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1、毕业设计（论文）报告 题 目 公交车自动报站系统设计 机电工程院（系）电气工程及其自动化专业 学 号 110616027 学生姓名 雷 鸣 指导教师 尹 溪 起讫日期 2014.12-2015.1 设计地点 井冈山大学 井 冈 山 大 学 学 位 论 文 独 创 性 声 明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得井冈山大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。论文作者签名
2、： 日期： 年 月 日井 冈 山 大 学 学 位 论 文 使 用 授 权 声 明井冈山大学有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布（包括刊登）论文的全部或部分内容。论文的公布（包括刊登）授权井冈山大学教务处办理。论文作者签名： 导师签名： 日期： 年 月 日 日期： 年月 日 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:转弯需
3、要注意，或者需要让座等，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
4、时不报站等问题。关键字：凌阳单片机SPECE061A，GPS，自动语音报站目 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32.2.1 GPS公交车报站器各部分功能4第三章 系统硬件设计53.1 SPCE061A单片机控制设计53.1.1凌阳单片机SPEC06A简介及性能53.1.2 SPCE061A单片机最小系统设计73.1.3单片机电源设计73.2 LCD显示模块设计83.2.1 LCD128 X64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113.2.4 LCD模块与MCU的串口连接图113.3 音频输出模块123.4 SPR4
5、096外接存储器模块123.5 GPS接收模块133.6.1 GPS定位的基本原理143.5.2 GPS系统组成153.5.3 GPS 输入输出语句说明163.5.4 GPS型号选择203.5.5 GPS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254.1.3 GPS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315.5 GPS 自动报站程序设计325.6 主程序清单34第六章
6、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(Global Positioning System)全球定位系统在各种行业
7、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
8、、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
9、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G
10、PS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
11、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
12、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自动报站系统是近几年的一个热门课题。GPS卫星定位语音报站系统具有定位精度高、语音自动播报等特点。此系统设计要求车辆的定位精度要高于50m，如遇外界影响GPS信号还可恢复成手动操作进行报站。第二章 系统方案论证第二章 系统方案论证2.1 系统设计要求要求设计一个操作友好且成本很低的公交车报站器，具体要求如下： 1、 可以存放较多的服务用语和广告词 ； 2、 要求操作简单，每站可自动播报全部报站内容（前方将要到达
13、的站名，上下车提示服务用语） ； 3、 要求具有LCD站点信息显示； 4、 要求语音播报具有自动和手动两种功能； 5、 要求站牌信息及服务信息等都能通过液晶屏显示出来；6、 时间、日历播报、显示和调整功能。7、 GPS定位精度在50m以内。2.2方案论证 目前公交车报站器技术主要有以下几种：一般公交车报站器,到站前由司机按进站按钮开始报站，出站时按下出站按钮，开始预报下站的站名，通过序号来记录各个站点；第二种是门控公交车报站器，将开门、关门时转换信号和语音报站器连接，开门和关门时自动报站；第三种是无线收发公交车报站器，它是在每个公交车站点设置发射信号同步模块，公交车临近到站点左右会收到信号，开
14、始自动报站，出站后信号消失，开始预报下一站，此报站器报站准确，但需要为每个站点组建无线发射模组，实施工程复杂、价格昂贵，大部分站点无电源供应，公交车数量多时存在频率干扰很严重影响报站的准确性，每路公交车修改站点非常不方便，系统维护成本高；第四种就是GPS自动语音公交车报站器，此报器是在公交车上安装GPS自动语音报站器，自动识别站点并报告站点信息。由于报站精准，无须人工操作，无须建设任何车外设施。本次设计的任务是利用现有的GPS系统结合凌阳单片机语音技术研制一套车辆自动报站的系统，包括系统的软件与硬件，要求系统具有建设费用少、维护费用低、定位精度高等特点。系统的研究内容包括：车辆定位系统的软件与硬件的设计与制作，即结合GPS和凌阳单片机，对GPS接收机接收的数据进行处理，结合LCD点阵显示和SPCE061A的语音播报功能，并使用控制键盘电路来实现报站器的全自动报站和手动报站的功能，以及系统的整体测试与实际运行。图2.2 为GPS 语音报站系统总体设计框图。GPS 语音报站系统硬件电路主要包括SPCE061A控制模块、GPS 数据接收模块6、语音模块、按键模块、LCD显示等模块。图2.2为GPS 语音报站系统总体设计框图。图2.2 系统硬件总体设计框图2
