公交车自动报站系统的设计

公交车自动报站系统的设计
摘要
公交车语音播报系统是公交车上必备的功能，方便乘客能及时的了解到公交车即将的到站信息，但是许多的公交系统还是人工进行语音播报，需要司机及时的按键，这样会导致司机不能专心驾车，带来不安全因素。本人论题为《公交车自动报站系统的设计》，这是一款基于STC89C52单片机设计的系统，具有公交车到站语音模块自动播报、液晶屏显示当前到站信息、司机可调节避免报站错误等功能。
关键词：单片机 自动报站 液晶显示
Design of automatic bus stop reporting system
Abstract
The bus system is the bus for voice broadcast function, convenient for passengers to understand and timely to the bus arrival information, but many of the public transportation system or artificial voice broadcast, the driver need timely button, it will cause the driver to concentrate on driving, unsafe. My topic is "design" automatic station bus system, this is a system based on STC89C52 microcontroller, with the bus arrival voice module automatically broadcast and LCD screen display the current station information, drivers can adjust to avoid stop error function.
Key words：Singlechip；Automatic reporting station；LCD;
1.绪论
1.1研究背景及意义
随着科技在高速发展，城市的发展也非常迅速，城市人们在出行会都会首选选择城市公交系统，所以一个城市发展情况的侧面就是城市的公交系统是否完善。外地来城市学习、工作、旅游的人们首先在城市第一件事就是要找公交系统，来使他们能更方便的出行，以便提供他们的工作效率，还能减少对城市交通的影响，提高城市的公交系统的运作情况，这时候，公交车自动报站系统就显得尤为重要。一个好的城市公交系统能够直接提升人们对城市的印象，能够为城市带来更多的效益，从侧面来说，一个好的城市发展也反映出城市公交系统好的发展。
如今，大家都在提倡智能，智能设备已经普及在人们的生活中，已经深深的改变的人们的生活，人们都在追求便利的生活方式，所以我们也深深的感受到科技的发展对我们生活的影响。所以城市的智能公交系统都装上了语音播报功能，从而提高整个公交系统的效率。本次设计的内容就是要使用单片机来做一个能够在公交车上使用的小型报站系统。一般传统的公交车报站是由司机手动来完成，然而这样会加大司机的工作量从而增大了路上的安全隐患，司机可能会忽略按键从而导致出行的乘客错过公交车站，这样会大大的影响到乘客的出行和司机的工作。现如今，电子技术已经高速的发展，公交车的自动报站系统已经完全能够替代司机的手动控制，从而减少了司机的工作量使得司机能够专心开车，更

加保证了乘客的出行安全，也更方便了乘客出行。
1.2 研究现状
目前的公交车报站有三种方式，一种是利用GPS定位，该系统稳定、准确，缺点是价格昂贵；一种是人工播报和司机手动按键播报，这样都增加的乘务人员的工作量。因此，设计一款低成本，既能公交车到站后及时播报，又能在一块屏幕上面显示是本课题的研究重点。
1.3 课题研究内容
本课题研究的内容为：
1.公交车到站自动播报语音
2.模拟公交车，当驶入站点时自动播报。
3.公交车到站自动显示
4.公交车到站时，在LED屏上及时显示当前站信息和下一站信息。
5.车站信息错误可修改
6.当公交车到站信息错误时，乘务人员可以通过按键来修改车站信息。
1.4 设计的任务
1.模拟公交车路线报站，可实时显示提示语、前进方向、当前站和下一站
2.到站时，播报当前站和下一站
3.可选择站点进行播报
4.可实现单段录音和放音
5.可串口发送指令播放标准音
6.可串口发送指令实现单段录音和放音
7.可使用红外线发送指令实现播报功能
2总体设计方案及设计
本系统由51单片机系统、12864液晶显示屏、蓝牙模块和ISD4004语音模块组成。其中，12864显示屏接在单片机v3区域12864显示模组；单片机的P3.1、P3.2、P3.3、分别接语音模块的SS、MOSI、SCLK、本系统采用SPI总线通信方式。使用SPI总线通信方式时，要接好SS、MOSI、SCLK引脚的线，这时，通过SPI总线发送指令，可以实现公交车报站放音功能。
2.1 系统的大致设计框图
系统设计报站方式共有两种：按键播报、自动播报
（1）按键播报
当公交车驶入公交站时，手动按下相关按键，系统播报当前站和下一站，屏幕上面显示车站信息。如框图2-1所示。
图2-1 按键控制图
（2）自动播报
当公交车驶入公交站时，自动播报当前站和下一站，屏幕上面显示车站信息。如框图2-2所示。
图2-2 红外控制图
2.2 系统所使用的单片机介绍
高速、低功耗、超强抗干扰能力是宏晶科技推出的新一代STC89C52RC单片机的特点。8051单片机的不具备新一代单片机的优点，但是新一代单片机能够全部使用8051单片机的指令代码。为满足用户需求，STC89C52RC单片机为满足用户需求，分别推出了12时钟周期、6时钟周期为用户选择。
单片机有如下特征：
1. 8051单片机的增强型是89C52RC单片机，能够使用全部8051单片机的指令代码，推出了两个时钟周期，分别是12和6时钟周期提供选择。
2. 单片机有两个工作电压，分别是5V和3V
3. 单片机在工作状态下的频率为0到40MHz，但在实际的工作状态下，频率能提高到48MHz，工作频率比8051单片机的频率要低很多
4. 单片机内置提供应用程

