毕业论文-基于STM32的公交车语音报站系统设计Word文件下载.docx

1、 年 月 日目录摘要3Abstract3前 言3第一章 总体设计41.1 系统概述41.2 系统设计4第二章 硬件模块介绍52.1 控制电路设计模块52.1.1 主芯片介绍52.1.2 控制电路设计52.2 车站识别电路设计模块62.2.1 GPS 硬件结构62.2.2 GPS 设计72.3 语音播报电路设计模块82.4 显示电路设计模块82.4.1 串口显示介绍82.4.2 串口屏原理92.5 按键电路设计模块9第三章 系统软件设计93.1 主程序93.2 GPS 数据解析程序103.3 串口触摸屏驱动程序153.4 语音合成驱动程序163.5 按键程序18第四章 测试分析20总结与展望20

2、参考文献20致谢20摘要随着国民经济的不断发展和城市人口的不断增长，城市中的公交车日益凸显出了其特有的优势：方便、快捷、价格低廉、运载量大、能耗低、低污染， 因此公交车逐渐成为了广大人民出行首选的交通工具。近些年来手动按键报站方式仍然是公交车上比较普遍采用的报站方式，但其报站不准确，并且报站时需要由驾驶员进行手动操作，这给行驶中的车辆带来了一定的安全隐患。现阶段虽然国内已经有些大中城市的公交车上已经采用了基于 GPS 定位系统的自动报站方式，但其昂贵的成本，目前难以实现普及。本设计主要目的是针对目前公交车常见报站方式的主要缺陷，探索设计出一种物美价廉的公交报站器。本文介绍一种基于 GPS 模块

3、和 STM32 单片机设计的自动语音报站系统。利用 STM32F103C8T6 串行口通信接收 GPS 模块输出的经纬度信息，通过对比存储经、纬度数据和相应的站点名字。确认公交车是否进入设定站台范围内，以达到自动报站的目的；再设计的过程中给出硬件电路的设计方案、主要软件流程图、数据处理及其程序设计的方法。本设计解决了以住公交车报站系统人工操作不便、误报站多、故障时不报站等问题。关键词：公交语音报站、GPS、STM32、单片机AbstractWith the continuous development of the national economy and the continuous gro

4、wth of the city population, the city bus is increasingly protruding shows its unique advantages: convenient, fast, low cost, high carrying capacity, low energy consumption, low pollution, so the bus gradually become the majority of people travel the preferred means of transport. In recent years, the

5、 manual button station mode is still more commonly used in the bus station, but its newspaper station is not accurate, and the station is required to operate manually, which brings a certain security risks to the vehicle. Although there are already some large and medium cities in the domestic bus ha

6、s been used based on the GPS positioning system to automatically stop way, but its expensive cost, is difficult to achieve universal. The main purpose of this design is to design a kind of cheap and good quality public transportation station, which is aimed at the main defects of the bus station.Thi

7、s paper introduces an automatic speech system based on GPSmodule and STM32 MCU. STM32F103C8T6 serial port communication to receive the output of the GPS module latitude and longitude information, through the comparison of storage, latitude data and the corresponding site name. Confirm whether the bu

8、s entered the platform to achieve the purpose of automatic reporting station. The design of hardware circuit, the main software flow chart, data processing and program design method are given in the process of design. This design solves the problem of the inconvenience of manual operation, the false

9、 alarm station and the station of the fault in the station system.Keywords: Public Transportation Voice Station, GPS, STM32, MicrocontrollersWritten by Zhu Biwei Supervised by Peng Jingyu前 言随着我国国民经济快速增长，人民生活水平不断提高，工业化、城镇化、机动化进程深入推进，公交车因其方便、快捷、价格低廉、运载量大、能耗低、低污染等特点逐渐成为了广大人民出行首选的交通工具。近些年来手动按键报 站方式仍然是公交

10、车上比较普遍采用的报站方式，但其报站不准确，并且报站 时需要由驾驶员进行手动操作，这给行驶中的车辆带来了一定的安全隐患。现 阶段虽然国内已经有些大中城市的公交车上已经采用了基于 GPS 定位系统的自动报站方式，但其昂贵的成本，目前难以实现普及。针对目前公交车常见报站 方式的主要缺陷，本设计探索设计出一种运用 GPS 卫星定位与语音合成技术相结合的公交报站器。目前，国内 GPS 语音自动报站系统处于试验阶段，仅有广州、青岛等几个城市有几条试验线路采用 GPS 语音自动报站技术。第一章 总体设计1.1 系统概述该系统采用了更先进的卫星定位技术和语音合成技术相结合的办法，以前， 必须有司机操控，公交

