1、本科毕业设计（论文）说明书基于单片机的公交车自动报站系统的设计毕业论文（设计）原创性声明本人所呈交的毕业论文（设计）是我在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除文中已经注明引用的内容外，本论文（设计）不包含其他个人已经发表或撰写过的研究成果。对本论文（设计）的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明并表示谢意。作者签名： 日期：毕业论文（设计）授权使用说明本论文（设计）作者完全了解*学院有关保留、使用毕业论文（设计） 的规定，学校有权保留论文（设计）并向相关部门送交论文（设计）的电子版和纸质版。有权将论文（设计）用于非赢利目的的少量复制并允许论文（设计）进入学校图
2、书馆被查阅。学校可以公布论文（设计）的全部或部分内容。保密的论文（设计）在解密后适用本规定。作者签名：指导教师签名：日期：日期：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。3. 附件包括：任务书、开题报告、外文译文、译文原
3、文（复印件）。4. 文字、图表要求：1）文字通顺，语言流畅，书写字迹工整，打印字体及大小符合要求，无错别字，不准请他人 代 写 2）工程设计类题目的图纸，要求部分用尺规绘制，部分用计算机绘制，所有图纸应符合国家技术标准规范。图表整洁，布局合理，文字注释必须使用工程字书写，不准用徒手画 3）毕业论文须用A4 单面打印，论文50 页以上的双面打印4） 图表应绘制于无格子的页面上5） 软件工程类课题应有程序清单，并提供电子文档5. 装订顺序1） 设计（论文）2） 附件：按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）次序装订华 南 理 工 大 学 广 州 汽 车 学 院毕 业 设 计 （论文） 任
4、 务 书兹发给班学生 毕业设计（论文）任务书，内容如下：1. 毕业设计（论文）题目：基于单片机的公交车自动报站系统的设计2. 应完成的项目：（1） 设计一个公交车自动报站系统，以实现公交车的语音自动报站，即在进站、 出站时候自动播报语音提示信息及服务用语，同时进行显示。（2） 公交车自动报站系统实物的制作与调试（3） 论文的撰写3. 参考资料以及说明：（1） 廖继红.数字通信技术M.北京：高等教育出版社,2006 年（2） 梁子伊.ISD4004 系列语音芯片的单片机控制技术J.（3） 周航慈.单片机应用系统程序设计技术M.北京航空航天大学出版社（4） 胡汉才.单片机原理及系统设计M. 北京：
5、清华大学出版社,2001.01 第一版（5）（6）（7）4. 本毕业设计（论文）任务书于年月日发出，应于年月 日前完成， 然后提交毕业考试委员会进行答辩。专业教研组（系）负责人 审核 年 月 日指导教师（导师组）签发 年 月 日毕业设计（论文）评语： 毕业设计（论文）总评成绩： 毕业设计（论文）答辩小组负责人签字： 年月日摘要根据 STC89C52 单片机的特点和公交车报站的特点，本文提出了一种用单片机控制语音芯片进行公交车语音模拟报站的方法，同时给出了软硬件设计的方法，设计过程中包括硬件电路设计和软件程序编写两个方面。本系统硬件利用 STC89C52 作为 CPU 进行总体控制，通过 ISD
6、4004 语音芯片建立语音信息库，对语音信息进行自由组合，形成变化多样的语音信息，利用 LM386 功能播出语音信息以及提示语音，同时运用 LCD 液晶显示器进行站数显示。本系统软件利用软件 keilC51 进行 C 语言编程，将系统要实现的 LCD 显示， ISD4004 语音播报，红外控制中断服务程序等进行编程，把程序通过串口写到STC89C52 中去，反复进行调试，将系统完善。当公交车到达某站点，用键盘控制本系统工作，或者通过红外遥控触发系统工作， 通过语音电路输出语音信息和提示，LCD 液晶显示器同时显示时间、温度信息。时间采用实时时钟芯片 DS1302 来获取信息，通过手动键盘，识别
