公交车自动报站系统的设计 - 毕业设计

公交车自动报站系统的设计

摘 要

根据AT89C51单片机的特点和公交车报站器的特点，本文提出了一种用单片机控制语音芯片进行公交车语音自动报站的方法。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，解释了单片机在应用过程中的方法和可能出现的问题。本文主要介绍硬件电路设计部分。利用AT89C51作为控制器，通过ISD4004语音芯片建立语音信息库，形成变化多样的语音信息，利用其功放播放语音信息以及提示语音，同时运用LED数码管进行站数显示。当公交车到达某站点，用键盘控制本系统工作，通过语音电路输出语音信息和提示，同时站数信息在LED数码管上显示。整个系统硬件设计包括键盘电路、复位电路、显示驱动电路、显示电路、内存扩展电路模块。

本系统很大程度上提高公交车报站的准确性，可靠性。提高了公交系统的服务质量。促进城市经济发展和交通变化的和谐发展。

关键词：AT89S51单片机，ISD4004语音芯片，LED数码管，自动报站 目 录

第一章 绪 论 1

1.1 课题研究的背景及意义 1 1.2 报站器的动态发展趋势 1 1.3 设计的主要目标任务 2 1.4 技术指标 2

第2章 方案的选择与论证 3 2.1 方案比较 3 2.1.1 方案一 3 2.1.2 方案二 4 2.2 方案选择 4 第3章 硬件电路的设计 5 3.1 主控电路的设计 5

3.1.1 关于AT89C51单片机 5 3.1.2 振荡器电路的设计 8 3.1.3 复位电路的设计 10 3.1.4 电压变换电路的设计 13 3.2 脉冲检测电路的设计 14 3.2.1 霍尔器件简介 14 3.2.2 光电耦合器简介 15 3.2.3 脉冲检测电路的设计 16 3.3 语音输出电路的设计 16 3.3.1 关于语音芯片 16 3.3.2 录音、放音电路的设计 21 3.4 LED显示电路的设计 24 3.4.1 LED显示器件简介 24 3.4.2 6116芯片简介 27

3.4.3 LED点阵汉字显示电路的设计 28 3.5 总电路图设计 29 第4章 软件设计 30 4.1 主控程序的设计 30 4.1.1 流程图 30 4.1.2 程序清单 31 4.2 语音报站程序的设计 34 4.2.1 流程图 34 4.2.2 程序清单 35

4.3 LED汉字显示程序的设计 40

第1章 绪 论

随着科学技术的日益发展和进步, 无人售票公交车在街头多起来了，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。

1.1 课题研究的背景及意义

公共汽车为外出的人们提供了方便快捷的服务，而公共汽车的报站直接影响服务的质量。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，在很多大城市已经被淘汰。近年来，随着科学技术的日益发展和进步，微型计算机技术已经在许多领域得到了广泛的应用。在声学领域，微机技术与各种语音芯片相结合，即可完成语音的合成技术，使得汽车报站器的实现成为可能，从而为市民提供了更加人性化的服务。鉴于传统公交车报站系统的不足之处，结合公交车辆的使用特点及实际营运环境，设计了一种由单片机控制的公交车自动报站系统[1]。

公交车自动报站器的设计主要是为了弥补改变传统语音报站器必须有司机操控才能工作的落后方式，进站、出站自动播报站名及服务用语，为市民提供更人性化，更完善的服务[2]。

1.2 报站器的动态发展趋势

公共汽车行驶在现代文明程度高的市区，它是一道流动的风景线，因而对整车外形乃至色彩都有更高的要求。作为公共汽车还要求有醒目和减少乘务人员劳动强度的电子报站器，电子显示路牌，无人售票装置，前后电视监视系统等新技术的采用也将越来越普及。

公交车报站器在公交事业中占有举足轻重的地位，它直接影响到公交车的服务质量。目前公交车报站有三种方式，一种是利用GPS全球卫星定位系统的公交车报站系统，在司机座位后面隔板上，安装了一台15英寸的液晶电视和 GPS信号接收器，安装了这套设备后，公交车在语音报站的同时，通过液晶电视还可

以显示到站站名的字幕，这样如果没听清报站的话，通过显示屏，乘客也可以一目了然。当出现紧急情况时，调度中心将会给公交车发出相应的信息，以短信的形式传送到显示屏上，同时车载台会发出相应的提示音；驾驶员也可以通过相应的工具进行回复[3]。目前在美国部分城市GPS卫星定位系统已经投入使用，国内也有此类产品的研制开发，其功能强大，系统稳定，但其投资昂贵，尤其是一些中小城市无法承受。另外两种是手动电子报站和人工报站的方式，而它们都离不开司务人员，加大司乘人员的工作强度。手动电子报站一般有司机或者乘务员控制，经常出现错报，误报的情况[4]。

城市公共交通是市民出行的主要交通工具之一。提供舒适，安全、便捷的乘车环境，对于公交企业来说，不仅是应尽的责任，亦是不断追求的目标[5]。

1.3 设计的主要目标任务

本课题要求设计一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，同时利用LED点阵电路进行汉字显示。本设计要求利用AT89C51作为主控芯片完成主控电路的设计，辅助电路要求包括语音电路、汉字点阵显示电路、电源电路等。

1.4 技术指标

工作电压 24V 静态功耗 ?6W 音频输出 ?10W 信噪比 34DB

系统容量 可容纳300个站点信息和8分钟语音广告信息 环境温度 -30℃～80℃ 最大广告条数 100条

第2章 方案的选择与论证

公交车自动报站系统的设计主要是对里程计数来控制报站时刻，进站、出站自动播报站名及服务用语，准确、及时、完全不需要人工介入。本章介绍了两种不同的方案，并将其进行对比。

2.1 方案比较

2.1.1 方案一

公交车站自动报站器的设计，对车轮轴的转角的脉冲进行计数，将计数值与预置值对比，即可确定报站时刻，达到准确自动的目的。以AT89C51为主控芯片，对外来脉冲计数，结合语音芯片ISD4004输出语音。系统由脉冲检测、脉冲计数、CPU控制、控制信号、语音芯片、输出显示等组成。原理框图如图2.1所示。

脉冲检测 脉冲计数 控制信号 CPU控制 输出显示 语音芯片 放音电路 图2.1 原理框图

1. 脉冲检测：该系统关键是对转轴所转过的圈数进行计数，考虑到车辆将在复杂的 环境中运行，故采用可靠的霍尔元件DN6848作为信号的采集装置，再经光电耦合器4N25输入给单片机。

2. 脉冲计数：光电耦合器的信号进入C51后，采用中断方式对脉冲计数。外部晶振12MHz。

3. CPU控制：程序中将计数值于预置值进行比较，判断是否到站，当到站时就输出信号控制语言芯片进行报站。