機械電子工程畢業(yè)論文-基于單片機的公交車報站系統(tǒng)設(shè)計

1、<p><b>　　本科畢業(yè)論文</b></p><p><b>　?。?0 屆）</b></p><p>　　基于單片機的公交車報站系統(tǒng)設(shè)計</p><p><b>　　誠信聲明</b></p><p>　　本人鄭重聲明：本論文及其研究工作是本人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下

2、獨立完成的，在完成論文時所利用的一切資料均已在參考文獻中列出。</p><p>　　本人簽名： 年 月 日</p><p><b>　　畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書</b></p><p>　　設(shè)計題目： 基于單片機的公交車報站系統(tǒng)設(shè)計

3、 </p><p><b>　　1．課題意義及目標(biāo)</b></p><p>　　學(xué)習(xí)并掌握單片機及相關(guān)知識；實現(xiàn)公交車語音報站并有誤報糾錯功能，能播報語音提示信息及服務(wù)用語；在查閱資料的基礎(chǔ)上，完成系統(tǒng)整體方案設(shè)計；完成系統(tǒng)硬件設(shè)計，完成控制、顯示及語音部分的設(shè)計，完成系統(tǒng)元器件的選型，在掌握電子線路圖繪制工具軟件的基礎(chǔ)上，完成系統(tǒng)組成框圖的繪制、完成相關(guān)

4、電路圖及系統(tǒng)原理圖的繪制；完成系統(tǒng)軟件設(shè)計包括軟件流程圖的繪制及程序的編制及調(diào)試。</p><p><b>　　2．主要內(nèi)容</b></p><p>　　(1)、認(rèn)真閱讀任務(wù)書，通過查閱相關(guān)文獻資料，在了解課題研究目的意義及現(xiàn)狀</p><p>　　等基礎(chǔ)上，構(gòu)建設(shè)計方案并進行充分論證，并撰寫開題報告；</p><p>

5、　　(2)、進行系統(tǒng)總體設(shè)計，熟悉開發(fā)環(huán)境；</p><p>　　(3)、系統(tǒng)硬件設(shè)計，系統(tǒng)軟件設(shè)計；</p><p>　　(4)、畢業(yè)設(shè)計說明書；</p><p><b>　　3．主要參考資料</b></p><p>　　[1]李曉林.單片機原理與接口技術(shù)[M] . 北京：電子工業(yè)出版社, 2013</p>

6、<p>　　[2]徐沐龍.單片機原理及應(yīng)用[M] . 北京：機械工業(yè)出版社, 2013</p><p><b>　　4．進度安排</b></p><p>　　審核人： 年 月 日</p><p>　　基于單片機的公交車報站系統(tǒng)設(shè)計</p><p>

7、;　　摘 要：公交車作為常用的交通工具為人們的出行提供了方便快捷的服務(wù)，公交車的報站則直接影響服務(wù)的質(zhì)量。針對當(dāng)前普遍使用的公交報站器，本課題在其基礎(chǔ)上進行了改進，設(shè)計了一款基于單片機的手動公交報站系統(tǒng)。 </p><p>　　該系統(tǒng)以AT89C51單片機為核心控制部分集合了LCD顯示，ISD4004語音播放，按鍵控制等多個模塊。主要實現(xiàn)的功能為：進站和出站時，通過鍵盤手動控制報站，同時可將信息及服務(wù)用語

8、在顯示屏上顯示，使得乘客能及時了解所需信息，為市民提供更人性化，更完善的服務(wù)。與此同時，還增加了誤報糾錯功能使系統(tǒng)更加完善。</p><p>　　關(guān)鍵詞：公交報站，LCD，AT89C51單片機</p><p>　　Design of bus station system based on MCU</p><p>　　Abstract：Bus as the commo

9、nly used transport for people to travel to provide a convenient and fast service.The newspaper station directly affects the quality of service. Aiming at the bus stop which is used widely today.This thesis has carried on

10、 the improvement, designs a manual public transportation station system based on SCM. </p><p>　　The system takes single-chip microcomputer as the core control part of the collection of LCD display, ISD4

11、004 voice playback, buttons control and other modules. The main function is: The driver can control the report station through the keyboard manual when inbound and outbound.At the same time, the information of station w

12、ill be displayed on the LCD screen so that the passengers can understand the required information in time. This will provide the public with more humane and more perfect serv</p><p>　　Keywords: bus station,

13、LCD, AT89c51 microcontroller</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　1 前言1</b></p><p>　　1.1 選題的背景及意義1</p><p>　　1.2 公交報站系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀與發(fā)展方向2</p><

14、;p>　　2系統(tǒng)的方案設(shè)計4</p><p>　　2.1系統(tǒng)的工作原理4</p><p>　　2.2方案比較與選擇4</p><p><b>　　3 硬件設(shè)計6</b></p><p>　　3.1 主控電路設(shè)計6</p><p>　　3.1.1 單片機選型6</p>

15、<p>　　3.1.2 振蕩電路6</p><p>　　3.1.3 復(fù)位電路8</p><p>　　3.2語音電路設(shè)計10</p><p>　　3.3顯示電路設(shè)計14</p><p>　　3.4按鍵電路設(shè)計14</p><p>　　3.4.1按鍵的確認(rèn)16</p><p>