11、车语音报站器才可以工作，现在本系统的实现改善了这 一环节，能够实现自动播报站名及服务用语，进站和出站，且及时、准确、不 要靠人工介入，实现了公交车报站器的完全智能化。本设计的主要特点有：（1 采用 GPS 卫星定位技术，可以自动地、准确地播报当前所到达的站名、服务用语以及广告等等。（2） 能够与显示屏直接连接，同步显示报站信息、当前经纬度位置以及速度等。（3） 可存储多条线路，方便公交车临时更换运营线路。GPS 总线自动站系统包括两部分硬件和软件两者。硬件是以 STM32F013 处理器核心，必要的外围配置存储器，I/O 设备，通讯模块；软件则是以嵌入式软件为核心，以提供应用程序编程接口（AP

12、I），能够向下屏蔽具体的硬件板级支持包 BSP。嵌入式系统中，软件和与协调工作的硬件紧密配合，完成系统预定的功能。1.2 系统设计本本设计的一种比较先进的基于 GPS 的公交车语音报站系统的基本原理如下图所示。通过 GPS 模块获取 GPS 工作卫星的导航数据，通过对接收到的数据分析从而计算出公交车当前的经纬度信息、速度等数据；根据 GPS 定位数据计算出公交车的实时坐标，将其与站点坐标相比较，当公交车驶入站点一定距离范围内时，不用进行人工的干预，系统可以自动为乘客报站。将位置信息与数据库中电子矢量地图进行匹配，根据公交车位置的不同，显示屏上显示不同的站点信息等。在离站、到站阈值范围内语音提示

13、的同时，在显示屏上显示同类信息，也可通过按键设置播报音量的大小。其硬件模块可分为电源、主控芯片、语音合成模块、按键模块、GPS 模块和串口触摸屏模块，如下图所示。1.3 硬件选型主控芯片：方案一：采用 STM32F103C8T6 芯片。STM32F103C8T6 是一款由 ST 公司设 计的低功耗、高度集成的 32 位 RISC 处理器，它采用 64 脚 LQFP 封装，为手持设备和一般类型应用提供了低价格、低功耗、高性能小型微控制器的解决方案。STM32F103C8T6 的显著特性是其 CPU 核心为一个 32 位的 CORTEX-M3 处理器。通过提供一系列完整的系统外围设备，STM32F

14、103C8T6 可大大减少整个系统的成本，不需要为系统配置额外器件。方案二：利用 MSP430 微处理器作为主控芯片。MSP430 微处理器称为混合信号处理器，它可以是一个数字模拟电路、数字集成电路模块和微处理器的单个芯片上的不同功能的，MSP430 微控制器是德州仪器（TI）的 1996 年开始向市场投放了 16 位的超低功率，降低了指令集（RISC）混合信号处理器（混合信号处理器）。该设备需要电池供电，在便携式仪器仪表上的应用更好。所以在一些大型、昂贵的的设计上不宜使用。GPS 模块：SiRFstarIVGSD4eWLCSP芯片。CPU内核为采用 SIRF 公司最新数据。采用 3.3VCM

15、OS通用串行接口,UART 波特率默认 4800bps,最高1.25Mbps 可调，预留 I2C 接口，方便扩展 DR 功能，可通过外接 GPS 天线实ARM7ROM48内核处理架构。采用通道“全视野”追踪卫星,提供最准确的定位的灵敏度采用标准 NMEA0183DGPS 协议:WAAS,EGNOS现 NMEA 输出模块定位精度高，-163dbm码，支持采用 ublox 公司 GPS 模块。LEA-4H/LEA-4S 是目前 u-blox 推出的小型化的第四代 GPS 模块定位产品本年度主力品种，,模块体积竟然不到一元硬币大小，以突出的 65mW 的低功耗及竟达到-158db 的高感度信号追踪,更重要的是它可以支持无源/有源天线，采用陶瓷无源天线的优势是整个可以做到很小， 甚至可以内置于手机当中，也可以外接有源天线来扩展更强的外围信号,各项性能指标在同类 GPS 模块轻松胜出.显示模块：利用 LED 数码管动态扫描显示。LED 数码管价格相对低廉