基于单片机的公交车报站系统毕业设计

毕业设计（论文）题目：基于单片机的公交报站系统所属院（系）：电子信息工程学院2012年 5月 30日毕业设计（论文）任务书学院（直属系）：电子信息工程时间：2012 年 4 月21 日说明：一式两份，一份装订入学生毕业设计（论文）内，一份交学院（直属系）目录摘要 (V)ABSTRACT (VI)第一章绪论........................................................................................................... - 7 -1.1近年来国内外公交车报站器的研制状况 .. (7)1.2主要设计内容 (8)1.3技术指标与参数设计 (8)第二章设计方案及论证....................................................................................... - 10 -2.1公交车报站器的硬件框图 (10)2.2公交车报站器工作流程及各部分功能 (11)2.3设计方案的可行性分析和预期目标 (12)第三章系统硬件设计........................................................................................... - 13 -3.1SPCE061A单片机控制系统设计 (13)3.1.1SPCE061A单片机简介..................................................... - 13 -3.1.2 SPCE061A单片机最小系统设计................................... - 17 -3.1.3SPCE061A单片机电源设计 .......................................... - 18 -3.2SPLC501液晶显示屏电路设计 (19)3.2.1 SPCE061A实现SPLC501液晶显示方案.......................... - 20 -3.2.2 SPLC501显示控制线连接设计 ....................................... - 21 -3.3音频输出电路设计 (24)3.4键盘电路设计 (25)3.5SPR4096模组设计 (26)3.5.1 SPR4096芯片简介.......................................................... - 26 -3.5.2 SPR4096硬件连接框图 .................................................. - 27 -3.5.3 SPR4096模组电路原理图 .............................................. - 27 -3.6GPS接收电路设计 (29)3.6.1 GPS系统组成及特点...................................................... - 29 -3.6.2 GPS基本工作原理.......................................................... - 31 -3.6.3 GPS器件的选择 ............................................................. - 32 -3.6.4 HOLUX GR87芯片简介 ................................................ - 32 -3.6.5 GR87的输出语句格式 .................................................... - 35 -第四章系统数据的压缩与处理........................................................................... - 38 -4.1数据的压缩与预存 (38)4.1.1凌阳音频的压缩与存储 .................................................. - 38 -4.1.2显示文字信息的压缩与存储........................................... - 39 -4.1.3 定位信息的压缩与存储 ................................................. - 39 -4.2GPS距离差距的处理与识别 (40)第五章系统软件设计........................................................................................... - 42 -5.1系统主程序设计 (43)5.2初始化程序设计 (44)5.3播放语音程序设计 (45)5.4GPS自动报站流程图 (46)第六章系统可靠性和误差分析........................................................................... - 49 -6.1系统可靠性分析 (49)6.2GPS误差源的分析 (50)6.3车辆行进中产生的偏差 (50)第七章结论及展望............................................................................................... - 51 -参考文献................................................................................................................. - 52 -致谢......................................................................................................................... - 53 -附录......................................................................................................................... - 54 -附录I电路原理图 (54)附录Ⅱ程序清单 (55)基于单片机的公交报站系统摘要近年来，GPS(Global Positioning System)全球定位系统在各种行业，特别是车辆监控与全球定位系统的应用中蓬勃发展。

本科毕业设计（论文）题目：基于51单片机的公交车报站系统设计专业：电子信息工程班级：姓名：学号：指导教师：职称：副教授完成日期：本设计主要是研究公交车报站系统的LED点阵显示屏技术。

