些控制信号。

P3口除作为一般I/O口外，还有其他一些复用功能，如下表3-3所示：

表3-3接口功能

接口

第二功能

P3.0

RXD（串行输入口）

P3.1

TXD（串行输出口）

P3.2

INT0（外部中断0）

P3.3

INT1（外部中断1）

P3.4

T0（记时器0外部输入）

P3.5

T1（记时器1外部输入）

P3.6