16、;　　3.4.2按鍵防抖動技術(shù)16</p><p>　　3.4.3按鍵保護16</p><p><b>　　4 軟件設(shè)計17</b></p><p>　　4.1主程序流程圖17</p><p>　　4.2模塊程序設(shè)計18</p><p>　　4.2.1語音播放流程圖18</p&g

17、t;<p>　　4.2.2顯示模塊流程圖20</p><p>　　4.2.3按鍵模塊21</p><p><b>　　5 總結(jié)22</b></p><p><b>　　參考文獻24</b></p><p><b>　　致 謝25</b></p&g

18、t;<p><b>　　附 錄26</b></p><p><b>　　1 前言</b></p><p>　　1.1 選題的背景及意義</p><p>　　當(dāng)今社會在伴隨著經(jīng)濟快速發(fā)展，城市化進程提高的同時，對于交通出行的要求也越來越高。而作為一個人口大國，這一問題尤為明顯。近年來人們的個人收入都有了很大

19、的提高，因此越來越多的人都有了私家車，但這最直接的后果就是增大了城市交通的壓力。公交車的存在極大的緩解了城市交通的壓力，公交線路遍布整個城市，完全能夠滿足人們?nèi)粘５某鲂?，不僅方便快捷而且經(jīng)濟實惠，與此同時更減少了汽車尾氣排放,發(fā)展公共交通事業(yè)是城市發(fā)展建設(shè)中非常重要的一環(huán)。想要吸引市民乘坐公交車出行，首要的方法就是提高公交車運營服務(wù)水平。</p><p>　　作為市民出行的主要交通工具之一，公交車的服務(wù)系統(tǒng)配置將

20、直接影響乘客的出行體驗。對于公交車大家都是非常熟悉的，在工作日出行最避免不了的就是擠公交了，過去，公交車上通常是由司機或者售票員在到站時報站，由于各地的方言口音等都存在或多或少的差異，很容易給乘客造成困擾，導(dǎo)致坐錯或坐過站，有時需要售票員喊好幾遍，這種方式既費時費力又有很多弊端，這點在過去本人也深有體會。</p><p>　　隨著科技進步，現(xiàn)在大多數(shù)城市中公交車都已經(jīng)實現(xiàn)了無人售票方式，而微機技術(shù)和語音芯片等技術(shù)

21、的發(fā)展使得公交報站器誕生了，手動公交報站即由司機手動操作，通過操作系統(tǒng)的按鍵，當(dāng)汽車進站時，按下按鍵，系統(tǒng)調(diào)用程序中當(dāng)前站點的信息通過語音芯片由擴音設(shè)備播放給乘客；出站時同理，提醒乘客下一站的站名?，F(xiàn)在的報站系統(tǒng)除了基本的報站功能外還添加了許多服務(wù)用語，例如：在上車時提醒乘客給老人、孕婦讓座，下車時注意安全等。這些功能使得公交系統(tǒng)更加完善同時也為乘客提供了更加人性化的服務(wù)。</p><p>　　手動公交報站雖然操

22、作簡便但也存在一些弊端，司機在開車的同時，還要分出精力操作報站器，容易分散注意力也增加了工作量，尤其是上下班高峰期，車輛擁堵、路況復(fù)雜，這種情況下會存在很大的安全隱患，這就是為什么大家有時在乘車時會發(fā)現(xiàn)司機沒有報站。另一方面，由于是人工操作，出現(xiàn)差錯是必不可少的，如錯報、漏報等在所難免，有時沒有報站，下一站又連報了好幾站的情況相信大家也是遇到過的。</p><p>　　針對上述情況，本課題模擬設(shè)計了一款手動公交報

23、站系統(tǒng)，具有基本的報站功能。同時增加了改錯功能，即出現(xiàn)錯報、漏報時，司機可以通過按鍵選擇上一站或下一站重新報站，減少了報站出錯帶來的影響；另外，系統(tǒng)配備了液晶顯示屏，能夠顯示當(dāng)前站及下一站站名。因為就本人所見的公交車上都是在車內(nèi)一側(cè)設(shè)有公交線路站牌，到一站后該站紅燈亮，由于方位問題很多乘客不容易看到，對于不熟悉線路的乘客如果沒聽清報站很容易坐過站，而通過車載液晶屏可以及時獲取站臺信息，很好的避免了上述情況發(fā)生。</p>&

24、lt;p>　　1.2 公交報站系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀與發(fā)展方向</p><p>　　公交車自誕生以來一直伴隨著城市交通事業(yè)的變化發(fā)展。在不同的城市，受到人口、環(huán)境、人均收入等各種因素影響公交系統(tǒng)稍有差別。根據(jù)公交車報站的方式可以將起分為：人工報站、手動語音報站、自動報站。過去在鄉(xiāng)鎮(zhèn)中乘車人數(shù)很少，地域也小，到目的地時只要乘務(wù)人員提醒一下即可；在城市中人口流動大，交通線路復(fù)雜只靠乘務(wù)人員很難承擔(dān)這樣的工作量，因此一套