7、语音播放地址，驱动扬声器播放相应站名，温度采用温度传感芯片 DS18B20 来获取温度信息，再通过单片机处理由液晶器显示出来，该公交车报站器结构简单，使用灵活，功能稳定，音质自然、清晰，无论对于社会或者科研都有一定的研究价值。关键词：公交车，液晶显示器，单片机，语音芯片IIIThe design of bus station-voice reported were based on theMCUAbstractAccording to the characteristicsof the STC89C52 microcontroller and the characteristics of bu
8、s-stop, this paper, a voice chip whit a microprocessor controlled voice synthesizer reported the bus station, and gives the hardware and software design methods, design process, including hardware design and two aspects of software programming.The system hardware using STC89C52 as the CPU for overal
9、l control, the establishment by ISD4004 voice chip voice information database, and a free combination of voice information to form a diverse voice message, voice message broadcast using LM386 amplifier and voice prompts.The system software uses the C programming language software keilC51, the system
10、 to achieve the LCD display, ISD4004 voice broadcast, infrared control program such as interrupt service routine, the procedure to go through the serial port writes STC89C52, repeated testing,to make the system perfect.While the use the keyboard to control the system work, Or by infrared remote trig
11、ger system work ， the output voice information through voice circuits and tips, LCD simultaneously shows time, temperature Information, real time clock chip DS1302 used to obtain time information by manual keyboard, voice broadcast address recognition, driving speaker broadcast station name, Tempera
12、ture using temperature sensor chip DS18B20 to obtain temperature information, and then processing through the MCU out of the liquid crystal displays. The bus-stop device structure is simple, flexible, functional stability, and sound natural, regardless of social or scientific research has some value