本LED显示屏能够以动态扫描的方式同时显示两个32×16点阵汉字，并能通过外接按键来更改显示内容，实现公交报站显示。

因为点阵显示屏广泛应用于医院、机场、银行等公共场所，所以本设计具有很强的现实应用性。

本设计具体是使用STC51高速单片机作为主控制模块，利用简单的外围电路来驱动32×16的点阵LED显示屏。

利用STC12C系列高速单片机本身强大的功能和内部E2PROM，可以很方便的实现单片机与PC机间的数据传输及存储，并能利用软件方便的进行显示内容的多样变化。

因为采用串行传输方式，使本系统的可扩展性得到提升，便于多个显示单元的级联。

本文从LED的显示原理入手，详细阐述了LED动态显示的过程，以及硬件电路的设计、和软件的设计等等。

关键词：公交报站系统；LED显示屏；单片机；串行传输This design is to study the LED Dot Matrix Display technolog of the bus stations’ system. The LED display can also show two (32 ×16 dot matrix) characters by the way of dynamic scanning, and it can change the display to achieve bus-stop display through an external button. Because the Dot Matrix Display are widely used in hospitals, airports, banks and other public places, so this design has a strong practical applicability.This design uses specific High-Speed Microcontroller Family STC51as the main control module, and using simple external circuit to drive the 32 ×16 Dot Matrix LED display. The STC12C High-Speed Single Chip , owns powerful function and internal E2PROM.So that it can easily realize data transfer and storage between PC and MCU , and it's easy to use software to display the contents of variety . And for the serial transmission, the scalability of the system be enhanced to facilitate cascading multiple display units.Key Words:Bus Auto-Reporting-Calling System;LED display screen;High-Speed Single Chip;Serial Transmission目录1 绪论............................................................. - 1 -1.1前言......................................................... - 1 -1.2 背景与意义.................................................. - 1 -1.2.1 国内外研究现状........................................ - 1 -1.2.2 研究主要成果.......................................... - 2 -1.2.3 发展趋势.............................................. - 3 -1.3 设计任务.................................................... - 4 -2 总体方案的考虑分析............................................... - 5 -2.1 LED显示屏的考虑............................................. - 5 -2.1.1 LED电子显示屏的分类................................... - 5 -2.1.2 LED点阵模块结构....................................... - 5 -2.1.3 LED 显示屏的选择...................................... - 6 -2.2 控制器的比较及选型考虑...................................... - 6 -2.2.1常见的几款单片机的介绍................................. - 6 -2.2.2 STC单片机在条屏运用中的优越性......................... - 8 -2.3 LED点阵显示屏驱动方案....................................... - 9 -2.3.1 LED显示屏的工作原理................................... - 9 -2.3.2串行控制驱动方式...................................... - 10 -2.3.3并行控制驱动方式...................................... - 11 -2.3.4高度集成专用芯片的应用................................ - 11 -2.3.5 LED驱动方式的选择.................................... - 11 -2.4 单片机软件开发工具及语言................................... - 12 -2.5 对于系统电源及通信电缆的考虑............................... - 13 -2.5.1 对于LED显示屏的电源要求............................. - 13 -2.5.2 开关电源在条屏应用中的优势........................... - 13 -2.5.3 系统电源的选择....................................... - 13 -2.6 系统总体方案设计框图....................................... - 13 -3硬件电路设计.................................................... - 15 -3.1单片机最小系统的设计........................................ - 15 -3.2列驱动电路设计.............................................. - 15 -3.3行驱动电路设计.............................................. - 17 -3.3.1 行驱动电路元件参数计算............................... - 17 -3.4与上位机的通信电路设计...................................... - 19 -4软件电路设计.................................................... - 22 -4.1单片机软件总体流程.......................................... - 22 -4.2 LED显示程序分析............................................ - 22 -4.3 LED汉字左移程序分析........................................ - 22 -4.4 汉字站号的按键选择程序分析................................. - 23 -5 系统调试........................................................ - 24 -5.1系统的硬件调试.............................................. - 24 -5.2 系统的软件调试............................................. - 24 -6 结论............................................................ - 25 -致谢............................................................... - 26 -参考文献........................................................... - 27 -附录Ⅰ原理图.................................................. - 27 -附录Ⅱ元器件清单............................................... - 3 -附录Ⅲ源程序清单............................................... - 2 -1 绪论1.1前言LED电子显示屏（Light Emitting Diode Panel）是由几百--几十万个半导体发光二极管构成的像素点，按矩阵均匀排列组成。