25、智能公交報站系統(tǒng)是必不可少的，而手動報站器造價低廉，操作簡單，低成本即可實現(xiàn)所需的各種功能。在交通線路繁多的城市是首選方案；在較為發(fā)達的大城市中人流量極大，經(jīng)濟科技條件完全可以建立自動報站系統(tǒng)設(shè)施，可以達到報站零錯誤的同時也減輕了司機的工作量。 </p><p>　　公交車報站系統(tǒng)的研究不論是在國內(nèi)還是國外都經(jīng)歷了很久的歷史：</p><p><b>　　國內(nèi)研究現(xiàn)狀</

26、b></p><p>　　我國由于經(jīng)濟起步較晚，所以從事該方面研究的時間較短。城市公共交通設(shè)施的建設(shè)和發(fā)展一直都落后于其他國家，公交車在其中的作用也一直沒有受到過重視。直到近些年來隨著車輛的急劇增加導(dǎo)致的交通擁擠、尾氣污染、環(huán)境惡化等一系列問題引起了人們的重視，政府認(rèn)識到了公交車在其中的重要性，開始加大對公交設(shè)施建設(shè)的投資。由此產(chǎn)生的公交車報站系統(tǒng)也有了很大進步，到目前為止全國大多城市已基本普及了智能報站系

27、統(tǒng)，而部分發(fā)達城市已經(jīng)建立了完整的自動報站設(shè)施，由總站統(tǒng)一調(diào)度，能讓資源得到充分的利用。</p><p><b>　　國外研究現(xiàn)狀</b></p><p>　　在國外對于這方面的研究要比國內(nèi)早幾十年，而其中較早的則是日本，大約是在</p><p>　　20世紀(jì)70年代研制出了公共汽車定位系統(tǒng)，這一研究就是智能公交系統(tǒng)的雛形。而后來人們所知道的C

28、TCS系統(tǒng)也是由日本設(shè)計開發(fā)的；之后稍晚一些從事該方面研究的是美國。與日本不同，美國的側(cè)重點在對出行者性息、電子收費、車隊管理以及交通需求管理等方面的研究，而其中也包括了車輛自動定位系統(tǒng)；歐洲各國家城市都有著悠久的歷史，基于街道較為狹窄的特點，其研究重點在于建設(shè)公交專用道和公交信號優(yōu)先。</p><p>　　無論是何種的研究方向，其最終目的都是為人們提供更加方便快捷更加舒適的出行體驗。通過這些我們不難看出公交報站

29、器將逐漸由人工手動向自動化、智能化發(fā)展，實現(xiàn)完全自動化是其必然的發(fā)展方向。 </p><p>　　2 系統(tǒng)的方案設(shè)計 </p><p>　　2.1 系統(tǒng)的工作原理</p><p>　　根據(jù)公交報站器的功能要求，設(shè)計了如圖2.1的結(jié)構(gòu)圖，其中包括單片機核心控制部

30、分、單片機最小系統(tǒng)（電源、振蕩、復(fù)位電路等）、按鍵電路、顯示模塊、語音模塊。</p><p>　　本系統(tǒng)使用八位單片機作為控制器。當(dāng)系統(tǒng)接收到報站按鍵指令時，單片機通過語音芯片調(diào)用語音模塊錄制好的語音信息，再通過語音輸出電路進行語音報站。同時，單片機通過程序讀取站點信息，送入液晶顯示模塊，將站名、站數(shù)等信息顯示在屏幕上。當(dāng)汽車到達某站時，司機或乘務(wù)人員通過鍵盤來控制系統(tǒng)進行工作。</p><p

31、>　　圖2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　2.2 方案比較與選擇</p><p>　　方案一：公交車自動報站器</p><p>　　就目前來說，常見的自動報站方式有如下幾種：一種是基于GPS的公交報站系統(tǒng)，</p><p>　　其原理是通過GPS定位系統(tǒng)確定汽車當(dāng)前所在位置的坐標(biāo)，當(dāng)公交車到達預(yù)設(shè)站點一</p>&l

32、t;p>　　定范圍內(nèi)時即自動播報站臺信息以及服務(wù)用語等等，同樣離開該范圍后，亦會播放出站語音；另一種是無線射頻識別技術(shù)，在各個站臺建設(shè)一個無線信號發(fā)射裝置，而車上配備有接收裝置，到達站點范圍內(nèi)，解碼接收到的信號，調(diào)用程序，對站臺信息進行播報；除此之外 還有一種是通過對車輪軸的轉(zhuǎn)角脈沖進行計數(shù)，將計數(shù)值和預(yù)置值對比，即可確定報站時刻，達到準(zhǔn)確報站的目的。還有一些使用很少的方式，這里就不一一列舉了。</p><p&

33、gt;　　這種報站方式最顯著的優(yōu)點就是節(jié)約勞動力，全程自動實現(xiàn)，無需人工操作而且準(zhǔn)確快捷。但其最大的前提是要花費大量人力物力進行系統(tǒng)的建設(shè)，一旦建成所帶來的效益也是不容忽視的。</p><p><b>　　方案二：手動報站</b></p><p>　　在公交車上配有控制器，到站時司機只需按下按鍵，即可調(diào)用程序控制輸出模塊進行報站。</p><p&g

