基于单片机的车站自动报站系统设计(2)

天津理工大学2015届本科毕业设计说明书

站，但这样会消耗大量的人力，影响城市的发展。

1.2.2 国外发展现状

美国是发达国家，必然公交车报站技术水平也是相当高的。他们的报站技术采取的方式主要有两种。一种是射频识别的自动语音报站，该技术相当于无线通讯技术，在站台和车载上分别安装无线模块。通过站台发射无线信号，车载同时接收信号来实现的自动语音播报系统。这种方式不怕有障碍物阻拦，其他信号的干扰。因为这种装置信号发射广，接收能力强，能做到报站的准确无误。

另一种是利用GPS定位系统的公交车自动报站。GPS定位系统是一种无线电导航系统，其工作原理是测量用户到卫星的距离，然后根据全球24颗人造卫星进行测量具体位置。GPS公交车自动报站也是根据这一原理，利用GPS多公交车进行定位，当公交车行驶到一个站台时，会自动报出对应站台的信息。该系统准确度极高，几乎没有什么误差。但是GPS定位系统价格昂贵，不适合我国中小城市公交车使用。

1.2.3 国内外发展总结

根据国内外的发展情况来看，适合我国公交车的报站器系统的是基于单片机控制，利用无线收发模块的自动报站系统，因为此报站系统结构设计简单、软件编程容易、使用方便、价格合理、定位较准确，非常适合安装在我国的公交车上使用。

目前一些大城市公交车上用到报站器，图1.1为公交车报站器。

图1.1公交车报站器

1.3 研究的主要内容

本设计研究的主要内容是利用无线发射接收模块实现当公交车接近站台时，不同站台发射不同的信号，当车载接收到这些信号时，会根据不同信号来播报站台的名字和显示站台的信息。无线收发模块用的是NRF系列芯片，液晶显示模块是LCD12864，语音模块是ISD4004

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芯片，单片机是STC12芯片，这些芯片模块的使用方法，参考这些芯片的使用说明书。用到的软件Keil 或者是 Altium Designer等需要从相关书籍学习了解并且要掌握如何运用这些软件。

本设计需要通过这些步骤来进行：

（1） 研究公交车语音提示自动语音播报站台系统的共内外发展现状，技术发展趋势。 （2） 系统硬件设计：设计电路图，绘制PCB板。 （3） 系统软件设计：能根据站点信息实施语音提示功能。 （4） 系统调试和优化。

1.4 本章小结

环境的污染亟待解决和人们生活品质的提高决定着公共交通技术的革新。传统的报站系统过于浪费人力物力，已经跟不上时代的进步，不适合我国目前的发展。再一个是GPS的成本过高不易普及，推广起来不方便。但是通过基于单片机的自动报站系统能够克服前两者的弊端。因此，本设计对公交车语音提示报站系统进行了实践探究。

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第二章 系统总体设计

2.1功能介绍

利用单片机控制车载主体和站台，采用无线收发形式来进行信息的传递。当公交车行驶到站台附近时，车载主体会接收到来自站台发射出来的信息。车载主体上配有语音芯片ISD4004组成的语音模块和LCD12864显示屏，通过ISD4004实现语音的录入及播放，通过LCD12864显示对应站台的信息。它能根据不同的信息识别不同的站台。

2.2系统的总体设计思路

本设计采用一款STC12C5A60S2单片机作为车载主体，作为控制整个系统的枢纽，并且在车载上安装一款NRF24L01型号的无线接收模块和一些显示模块、语音模块等外设。在每个公交车站牌上各安装一个同款型号的无线发射模块，且该模块在不停的向一定范围内发射信号。

公交车在行驶过程中，每当进入到无线发射模块发射信号的范围内，车载上的无线接收模块就会接收到来自不同站牌的信号，经过编译和译码功能，把信号发送给单片机，单片机接收后调用语音芯片的地址，让它在指定的地址报站，到达下一个站牌时重复上述功能，依次报站，完成一辆公交车行驶的全部路程。

为了保证公交车报站的准确性，合理的选择硬件和设计硬件电路是不可或缺的一部分。其中本试验用到的硬件电子器件包含：电源部分、单片机控制部分、无线通讯部分、语音播报部分，显示屏等。一个电子产品的设计，硬件和软件是分不开的，本设计用到的软件有Keil编程软件和Altium Designer制图软件。本设计采用C语言编程，通过Keil软件把编写好的程序保存生成编译，再用单片机开发版把编译生成后的文件烧录到单片机中，从而达到要求完成本次试验。

2.3 系统的设计概念

本设计是用模拟公交车报站系统的形式，制作了一个车载主体，配有两个站台。这两个站台向外发射无线信号，车载主体一直是等待接收站台的发射信号的状态，当接收到信号时，系统会做出相应的反应。

根据这个系统绘制了一个概念图，该图的意思是表达无线收发信号的一个过程。图2.1是本设计无线收发信号概念图。

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图2.1 概念图

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第三章 报站系统硬件设计

3.1 单片机简介

3.1.1 STC12c5a60s2单片机

本设计选用STC12单片机作为控制核心芯片，它是STC生产的单时钟单片机，工作效率高。STC芯片的开发环境很多，例如Keil 软件能开发STC系列单片机，所使用的指令结构和编程设计语言都非常简单易学，便于新手使用，并且它的处理速度快，效果明显，很适合这次的设计。

STC12C5A60S2单片机是一种高速、消耗功率小，受干扰影响较小的单时钟单片机，内部集成专业的复位电路，数模或者模数转换功能等。它的工作电压是5V很省电，工作频率0-35MHz，有通用的I/O口，并且能设置四种模式，在线可编程，无需仿真器。

STC12中I/O口 工作方式的设定可由表3.1来展现：

表3.1 I/O工作方式

PxM1[7:0] 0 0 1 1

PxM0[7:0] 0 1 0 1 I/O口工作模式 准双向口，灌电流可达20MA 推挽输出 仅为输入 开漏，内部上拉电阻断开，要外加 3.1.2 引脚图及引脚说明

STC12的单片机引脚可由图3.2表示：

图3.2 STC引脚图

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