毕业设计开题报告电子信息工程基于单片机的公交报站系统设计1前言部分（阐明课题的研究背景和意义）单片机（MCU）是一种集成在电路芯片上，采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计时器等功能集成到一块硅片上构成的一个小而完善的计算机系统。

有时可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路 [1]。

现代电子系统的基本核心是嵌入式计算机系统(简称嵌入式系统)，而单片机是最典型、最广泛、最普及的嵌入式系统。

它生于20世纪70年代末，经历了SCM、MCU、SoC三大阶段，FLASH的使用使MCU技术进入第四代，发展到现在技术已相当成熟，应用十分广泛[2]。

单片机渗透到我们生活的各个领域，导弹的导航装置，飞机上各种仪表的控制，计算机的网络通讯与数据传输，工业自动化过程的实时控制和数据处理，广泛使用的各种智能IC卡，民用豪华轿车的安全保障系统，录像机、摄像机、全自动洗衣机的控制，以及程控玩具、电子宠物等等……随着人们生活水平的不断提高,智能化、数字化控制无疑是人们追求的目标之一，它所给人带来的方便也是不可否定的。

运用单片机技术，将我们带入智能化、数字化和自动控制的新领域。

作为一个城市的公交企业，它既要代表政府体现当地城市的形象，又要尽一切力量减少政府投资，创造良好的社会效益和经济效益。

而传统的公交运营系统的装备和管理模式较难达到这两者的完美结合。

最初的公交车一般需要两个人，即一个司机和一个售票员，这个售票员不仅需要负责售票的工作，还要准确的为乘客报站。

作为一个地区的公交站行业，有一定的地方特色，他们报站时多采用地方口音，作为一个外地人有时候很难听懂报站，从而引起很多的麻烦；还有一个难以避免的麻烦，那就是一天下来，售票员都会在公交车上不停的招呼大家，还要准确的为乘客们报站，他们是非常劳累与辛苦。

现在是一个高科技发达的时代，人们不必要再做那样枯燥的事情，现在都提倡的是智能设备，用科技来改变人们原有的生活水平与方式。

题目体育比赛电子记录台之电源部分的设计学院机械与工程学院年级二〇一〇级专业机械设计制造及其自动化姓名尹作腾学号 2010170160摘要许多体育竞技比赛，都是根据两队在规定时间内的得分多少来判断输赢的，在比赛过程中的计分显得尤为重要。

现阶段，除去一些大型的、职业的、专业的体育赛事有专门的电子计时、记分设备外，大多数比赛都是采用人工手段计时计分。

在一场漫长的比赛中，人工计分难免会百密一疏。

不能百分之百的保证时间和分数记录的准确性，同时对队员和观众的开放效果也很查。

因此具有高准确性和高稳定性的电子计时、记分设备便成为迫切需要。

此电子计时计分器是由模拟电子器件、数字电子器件或是模拟、数字混合组成的。

具有体积小、价格便宜、操作简单、计时计分准确、开放性好、工作稳定的特点。

因此特别适合在高等学校、中学;各社区、各单位之内举行的中小型体育赛事中做记时、记分设备。

因此，此电子计分台也有很广阔的发展前景。

关键词：电子技术晶体管半导体集成电路电源正文研究目的第一，掌握电子记录台的工作原理以及各个组成部分的原理、功能用途等;第二，锻炼自己电路设计、安装、调试能力以及理论知识的实践能力; 第三，熟练掌握各电子器件的性能、参数、工作原理以及使用方法;研究的要求1）选定设计方案后，确定计分器的各组成部分及它们之间的联系，然后分成不同部分，分工合作，开始计算设计，完成预期设计。

