基于单片机的公交车报站系统档案材料.docx
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基于单片机的公交车报站系统档案材料
湖南人文科技学院
本科生毕业设计档案材料
题目：
基于单片机的公交车报站系统设计
学生姓名：
彭湘湖学号09421319
系部：
通信与控制工程系
专业年级：
自动化2009级
指导教师：
赵志刚
湖南人文科技学院教务处制
一、毕业设计开题报告书
（一）本选题的理论、实际意义
我国以2010年11月1日零时为标准时点进行了第六次全国人口普查。
2011年汇总的主要数据：
全国总人口为1370536875人。
这其中同2000年第五次全国人口普查相比，城镇人口增加207137093人，乡村人口减少133237289人，城镇人口比重上升13.46个百分点,城市化进程加快。
城市人口日益膨胀，机动车辆急剧增加，城市交通压力越来越大。
在城市中机动车的尾气成了污染环境的主要污染源，很多国家提倡人们乘坐公共汽车出行以减少污染，由此以来提倡“绿色出行”呼吁乘坐公交车成为了解决交通拥挤与环境污染的一项重要措施。
发展公共交通事业是为居民提供安全有序的出行方式的不可替代的途径，公共交通管理的高质量和公共服务水平的人性化是吸引居民采用公交出行的有效途径，是中国解决交通问题的重要措施。
公交车报站系统是公共交通系统的一个重要的组成部分。
设计先进的公交车报站系统能为广大居民乘车提供优质的服务，提高公交系统的服务水平。
本设计是针对娄底公交系统10路车而设计的自动报站系统，可以提高公共交通管理质量和公共服务水平，能为广大居民乘坐公交时提供优质的服务，提高公交系统的服务水平。
（二）文献综述
1908年中国的第一部电车开始运营，结束了中国没有公交车的历史。
此后公交车随着城市人口的变化不断的发展。
公交车从之前的售票服务，人工报站到现在的无人售票的状况。
在不同的城市，公交车报站也略有差别。
主要应用的是自动报站、手动电子报站和人工报站。
在大城市，人口流动大，外来人员多，需要的公交语音报站的功能是很强大的。
除了需要准确的播报各个站点之外，还可能需要播报一些站点附近的旅游景点以及购物场所。
由于车辆的来来往往太复杂，公交语音播报一般采用GPS卫星导航系统，以便于能够更加保证不分散司机的注意力。
在小城市，人口流动量小，车辆也不是很多，考虑到成本问题，公交语音播报系统会选择较为廉价的人工按键来实现。
（1）自动报站：
自动报站是现行最先进的报站方式，就是指当公交到达某一站台时，系统对站台信息进行自动采集，自动核对站台信息，确认无误以后并显示站台信息，然后再进行自动报站。
其中采用的识别技术，通常情况下是射频识别技术；
（2）手动电子按键报站：
手动电子按键报站是在传统的人工报站方式上发展而来的报站方式，就是当公交车到达某一个站台时，公交车司机通过按键对已经录音的录音器进行控制，准确无误的播放到站提示，从而有效提高服务质量；
（3）人工报站：
人工报站是最原始的报站方式，就是当公交车到达某一站台时，由公交司机或者售票员进行人工报站，提醒广大乘客按时下车。
公交车的车厢内和车厢外提供可视显示和语音报话，包括实际时间、下一站信息、停车请求等其他要让乘客知道的信息。
还有的公交语音还提供沿线信息、信息的播报。
公交报站系统在国外研究中主要有GPS全球卫星定位系统的公交语音报站系统和射频识别的自动语音报站系统。
（1）射频识别自动语音报站系统：
射频技术是一种无线通信技术，可通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据，而无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触。
在美国公交车报站系统是通过站台的射频卡或应答器发送信号，有公交车的射频识别阅读器进行读取，然后由处理器进行处理进行语音报站；
（2）GPS全球卫星定位系统的公交语音报站系统：
1973年，美国开始研制全球定位系统GPS，经过20年的不断完善，耗资200亿美元后，该系统终于在1994年全面建成，并逐渐用于各个领域。
公交车报站系统通过GPS对公交车进行全球定位，若到达某一站台则进行相应站名的语音播报。
这种报站系统已经在美国的一些城市投入使用但投资昂贵，尤其是一些中小城市无法承受。
基于小城市的人口流动量和车流量不是很大，为了节省成本，我认为可以采用射频识别技术通过自动报站或者按键来实现公交语音的播报。
（三）研究内容
本设计以8位AVR系列ATMAGE16为核心，用ISD4004做语音播报，通过按键将车站信息反馈给主控制器，然后进行相应的语音播报，同时本系统设计还能具有自动播站的功能，通过射频识别技术，在站台和汽车上安装射频卡和射频识别装置，实现自动播站。
在此基础上，我们在公交车行进的过程中，系统能通过LCD1602将车次信息和时间显示给各位乘客。
整个硬件系统设计框图如下图1所示：
图1系统总体结构框图
本设计的主要研究内容主要包括以下几个模块的设计：
1）按键模块设计。
本设计考虑到实际应用中将遇到公交报站系统错站和误站播报的环节，所以在本系统中加入了按键功能方便实现人机控制交流，当错站和误站播报中的情况出现时，我们能人为的手动调节实现纠正。