34、t;　　與自動報站的方式相比較，手動報站功能雖然落后很多，但其最大的優(yōu)勢在于造價低廉，系統(tǒng)簡單，易于實現(xiàn)。雖然在一定程度上增加了司機的工作，但由于低付出高回報，只需少量操作即可達到接近自動報站的效果，使得手動報站在很多地區(qū)仍占有較大的比例。</p><p>　　對上述方案進行比較，自動報站系統(tǒng)普遍造價較高，定位精度能否符合要求，有待研究；站臺裝置建設(shè)不僅費時費力，同時不同線路的信號干擾問題也須要考慮。而且一旦公交

35、線路發(fā)生變化，增減站臺等都會造成系統(tǒng)無法正常運行。由此也可以看出自動報站系統(tǒng)尚處于研究發(fā)展階段，還存在一些缺陷。</p><p>　　自動報站與手動報站在輸出部分基本上相同，區(qū)別在于輸入信號是來源于手動還是其他方式。綜合上述分析結(jié)合單片機系統(tǒng)設(shè)計的原則，本設(shè)計選用手動報站系統(tǒng)。與自動報站相比可靠性和性價比較高同時操作簡單，更重要的是設(shè)計周期短，易于實現(xiàn)和檢測，發(fā)現(xiàn)問題也能夠及時修正。</p><

36、;p><b>　　3 硬件設(shè)計</b></p><p>　　3.1 主控電路設(shè)計</p><p>　　3.1.1 單片機選型</p><p>　　單片機的選擇對于后續(xù)的電路設(shè)計和軟件編程的工作量和復(fù)雜程度都有著很大的影響，在選型時應(yīng)遵循基本原則，功能最低要求要能夠達到設(shè)計要求，在此基礎(chǔ)上考慮可靠性以及性價比等。同時在設(shè)計時還要盡量用芯片完

37、成，少用外圍器件，因為過多的外接電路不僅會增加成本還會增加系統(tǒng)復(fù)雜性出錯率也會相應(yīng)提高，因此要簡化外圍電路，盡可能用軟件功能取代硬件功能。綜合上述原則，本人選用了AT89C51單片機。</p><p>　　AT89C51是一種帶4K字節(jié)FLASH存儲器的低電壓、高性能CMOS 8位微處理器。選擇該型號是基于以下幾點：指令簡單，易學(xué)易懂；外圍電路簡單，硬件設(shè)計方便；IO口操作簡單，無方向寄存器；資源豐富，一般設(shè)計足

38、夠用了，要實現(xiàn)本設(shè)計的功能完全足夠了；價格便宜、容易購買，資料豐富容易查到，程序燒寫簡單等多種優(yōu)點。同時在單片機的學(xué)習(xí)中我們教學(xué)使用的也是該型號，因此對其功能和指令都較為熟悉，在設(shè)計時也方便很多。</p><p>　　3.1.2 振蕩電路</p><p>　　單片機系統(tǒng)內(nèi)都有晶體振蕩器，它通過與單片機內(nèi)部電路結(jié)合產(chǎn)生系統(tǒng)所需的時鐘頻率，而晶振頻率的高低直接決定了單片機運行的快慢。主要由一個

39、單級反相器組成。XTAL1為反相器的輸入，XTAL2為反相器的輸出?？梢岳盟鼉?nèi)部的振蕩器產(chǎn)生時鐘，只要在XTAL1和XTAL2引腳上外接一個晶體及電容組成的并聯(lián)諧振電路，便構(gòu)成一個自激振蕩器，此方法稱為內(nèi)部方式。 </p><p>　　另一種方法為外部時鐘方式，外部振蕩信號通過XTAL2端直接接至內(nèi)部時鐘電路內(nèi)部反相放大器的輸入端XTAL1端接地。</p><p>　　上述兩種方式作用都

40、是一樣的，即向系統(tǒng)提供時鐘，其區(qū)別是外部方式頻率穩(wěn)定且精度高而內(nèi)部方式一般不夠準(zhǔn)確，存在一定誤差。在應(yīng)用時如果對準(zhǔn)確性要求不高的話可以選用內(nèi)部時鐘方式。</p><p>　　本設(shè)計采用內(nèi)部時鐘方式，這種方式的結(jié)構(gòu)緊湊，成本低廉，可靠性高。 振蕩器的電路中包括外接的反饋元件，即片外晶體振蕩器及電容C1，C2，它們組成的并聯(lián)諧振回路構(gòu)成了一個自激振蕩器，向內(nèi)部時鐘電路提供振蕩時鐘。電容的大小取決于片外晶體的振蕩頻率。

41、振蕩器的電路如圖3.1所示。</p><p>　　圖3.1 振蕩電路圖</p><p>　　在單片機中對所使用的振蕩晶體的參數(shù)要求如下： </p><p>　　ESR（等效串聯(lián)電阻）：根據(jù)所需頻率按圖3.2選取。 </p><p>　　C0（并聯(lián)電容）：最大7.0pF。 </p><p>　　CL（負(fù)載電容）：30pF

42、+3pF。 </p><p>　　其誤差及溫度變化的范圍要按系統(tǒng)的要求來確定。</p><p>　　圖3.2 ESR與頻率的關(guān)系曲線 </p><p>　　在本設(shè)計中，在XTAL1和XTAL2引腳上外接一個12MHZ的晶振及兩個20nF的電容。</p><p>　　3.1.3 復(fù)位電路</p><p>　　所有單片

