基于单片机公交车语音报站与提示系统设计

基于单片机公交车语音报站与提示系统设计英国的沃尔特·汗考为他的国家制造出了世界上第一辆装载发动机的公共汽车,至今,公交车已经经历过近200年的发展过程。从刚开始“闷罐头”样式到如今配套空调系统;从专人售票至无人售票;从人工报站至半自动语音报站,公交车朝着越来越人性化、越来越简洁的方向设计。可是就目前的公交车存在一个问题,半自动化的语音播报系统需要司机在车子进出站的时候进行人工操作。由于这两个时间往往都是路面情况复杂的时刻,因此容易给行驶中的车辆造成安全隐患。此设计的目标就是根据GPS定位,在单片机的控制下,进行可替代人工操作来实现在指定位置自动语音播报到站信息,并兼容半自动的手动播报功能。
随着国民经济的飞速发展,公交系统也日新月异。报站也由原来的由随车售票员报站改为司机按键报站了。但是由于公交司机又要开车又要兼顾按键报站,所以常常出现误报、漏报等现象,不能够满足公交系统的要求;另一方面,由于司机开车时为报站分散精力,也对公交的安全运行埋下了隐患。因此,对自动报站系统的需求也日益强烈。应用自动报站系统即可以节省员工开支,增强公司效益。又可以利用报站器播报标准的普通话站名,使各城市更利于交流和发展。
近年来,GPS(Global Positioning System)全球定位系统在各种行业广泛运用,特别是车辆监控与定位系统的应用中蓬勃发展。随着经济与科技的持续发展,公交运输系统的要求越来越高。目前我国各大城市公交公司都在进行减员,整体上实行是在每辆公交车上只配备了一个司机,实行无人工报站与售票。为了公交系统的管理现代化与安全考虑,需要对原有系统更新使其更智能化,公交自动语音报站系统符合
这一要求。
目前现有公共汽车自动报站器,到站时LCD 点阵文字提示仅显示本站和下站,由此,很多乘客并不清楚该车当前行驶的方向以及某站点在整条线路中的具体位置,特别是报站系统故障时。往往不能提前做好下车准备,甚至很多要走回头路;本文设计一种利用GPS 系统与凌阳单片机、LCD显示行车方向、车处位置,并能够实现自动报站与手动报站之间的切换。能够显示多条站点信息、并能够进行相关站点信息提醒,保证乘客尽可能小的下错或者上错站。
以GPS为代表的卫星导航应用产业已成为当今国际公认的八大无线产业之一。随着技术的进步、应用需求的增加,GPS以全天候、高精度、自动化、高效率等显著特点及其所独具的定位导航、授时校频、精密测量等多方面的强大功能,已涉足众多的应用领域,使GPS成为继蜂窝移动通信和互联网之后的全球第三个 IT经济新增长点。
虽然具有GPS定位功能的公交车市场潜力颇为看好,就现阶段而言仍有几项障碍亟待克服:首先,不论公交车采用的是内建GPS芯片或是用外接GPS模块作为解决方案,将无可避免地提高公交车成本,也影响消费者购买的意愿;最后,目前具有提供整合GPS芯片与无线通信技术的公司仍屈指可数,且公交车制造大厂是否愿意采用现有的解决方案,或是另外自行开发仍是未定之数。
通过近20年的发展,GPS产品已逐渐转变为消费电子产品,且所能应用的范围已扩展到日常生活中的
通信、PDA、定位信息等。不过,以现阶段来看,由于 GPS接收机的单芯片化技术、价格以及市场应用服务等仍未臻成熟,因此,在乐观地看待此市场发展时,诸如GPS IC设计的技术是否能达到公交车或PDA所需的最小体积、成本是否能降低以及内建GPS的新公交车系统是否能引起消费者的青睐等问题,仍必须审慎地深入评估。
国内GPS市场呈现出两个重点发展趋势。
(1)以车载导航为核心的移动目标监控、管理与服务系统。
在GPS应用领域,车辆应用所占的比例较大。最初GPS车辆应用一般分为车辆跟踪和车辆导航两大系统。但当摩托罗拉公司推出集车辆导航与跟踪于一体的车辆信息系统后,它就成了发展的方向。
GPS车辆定位监控系统主要有自导航应用和中心监控两种方式。车辆监控系统是集GPS技术、无线通信技术和地理信息系统技术于一体的综合车辆管理系统。一般行业用户的车船队监控都采用中心监控方式,系统由监控中心、位于监控中心的主站和安装在移动车辆上的子站等3部分构成。系统的工作原理是:安装在车辆上的GPS接收机根据收到的卫星信息计算出车辆的当前位置,通信控制器从GPS接收机输出的信号中提取所需要的位置、速度和时间信息,结合车辆身份等信息形成数据包,然后通过无线信道发往控制中心。控制中心的主站接收子站发送的数据,并从中提取出定位
信息,根据各车辆的车号和组号等,在监控中心的电子地图上显示出来。同时,控制中心的系统管理员可以查询各车辆的运行状况,根据车流量合理调度车辆。
(2)面向个人消费者的GPS终端产品。
芯片的小型化技术、生产成本的降低、体积与耗电量的减小等有利因素,使GPS 产品走下神坛、深入到人们的日常生活中。目前面向个人消费者的产品主要有车载自主导航系统、移动监控终端以及消费类电子产品。
有集成了GPS芯片和地理信息系统数字地图的移动通信手机、GPS手持机、GPS 手表,也有基于掌上电脑和笔记本电脑等移动设备的插卡(CF卡式GPS接收机)式、外接(GPS接收机)式等集成产品。毫米波天线