13、.Keyword: Bus, LCD, MCU, Voice Chip目 录摘 要I ABSTRACTII引言1第一章 公交车自动报站系统设计的意义及任务3 1.1 公交车自动报站系统设计的意义3 1.2 设计任务3第二章 系统的硬件设计和方案对比选择5 2.1 系统设计结构图5 2.2 系统设计方案对比选择5 2.2.1 MCU 微处理控制器的方案对比选择6 2.2.2 LCD 液晶显示模块的方案对比选择6 2.2.3 语音芯片的方案对比选择7 2.2.4实时时钟电路的方案对比选择7 2.2.5 控制方式方案选择8第三章 系统的硬件设计电路及元件说明9 3.1 MCU 微控制器电路9 3.2
14、 LCD 液晶显示电路11 3.3 语音芯片电路14 3.3.1 ISD4004 引脚的说明14 3.3.2 ISD4004 的操作模式说明16 3.4 功放电路17 3.5 红外无线控制电路及控制说明18 3.6 按键控制20 3.7 实时时钟电路20 3.8 温度传感模块21 3.9 晶振电路22 3.10 系统电源供电电路23第四章 系统的软件设计25 4.1 中断服务程序25 4.2 录音/放音控制程序27 4.3 红外遥控解码程序28 4.4 主程序设计29第五章 系统的制作、焊接与调试31 5.1 系统的制作31 5.2 系统的焊接31 5.3 系统的调试31第六章 系统的验证及改
15、进33 6.1 系统的验证33 6.2 系统的待改进的模块33设计总结35 参考文献37 致谢39 附录1 附录一 系统的主程序清单1 附录二 基本单片机公交车自动报站系统设计的原理图10 附录三 基本单片机公交车自动报站系统设计的 PCB 图11 附录四 基于单片机公交车自动报站系统设计的元器件清单12 附录五 基于单片机公交车自动报站系统设计的实物图13 附录六 基于单片机公交车自动报站系统设计的使用说明14 引言引言虽着我国城市建设的发展，对城市服务行业的服务质量要求也越来越高。公交车作为市民出行的主要交通工具，已经被越来越多的市民所熟悉，公交车服务质量它代表了一个城市交通发展的水平。现
16、如今由售票员人工售票，报站的公交车已经基本没有了，无人售票公交车在街头逐渐多起来了，语音报站器也被广泛使用，这在相当大的程度上免除了乘务人员沿途报站的麻烦，给许多不熟悉公交线路的乘客带来了方便。随着电子技术的不断发展，单片机技术的日益成熟，和多媒体技术的普通应用， 使得公交车语音报站器服务更加完善。本设计结合单片机的特点和公交车报站器的特点，提出了一种基于单片机 STC89C52 来控制语音芯片 ISD4004 进行公交车语音报站， 并通过 LCD1602 来显示当前实时情况。本设计的论文包括硬件电路设计和软件程序设计两个方面，其中前者主要在第三章中重点叙述，后者在第四章中叙述。在本设计论文的
17、结尾，分别附有与本设计相关的资料，包括设计系统主程序，系统原理图，系统PCB 图，系统元件清单，系统实物图及系统使用说明。3华南理工大学广州汽车学院本科毕业设计（论文）说明书第一章 公交车自动报站系统设计的意义及任务第一章 公交车自动报站系统设计的意义及任务1.1 公交车自动报站系统设计的意义随着城市化进程的加快，公交交通作为城市的基础设施之一，仍然是绝大多数出行者的首选交通式。传统由乘务人员人工报站，该方式因其效果太差和工作强度太大， 在绝大多城市已经被淘汰。随着科学技术的日益发展和进步，微型计算机已经在很多领域得到广泛的应用。在声学领域，微机技术与各种语音芯片的结合，既可以完成语音的合成技
18、术，又可以使得公交车报站器的实现，从而为市民提供了更加人性化的服务，鉴于公交车报站的具体情况，结合公交车的使用特点及实际运营环境，设计了一种由单片机控制的公交车报站系统。公交车报站系统的设计应用单片机，LED 显示，语音芯片，使得到站信息及提示信息以语音和显示的方式告知市民，为市民提供更人性化，更完善的服务。选题的研究现状如下所述：目前公交车报站系统技术主要有以下几种：第一种是目前最常用的系统，到站前由乘务人员按动进站按钮开始报站，出站时由乘务人员按下出站按钮并且开始预报下站的站名；第二种是门控语音报站器，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；第三种是无线信标语音报站
