基于单片机的车站自动报站系统设计

基于单片机的车站自动报站系统设计

摘要

公交车是城市发展不可或缺的一部分，并随着科技的进步，公交车的报站系统也得到了很大的改善。本设计采用模块化设计了由单片机控制的公交车自动报站系统。该系统由硬件电路部分和软件程序部分共同实现的。其中硬件部分是由一个微型计算机作为控制主体，该微型计算机采用STC芯片，并且在控制主体上分别安装ISD语音模块和LCD液晶显示模块。利用无线通讯原理，在站台和控制主体上分别安装NRF无线收发模块，来实现站台与控制主体之间信息的传递。信息传递的原理是站台向一定范围内发射信号，当公交车行驶到这个范围内，就会接收到信号。信号通过NRF无线接收模块送给单片机，利用单片机控制语音播报模块和LCD显示模块。

系统的软件部分是利用C语言编程，然后利用Keil软件把编程好的程序编译生成文件，再用开发板把生成好的文件烧录到单片机中。本设计的优点是节省人力资源、价格便宜、安全性强，准确性高。

关键词：单片机，液晶显示器，无线收发模块，语音模块

Design of The Automatic Station Report System Based on MCU

ABSTRACT

As we know, bus takes important part in the development of cities. Bus-stop auto-announce system improves greatly with the technological progress. We designed the automatic station report system based MCU, using the pattern of modularization. The system consisted of two parts-hardware circuit and software program.

The core control of the hardware circuit is microcomputer which takes the STC chip furthermore installs ISD voice module and LCD module. Using the wireless communication principle, respectively, we installed wireless receiver and transmitting

module on the core control to achieve the information transmission between station and controlling core. The mechanism of the information transmission is that station sends the signal within a certain range, so that the bus in this range can receive signal. The signal transmits to microcontrollers through NRF wireless receiver and transmitting module, which regulates ISD voice module and LCD module.

The software of the system was programmed in C. Development board burns the document compiled by Keil software. Our design is outstanding because of the economy in human resources, material benefit, strong security and high accuracy.

Keywords: Microcontrollers, Liquid crystal display, Wireless receiver and

transmitting module, Voice module

目 录

第一章 绪论 ................................................................. 1

1.1课题背景与研究意义 ..................................................... 1

1.1.1课题背景 .......................................................... 1 1.1.2 研究意义 ......................................................... 1 1.2国内外发展 ............................................................. 1

1.2.1 国内发展现状 ..................................................... 2 1.2.2 国外发展现状 ..................................................... 2 1.2.3 国内外发展总结 ................................................... 2 1.3 研究的主要内容 ......................................................... 2 1.4 本章小结 ............................................................... 3

第二章 系统总体设计 ........................................................ 4

2.1功能介绍 ............................................................... 4 2.2系统的总体设计思路 ..................................................... 4 2.3 系统的设计概念 ......................................................... 5

第三章 报站系统硬件设计 ................................................... 6

3.1 单片机简介 ............................................................. 6

3.1.1 STC12c5a60s2单片机 ............................................... 6 3.1.2 引脚图及引脚说明 ................................................. 7 3.1.3 特点 ............................................................. 7 3.2显示模块 ............................................................... 7

3.2.1 lcd12864 简介及引脚说明 .......................................... 7 3.2.2 接口电路 ......................................................... 9 3.3语音模块 ............................................................... 9

3.3.1 ISD4004简介及引脚说明 ............................................ 9 3.3.2 接口电路 ........................................................ 11 3.4 无线收发模块 .......................................................... 11

3.4.1 NRF24L01简介及引脚说明 .......................................... 11 3.4.2 NRF24L01工作模式 ................................................ 13 3.4.3 接口电路 ........................................................ 14 3.5原理图设计和PCB设计 .................................................. 14

第四章 报站系统软件设计 .................................................. 18

4.1 显示系统设计 .......................................................... 18

4.1.1 系统显示流程图 .................................................. 18 4.1.2 LCD显示程序 ..................................................... 19 4.2 语音模块设计 .......................................................... 19

