基于單片機(jī)的公交語音自動(dòng)報(bào)站器系統(tǒng)設(shè)計(jì).doc

畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）I基于單片機(jī)的公交語音自動(dòng)報(bào)站器系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要隨著我國經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展和城市化進(jìn)程的加深，城市人口日益膨脹，機(jī)動(dòng)車輛急劇增加，城市交通壓力越來越大。發(fā)展公共交通事業(yè)是為居民提供安全有序的出行方式的不可替代的途徑，公共交通管理的高質(zhì)量和公共服務(wù)水平的人性化是吸引居民采用公交出行的有效途徑，是中國解決交通問題的重要措施。公交車報(bào)站系統(tǒng)是公共交通系統(tǒng)的一個(gè)重要的組成部分，設(shè)計(jì)先進(jìn)的報(bào)站系統(tǒng)能為廣大居民乘車提供優(yōu)質(zhì)的服務(wù)，提高公交系統(tǒng)的服務(wù)水平。本設(shè)計(jì)利用了Atmol公司的AT89C51單片機(jī)來設(shè)計(jì)一個(gè)公交語音自動(dòng)報(bào)站系統(tǒng)。用JHD162ALED來提供站臺(tái)信息的顯示；用ISD1700系列語音芯片來對(duì)語音進(jìn)行各種操作控制；并使用DF無線收發(fā)模塊及PT2262、PT2272編解碼芯片來實(shí)現(xiàn)信號(hào)的無線收發(fā)與識(shí)別。最后通過AT89C51對(duì)各個(gè)模塊的控制實(shí)現(xiàn)無線收發(fā)與識(shí)別、信息顯示及語音報(bào)站任務(wù)。關(guān)鍵詞：51單片機(jī)，ISD1700語音芯片，DF無線收發(fā)模塊，PT2262/PT2272芯片，JHD162A，畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）IISpeechbasedonsinglechipbusstopreportersystemAbstractWiththedevelopmentofnationaleconomyandthedeepeningoftheprocessofurbanization.ThepressureoncitytrafficisincreasingbecauseoftheIncreasingurbanpopulationandtheSharpincreaseinmotorvehicles.DevelopmentofpublictransportistheIrreplaceablewayfortheResidentssafeandorderlytravel.Thehigh-qualityofPublictransportmanagementandpublicservicesisaeffectwaytoattractPeopletakebus.andtheimportantmeasureforChinatosolvethetrafficproblems.ThebusstopdeviceisaveryimportantPartofPublictransportsystem.TheAdvanceddesignofthedevicecanservepeoplewellandimprovetheServicelevelofpublictransportationsystems.Atpresent,thecitybuseshavegenerallyinstalledthestationvoicesystemwhichgivesthepassengersaverycomfortableexperience.However,mostofthesystemismanual.Thedriverhavetocontrolitwhenthecarenteringandleavingthestation.Atthistime,thetrafficconditionissocomplicatedthatitusuallybringssecurityrisks.ThepaperdesignabusautomatedvoicesystemwithAtmelCompanysAT89C51single-chip.UsingJHD162ALCDtodisplaythestationsinformation,ISD1700seriesvoicechipcontrolsthevoiceparagraphandDFwirelesstransceivermodule,PT2262/PT2272chiptoachievethesignalswirelesstransmissionandidentification.Finally,allthemodulesarecontrolledbyAT89C51andthesimulationofthesystem.KEYWORDS:AT89C51，ISD1700schip，DFwirelesstransceivermodules，PT2262/PT2272chi，；JHD162A畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）III目錄前言.1第1章設(shè)計(jì)概述.21.1課題的研究意義.21.2國內(nèi)外現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢.21.3課題設(shè)計(jì)介紹.3第2章概要設(shè)計(jì).42.1設(shè)計(jì)思路.42.2系統(tǒng)框圖.42.3模塊設(shè)計(jì)分析.52.3.1無線收發(fā)編解碼模塊.52.3.2語音模塊.52.3.3語音模塊.62.4系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu).6第3章硬件設(shè)計(jì).73.1硬件電路設(shè)計(jì).73.1.1主控芯片AT89C51.73.1.2語音芯片ISD172.83.1.3DF無線收發(fā)模塊.133.1.4DFJHD162A液晶顯示模塊.17第4章軟件設(shè)計(jì).204.1系統(tǒng)程序流程圖.204.2程序子函數(shù)模塊代碼.214.3系統(tǒng)任務(wù)設(shè)置.26第5章電路設(shè)計(jì)與繪制.305.1電路板制作軟件Protel99SE介紹.305.2電路設(shè)計(jì)與繪制.305.2.1電路原理圖.315.2.2轉(zhuǎn)化成CAD圖紙.32畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）IV結(jié)論.33謝辭.34參考文獻(xiàn).35外文資料翻譯.36畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）1前言從1831英國人沃爾特漢考克為他的國家制造出了世界上第一輛裝有發(fā)動(dòng)機(jī)的公共汽車起，到今天，公交車已經(jīng)歷經(jīng)了將近200年的發(fā)展過程。從最初的“悶罐頭”到如今配套的空調(diào)系統(tǒng)；從專人售票到無人售票；從人工報(bào)站到半自動(dòng)語音報(bào)站，公交車向著越來越人性化的方向發(fā)展?？墒悄壳按嬖诘囊粋€(gè)問題，半自動(dòng)語音報(bào)站系統(tǒng)需要司機(jī)在車進(jìn)出站時(shí)人工操作，由于這兩個(gè)時(shí)間點(diǎn)往往是路面情況最復(fù)雜的時(shí)刻，因此也給行駛中的車輛帶來了安全隱患。論文的目標(biāo)就是徹底拋棄人工操作，實(shí)現(xiàn)公交進(jìn)出站的全自動(dòng)語音報(bào)站。利用AT89C51單片機(jī)、ISD1700系列語音芯片、JHD162ALCD液晶模塊以及DF無線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊來實(shí)現(xiàn)所需要的功能。單片機(jī)體積小，重量輕，具有很強(qiáng)的靈活性而且價(jià)格便宜，得到越來越廣泛的運(yùn)用，例如工業(yè)控制領(lǐng)域、家電產(chǎn)品，智能化儀器儀表，計(jì)算機(jī)外部設(shè)備，特別是機(jī)電一體化產(chǎn)品中都有重要的用途。20世紀(jì)80年代中期，Intel公司將8051內(nèi)核使用權(quán)以專利互換或出售的形式轉(zhuǎn)給世界許多著名IC制造廠商，這樣8051就變成有眾多制造廠商支持的，發(fā)展出上百個(gè)品種的大家族。到目前為止，其它任何一個(gè)單片機(jī)系列均未發(fā)展到如此的規(guī)模。