序空间，有8K字节大小
5. 单片机上为用户集成RAM,有512字节的大小
6. 有通用的32个IO口，P1、P2、P3、P4口分别复位后就变成准双向口或弱上拉口。P0口有两种用法，一种是用来做总线的拓展口，一种是用来做单片机的I/O口，但是第一种用法必须在P0口加上一个上拉电阻，第二种则不用加
7. 单片机可通过串口接下载程序，完成时间为数秒，不需要用专用的编程器，不需要用仿真器来仿真
8. 单片机为用户提供EEPROM的功能
9. 为满足用户需求，提供了看门狗功能
10. 单片机提供了3个定时器接口，分别是T0、T1和T2，都为16位
11. 单片机有4路的外部中断电路，又分为两种，一种是下降沿中断电路，一种是低电平触发电路。当用户需要唤醒Power Down模式时，需要用低电平触发电路来唤醒
12. 单片机能够实现多个UART，需要通过设定定时软件来实现
13. 单片机的工作温度在-40到+85℃为工业级温度，工作在0到75℃位商业级温度
14. 单片机在为STC89C52芯片提供PDIP式的封装
工作模式下的单片机特点
1.单片机处在掉电模式下的功耗为0.1μA，这时唤醒单片机的方式只有一种，及外部中断，但在中断结束后，单片机返回原状态，继续从原来程序执行的地方开始执行
2.单片机一般在空闲模式下的功耗为2MA
3.单片机在正常模式下的工作电压为4MA，在高速的性能模式下工作电压能提升到7MA
4.单片机处在掉电模式下时，能由外部中断唤醒
引脚图
单片机引脚情况说明
40脚：VCC脚，可以接3V或5V的电源电压
20脚：VSS脚接地
当P0口作为输出口时，每个引脚都能驱动8个TTL负载，P0口也可以作为一个漏极开路，P0口当做高阻抗输出口，需要写入二进制地址“1”。在P0口加上一个上拉电阻时，可以从外部来访问数据存储器，此时可以提高8位数据复用总线，还可以提高8位地址。P0口有两种使用方式，一种是用来做指令输出口，一种是用来校验程序，作用分别是Flash Rom编程和程序校验。
不止是P0口，P1.0口和P1.1口都可以作为定时器或计时器2的外部输入口，一种是外部技术输入口，一种是触发输入口，具体见下表2-1：
P1接收低8位地址有两种方式，一种是在对Flash ROM编程，一种是程序校验时。
表2-1 P1.0和P1.1引脚复用功能
P2口在芯片上对应的位置为P2.0到P2.7。P2口也叫8位双向I/O口，其特点是内部接上一个上拉电阻。4个TTL输入通过吸收或输入的方式可以被P2口的输出缓冲器驱动。通过对端口的输入二进制数“1”时，P2口可以用来做输入口，即需要把内部的上拉电阻跳为高电平模式。通过对端口输入二进制“0”时，可以用来做输出口，但是P2口内部有个上拉电阻，从外部送来的电信号会被拉低；作为