2）设计计算过程中，利用电路理论基础设计、计算各单元电路。

计算出的元件参数，又要按元件系列和标称值进行选取。

然后按选定的元器件，对电路性能进行核算。

满足技术指标要求之后，则可认为预设计完毕。

3）掌握根据项目需要选择参考文献，熟悉查阅手册、图表和文献资料的基本方法。

掌握简单实用电路的分析方法和工程设计方法。

了解与课题有关的电子技术以及元器件工程技术规范。

熟悉各种元器件的性能、测试及其应用,熟练焊接技术。

掌握简单电路的实验调试和整机指标测试方法。

研究的主要内容1）根据计分部分，计数部分，扩音部分的需要，设计一个电源，为体育比赛电子计时计分器提供输出稳定的12V、5V电压；2）设计变压器，将220V电压降到所需电压范围（9V-11V）；3）设计整流电路，通过全波整流电路和滤波整流电路进行整流；4）设计稳压电路，将整流后的电压稳定在12V和5V。

基于单片机的公共交通自动到站播报系统设计目录1. 内容概述 (2)1.1 研究背景与意义 (3)1.2 研究内容与目标 (4)1.3 研究方法与技术路线 (5)2. 系统需求分析 (6)2.1 功能需求 (7)2.2 性能需求 (8)2.3 安全性需求 (9)3. 系统总体设计 (11)3.1 系统架构 (12)3.2 控制器选择 (13)3.3 传感器模块设计 (14)3.4 通信模块设计 (14)4. 系统详细设计 (15)4.1 主程序设计 (17)4.2 传感器数据采集与处理 (18)4.3 通信协议设计 (19)4.4 显示模块设计 (21)5. 系统实现与测试 (22)5.1 硬件实现 (24)5.2 软件实现 (25)5.3 系统测试与调试 (26)6. 系统优化与改进 (28)6.1 系统性能优化 (29)6.2 功能扩展与升级 (30)6.3 用户体验优化 (32)7. 结论与展望 (33)7.1 研究成果总结 (34)7.2 存在问题与不足 (35)7.3 未来发展方向与展望 (37)1. 内容概述本设计项目旨在开发一个基于单片机的公共交通自动到站播报系统，该系统旨在为城市公共交通乘客提供准确的站名及到达时间预报信息。