因为人机控制交流，我们只需要能实现上下站切换就能实现正确纠正，所以本模块设计，我们只需要在系统中加入两个按键就可以实现。
2）LCD显示模块设计。
本系统设计采用LCD128x64作为显示模块的显示输出。
本模块设计采用LCD12864的8位并行数据接口，对其指令和数据的区别，通过可编程IO口控制实现高低电平的控制来传递信息给LCD12864的CS端口，对其数据的读和写，也采用通用可编程IO口来实现高低电平传递给R/W端口。
3）语音模块设计。
因为ISD4004的特殊性，设计的时候需要对其进行单独的+3V供电，所以通过ASM1117芯片对主控制电路提供的+5V的电源进行电源变换，然后对ISD4004提供电源。
在输出端，通过采用双声道小功率功放TDA2822对ISD4004的输出信号进行适当的放大，然后供给扬声器。
在ISD4004控制端，通过主控制器的SPI口用SPI协议对其进行控制。
4）射频模块设计。
本模块我们选用MIFARE522_MODULE，供电电压为+5V~+9V，模块在输出端采用USARTTTL电平输出，可以直接和核心微控制器（atmage16）连接，只要两线就可以实现通信，无需再使用电平转换电路，接口简单方便实用。
5）电源模块设计。
本系统采用的供电模块是电瓶供电方式，电瓶的电压输出为+12V，对整个系统我们不能对其直接使用，所以我们这里需要提供一个电源稳压电路，将+12V的输入转换成为我们需要的+5V。
我们选用的电源芯片为LM2596，LM2596开关电压调节器是降压型电源管理单片集成电路，具有很好的线性和负载调节特性。
（四）研究方法、技术路线、实验方案及可行性分析
1）本系统采取的主要研究方法是比较法。
2）技术路线：
深入了解ATMAGE16位单片机的结构、特点及相关理论。
学习掌握ATMAGE16位单片机的特点，编程方法和对本课题设计要求所需算法的实现。
设计并制作以及对各个元件的选型，并完成对各部件的硬件检查和调试。
各硬件检查和调试无误后，利用VC++6.0软件进行C语言编程，编译无误后下载到单片机中进行软硬件综合调试，直至达到本课题的要求。
3）实验方案：
根据设计题目的要求，本系统以可编程控制器件ATMAGE16位单片机作为系统的核心控制器。
采用了ISD4004语音芯片，通过单片机的I/O口连接ISD4004并且控制此芯片。
此设计采用射频识别技术，射频技术是一种无线通信技术，可通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据，而无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触，从而实现对站台的检测，可以实现自动报站和按键报站。
4）可行性分析：
1）对于祝处理器，我们选用了性价比更高的ATMEL公司提供的8位单片机，ATMEGE系列的ATMEGE16芯片。
其采用先进的RISC结构，全静态工作，处理速度快，执行乘法操作只需两个时钟周期的硬件乘法器，工作于16Mhz时的性能高达16MIPS。
其片内具有16K字节的可编程FLASH，512字节的EEPROM，1K字节的片内SRAM，具有独立锁定位的可选BOOT代码区。
2）采用LCD12864对LCD模块进行设计，LCD12864带中文字库，能很方便的实现中文显示，且其具有4位/8位并行、2线或3线串行多种接口方式，内部含有国标一级、二级简体中文字库的点阵图形液晶显示模块；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字符集.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。
3）采用ISD4004语音芯片对语音模块进行设计，该语音芯片工作电压低，为+3V，采用SPI通信接口，且其单片录放时间为8到16分钟，音质好，采用直接存储模拟量技术，对声音不需要经过软硬件压缩等手段，同时具有断电保存功能。
（五）进度安排和采取的主要措施
1）第一阶段2012.10.25-2012.12.05；查阅相关资料，了解射频器的工作原理。
2）第二阶段2012.12.06-2013.03.02；查阅相关资料，撰写开题报告并参加开题答辩，研究可行性实现方案，确定系统方案。
3）第三阶段2013.03.02-2013.04.01；完成主处理器、LCD显示器以及语音芯片的选型，完成控制系统硬件电路设计。
4）第四阶段2013.04.02-2013.05.01；编写系统详细流程图，利用软件流程图编写系统完整程序。
5）第五阶段2013.05.05-2013.05.25；进行文档整理并准备参加论文答辩。
（六）主要参考文献
[1]颜世强,李树广.公交车自动报站系统的设计[J]工业控制计算机,2004,（06）.
[2]路勇,姚鹤龄.基于RFID技术的公交车车站自动识别自动报站系统[J]现代电子技术,2005,（13）.
[3]周国雄,许明情.城市公交车自动报站系统设计及其应用[J]装备制造技术,2007,（04）.
[4]杨程泽.基于51单片机的公交车报站系统[J]电子制作,2007,（09）.
