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1、苏州经贸学院1苏州经贸职业技术学院学生毕业设计（毕业论文）基于基于 GPSGPS 定位的公交车自动报站系统的设计定位的公交车自动报站系统的设计苏州经贸学院I毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文） ，是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。作 者 签 名：
2、 日 期： 指导教师签名： 日 期： 使用授权说明使用授权说明本人完全了解 大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。苏州经贸学院II作者签名： 日 期： 苏州经贸学院III学位论文原创性声明学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经
3、发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名： 日期： 年 月 日学位论文版权使用授权书学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权 大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名：日期： 年 月 日导师签名： 日期： 年 月 日苏州经贸学院IV目录目录摘要.I 前言1 第一章 概
4、述2 1.1GPS 国内外的发展形势2 1.1.1 国外的研究现状.2 1.1.2 国内的发展现状2 1.2 课题研究的内容及目标3 第二章 整体框架及方案比较4 2.1 系统整体框架结构图.4 2.2 单片机的选择.4 2.3 语音芯片的比较.5 第三章 系统的硬件研究与设计7 3.1 各部分电路图.7 3.1.1 单片机的最小系统.7 3.1.2 JHD162A 液晶显示电路8 3.1.3 ISD1700S 音频输出电路及按键电路.8 3.1.4 GPS 模块接口电路.9 3.2 系统整体电路图10 第四章 系统软件的研究与设计12 4.1 主程序流程图12 4.2 语音模块子程序14 4
5、.3 JHD162A 液晶显示子程序.15 第五章 系统校验16 5.1 系统仿真.16 5.1.2 仿真实现流程.16 5.2 系统运行结果截图.17 5.2.1 开机界面.17 5.2.2 接收信号后.17 第六章 总结与展望21 6.1 总结.21 6.2 展望.21 致谢22 参考文献23 附录24苏州经贸学院I摘要智能公交系统是智能交通系统的重要研究内容，本论文设计了一种基于 GPS 定位的公交车自动报站系统，它利用 GPS 进行数据采集，获得车辆位置信 息，并结合语音播放技术，根据公交车所处的位置进行自动报站、温磬提示等 语音服务。它可以彻底改变传统公交车语音报站必须由司机操控才能
6、工作的落 后方式，完全不需要人工介入，实现公交车报站的完全智能化。该系统是以 GPS 定位技术为基础来实现自动定位，从而提供自动报站服务。 关键词：GPS；自动报站系统； AT89C51 苏州经贸学院1前言从1831英国人沃尔特汉考克为他的国家制造出了世界上第一辆装有发动 机的公共汽车起，到今天，公交车已经历经了将近200年的发展过程。从最初的 “闷罐头”到如今配套的空调系统；从专人售票到无人售票；从人工报站到半 自动语音报站，公交车向着越来越人性化的方向发展。可是目前存在的一个问 题，半自动语音报站系统需要由司机在车子进出站的时候人工操作，由于这两 个时间点往往是路面情况最复杂的时刻，因此也
7、给行驶中的车辆带来了安全隐 患。论文的目标就是彻底抛弃人工操作，实现公交进出站的全自动语音报站。 利用AT89C51单片机、ISD1700系列语音芯片、JHD162A LCD液晶模块来实现所需 要的功能。 单片机体积小，重量轻，具有很强的灵活性而且价格便宜，得到越来越广 泛的运用，例如工业控制领域、家电产品，智能化仪器仪表，计算机外部设备， 特别是机电一体化产品中都有重要的用途。20世纪80年代中期，Intel公司将 8051内核使用权以专利互换或出售的形式转给世界许多著名IC制造厂商，这样 8051就变成有众多制造厂商支持的，发展出上百个品种的大家族。到目前为止， 其它任何一个单片机系列均未
