公交车自动报站系统设计

目录1概述.....................................................................................................................12系统的硬件设计.................................................................................................22.1编码数据发射系统（车站系统）...................................................................22.1.1单片机小系统...............................................................................................22.12编码设置电路................................................................................................32.1.3无线数据收发模块.......................................................................................32.2数据接收、语音报站系统（车载系统）.......................................................32.2.1无线数据接收模块........................................................................................42.2.2单片机小系统................................................................................................52.2.3语音录放电路................................................................................................52.2.4功放电路........................................................................................................72.2.5显示电路........................................................................................................83系统软件设计.....................................................................................................93.1程序流程图.......................................................................................................93.2系统的程序.....................................................................................................114总结与展望.......................................................................................................11致谢.....................................................................................................................12参考文献.........................................................................................................12附录1：系统程序................................................................................................13附录2：电路图....................................................................................................281公交车自动报站系统设计摘要：随着科技的不断进步，人们对事物的认知程度已经得到了广泛的提升，在实际生活中，大家都希望能使用简便、智能、人性化的产品。在公交车自动报站方面，由于我国现状，人口众多，口音复杂，对于乘客而言，原来的人工报站存在着很多的问题。为了跟随科技发展，提高公交系统的服务质量，提升城市形象。开发一种能够节省人力和物力，而又能让乘客方便快捷的知道站台报站器就成为一种必然。因此本次设计重点介绍单片机在公交报站中的应用，实现高效、准确的城市公交无线自动报站系统。关键字：单片机AT89S51；无线数据收发模块；语音录放芯片ISD40041概述随着科技的不断进步，人们对事物的认知程度已经得到了广泛的提升，在实际生活中，大家都希望能使用简便、智能、人性化的产品。在公交车自动报站方面，由于我国现状，人口众多，口音复杂，对于乘客而言，原来的人工报站存在着很多的问题。