输入口时，输出口的引脚都会输出一个弱电流。
P2口上送出信号的方式有两种，一种是送出8位有效的地址信号，一种是不会改变送出的信号。送出的信号改变的方式一种是当外部访问16位地址的外部数据存储器时，一种是访问8位地址的外部数据存储器。
P2口会接受两种信号，分别是高位地址信号和控制信号，但是高位地址信号是在Flash Rom编程是发出来，而控制信号是在程序校验前期。
同P2口一样，P3口也会接受两种信号，分别是高位地址信号和控制信号，前提是在Flash ROM编程和程序校验前期。
P3口的作用是作为I/O口或一些复用功能，如下表2-2所示：
表2-2 P3口引脚复用功能
ALE可以用来做为外部的定时器或者外部时钟使用，前提是要ALE在用晶振以六分之一的固定频率在输出脉冲。但是ALE脉冲将会跳过每次要访问外部数据存储器时。
一般情况下，ALE将地址位的输出无效，前提是8EH的SFR的第0位置输入一个二进制数“1”时。ALE和LE不同,LE输出有效的条件必须是MOVX或MOV指令要输入二进制数“1”。否则的话，输出位ALE的输出信号被微弱提高。要使得ALE输出模式在处于外部执行模式下则输出无效，位置是在8EH的SFR的第0位设置。
2.3 液晶显示屏12864
12864是由128*64个液晶显示点组成，一般是128列*64行的列阵，通常我们叫12864LCD为点阵液晶显示模块。模块里面显示点，一般都是二进制数“0”和“1”来控制，“0为灭”，“1为亮”。显示数据存储器一般都是用来存储点阵信息的RAM，一般设计图形或汉字的点阵信息的关键因素显示点的位置和存储器地址之间的关系。
12864多种接口方式，分别是4位或8位并行接入，2线或3线串行接入；12864内部含有的点阵图像液晶显示模块是国家一级和二级中文字体库；12864拥有128×64的分辨率, 8192个16*16点汉字内置在模块中，和拥有ASCII字符集128个16*8点。模块有三个显著的特点，一个是模块外设有多个接口，方便灵活使用，还有一个是有方便的指令，能够提高开发者的工作效率，还有一个是能够通过程序来实现全中文的显示界面，方便易懂。12864可以显示8×4行16×16列点阵的汉字和简易的图形显示，模块在显示时，还能做到节省功耗的作用，方便实用。
图2-3 12864液晶屏
表2-2 12864液晶显示模块引脚功能表
由上表2-2所示，DB0到DB7为液晶显示模块的数据传输端口，引脚1~3为电源地、电源正极及对比度调整。
2.4 语音模块ISD4004
2.4.1 语音模块的特点及使用方式
NewWay 电子新开发了一个功能强大的语音录放模块，叫REC-1000。模块是以语音芯片ISD4004为基础开发的，特点是功能强大，简单易用。语音模块上直接搭载LM386 音频放大器，无需外置

，搭载STC15F104E单片机，使之能够简单的操控模块，更好的是模块能通过STC15F104E单片机能轻松与其他单片机相连，用户无需知道语音芯片ISD4004的芯片代码，只需通过外部单片机或板载单片机，提供控制信号，就能轻松的实现语音录放功能。语音模块REC-1000的功能特点如下所示：
1.模块上板载一块STC15F104E单片机，能够直接在模块上进行简易的语音录放功能，更复杂的功能则需通过外置的单片机来实现。
2.模块上直接搭载一块ISD-4004的语音芯片，能够用来存储语音信息，方便调用，还可以进行高保真语音的录放功能。
3.为方便用户用外置单片机编程控制语音芯片ISD4004，模块把芯片的引脚全部引出。
4.模块提麦克风插口，使用户能够通过麦克风接口录入高保真音频，当插入麦克风的接头时，语音模块会切断转而连接接入的麦克风。
5.模块上默认搭载LM386音频放大器，使模块自带有功放系统，提供满足用户的基本需求。
6.模块上搭载降压模块，使用户接入5V电压时自动转成3.3V标准电压，方便用户操作。
7.模块上搭载USB供电口，用户可直接连接电脑供电，方便用户操作。
8.模块上有电源接口，可以直接接上电源，方便用户使用。
9.模块上提供2个按键，PLAY按键和REC按键，可以直接控制板载单片机。
下面是模块的接口说明：
为了方便用户的开发，模块上提供丰富的外接接口，使用户能更快的对ISD4004的了解，现做如下简述
PLAY：PLAY口连接在板载单片机上，与之对应的是模块上的P3.1脚，此脚是为了方便外接单片机可以直接控制板载单片机，使之间互相通信
RECORD:RECORD口连接在板载单片机上，与之对应的是模块上的P3.0脚，此脚是为了方便外接单片机可以直接控制板载单片机，使之间互相通信
VCC3.3/VCC5.0：此口电源接口，方便用户选择
GND: 模块单片机和语音芯片的接地脚
RAC：语音模块的RAC输出口
INT：语音模块的INT输出口
SCLK：语音模块SCLK输出口
MISO：语音模块MISO输出口
MOSI：语音模块MOSI输出口
SS：语音模块SS输出口
Volume：可以调节模块语音输入的音量大小
speek：内置的扬声器接口，+接的是正极，-接的是负极
phone：内置的耳机接口，接入时可以外放
Mic:话筒的接入口，可以通过此口录入语音。
2.4.2 ISD4004的串口使用方式
1.烧写“串口控制固件.hex”到板载单片机上，通过串口助手给单片机发送指令（格式：8位命令+16位地址）
2.串口发送指令：0x01AAAA：从地址AAAA开始放音
0x02AAAA：从地址AAAA停止
0x03AAAA：从地址AAAA开始录音
3.刚开始使用时，通过串口发送命令录音，有时候可以录音，有时候不可以录音，原因是使用比较新的烧录软件。使用与模