基于单片机的GPS公交车报站系统

学号09700113毕业设计说明书基于单片机的GPS公交车自动报站系统学生姓名李志强专业名称电子信息工程指导教师电子与信息工程系2013年6月8日I摘要公共汽车成为城市人们出行的必备选择后所面临的问题是乘客们如何能够在正确的车站下车，如何知道这辆车开向哪里，途中还会经过哪些车站。在一些需要提示乘客注意的情况，比如车在转弯需要注意，或者需要让座等等，这时该怎么办？解决的办法就是利用公交车报站器播放语音，提示乘客。其实语音报站不是什么新鲜的词语了，公交车报站器也不是前所未有，本论文讨论一个具有人性化友好操作界面，成本低报站准确公交车报站器方案。本文介绍一种基于GPS模块和凌阳嵌入式语音单片机SPCE061A设计的自动语音报站系统。利用凌阳SPCE061A串行口通信接收GPS模块输出的经纬度信息，通过对比存储经、纬度数据和相应的站点名字。确认公交车是否进入设定站台范围内，以达到自动报站的目的；再设计的过程中给出硬件电路的设计方案、主要软件流程图、数据处理及其程序设计的方法。本设计解决了以住公交车报站系统人工操作不便、误报站多、故障时不报站等问题。关键字：凌阳单片机SPECE061A，全球定位系统，自动语音报站II目录第一章绪论..............................................................1第二章系统方案论证.......................................................32.1系统设计要求......................................................32.2方案论证...........................................................32.2.1GPS公交车报站器各部分功能...................................4第三章系统硬件设计.......................................................53.1SPCE061A单片机控制设计............................................53.1.1凌阳单片机SPEC06A简介及性能.................................53.1.2SPCE061A单片机最小系统设计.................................73.1.3单片机电源设计...............................................73.2LCD显示模块设计...................................................83.2.1LCD128X64简介及功能........................................83.2.2控制器接口信号说明：.........................................93.2.3液晶模块串行时序图..........................................113.2.4LCD模块与MCU的串口连接图..................................113.3音频输出模块.....................................................123.4SPR4096外接存储器模块............................................123.5GPS接收模块......................................................133.6.1GPS定位的基本原理..........................................143.5.2GPS系统组成................................................153.5.3GPS输入输出语句说明........................................163.5.4GPS型号选择................................................203.5.5GPS接口电路模块............................................223.6按键模块..........................................................22第四章数据压缩与语音处理................................................244.1数据存储与压缩...................................................244.1.1语音压缩与处理..............................................244.1.2站点信息、广告显示与压缩....................................254.1.3GPS信息压缩与处理..........................................26第五章系统软件设计与研究................................................275.1系统主程序设计...................................................275.2初始化程序设计...................................................295.3时间程序设计.....................