为了跟随科技发展，提高公交系统的服务质量，提升城市形象。开发一种能够节省人力和物力，而又能让乘客方便快捷的知道站台报站器就成为一种必然。现今，自动报站方式有以下两种：1.GPS定位系统报站。这种报站方式非常精确但制作及运行成本也高不适合推广。相反的，利用无线电技术的公交车车站自动识别、自动报站的技术方案，由车载无线接收机接收安装在公交车站站台上的无线发射机发出的编码信号,进行识别,并控制车载广播系统报站,实现了真正意义上的车站自动识别和自动报站。由于在识别和报站过程中,不需要人工干预,减少了驾驶员的操作,也同时提高了车辆运行的安全性。为此，我们以单片机AT89S51、无线数据收发模块、语音录放芯片ISD4004为主要功能模块，采用短距离无线数据通信技术，实现高效、准确的城市公交车无线自动报站系统。22系统的硬件设计2.1编码数据发射系统（车站系统）车站系统主要由单片机小系统、编码设置电路、无线数据发射模块三部分组成。系统结构如图1所示。图1车站系统2.1.1单片机小系统微控制器是整个系统的核心，为保证系统的稳定，器件的选择比较重要。该系统采用的是Atmel公司低功耗，高性能8位CMOS单片机AT89S51，片内含4KBISP(In-systemProgrammable)的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器。该器件采用Atmel公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISPFlash存储单元，设置4KBFlash片内程序存储器，256字节的随机存储数据存储器（RAM），32个外部双向输入/输出（I/O）口，5个中断源，2层中断嵌套，2个16位可编程定时/计数器，1个全双工串行通信口，看门狗（WDT）电路，片内时钟振荡器，完全可以满足本设计的要求。AT89S51可构成真正的单片机最小应用系统，增加系统的可靠性，降低系统的成本。图2AT89S51引脚图32.12编码设置电路编码设置电路负责对每一个车站点进行编码，该编码经过CPU处理后送入无线数据发射模块进行发射。电路中设8位拨码开关（实际产品可以将该编码固定），共能实现256种组合方式，对于一路公交车来说已经足够。当拨动拨码开关时，送入单片机I/O口的电平组合发生变化，单片机将此电平进行编码后，以串行数据方式送入无线数据收发模块进行发射。2.1.3无线数据收发模块图3为无线数据发射模块原理图。该模块工作频率为315MHz，采用声表谐振器SAW稳频，频率稳定度极高。电路采用ASK方式调制，当数据信号停止时，发射电流降为零，功耗很低。电路本身未设编码集成电路，而增加了一只数据调制三极管Q1，这种结构使得它可以方便的和其他固定编码电路、滚动码电路及单片机接口，，而不必考虑编码电路的工作电压和输出幅度信号值的大小。模块输出功率由电压决定，电压变化时发射频率基本不变。当发射电压为3V时，空旷地传输距离约20~50m，发射功率较小；当发射电压为5V时，空旷地传输距离约100~200m;当发射电压为9V时约300~500m;当发射电压为12V时,为最佳工作电压，具有较好的发射效果，发射电流约60mA，空旷地传输距离700~800m，发射功率约500mW。综合考虑路面状况，通过试验，选择了200m左右的发射距离。图3无线数据发射模块电路原理2.2数据接收、语音报站系统（车载系统）车载系统主要有无线数据接收模块、单片机小系统、语音录放电路、功放电4路、显示电路组成。系统功能结构图如图4所示。图4车载系统2.2.1无线数据接收模块接收模块的工作电压为5V，静态电流为4mA，它为超再生接收电路，接收电路，接收灵敏度为-105Dbm,超再生电路的优点为：1.天线输入端有选频电路，而不依赖1/4波长天线的选频作用，控制距离较近时可以剪短甚至去掉外接天线。2.输出端的波形在没有信号时比较干净，干扰信号为短暂的针状脉冲，而不像其他超再生接收电路会产生密集的噪声波形，所以抗干扰能力较强。3.模块自身辐射极小，加上电路模块背面网状接地铜箔的屏蔽作用，可以减少自身振荡的泄露和外界干扰信号的侵入。4.采用带骨架的铜芯电感将频率调整到315MHz后封固，这与采用可调电容调整接收频率的电路相比，温度、湿度稳定性及抗机械振动性能都有极大改善。接收模块接收到发射模块发射出来的信号时，将其解调还原出有效数据，经隔离处理后送入CPU。电路原理图如图5所示。图5无线数据接收模块电路原理图52.2.2单片机小系统车载系统中，单片机的作用是将无线数据接收模块传过来的信号进行解码，并以此为标准读取相应的地址，一方面送给语音芯片，启动语音芯片送出声音信号进行报站，另一方面将相应数据送数码管显示站名。2.2.3语音录放电路ISD4000系列单片声音录放器件是用CMOS工艺实现的高语音质量、3V工作电压的集成电路芯片，特别适合用于移动电话和各种便携式产品。按录放时间又分ISD4002、ISD4003和ISD4004三个子系列。片内集成有振荡器、抗混叠滤波器、平滑滤波器、自动静音电路、音频放大器和高密度多电平闪烁存储阵列。内置微控制器串行通信接口，无需开发系统即可与微控制器并行工作，具有独立的协议与指令系统。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内的闪烁存储器中，因而能够非常真实、自然的再现语音、音乐、音频和效果声，避免了一般固体录音电路固置化和压缩造成的量化噪音和多属音。ISD4004的主要性能及其特点：1)单片实现声音录放功能2)采用单一3V工作电压3)低功耗：典型的录音工作电流为25mA典型的放音工作电流为15mA典型待机节能状态电流为1uA4)单片机录放时间为8min、10min、12min、16min5)高质量自然的声音/音频回放6)自动静音电路可以在无声状态时消除背景噪音7)不需要考虑实现算法8)具有微控制器SPI或Microwire串行接口9)可以多段