43、機在啟動的時候都需要復(fù)位，使CPU及系統(tǒng)各部件處于確定的初始狀態(tài)，并從初始狀態(tài)開始工作。AT89C51單片機的復(fù)位信號是從RST引腳輸入到芯片內(nèi)的施密特觸發(fā)器中的。當(dāng)時鐘電路工作后，持續(xù)給出2個機器周期的高電平即可完成復(fù)位操作。復(fù)位方式分為手動復(fù)位和上電復(fù)位： </p><p><b>　　手動復(fù)位</b></p><p>　　手動復(fù)位需要人為在復(fù)位輸入端RST上加入

44、高電平。通常采取的辦法是在RST端和正電源VCC之間接一個按鈕。按下按鈕后電源端的高電平就會直接加到RST端。由于人的動作即使很快也能使按鈕保持接通數(shù)十毫秒，保證能滿足復(fù)位的時間要求。</p><p><b>　　2、 上電復(fù)位</b></p><p>　　AT89C51的上電復(fù)位電路，只要在RST復(fù)位輸入引腳上接一電容至VCC端，下接一個電阻到地即可。上電復(fù)位的過程

45、是在加電時，復(fù)位電路通過電容加給RST端一個短暫的高電平信號，此高電平信號隨著VCC對電容的充電過程而逐漸回落，即RST端的高電平信號必須維持足夠長的時間。</p><p>　　上電復(fù)位適用于較為成熟的產(chǎn)品中，而手動按鍵復(fù)位比較適合樣本制作或?qū)嶒炚{(diào)試等場合，因此本設(shè)計中采用手動復(fù)位方式，電路圖如圖3.3所示</p><p><b>　　圖3.3 復(fù)位電路</b><

46、;/p><p>　　3、 復(fù)位后寄存器的狀態(tài)</p><p>　　當(dāng)系統(tǒng)復(fù)位后，內(nèi)部寄存器的狀態(tài)如表3.1所列，即在SFRS中，除了端口鎖存器、堆棧指針SP和串行口的SBUF外，其余的寄存器全部清0，端口鎖存器的復(fù)位值為0FFH，堆棧指針值為07H，SBUF內(nèi)為不定值。內(nèi)部RAM的狀態(tài)不受復(fù)位的影響，在系統(tǒng)上電時，RAM的內(nèi)容是不定的。</p><p>　　表3.1 復(fù)

47、位后寄存器狀態(tài)</p><p>　　3.2 語音電路設(shè)計</p><p>　　報站系統(tǒng)中語音部分也是重要的一塊，隨著科技產(chǎn)品集成化提高，語音芯片的研究和應(yīng)用也越來越廣泛，因此也造成了芯片的種類繁多，功能各異，要從眾多芯片中做出合適的選擇，要考慮多方面的因素。</p><p>　　在選擇時首先要考慮設(shè)計的功能要求，本設(shè)計為公交報站器，因此芯片要以放音功能為主，但同時考

48、慮到站點變更等因素，也需要具有錄音功能；由于報站器的使用時間會很久，因此語音內(nèi)容保存的時間要久。通常有錄音功能的芯片也具有放音功能。</p><p>　　就目前市場上常見的一些語音芯片中WTN3、WT5S、WTH等系列是一次性語音的，不作考慮；排除其它音質(zhì)不好的，語音長度不合適的芯片后，我選擇了ISD4004系列語音芯片。</p><p>　　首先該系列語音芯片采用多電平直接模擬量存儲技術(shù)

49、, 每個采樣值直接存貯在片內(nèi)閃爍存貯器中,因此能夠非常真實、自然地再現(xiàn)語音、音樂、音調(diào)和效果聲,避免了一般固體錄音電路因量化和壓縮造成的量化噪聲和"金屬聲"。在音質(zhì)上完全可以滿足報站的要求；同時芯片單片錄放時間為8到16分鐘，非常適用于移動電話及其他便攜式電子產(chǎn)品中。語音信息存存放在閃爍存儲器中,可在斷電情況下保存一百年(典型值),可反復(fù)錄音十萬次。</p><p><b>　　表3

50、.2 管腳功能</b></p><p>　　ISD4004與外圍設(shè)備的連接：</p><p>　　語音芯片ISD4004主要與三部分外圍設(shè)備連接，即單片機控制電路、語音錄入電路和語音播放電路。電路圖如圖3.4所示：</p><p>　　圖3.4 ISD4004外圍電路連接圖</p><p>　　3.3 顯示電路設(shè)計</p&

51、gt;<p>　　顯示屏共分為電子顯示屏（LED）和液晶顯示屏（LCD）兩種。兩種顯示器各有特點，并不能簡單的作比較。由于液晶顯示器LCD（Liquid Crystal Display）廣泛應(yīng)用于微型計算機系統(tǒng)中，具有體積小、功耗低、顯示內(nèi)容豐富等特點，LCD在大小和形狀上更加靈活，接口簡單，不但可以顯示數(shù)字、字符，還可以顯示文字和圖形。而且現(xiàn)在LCD已經(jīng)是單片機應(yīng)用設(shè)計中最常用的信息顯示器件了。因此本設(shè)計選用的是LCD1

52、602液晶顯示屏。</p><p>　　該顯示屏能同時顯示16列2行即32個字符，是一種專門用來顯示字母、數(shù)字、符號等的點陣型液晶模塊。1602采用14腳接口，與單片機的連接電路如圖3.5所示：</p><p>　　圖3.5 LCD1602與單片機連接電路圖</p><p>　　3.4 按鍵電路設(shè)計</p><p>　　最后是輸入部分的設(shè)計