19、器，它是在每个公交车站点设置发射信标点，公交车临近到站点左右会收到信标信号，开始自动报站，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信标，建设复杂、费用高，大部分站点无电源供应，公交车数量多时存在频率干扰问题，且较严重，用户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。 1.2 设计任务公交车自动报站系统的主要设计任务如下：1). 通过大量的参考文献，了解公交车报站系统的相关技术与概念，并做出一些总结。2). 不同公交线路的站名的输入和更换。3). 可以完
20、整地手动播报一条公交线路的站名，包括上行线路与下行线路。4). 使用本系统可以进行语音播报，使报站器更人性化。5). 可以在 LED 显示屏上显示时间、日期、报站信息、提示语和广告。6). 利用汽车后门的打开与关闭实现对当前站名的播报和下一站的预报，当播报出错时还可以利用调试按钮进行对播报系统的调试。第二章 系统的硬件设计和方案对比选择7第二章 系统的硬件设计和方案对比选择本章重点主要是从系统结构图来阐述了硬件的设计以及从方案上对比选择各个电路部分的原件，目的是使系统达到一个低成本、高质量、稳定可靠的设计。2.1 系统设计结构图根据系统设计的要求和设计思路，确定该系统的系统设计结构图。如图 2
21、-1 所示。硬件电路主要有 MCU 微处理控制器单元、LCD 液晶显示模块、语音芯片、功放、按键控制、红外电路模块、温度测试模块、实时时钟电路、晶振电路、电影模块等电路组成。图 2-1 系统设计结构图2.2 系统设计方案对比选择根据设计要求，结合实际情况和设计成本要求，对系统主要部分的电路方案叙述如下。2.2.1 MCU 微处理控制器的方案对比选择方案一：MCU 微处理控制器的种类很多，有宏晶科技公司生产的 STC89CXX 系列单片机，其中有 8 位的单片机，也有 16 位的单片机。STC89C52 为 8 位的单片机，它是一种低损耗、高性能的 CMOS 微处理器，片内有 8K 字节的存储空
22、间，128 字节 RAM、4 个 8 位并口、1 个全双工串行口、2 个 16 位定时/计数器，寻址范围 64K。并且可以在线进行重复编程、快速擦除、快速写入程序，能重复擦除/写入 1000 次左右，数据保存时间为十年。方案二：微处理控制器也有凌阳公司生产的，同样有8 位的CPU 和 16 位的CPU。它也有很多特点，比如：体积下、集成度高、可靠行好、易于扩展；具有较强的中断处理能力；功能强、效率高的指令系统及低功耗、低电压。但是其应用领域主要是为控制处理数据处理以及数字信号处理等领域，其中凌阳的 16 位单片机就是为适应这种发展而设计的。综上所述，在本设计中，考虑到本人对单片机的运用熟练度和
23、单片机功能领域， 选择宏晶科技公司生产的 STC89C52 单片机作为本设计的微控制器。2.2.2 LCD 液晶显示模块的方案对比选择 方案一：显示的方法有很多种，其中 LED 数码管是常用的一种显示方法。在这个设计中，可以用 LED 数码管来显示相应站台的站号，提醒司机自动是去向或者是回向的第几站，让司机心里有数，同时增加显示数字的可读性。该设计中，显示站号，至少要 2 个 LED 数码管，显示时间信息要12 个，显示温度信息要2 个，总共需要16 个 LED数码管。单价是 1.2 元，那 16 个共需要 161.2=19.2（元）。另外十几个数码在布线中会很累赘，而且显示效果也不佳，给设计
24、带来很不方便的使用，也不实用。方案二：LCD1602 液晶显示器是一块价廉物美的器件，其体积小，控制简单，使用方便。它能显示 2 行 16 列的数字或英文信息，另外它的线很少，只要 8 根数据线和 3 根控制线，这样给使用带来很大的方便，节约单片机 I/O 口。市场上一块 LCD1602 的价格也就 15 元左右，比数码管还便宜，况且显示的站牌能更清晰。方案三：功能强大、可以显示中文文字的 LCD12864 液晶显示器，其价格贵，体积大，控制比 LCD1602 稍微复杂点，但是使用也是很方便的。在控制使用上，需要 8 根数据线和 3 根控制线，其余的 PSB、RST 和 BLA 直接与 VCC
25、 相连接。但是在本设计中使用它的性价比不高，体积大，占用覆铜板面积大，而且笨拙。综上所述，在 LCD 液晶显示模块上，选择方案二中的 LCD1602 液晶显示器作为本设计的显示模块。显示时间、温度、去向或者是回向的站号信息，方便司机和乘客读取其上面的信息值得目前的实时情况。2.2.3 语音芯片的方案对比选择方案一：台湾公司生产的 ARP9600 语音录放芯片，是采用模拟存储技术的一款音质好、低嗓音不怕断电、可反复录放的新型语音芯片，单片可录放32-60 秒，串行控制时可分 256 段以上，并行控制时最大可分 8 段。与 ISD 同类芯片相比它具有：价格便宜，有多种手动控制方式，分段管理方便、多