正因?yàn)?1單片的運(yùn)用是如此廣泛，因此學(xué)習(xí)單片機(jī)的運(yùn)用是非常重要的。學(xué)好單片機(jī)也是學(xué)習(xí)其他嵌入式控制器如ARM、DSP的基礎(chǔ)，任何嵌入式控制器都離不開單片機(jī)種所涵蓋的如中央處理器，定時(shí)器、中斷控制器，IO口控制器，串行通訊控制器，I2C總線控制器，片內(nèi)外存儲(chǔ)控制器，匯編語言，C語言，操作系統(tǒng)的概念。因此說學(xué)好單片機(jī)，再去學(xué)習(xí)其他嵌入式控制器如ARM、DSP是比較簡單的。可以說學(xué)好單片機(jī)是其它進(jìn)階微處理器的一個(gè)臺(tái)階1。本次設(shè)計(jì)的課題是“基于單片機(jī)的公交語音自動(dòng)報(bào)站系統(tǒng)”，設(shè)計(jì)中利用無線收發(fā)模塊及編解碼芯片實(shí)現(xiàn)站臺(tái)的自動(dòng)識(shí)別，通過單片機(jī)對(duì)無線模塊、液晶模塊及語音模塊的綜合控制實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)語音報(bào)站的功能。畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）2第1章設(shè)計(jì)概述1.1課題的研究意義目前隨著城市區(qū)域的擴(kuò)大、旅游資源的發(fā)展、城市人口的增加、人民生活水平的提高，公交車己經(jīng)成為城市人民生活不可替代的交通工具，它的運(yùn)行狀況直接影響到人們的生活，同時(shí)也成了衡量當(dāng)?shù)爻鞘行蜗蟮囊粋€(gè)標(biāo)準(zhǔn)。因此，發(fā)展良好的公交服務(wù)事業(yè)將給人們的生活帶來很大的方便，進(jìn)而提高當(dāng)?shù)爻鞘行蜗?。近年來單片機(jī)技術(shù)迅猛發(fā)展，廣泛應(yīng)用于諸多領(lǐng)域，在公交事業(yè)上已經(jīng)運(yùn)用單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)公交報(bào)站這項(xiàng)功能。但由于現(xiàn)在的公交車大部分還是采用的人工手動(dòng)控制的報(bào)站器，這不但影響了公交司機(jī)的正常駕駛，分散了駕駛員的注意力，同時(shí)也加重了他的工作的負(fù)擔(dān)。不過這相對(duì)于以前的人工報(bào)站已經(jīng)有了大的提高，但同時(shí)由于人工控制就存在著差錯(cuò)，給人們的出行帶來不便。為了使大家的生活更加便捷，讓公交車駕駛員的工作量能有效減輕，減少報(bào)站出錯(cuò)等的問題，故運(yùn)用單片機(jī)技術(shù)、語音芯片技術(shù)、無線收發(fā)技術(shù)以及液晶顯技術(shù)溶于一體設(shè)計(jì)出既能手動(dòng)又能自動(dòng)報(bào)站的公交語音自動(dòng)報(bào)站系統(tǒng)，使每輛公交車都能準(zhǔn)確無誤的實(shí)現(xiàn)報(bào)站，讓每位乘客準(zhǔn)確知道自己的位置。1.2國內(nèi)外現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢現(xiàn)今社會(huì)，公交事業(yè)關(guān)乎到大多數(shù)城市居民的出行，可公交車上的報(bào)站系統(tǒng)依然無法滿足大家對(duì)其的要求?，F(xiàn)在普遍使用的是人工按鍵報(bào)站系統(tǒng)，而此系統(tǒng)存在二個(gè)弊端：（1）報(bào)站不準(zhǔn)確：因駕駛員操作報(bào)站系統(tǒng)時(shí)經(jīng)常會(huì)按錯(cuò)鍵或忘按鍵，而且在調(diào)整系統(tǒng)時(shí)會(huì)連續(xù)報(bào)出幾個(gè)站點(diǎn)，這樣使不熟悉線路站點(diǎn)的乘客不知所措。畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）3（2）安全隱患：每次報(bào)站時(shí)到需要由駕駛員對(duì)報(bào)站器進(jìn)行操作，而在車輛車輛起動(dòng)和進(jìn)站時(shí)往往是路面情況最復(fù)雜的時(shí)候，這樣駕駛員既要對(duì)行駛中的公交車進(jìn)行操作，同時(shí)還要兼顧報(bào)站系統(tǒng)，因此給行駛中的車輛和行人帶來一定的安全隱患。