基于单片机的公交车自动报站系统设计毕业设计第一章公交车自动报站系统设计的意义及任务1.1公交车自动报站系统设计的意义随着城市化进程的加快，公交交通作为城市的基础设施之一，仍然是绝大多数出行者的首选交通式。

传统由乘务人员人工报站，该方式因其效果太差和工作强度太大，在绝大多城市已经被淘汰。

随着科学技术的日益发展和进步，微型计算机已经在很多领域得到广泛的应用。

在声学领域，微机技术与各种语音芯片的结合，既可以完成语音的合成技术，又可以使得公交车报站器的实现，从而为市民提供了更加人性化的服务，鉴于公交车报站的具体情况，结合公交车的使用特点及实际运营环境，设计了一种由单片机控制的公交车报站系统。

公交车报站系统的设计应用单片机，LED显示，语音芯片，使得到站信息及提示信息以语音和显示的方式告知市民，为市民提供更人性化，更完善的服务。

选题的研究现状如下所述：目前公交车报站系统技术主要有以下几种：第一种是目前最常用的系统，到站前由乘务人员按动进站按钮开始报站，出站时由乘务人员按下出站按钮并且开始预报下站的站名；第二种是门控语音报站器，将开门、关门时转换信号和语音报站器连接，开门和关门时自动报站；第三种是无线信标语音报站器，它是在每个公交车站点设置发射信标点，公交车临近到站点左右会收到信标信号，开始自动报站，出站后信号消失，开始预报下一站，此报站器报站准确，但需要为每个站点组建无线发射信标，建设复杂、费用高，大部分站点无电源供应，公交车数量多时存在频率干扰问题，且较严重，用户修改站点非常不方便，系统维护成本高；第四种就是GPS自动语音报站器，此报器是在公交车上安装GPS自动语音报站器，自动识别站点并报告站点信息。

1.2设计任务公交车自动报站系统的主要设计任务如下：1). 通过大量的参考文献，了解公交车报站系统的相关技术与概念，并做出一些总结。

2). 不同公交线路的站名的输入和更换。

3). 可以完整地手动播报一条公交线路的站名，包括上行线路与下行线路。

4). 使用本系统可以进行语音播报，使报站器更人性化。

5). 可以在LED显示屏上显示时间、日期、报站信息、提示语和广告。

6). 利用汽车后门的打开与关闭实现对当前站名的播报和下一站的预报，当播报出错时还可以利用调试按钮进行对播报系统的调试。

第二章系统的硬件设计和方案对比选择本章重点主要是从系统结构图来阐述了硬件的设计以及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系统设计的要求和设计思路，确定该系统的系统设计结构图。

如图2-1所示。

硬件电路主要有MCU微处理控制器单元、LCD液晶显示模块、语音芯片、功放、按键控制、红外电路模块、温度测试模块、实时时钟电路、晶振电路、电影模块等电路组成。

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要求，结合实际情况和设计成本要求，对系统主要部分的电路方案叙述如下。

2.2.1 MCU微处理控制器的方案对比选择方案一：MCU微处理控制器的种类很多，有宏晶科技公司生产的STC89CXX系列单片机，其中有8位的单片机，也有16位的单片机。

STC89C52为8位的单片机，它是一种低损耗、高性能的CMOS微处理器，片有8K字节的存储空间，128字节RAM、4个8位并口、1个全双工串行口、2个16位定时/计数器，寻址围64K。

并且可以在线进行重复编程、快速擦除、快速写入程序，能重复擦除/写入1000次左右，数据保存时间为十年。

方案二：微处理控制器也有凌阳公司生产的，同样有8位的CPU和16位的CPU。

它也有很多特点，比如：体积下、集成度高、可靠行好、易于扩展；具有较强的中断处理能力；功能强、效率高的指令系统及低功耗、低电压。

但是其应用领域主要是为控制处理数据处理以及数字信号处理等领域，其中凌阳的16位单片机就是为适应这种发展而设计的。

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，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。