利用全球定位系统进行公交车自动报站系统是近几年的一个热门课题。GPS卫星定位语音报站系统具有定位精度高、语音自动播报等特点。此系统设计要求车辆的定位精度要高于50m,如遇外界影响GPS信号还可恢复成手动操作进行报站。
本设计主要是制作出一款基于51单片机的GPS自动报站公交车,根据设计需求,硬件部分应该具有的功能有,GPS定位、语音播报、液晶显示、按键操作以及相应的指示灯提示,所以本次设计采用了STC89C58RC单片机作为主控芯片、GPS模块采用了VK2828U7G5LF、液晶显示部分采用了LCD128
hargreaves
64液晶、音频播放部分采用了Miniplay模块,以及按键电路、指示灯提示电路还增加了时钟显示电路。整体硬件框图如下:
四平王宇单片机是STC公司最新推出的一种新型51内核的单片机。片内含有Flash程序存储器、SRAM、UART、SPI、PWM等模块。
1. 增强型8051单片机,6时钟/机器周期和12时钟/机器周期可以任意
选择,指令代码完全兼容传统8051.
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2. 工作电压:5.5V~
3.3V(5V单片机)/3.8V~2.0V(3V单片机)
3. 工作频率范围:0~40MHz,相当于普通8051的0~80MHz,实际工作频率可达48MHz
4. 用户应用程序空间为8K字节
5. 片上集成512字节RAM
赵东林
6. 通用I/O口(32个),复位后为:P1/P2/P3/P4是准双向口/弱上拉,
可达矩阵P0口是漏极开路输出,作为总线扩展用时,不用加上拉电阻,作为I/O 口
用时,
ISP(在系统可编程)/IAP(在应用可编程),无需专用编程器,无需专用仿真器,可通过串口(RxD/P3.0,TxD/P3.1)直接下载用户程序,数秒即可完成一片
10. 共3个16位定时器/计数器。即定时器T0、T1、T2
11. 外部中断4路,下降沿中断或低电平触发电路,Power Down模式可由外部中断低电平触发中断方式唤醒
12. 通用异步串行口(UART),还可用定时器软件实现多个UART
13. 工作温度范围:-40~+85℃(工业级)/0~75℃(商业级)
VCC(40引脚):电源电压
VSS(20引脚):接地
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Flash ROM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。
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。
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P3口引脚复用功能引脚号复用功能
P3.0 RXD(串行输入口)
P3.1 TXD(串行输出口)
P3.2 (外部中断0)
P3.3 (外部中断1)
P3.4 T0(定时器0的外部输入)
P3.5 T1(定时器1的外部输入)
P3.6 (外部数据存储器写选通)
P3.7 (外部数据存储器读选通)
RST(9引脚):复位输入。当输入连续两个机器周期以上高电平时为有效,用来完成单片机单片机的复位初始化操作。看门狗计时完成后,RST引脚输出96个晶振周期的高电平。特殊寄存器AUXR(地址8EH)上的DISRTO位可以使此功能无效。DISRTO 默认状态下,复位高电平有效。
ALE/(30引脚):地址锁存控制信号(ALE)是访问外部程序存储器时,锁存低8位地址的输出脉冲。在Flash编程时,此引脚()也用作编程输入脉冲。在一般情况下,ALE以晶振六分之一的固定频率输出脉冲,可用来作为外部定时器或时钟使用。然而,特别强调,在每次访问外部数据存储器时,ALE脉冲将会跳过。如果需要,通过将地址位8EH的SFR的第0位置“1”,ALE操作将无效。这一位置“1
”,ALE仅在执行MOVX或MOV指令时有效。否则,ALE将被微弱拉高。这个ALE使能标志位(地址位8EH的SFR的第0位)的设置对微控制器处于外部执行模式下无效。
VPP(31引脚):访问外部程序存储器控制信号。为使能从0000H到FFFFH的外部程序存储器读取指令,必须接GND。注意加密方式1时,将内部锁定位RESET。为了执行内部程序指令,应该接VCC。在Flash编程期间,也接收12伏VPP电压。
XTAL1(19引脚):振荡器反相放大器和内部时钟发生电路的输入端。
XTAL2(18引脚):振荡器反相放大器的输入端。
2.1.3定时器/计数器
89单片机至少有两个16位内部定时器/计数器(T/CTimer/Counter)。分别是定时器/计数器 0(T/C0)和定时器/计数器 1(T/C1),另外一个是定时器/计数器 2(T/C2)。它们既可以编程为定时器使用,也可以编程为计数器使用。

本文发布于:2024-09-24 06:27:26,感谢您对本站的认可!

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