目前我國城市公交報(bào)站主要有三種方式：（1）人工報(bào)站：一般是由當(dāng)?shù)厝擞梅窖詠磉M(jìn)行報(bào)站，這樣給外地乘客帶來很大的不便，但這種方式已逐漸被替代。（2）半自動(dòng)報(bào)站：這種報(bào)站方式是現(xiàn)在運(yùn)用普遍的，但由于此報(bào)站系統(tǒng)需要駕駛員來控制，故會(huì)有錯(cuò)報(bào)、誤報(bào)現(xiàn)象，并且還存在安全隱患。（3）自動(dòng)報(bào)站系：這種報(bào)站方式實(shí)現(xiàn)了智能化，無需駕駛員參與，系統(tǒng)自動(dòng)識(shí)別車站，比較準(zhǔn)確，但易出現(xiàn)問題，且價(jià)格昂貴。故研究這種方式較多。雖然國能外都在研究公交自動(dòng)報(bào)站系統(tǒng)，但采用的技術(shù)手段不一樣，如：采用GPS定位系統(tǒng)自動(dòng)報(bào)站等等。這些開發(fā)成本較高，且難以實(shí)現(xiàn)普及，特別是一些中小城市難以負(fù)擔(dān)，故開發(fā)一種綜合性強(qiáng)的、且價(jià)格交低、易于實(shí)現(xiàn)普及的系統(tǒng)是公交事業(yè)迫切需要的的。1.3課題設(shè)計(jì)介紹根據(jù)對(duì)公交報(bào)站器的調(diào)研，最后確定采用單片機(jī)來設(shè)計(jì)既能手動(dòng)又能自動(dòng)報(bào)站的公交語音自動(dòng)報(bào)站系統(tǒng)。此設(shè)計(jì)主要采用了AT89C51單片機(jī)、JHD162ALED顯示模塊、DF無線收發(fā)模塊及PT2262、PT2272編解碼芯片、ISD1700系列語音芯片來設(shè)計(jì)選用TMEM公司的AT89C51作為控制芯片，成本低，開發(fā)周期短，配合各種專用芯片的使用能夠?qū)崿F(xiàn)豐富的功能。并且51單片機(jī)具有高效能，資源占用率低等特點(diǎn)。目前51單片機(jī)的使用非常廣泛，關(guān)于51單片機(jī)設(shè)計(jì)開發(fā)的資料非常豐富，很適合初學(xué)者自學(xué)。使用C語言編程可以實(shí)現(xiàn)豐富的功能。畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）4第2章概要設(shè)計(jì)2.1設(shè)計(jì)思路本系統(tǒng)采用兩種工作模式，分別為自動(dòng)模式和手動(dòng)模式。當(dāng)自動(dòng)模式出現(xiàn)問題時(shí)可以切換到手動(dòng)模式進(jìn)行應(yīng)急操作，保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行。本次設(shè)計(jì)采用一個(gè)AT89C51單片機(jī)作為接收端的控制器。在每個(gè)站臺(tái)上安裝上無線發(fā)射裝置，信號(hào)由無線發(fā)射頭通過PT2262編碼芯片不斷向一定半徑范圍內(nèi)發(fā)射無線信號(hào)。而公交車上則安裝主體器件。包括JHD162A液晶顯示模塊、無線接收識(shí)別模塊以及語音播報(bào)模塊等。無線接收識(shí)別模塊由無線接收頭通過PT2272解碼芯片解碼接收到的信號(hào)。C51對(duì)無線接收模塊的端口進(jìn)行掃描，當(dāng)公交車即將到站進(jìn)入信號(hào)范圍時(shí)，端口電平發(fā)生改變，C51識(shí)別到后先調(diào)用語音芯片內(nèi)部播放指針，讓其指向預(yù)置的數(shù)據(jù)段，并進(jìn)行播報(bào)。同時(shí)改變LCD的顯示內(nèi)容，將下一站的站名進(jìn)行更新。接著下車指示燈亮起，通知到站乘客下車。車子馳離站臺(tái)后信號(hào)消失，指示燈熄滅。2.2系統(tǒng)框圖圖2-1系統(tǒng)框圖（手動(dòng)模式）畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）5圖2-2系統(tǒng)框圖（自動(dòng)模式）2.3模塊設(shè)計(jì)分析2.3.1無線收發(fā)編解碼模塊本次設(shè)計(jì)采用的編解碼芯片PT2