4.2.1 语音播报流程图 .................................................. 19

4.2.2 语音播报程序 .................................................... 20 4.3发射模块的系统设计 .................................................... 21

4.3.1发射模块的流程图 ................................................. 21 4.3.2 发射程序 ........................................................ 22 4.4 接收模块的系统设计 .................................................... 23

4.4.1接收模块流程图 ................................................... 23 4.4.2接收程序 ......................................................... 24 4.5 软件简介 .............................................................. 26

4.5.1 Keil软件 ........................................................ 26 4.5.2 Altium Designer 软件 ............................................ 28 4.6 调试 .................................................................. 29

4.6.1NRF24L01模块距离调试 ............................................. 29 4.6.2 LCD显示汉字调试 ................................................. 29 4.6.3 ISD4004烧录调试 ................................................. 31

第五章 制作、焊接实物 ..................................................... 31

5.1实物的制作 ............................................................ 31 5.2 焊注接意事项 .......................................................... 31 5.3 实物的调试 ............................................................ 32 5.4 实物图 ................................................................ 33

第六章 结论 ...................................................... 34 参考文献 ......................................................... 35 附录 ............................................................. 36 致谢 ............................................................. 45

天津理工大学2015届本科毕业设计说明书

第一章 绪论

1.1课题背景与研究意义

1.1.1课题背景

中国工业迅速发展，空气质量严重下降，原来的蓝天白云似乎很少出现了。大部分因素是因为工厂废气的排污，汽车尾气的污染等。近年来我国为了保护空气环境，提倡节能减排的号召，十八大的召开也提出了生态的文明建设，可见国家对此是非常重视的。居民为了减少二氧化碳的排放量，工作和外出时都不驾驶自家的汽车，而该乘坐公交车或骑自行车，甚至有些人步行。正是因为这样人们乘坐公交通工具的意识越来越强烈，使得公交车的客流量很大。公交车中人工报站和人工售票已经无法满足现在人们的需求，而且消耗大量的人力资源。所以我们应该改变公交车的售票方式和报站方式。近些年由于发射卫星的成功，一种叫GPS的定位系统在轿车上运行工作，但GPS定位系统价格昂贵，一些城市的公交车承受不起。

结合实际情况，本设计采用微型计算机（单片机）控制系统为主体，利用无线收发装置发送和接收信号来传递信息，并配上液晶显示模块和语音播报模块等外设来呈现居民想要的信息，设计了一个单片机的公交车自动语音提示报站系统。该系统结构简单、价格低廉、节省人力、安全性高、准确性好，适合城市的公交车使用。

1.1.2 研究意义

本设计研究的意义是让公交车售票和报站的效率提高，让居民过上幸福的生活。该设计能让公交车安全有效的报站，让更多居民选择乘坐公交车，从而能够减少汽车尾气的排放。这样做的目的是有效地控制空气中二氧化碳、碳化物，硫化物等垃圾气体的排放，有效地抑制全球变暖和雾霾等。而且此项技术使公交车报站自动化，对提高人民生活水平和改善乘车环境起到了关键的作用。

1.2国内外发展

1.2.1 国内发展现状

20世纪初，第一辆有轨电车在上海诞生，标志上海近代公共交通诞生。当时那辆有轨电车是靠人工售票和报站，经过几十年的发展路程，售票形式有人力操作变化到自动化无人售票，报站形式也由人工进步到不到语音自动报站。当然在我国这么大的国家，每个地域的报站方式也存在着差异。例如，有手动按钮操作报站和语音自动报站等。根据地域的需要选择合适的报站形式。

在大城市，公交车选择自动语音提示报站系统，因为它能采集站台发射的信息，并且准确无误的显示出来。其中采用的方法是借助无线通讯的形式，这种技术操作简单，深受欢迎。

在中小型城市，公交车采用手动按钮报站，这种报站方式虽然操作简单，但是会影响司机的注意力和判断，安全系数不是特别高。而在贫困城市，因为买不起报站器而选择人工报

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