................................305.4语音播报程序设计.................................................315.5GPS自动报站程序设计.............................................325.6主程序清单.......................................................34第六章总结与体会........................................................386.1总结..............................................................386.2体会.............................................................38致谢.....................................................................39参考文献.................................................................40附录.....................................................................41第一章绪论1第一章绪论随着国民经济的飞速发展，公交系统也日新月异。报站也由原来的由随车售票员报站改为司机按键报站了。但是由于公交司机又要开车又要兼顾按键报站，所以常常出现误报、漏报等现象，不能够满足公交系统的要求；另一方面，由于司机开车时为报站分散精力，也对公交的安全运行埋下了隐患。因此，对自动报站系统的需求也日益强烈。应用自动报站系统即可以节省员工开支，增强公司效益。又可以利用报站器播报标准的普通话站名，使各城市更利于交流和发展。近年来，GPS(GlobalPositioningSystem)全球定位系统在各种行业广泛运用，特别是车辆监控与定位系统的应用中蓬勃发展。随着经济与科技的持续发展，公交运输系统的要求越来越高。目前我国各大城市公交公司都在进行减员，整体上实行是在每辆公交车上只配备了一个司机，实行无人工报站与售票。为了公交系统的管理现代化与安全考虑，需要对原有系统更新使其更智能化，公交自动语音报站系统符合这一要求。目前现有公共汽车自动报站器，到站时LCD点阵文字提示仅显示本站和下站，由此，很多乘客并不清楚该车当前行驶的方向以及某站点在整条线路中的具体位置，特别是报站系统故障时。往往不能提前做好下车准备，甚至很多要走回头路；针对这一问题。本文设计一种利用GPS系统与凌阳单片机、LCD显示行车方向、车处位置，并能够实现自动报站与手动报站之间的切换。能够显示多条站点信息、并能够进行相关站点信息提醒，保证乘客尽可能小的下错或者上错站。目前在国外，以GPS为代表的卫星导航应用产业已成为当今国际公认的八大无线产业之一。随着技术的进步、应用需求的增加，GPS以全天候、高精度、自动化、高效率等显著特点及其所独具的定位导航、授时校频、精密测量等多方面的强大功能，已涉足众多的应用领域，使GPS成为继蜂窝移动通信和互联网之后的全球第三个IT经济新增长点。虽然具有GPS定位功能的公交车市场潜力颇为看好，就现阶段而言仍有几项障碍亟待克服：首先，不论公交车采用的是内建GPS芯片或是用外接GPS模块作为解决方案，将无可避免地提高公交车成本，也影响消费者购买的意愿；最后，目前具有提供整合GPS芯片与无线通信技术的公司仍屈指可数，且公交车制造大厂是否愿意采用现有的解决方案，或是另外自行开发仍是未定之数。通过近20年的发展，GPS产品已逐渐转变为消费电子产品，且所能应用的范围已扩展到日常生活中的通信、PDA、定位信息等。不过，以现阶段来看，由于GPS接收机的单芯片化技术、价格以及市场应用服务等仍未臻成熟，因此，在乐观地看待此市场发展第一章绪论2时，诸如GPSIC设计的技术是否能达到公交车或PDA所需的最小体积、成本是否能降低以及内建GPS的新公交车系统是否能引起消费者的青睐等问题，仍必须审慎地深入评估。国内GPS市场呈现出两个重点发展趋势。(1)以车载导航为核心的移动目标监控、管理与服务系统。在GPS应用领域，车辆应用所占的比例较大。最初GPS车辆应用一般分为车辆跟踪和车辆导航两大系统。但当摩托罗拉公司推出集车辆导航与跟踪于一体的车辆信息系统后，它就成了发展的方向。GPS车辆定位监控系统主要有自导航应用和中心监控两种方式。车辆监控系统是集GPS技术、无线通信技术和地理信息系统技术于一体的综合车辆管理系统。一般行业用户的车船队监控都采用中心监控方式，系统由监控中心、位于监控中心的主站和安装在移动车辆上的子站等3部分构成。系统的工作原理是：安装在车辆上的GPS接收机根据收到的卫星信息计算出车辆的当前位置，通信控制器从GPS接收机输出的信号中提取所需要的位置、速度和时间信息，结合车辆身份等信息形成数据包，然后通过无线信道发往控制中心。控制中心的主站接收子站发送的数据，并从中提取出定位信息，根据各车辆的车号和组号等，在监控中心的电子地图上显示出来。同时，控制中心的系统管理员可以查询各车辆的运行状况，根据车流量合理调度车辆。(2)面向个人消费者的GPS终端产品。芯片的小型化技术、生产成本的降低、体积与耗电量的减小等有利因素，使GPS产品走下神坛、深入到人们的日常生活中。目前面向个人消费者的产品主要有车载自主导航系统、移动监控终端以及消费类电子产品。有集成了GPS芯片和地理信息系统数字地图的移动通信手机、GPS手持机、GPS手表，甚至GPS相机等，也有基于掌上电脑和笔记本电脑等移动设备的插卡(CF卡式GPS接收机)式、外接(GPS接收机)式等集成产品。利用全球定位系统进行公交车