系统整合了单片机技术、传感器技术、语音合成技术以及定位系统，以实时接收车辆位置与运行状态数据，并通过显示屏和扬声器同时播报即将到站的信息。

信息处理：利用单片机对获取的数据进行处理和分析，确定实际到达时间，并根据预设路线数据计算出各站点的到达时间。

实时播报：系统能够自动言情小说播报站名和预计到达时间，采用多语言支持和调整音量以适应不同乘客的需求。

交互界面：通过简单易用的交互界面，乘客可以实时查看到达其他站点的时间，并咨询线路信息等。

该系统旨在提升公共交通的视觉效果和声觉效果，为乘客提供及时的站点信息，减少等待时间，提高乘车体验，对于改善城市交通秩序与推动绿色出行具有积极作用。

基于单片机的公交车报站器的设计公交车报站器的设计狭义上是指一种能够自动报站的装置，广义上则是指包括音频播放、显示、存储等多种功能的设备。

本文将主要探讨基于单片机的公交车报站器的设计。

一、系统设计方案1.硬件方案：采用单片机作为主控制器，配合存储模块、音频输出电路、显示屏等外设。

2.软件方案：使用嵌入式系统开发软件进行编程，实现公交车报站器的各种功能。

二、硬件设计1.单片机选择：根据实际需求选择适合的单片机，常用的有51系列、AVR、ARM等。

考虑到成本和功耗，可以选择较为简单的51系列单片机。

2.存储模块：通过存储器来存放公交车的站点信息和声音文件，一般可选择EEPROM或者SD卡作为存储介质。

3.音频输出电路：使用单片机的PWM输出接口来控制音频输出电路，根据需要可以选择单声道或者多声道输出。

4.显示屏：可以选择液晶显示屏或者LED显示屏，用于显示当前站点、下一站等信息。

三、软件设计软件设计主要包括系统初始化、报站控制、声音播放和显示控制等部分。

1.系统初始化：包括对单片机的初始化设置，例如时钟、IO口配置等。

2.报站控制：通过定时器和中断来实现定时报站的功能，设置定时器的周期和中断触发的频率。

当定时器中断触发后，调用相应的函数进行报站操作。

3.声音播放：通过读取存储模块中的音频文件，利用单片机的DAC或PWM输出模块将声音信号转换为模拟信号输出。

可以根据实际需要来选择声音播放的方式（单声道或者多声道）和声音文件的格式（例如MP3、WAV等）。

4.显示控制：根据当前车辆的位置和站点信息，将相应的信息显示在显示屏上。

可以通过数码管或者液晶显示屏来实现。

四、功能扩展1.语音广播：增加语音广播功能，可以通过无线传输或者蓝牙连接与公交车上的喇叭进行连接，实现对全车乘客的语音广播。

2.数据通信：通过无线通信模块添加数据通信功能，可以实现与调度中心的数据交互，例如实时更新站点信息、车辆位置等数据。

3.视频监控：添加视频监控模块，实现对公交车内部的监控和录像功能，提高公交车安全性。

毕业设计基于单片机的公交车自动报站系统目录第一章绪论 (1)1.1 本课题的研究意义 (1)1.2 目前几种公交车报站器详细比较 (1)1.2.1 GPS公交车自动报站器 (1)1.2.2 手动式公交车自动报站器 (1)1.2.3 基于单片机的公交车自动报站系统 (2)第二章系统方案的确定 (3)2.1 系统主要要实现的功能 (3)2.2 无线传输模块的选择 (3)2.3 控制模块的选择 (3)2.4 液晶显示模块及语音模块的选择 (3)2.5系统整体硬件电路的确定 (4)第三章系统功能模块详细介绍 (5)3.1 单片机AT89C51 (5)3.1.1 管脚说明 (6)3.1.2 外部晶振的选择 (7)3.1.3 复位电路 (8)3.1.4 按键电路设计 (9)3.2 无线收发模块PT2262/PT2272 (9)3.2.1 PT2262/PT2272引脚图 (9)3.2.2 PT2262/2272接线图以及工作原理 (11)3.2.3 无线数传模块F05V/J05V (13)3.3 显示模块LCD1602 (14)3.3.1 排阻Respack-8 (14)3.3.2 LCD1602的引脚定义 (14)3.3.3 液晶LCD1602常用的11条指令 (17)3.4 语音模块ISD4004 (18)3.5 蜂鸣器和LED指示灯 (20)第四章系统程序设计 (21)4.1 系统仿真主程序流程图 (21)4.2 程序子函数模块 (22)4.2.1 延时函数 (22)4.2.2 检查忙函数 (23)4.2.3 写指令函数 (23)4.2.4 写数据函数 (23)4.2.5 光标位置函数 (24)4.2.6 初始化函数 (24)4.2.7 其他数组定义以及端口定义 (24)4.3 主程序流程图 (25)第五章系统仿真实现 (28)5.1 开发环境KeilC51介绍 (28)5.2 仿真环境PROTEUS介绍 (29)5.3 仿真运行结果截图 (29)5.4 仿真结果 (30)结束语 (32)致谢 (34)参考文献 (35)附录A 系统仿真全部代码 (36)第一章绪论1.1 本课题的研究意义近些年来，随着城市人口的不断增加，人们生活节奏的不断加快，公交车在大城市以及中小城市已经普及，并且有了日新月异的发展，在人民生活中起着重要作用，因此，公交车的正常运行与人们的正常生活息息相关。

基于单片机的公交车自动报站系统设计毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说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。

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作者签名：日期：指导教师签名：日期：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。

作者签名：日期：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。

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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。

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作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日注意事项1.设计（论文）的内容包括：1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）2）原创性声明3）中文摘要（300字左右）、关键词4）外文摘要、关键词5）目次页（附件不统一编入）6）论文主体部分：引言（或绪论）、正文、结论7）参考文献8）致谢9）附录（对论文支持必要时）2.论文字数要求：理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。