53、，本設(shè)計使用最簡單的鍵盤輸入。鍵盤是由一些按鍵或開關(guān)組合而成的輸入設(shè)備，它是單片機系統(tǒng)中最常用的人機聯(lián)系的設(shè)備。操作人員可以向系統(tǒng)輸入一些簡單的數(shù)據(jù)或指令。</p><p>　　鍵盤按其結(jié)構(gòu)形式可分為編碼式鍵盤和非編碼式鍵盤兩種類型。編碼式鍵盤通過其內(nèi)部的硬件電路自動產(chǎn)生被按鍵的編碼。這種鍵盤使用方便但是價格較為昂貴;非編碼式鍵盤則通過軟件程序來識別按鍵及鍵值；這種方式結(jié)構(gòu)簡單，但是不如編碼式的使用起來方便，按鍵

54、識別程序的編制也比較麻煩。</p><p>　　此外鍵盤還可分為獨立式鍵盤和矩陣式鍵盤。當(dāng)所用按鍵較少時可選用獨立式按鍵；矩陣式則用于按鍵較多的地方。本設(shè)計中需要實現(xiàn)的功能有進站及出站語音報站還有在報錯時，可以調(diào)節(jié)到上一站和下一站，因此一共需要四個按鍵，所以選擇獨立式按鍵，即各個按鍵單獨使用一根接口。按鍵電路圖如圖3.6所示</p><p><b>　　圖3.6 按鍵電路<

55、/b></p><p>　　在選定鍵盤后還必須要解決以下問題： </p><p>　　3.4.1 按鍵的確認(rèn)</p><p>　　每一個按鍵即是一個機械開關(guān)，按下按鍵后，首先要判斷按鍵是否按下，而鍵的閉合與否則取決于口線的高低電平上。由于是機械開關(guān)，考慮到機械觸點的彈性及電壓突跳的因素，往往在觸電閉合或斷開的瞬間會出現(xiàn)電壓抖動，很容易造成按鍵確認(rèn)失誤，因此就需

56、要按鍵防抖動技術(shù)。</p><p>　　3.4.2 按鍵防抖動技術(shù)</p><p>　　為了使系統(tǒng)對一次按鍵動作只確認(rèn)一次鍵值，必須排除抖動的影響，主要有硬件及軟件兩種解決手段。</p><p>　　硬件方法就是在按鍵電路中加入與非門電路，這樣即使按鍵時反生抖動也不會影響系統(tǒng)判斷鍵值；其特點是在每個按鈕上都要加消抖電路，對于按鍵較多的地方并不適用；</p>

57、;<p>　　本設(shè)計中選用軟件消抖方式，即采用時間延遲的方法避開抖動，當(dāng)程序第一次檢測到按鍵信號后延遲約10到20毫秒，再次檢測，如果按鍵處的電平狀態(tài)仍然保持不變，則判定為按鍵按下，在按鍵釋放時同理。</p><p>　　3.4.3 按鍵保護</p><p>　　除上述問題外，還有另外一種情況即有時會有同時按下雙鍵或多個鍵。這種情況是不在原先考慮情況中的，因此我們要通過嚴(yán)格的

58、邏輯處理。每次只處理一個按鍵，期間對任何按鍵的操作不作處理，且不論一次按鍵時間有多長，系統(tǒng)僅執(zhí)行一次的按鍵程序。</p><p><b>　　4 軟件設(shè)計</b></p><p><b>　　4.1主程序流程圖</b></p><p>　　圖4.1 主程序流程圖</p><p>　　打開系統(tǒng)后，進行

59、初始化設(shè)置，使系統(tǒng)各部分恢復(fù)到初始狀態(tài)，本系統(tǒng)旨在模擬實現(xiàn)報站功能，所以預(yù)設(shè)5個站點。起始時默認(rèn)為上行線，系統(tǒng)開始執(zhí)行按鍵掃描程序，如有按鍵按下則判斷鍵值，并按照指令調(diào)用程序給語音模塊和顯示模塊執(zhí)行報站功能，期間程序會不斷檢測是否到達終點站，如果到達終點站則會自動切換到下行線，重復(fù)上述過程。</p><p>　　軟件設(shè)計過程采用模塊化設(shè)計，本系統(tǒng)共分為以下幾個模塊：主程序、語音模塊、顯示模塊、按鍵模塊。</

60、p><p>　　4.2 模塊程序設(shè)計</p><p>　　4.2.1 語音播放流程圖</p><p>　　語音部分較為簡單，系統(tǒng)運行后執(zhí)行上電操作，并進行上電延遲直至上電結(jié)束后開始執(zhí)行指令，調(diào)用預(yù)設(shè)地址中的內(nèi)容，進行語音播放。</p><p>　　圖4.2 語音播放流程圖</p><p>　　4.2.2 顯示模塊流程圖&l