[5]许连华,李学庆.基于GPS的公交车自动报站系统[J]计算机工程,2005,（23）.
[6]李宋,王更生.GPS/GIS+GSM在智能交通系统中的应用[J]计算机与现代化,2004,（12）.
[7]李民生.基于ARM芯片的自动报站系统设计[J]科技广场,2007,（03）.
[8]罗维平,王东,吴雨川,向阳.智能交通系统中基于GSM网络的移动定位技术[J]计算机工程,2007,（23）.
[9]刘科,李春澍,陈少华,李晓庆.基于GPS的公交车自动报站和超速报警系统[J]科技信息,2006,（02）.
[10]王素琴,林碧英.基于GPS/GSM/GIS的智能公交车辆监控系统的研究[J]四川大学学报（自然科学版）,2005,（04）.
[11]王勇,王章瑞,张林霞.NRF401在公交车报站系统中的应用[J]世界电子元器件,2007,（02）.
[12]张仁旭,孙雪姣,王培进.用单片机实现公交车的自动考核与报站[J]微计算机信息,2006,（02）
[13]康华光.电子技术基础数字部分（第五版[M]）.北京：
高等教育出版社，2006:
10-256.
[14]乔林.VisualC++6.0程序设计[M]：
精通篇.北京：
中国铁道出版社，1999:
20-64.
[15]何立民.单片机高级教程:
应用与设计[M].北京:
北京航空航天大学出版社,2000
[16]沈津农.传感器及应用技术[M].北京:
化学工业出版社,2005.
（六）、毕业设计开题指导意见：
（对选题的评价、研究方案的设计及开题指导意见）
课题
基于单片机的公交车报站系统设计
作者姓名
彭湘湖
所属系、专业、年级
通信与控制工程系
09级自动化三班
开题时间
2013年3月2日
预计字数
15000
指导教师意见：
指导教师：
年月日
指导小组意见：
组长：
年月日
二、毕业设计成绩评审表
（一）指导教师评审用表
评价项目
评价内容
满分
指导教师
评分
选题质量20%
01
选题符合专业培养目标，体现综合训练基本要求
5
02
题目的难易度
5
03
题目工作量
5
04
题目与生产、科研、实验室建设等实际的结合程度
5
能力水平80%
05
综合运用知识的能力（涉及学科范围，内容深广度及问题难易度）
10
06
应用文献资料的能力
5
07
实验（设计）能力
10
08
计算能力（数据运算与处理能力等）
5
09
外文应用能力
5
10
计算机应用能力
5
11
对实验结果的分析能力（或综合分析能力、技术经济分析能力）
10
12
插图（或图纸）质量
5
13
撰写水平
10
14
实用性与科学性
5
15
规范化程度（设计栏目合理、SI制的使用等）
5
16
创见性（只分“有”或“无”）
5
总评分：
______________成绩等级：
__________
指导教师评定意见：
指导教师签名：
年月日
注：
1.评定成绩分为优秀、良好、中等、及格、不及格五个等级，实评总分90～100为优秀，80～89为良好，70～79为中等，60～69为及格，60分以下为不及格；2.此表用于指导教师对毕业设计成绩的评定。
（二）评阅教师评审用表
评价项目
评价内容
满分
指导教师
评分
选题质量20%
01
选题符合专业培养目标，体现综合训练基本要求
5
02
题目的难易度
5
03
题目工作量
5
04
题目与生产、科研、实验室建设等实际的结合程度
5
能力水平80%
05
综合运用知识的能力（涉及学科范围，内容深广度及问题难易度）
10
06
应用文献资料的能力
5
07
实验（设计）能力
10
08
计算能力（数据运算与处理能力等）
5
09
外文应用能力
5
10
计算机应用能力
5
11
对实验结果的分析能力（或综合分析能力、技术经济分析能力）
10
12
插图（或图纸）质量
5
13
撰写水平
10
14
实用性与科学性
5
15
规范化程度（设计栏目合理、SI制的使用等）
5
16
创见性（只分“有”或“无”）
5
总评分：
______________成绩等级：
__________
指导教师评定意见：
评阅教师签名：
年月日
注：
1.评定成绩分为优秀、良好、中等、及格、不及格五个等级，实评总分90～100为优秀，80～89为良好，70～79为中等，60～69为及格，60分以下为不及格；2.此表用于评阅教师或专家对毕业设计成绩的评阅。
三、毕业设计答辩记录表
答辩会议纪要
时间
2013年6月15日
地点
致远楼503
答辩主持人
钟明生
职称
副教授
职务
答
辩
小
组
成
员
姓名
职称（职务）
姓名
职称（职务）
答辩中提出的主要问题及问题的简要情况记录：
记录人：
年月日
答辩小组意见
评语：
评定等级：
答辩负责人签名：
年月日
专业系毕业论文工作领导小组意见
评语：
最终评定成绩等级：
负责人签名：
年月日
注：
毕业设计最终评定成绩根据指导教师评定成绩、评阅教师评定成绩和答辩小组评定成绩综合评定。
升级会员 