公交车报站系统旳设计【摘要】当今社会，对于某些学生和某些上班族来说，公交车成为了一种必不可少旳交通工具。

目前，就我们所在地来说，公交车一般采用旳是手动报站系统，这样，就给司机增长了某些困难和劳动强度，也为乘客旳安全增长了某些隐患。

假如道路复杂旳状况下，司机忘报站或错报站此类失误往往还会给乘客导致某些不必要旳麻烦。

本设计运用AT89C51单片机来实现公车旳自动报站功能，使公交车在快抵达每一种站点旳状况下自动进行语音报站，并且把站台名字显示在LED数码管上。

本系统运用AT89C51作为主控芯片来完毕主控电路旳设计，语音电路、中文点阵显示电路、电源电路作为辅助电路等，重要实现到站自动报站自动显示站点。

【关键词】：自动报站、80C51单片机、语音电路、LED【ABSTRACT】In today's society，to some students and some office worker，bus becomes a necessary means of transportation. At present in our location，the bus usually adopts automatically stops, which increases some difficulties and labor strength of drivers and some risks of passengers. Under the complex road circumstance, drivers may forget to stop or stop by mistake, which will cause some unnecessary troubles.This design uses single-chip microcomputer AT89C51 to realize the automatic bus stops function，which makes bus in quick arrive every site under the condition of the automatic for voice stops，and put in LED digital display platform name tube. This system is required to exploit the AT89C51 as the master chip to complete the main control circuit design，voicecircuits，Chinese characters dot matrix display circuit，the power circuit as auxiliary circuit，etc.，and it mainly realizes automatic station stops and automatic display site.【KEY WORD】:automatic stops，80C51 SCM，pronunciation chip，LED目录一、引言.................................................. 错误!未定义书签。

基于单片机的公交车自动报站系统在现代城市的公共交通中，公交车是人们出行的重要工具之一。

为了给乘客提供更加便捷和准确的服务，公交车自动报站系统应运而生。

基于单片机的公交车自动报站系统以其成本低、可靠性高、易于实现等优点，得到了广泛的应用。

一、公交车自动报站系统的需求分析公交车自动报站系统的主要目的是在车辆到达每个站点时，能够准确、及时地向乘客播报当前站点的名称，并提供相关的提示信息，如下一站的名称、换乘线路等。

这样可以方便乘客了解行程，避免坐过站或提前下车。

此外，系统还需要具备以下功能：1、实时定位功能：能够准确获取公交车的当前位置。

2、数据存储功能：存储各个站点的相关信息，如站点名称、经纬度等。

3、语音播报功能：清晰、准确地播报站点信息。

4、显示功能：在车内显示屏上显示当前站点和下一站的信息。

5、可扩展性：能够方便地添加新的站点和线路信息。

二、基于单片机的公交车自动报站系统的硬件组成1、单片机单片机是整个系统的核心控制单元，负责处理各种数据和控制信号。

常见的单片机型号有 STM32、Arduino 等。

2、定位模块用于获取公交车的实时位置信息，常见的定位技术有 GPS 和北斗卫星定位。

定位模块将位置数据传输给单片机进行处理。

3、存储模块存储各个站点的相关信息，如站点名称、经纬度、语音文件等。

存储模块可以采用闪存芯片或 SD 卡等。

4、语音模块实现站点信息的语音播报功能。

语音模块可以将预先录制好的语音文件进行播放，或者通过文本转语音技术实时生成语音。

5、显示模块在车内显示屏上显示当前站点和下一站的信息，方便乘客查看。

显示模块可以采用液晶显示屏或 LED 显示屏。

6、按键模块用于司机手动控制报站、切换线路等操作。

三、基于单片机的公交车自动报站系统的软件设计1、系统初始化在系统启动时，进行单片机的初始化设置，包括端口配置、时钟设置、中断设置等。

同时，读取存储模块中的站点信息和相关设置。

2、定位数据处理不断接收定位模块传来的位置数据，并与存储模块中的站点经纬度信息进行比较，判断公交车是否到达站点。