61、t;/p><p>　　系統(tǒng)上電后，顯示模塊初始化，當(dāng)接收到鍵盤指令后，調(diào)用預(yù)存的字符代碼，解碼并通過液晶屏幕顯示出來。</p><p>　　圖4.3 顯示模塊流程圖4.2.3 按鍵模塊</p><p>　　在按鍵控制部分，本設(shè)計采取的是軟件處理的方式。系統(tǒng)運行后，開始掃描按鍵當(dāng)有按鍵按下，程序判斷按鍵電平狀態(tài)，若為低電平，則延時100MS，之后再次檢測按鍵信號，若按鍵仍

62、為低電平，則認(rèn)為此時為按下狀態(tài)，之后再判斷鍵值，根據(jù)按鍵執(zhí)行指令，跳轉(zhuǎn)執(zhí)行語音和顯示程序。否則判定按鍵沒有按下，重新進行掃描。模塊軟件控制流程如圖所示</p><p>　　圖4.4 按鍵部分流程圖</p><p><b>　　5 總結(jié)</b></p><p>　　經(jīng)過幾個月的努力，本次設(shè)計已接近尾聲。通過后期的調(diào)試、修改，系統(tǒng)已經(jīng)基本實現(xiàn)了公交

63、報站的功能。</p><p>　　本設(shè)計應(yīng)用了單片機的多種功能，從輸入信號采集，到數(shù)據(jù)處理，再到輸出控制綜合了硬件軟件等手段。首先，本系統(tǒng)成本低，系統(tǒng)簡單穩(wěn)定，只需簡單的操作即可完成完整的公交報站功能。系統(tǒng)運行時默認(rèn)為上行線，到達站點時，按下按鍵即開始報站，同時在液晶屏上顯示站點信息及服務(wù)用語；出站時提示下一站，到達終點站自動切換到下行線。本系統(tǒng)的創(chuàng)新點在于增加了誤報糾錯功能，即出現(xiàn)錯誤時可通過上調(diào)和下調(diào)按鍵選擇

64、站點重新報站。就目前的報站系統(tǒng)來說，當(dāng)司機漏報一兩站時，下一站就會連按幾下，所以會出現(xiàn)連報數(shù)站的情況，這會對乘客造成一定困擾。因此本系統(tǒng)對此作出了一些改進。</p><p>　　在調(diào)試階段，本人也發(fā)現(xiàn)了系統(tǒng)存在的許多不足。相比來說，自動報站還是要優(yōu)于手動報站的，但是由于實現(xiàn)有難度而且能力有限，所以退而求其次選擇了手動報站。另外本次所用LCD顯示屏只能顯示字符而無法顯示文字，因為文字顯示涉及到了字模提取等軟件，所以

65、沒有實現(xiàn)。此外語音部分只有原理設(shè)計也是不足之處。</p><p>　　總體來說，本次設(shè)計還是讓我受益匪淺，由最初拿到課題時的茫然無措，再到查閱資料，方案篩選直到一步步實現(xiàn)，使我不僅僅對所學(xué)的知識鞏固和加強，更重要的是讓我學(xué)會了研究問題的方法，只要認(rèn)準(zhǔn)目標(biāo)，知道自己要做什么，剩下的就是一點點去付諸行動。</p><p><b>　　參考文獻</b></p>

66、<p>　　[1] 李曉林.《單片機原理與接口技術(shù)》（第2版)[M]. 電子工業(yè)出版社, 2013</p><p>　　[2] 徐沐龍.《單片機原理及應(yīng)用》[M]. 機械工業(yè)出版社 , 2013</p><p><b>　　（3）窗體頂端</b></p><p><b>　　窗體底端</b></p&g

67、t;<p>　　[3] 陳洪軍，陳和平.《語音錄放芯片ISD4003及其應(yīng)用》[M]. 電子技術(shù), 2000-03-12</p><p>　　[4] 李華.MCS-51系列單片機實用接口技術(shù)[M] .北京航空航天大學(xué)出版社，2003 </p><p>　　[5] 李建榮，錢松.Protel軟件在電路設(shè)計中的應(yīng)用[M].電子技術(shù), 2010-12-25</p>&

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69、金影. 基于單片機的LED顯示屏系統(tǒng)設(shè)計與PROTEUS仿真[M]. 大連交通大學(xué), 2010</p><p>　　[10] 周波.公交車自動報站系統(tǒng)的設(shè)計[J]. 四川理工學(xué)院學(xué)報：自然科學(xué)版，2008.</p><p>　　[11] 許連華,李學(xué)慶. 基于GPS的公交車自動報站系統(tǒng)[J].計算工程程 ,2005.</p><p>　　[12] 潘新民、王燕芳.微

70、型計算機控制技術(shù).北京：電子工業(yè)出版社，2006.</p><p>　　[13] V. Yu. Teplov,A. V. Anisimov. Thermostatting System Using a Single-Chip Microcomputer and Thermoelectric Modules Based on the Peltier Effect[J] ,2002 </p><

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72、al. 2008 </p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　畢業(yè)設(shè)計終于在老師的悉心指導(dǎo)下完成了。作為一名即將離開大學(xué)校門的學(xué)生,我把本次設(shè)計看作是大學(xué)中的最后一門功課，投入了巨大的時間和精力。設(shè)計題目是用單片機實現(xiàn)公交車報站。由于在大學(xué)中重點學(xué)習(xí)的是機械方面的知識，僅靠自己的力量完成設(shè)計任務(wù)的難度是相當(dāng)大的。在制作設(shè)計的過程中，我確實遇到了