8、发展到如此的规模。正因为51单片的运用是如此 广泛，因此学习单片机的运用是非常重要的。学好单片机也是学习其他嵌入式 控制器如ARM、DSP的基础，任何嵌入式控制器都离不开单片机种所涵盖的如中 央处理器，定时器、中断控制器，IO口控制器， 串行通讯控制器，I2C总线控 制器，片内外存储控制器，汇编语言，C语言，操作系统的概念。因此说学好单 片机，再去学习其他嵌入式控制器如ARM、DSP是比较简单的。可以说学好单片 机是其它进阶微处理器的一个台阶。 本次设计的课题是“基于GPS定位的公交车自动报站系统的设计”， 设计 中利用无线收发模块及编解码芯片实现站台的自动识别，通过单片机对液晶模 块及语音模
9、块的综合控制实现全自动语音报站的功能。 本次设计以 Keil C51 开发环境为编程平台进行代码的编译和运行，并在 Proteus 上进行仿真。苏州经贸学院2第一章 概述1.1GPS 国内外的发展形势1.1.1 国外的研究现状目前，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
10、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时，诸如GPS IC设计的技术是否能达到公交车或PDA所需的 最
11、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。1.1.2 国内的发展现状国内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
12、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G
13、PS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苏州经贸学院3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。1.2 课题研究的内容及目标自动报站系统是智能公交系统的组成部分，公交车自动报站系统是利用全 球定位系统（GPS）进行数据采集，根据公交车所处的位置进行自动报站、温磬 提示等服务，它将电子、控制、计算机、通信等实用技术集中运用于公共交通 系统，改造旧
14、的服务模式，建立全新的服务体系，不但提高了其服务质量，同 时也将为公交公司和社会带来较大的经济和社会效益。1课题的主要研究的内容针对我国的中小城市，自主研发一套基于GPS的公交车自动报站系统。该系 统采用GPS卫星定位技术，彻底改变传统公交车语音报站必须由司机操控才能工 作的落后方式，在公交车进站、出站、拐弯时能及时、准确地自动播报站名及 服务用语，实现公交车报站的完全智能化。 在进行系统设计时，除了实现系统要求的功能以外，同时，由于系统是安 装在公交车上，属于车载终端设备，所以必须兼顾电源、功耗、体积等因素， 且还要考虑到产品成本、开发工具、研发周期等问题。基于以上因素，整个系 统采用了AT
15、89C51单片机作为主控制器的设计思路。2课题研究的目标本课题研究的是基于GPS的公交车自动报站系统，目的是使公交车通过GPS 定位，准确获知并且确定车辆位置，然后通过液晶显示站点信息，提示灯变亮， 再由音频系统自动播报站名，从以前完全手动控制变为选择性自动控制，以提 高公交系统的准确性和安全性。苏州经贸学院4第二章 整体框架及方案比较本系统要实现根据公交车通过不同路段，然后经过 GPS 系统定位报出站名 的功能。系统主要有两大部分，主控制程序单片机和语音芯片部分。每个部分 都有不同的方案可供选择。2.1 系统整体框架结构图本设计的整体思路是：通过按键电路和 GPS 定位系统输入地段信息，直接
16、 输出数字信号给单片机 AT89C51 进行处理，在 LCD 液晶频上显示当前站名信息。 同时通过语音芯片输出放大后的语音信息。其结构框图如图所示：GPS 模块音频输出音频放大AT89C51扬声器LCD按键电路图图 2.12.1 整体框架结构图整体框架结构图2.2 单片机的选择目前基于此课题的设计方案主要有两种，分别是基于 FPGA 的 VHDL 语言设 计，基于 AT89C51 单片机设计，下面具体分析各种设计方案的优缺点。方案一：基于 FPGA 的 VHDL 语言设计 优点: FPGA 是一种高密度的可编程逻辑器件，器件集成度高，方便易用。 FPGA 在通信、数据处理、网络、仪器、工业控制、军事和航空航天等众多领域 得到了广泛应用。随着功耗和成本的进一步降低，FPGA 还将进入更多的应用领 域。 缺点：用 VHDL 语言编写的