26、段控制时电路简单、采样速度及录放音时间可调、每个单键均有开始停止循环多种功能等特点，同时保留了 ISD4004 芯片一些特点，都是 DIP28 双列直插塑料封装，在管脚排列上也基本相同。方案二：ISD4004 系列工作电压3V,单片录放时间8 至16 分钟,音质好,适用于移动电话及其他便携式电子产品中。芯片采用CMOS 技术,内含振荡器、防混淆滤波器、平滑滤波器、音频放大器、自动静噪及高密度多电平闪烁存贮陈列。芯片设计是基于所有操作必须由微控制器控制,操作命令可通过串行通信接口(SPI 或Microwire)送入。芯片采用多电平直接模拟量存储技术, 每个采样值直接存贮在片内闪烁存贮器中,因此能
27、够非常真实、自然地再现语音、音乐、音调和效果声,避免了一般固体录音电路因量化和压缩造成的量化噪声和金属声。采样频率可为 4.0,5.3,6.4,8.0kHz,频率越低, 录放时间越长,而音质则有所下降,片内信息存于闪烁存贮器中,可在断电情况下保存 100 年(典型值),反复录音10 万次。综上所述，结合本设计的需要及控制情况，选择方案二最好。台湾公司生产的ARP9600语音录放芯片和美国ISD公司的ISD4004语音录放芯片相比，相同点都是DIP28 双列直插塑料封装，在管脚排列上也基本相同，+5V 电源供电，可以不加功放直接外接驱动扬声器。但是不同点是ISD4004的录放时间为8至16分钟，
28、在设计中需要录音时间长点的，利于每个站台的录音和报站；另外，在控制上，ISD4004可以直接通过地址的方式查询录音信息并通过扬声器报放录音信息；最后也是最重要的，ISD4004具有录音结束标志EOM ，当录音结束后，单片机可以通过读取该标志产生中断信号， 使CE 、PD置高电平，从而控制ISD4004进入不工作节能状态。2.2.4实时时钟电路的方案对比选择方案一：DS1302 是美国 DALLAS 公司推出的一种高性能、低功耗、带 RAM 的实时时钟电路芯片，它可以对年、月、日、星期、时、分、秒进行计时，具有闰年补偿功能，工作电压为 2.5V5.5V。采用三线接口与 CPU 进行同步通信，并可
29、采用突发方式一次传送多个字节的时钟信号或 RAM 数据。DS1302 内部有一个 318 的应用临时性存放数据的RAM 寄存器。DS1302 是有主电源/后背电源双电源引脚，可以同时对后背电源进行涓细电流充电。方案二：DS12887 也是是美国 DALLAS 半导体公司最新推出的串行接口实时时钟芯片，采用CMOS 技术制成，内部具有晶振和时钟芯片备份锂电池。采用 DS12887 芯片设计的时钟电路无需任何外围电路和器件，并有良好的微机接口。 DS12887 芯片具有微功耗、外围接口简单、精度高、工作稳定可靠等优点，可广泛用于各种需要接很多引脚，才能对它达到一个很好的控制。综上所述，结合本设计的
30、实际问题及单片机 I/O 口线，选择方案一种的 DS1302 作为本设计的实时时钟电路的芯片。其控制方便、占单片机I/O 口线少、体积小、价格便宜，方便本设计的使用。2.2.5 控制方式方案选择考虑到本设计的接收站号信息和本人所学信息领域，采用红外发送接收模块作为本设计的主要控制方式，将每个站台都设置成一个红外发射模块，有自己的发射的信息，在公交车上设置一个红外接收模块，每当接收到站台所发射的信号做出相应的站台播报信息和显示，并且精度较准，然后再此基础上加多一个键盘控制方式以便在站台报站时发生错误信号可以做出调整，采用单键控制，循环线路，一个上行路线，一个下行路线。第三章 系统的硬件设计电路及元件说明第三章 系统的硬件设计电路及元件说明本章根据系统设计结构图来对每个部分的电路进行分析和说明，重点讲述微控制器 STC89C52、语音芯片 ISD4004、液晶显示模块 LCD1602、实时时钟芯片 DS1302、温度模块芯片 DB18B20 和红外控制模块。该系统中 STC89C52 是核心器件，系统的设计原理图如附录二所示。3.1 MCU 微控制器电路STC89C52 的塑封图