2.2.2 LCD液晶显示模块的方案对比选择方案一：显示的方法有很多种，其中LED数码管是常用的一种显示方法。

在这个设计中，可以用LED数码管来显示相应站台的站号，提醒司机自动是去向或者是回向的第几站，让司机心里有数，同时增加显示数字的可读性。

该设计中，显示站号，至少要2个LED数码管，显示时间信息要12个，显示温度信息要2个，总共需要16个LED 数码管。

单价是1.2元，那16个共需要16×1.2=19.2（元）。

另外十几个数码在布线中会很累赘，而且显示效果也不佳，给设计带来很不方便的使用，也不实用。

方案二：LCD1602液晶显示器是一块价廉物美的器件，其体积小，控制简单，使用方便。

它能显示2行16列的数字或英文信息，另外它的线很少，只要8根数据线和3根控制线，这样给使用带来很大的方便，节约单片机I/O口。

市场上一块LCD1602的价格也就15元左右，比数码管还便宜，况且显示的站牌能更清晰。

方案三：功能强大、可以显示中文文字的LCD12864液晶显示器，其价格贵，体积大，控制比LCD1602稍微复杂点，但是使用也是很方便的。

在控制使用上，需要8根数据线和3根控制线，其余的PSB、RST和BLA直接与VCC相连接。

但是在本设计中使用它的性价比不高，体积大，占用覆铜板面积大，而且笨拙。

综上所述，在LCD液晶显示模块上，选择方案二中的LCD1602液晶显示器作为本设计的显示模块。

显示时间、温度、去向或者是回向的站号信息，方便司机和乘客读取其上面的信息值得目前的实时情况。

2.2.3 语音芯片的方案对比选择方案一：公司生产的ARP9600语音录放芯片，是采用模拟存储技术的一款音质好、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、采样速度及录放音时间可调、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：ISD4004 系列工作电压3V,单片录放时间8 至16 分钟,音质好,适用于移动及其他便携式电子产品中。

芯片采用CMOS 技术,含振荡器、防混淆滤波器、平滑滤波器、音频放大器、自动静噪及高密度多电平闪烁存贮列。

芯片设计是基于所有操作必须由微控制器控制,操作命令可通过串行通信接口(SPI 或Microwire)送入。

芯片采用多电平直接模拟量存储技术, 每个采样值直接存贮在片闪烁存贮器中,因此能够非常真实、自然地再现语音、音乐、音调和效果声,避免了一般固体录音电路因量化和压缩造成的量化噪声和"金属声"。

采样频率可为 4.0,5.3,6.4,8.0kHz,频率越低,录放时间越长,而音质则有所下降,片信息存于闪烁存贮器中,可在断电情况下保存100年(典型值),反复录音10 万次。

综上所述，结合本设计的需要及控制情况，选择方案二最好。

公司生产的ARP9600语音录放芯片和美国ISD公司的ISD4004语音录放芯片相比，相同点都是DIP28双列直插塑料封装，在管脚排列上也基本相同，+5V 电源供电，可以不加功放直接外接驱动扬声器。

但是不同点是ISD4004的录放时间为8至16分钟，在设计中需要录音时间长点的，利于每个站台的录音和报站；另外，在控制上，ISD4004可以直接通过地址的方式查询录音信息并通过扬声器报放录音信息；最后也是最重要的，ISD4004具有录音结束标志EOM，当录音结束后，单片机可以通过读取该标志产生中断信号，使CE、PD置高电平，从而控制ISD4004进入不工作节能状态。

2.2.4．实时时钟电路的方案对比选择方案一：DS1302 是美国DALLAS公司推出的一种高性能、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：DS12887也是是美国DALLAS半导体公司最新推出的串行接口实时时钟芯片，采用CMOS技术制成，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及单片机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。

2.2.5 控制方式方案选择考虑到本设计的接收站号信息和本人所学信息领域，采用红外发送接收模块作为本设计的主要控制方式，将每个站台都设置成一个红外发射模块，有自己的发射的信息，在公交车上设置一个红外接收模块，每当接收到站台所发射的信号做出相应的站台播报信息和显示，并且精度较准，然后再此基础上加多一个键盘控制方式以便在站台报站时发生错误信号可以做出调整，采用单键控制，循环线路，一个上行路线，一个下行路线。

第三章系统的硬件设计电路及元件说明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ISD4004、液晶显示模块LCD1602、实时时钟芯片DS1302、温度模块芯片DB18B20和红外控制模块。

该系统中STC89C52是核心器件，系统的设计原理图如附录二所示。

3.1 MCU微控制器电路STC89C52的塑封图如图3-1所示，它为DIP40双列直插塑料封装。

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。

因此，下面对SYC89C52进行必要的说明，STC89C52的管脚如图3-2所示。

图3-1 STC89C52塑封图图3-2 STC89C52引脚图STC89C52具体介绍如下：1).主电源引脚（2根）VCC(Pin40)：电源输入，接＋5V电源GND(Pin20)：接地线2).外接晶振引脚（2根）XTAL1(Pin19)：片振荡电路的输入端XTAL2(Pin20)：片振荡电路的输出端3).控制引脚（4根）RST/VPP(Pin9)：复位引脚，引脚上出现2个机器周期的高电平将使单片机复位。