73、許多棘手的問題，碰到了很多的困難。但是，這些問題和困難在和同學(xué)們的幫助下都被一一解決。在這段時間里張老師也給予了我很大的幫助，她的一些建議和指導(dǎo)讓我少走了很多彎路。在本次設(shè)計中，我不僅學(xué)到了很多科學(xué)知識和工作方法，而且學(xué)到了作為一個研究人員應(yīng)有的治學(xué)態(tài)度和為人處世的道理，這一切都將使我終身受益。謹(jǐn)在此向致以崇高的敬意！對給予我支持和幫助的所有同學(xué)們表示衷心的感謝！</p><p><b>　　附 錄&

74、lt;/b></p><p>　　附錄一： 系統(tǒng)原理圖</p><p>　　附錄二：LCD1602頭文件程序</p><p>　　#include <AT89X52.h></p><p>　　#include <intrins.h></p><p>　　sbit LcdRs=P2^0;&l

75、t;/p><p>　　sbit LcdRw=P2^1;</p><p>　　sbit LcdEn=P2^2;</p><p>　　sfr DBPort= 0x80; </p><p>　　unsigned char LCD_Wait(void)</p><p><b>　　{</b></p

76、><p><b>　　LcdRs=0;</b></p><p>　　LcdRw=1;_nop_();</p><p>　　LcdEn=1;_nop_()；</p><p><b>　　LcdEn=0;</b></p><p>　　return DBPort;</p&

77、gt;<p>　　} </p><p>　　#define LCD_COMMAND0 </p><p>　　#define LCD_DATA1 </p><p>　　#define LCD_CLEAR_SCREEN0x01 </p><p>　　#

78、define LCD_HOMING 0x02 </p><p>　　void LCD_Write(bit style,unsigned char input)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　LcdEn=0;</b></p><p>　　LcdRs

79、=style;</p><p>　　LcdRw=0; </p><p><b>　　_nop_();</b></p><p>　　DBPort=input; </p><p>　　_nop_(); </p><p>　　LcdEn=1; </p&

80、gt;<p>　　_nop_(); </p><p>　　LcdEn=0; </p><p><b>　　_nop_();</b></p><p>　　LCD_Wait();</p><p>　　} </p><p>　　#define

81、LCD_SHOW 0x04 </p><p>　　#define LCD_HIDE 0x00 </p><p>　　#define LCD_CURSOR0x02 </p><p>　　#define LCD_NO_CURSOR0x00 </p><p>　　#define

82、 LCD_FLASH0x01 </p><p>　　#define LCD_NO_FLASH0x00 </p><p>　　void LCD_SetDisplay(unsigned char DisplayMode)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　LCD_Write(L

83、CD_COMMAND,0x08|DisplayMode); </p><p>　　} </p><p>　　#define LCD_AC_UP 0x02</p><p>　　#define LCD_AC_DOWN0x00 </p><p>　　#define

84、LCD_MOVE0x01 </p><p>　　#define LCD_NO_MOVE0x00 </p><p>　　void LCD_SetInput(unsigned char InputMode)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　LCD_Write(

85、LCD_COMMAND,0x04|InputMode);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　void LCD_Initial()</p><p><b>　　{LcdEn=0;</b></p><p>　　LCD_Write(LCD_COMMAND,0x38); &l

86、t;/p><p>　　LCD_Write(LCD_COMMAND,0x38);</p><p>　　LCD_SetDisplay(LCD_SHOW|LCD_NO_CURSOR); </p><p>　　LCD_Write(LCD_COMMAND,LCD_CLEAR_SCREEN);</p><p>　　LCD_SetInput(LCD_AC

87、_UP|LCD_NO_MOVE); </p><p><b>　　}</b></p><p>　　void GotoXY(unsigned char x,unsigned char y)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　if(y==0)<

88、;/b></p><p>　　LCD_Write(LCD_COMMAND,0x80|x); </p><p><b>　　if(y==1)</b></p><p>　　LCD_Write(LCD_COMMAND,0x80|(x-0x40));</p><p><b>　　}</

89、b></p><p>　　void Print(unsigned char*str)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　while(*str!='\0')</p><p><b>　　{</b></p><p>　　LCD_Wr

90、ite(LCD_DATA,*str);</p><p><b>　　str++; </b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　附錄三：主程序清單</b></p>&l

91、t;p>　　#include"AT89C51.H"</p><p>　　#include"LCD1602.h"</p><p>　　#define uchar unsigned char</p><p>　　sbit beep=P3^4;</p><p>　　sbit P31=P3^1;

92、 </p><p>　　sbit P24=P2^4; </p><p>　　sbit P25=P2^5; </p><p>　　sbit led=P1^0; </p><p>　　sbit re=P3^0; </p&

93、gt;<p>　　//sbit reset=P3^4; </p><p><b>　　char i;</b></p><p>　　uchar code dis0[]="busstation";</p><p>　　uchar code dis1[]="A zhan &

94、quot;; </p><p>　　uchar code dis2[]="B zhan ";</p><p>　　uchar code dis3[]="C zhan ";</p><p>　　uchar code dis4[]="D zhan ";</p><p>

95、;　　uchar code dis5[]="E z han ";</p><p><b>　　uchar *p;</b></p><p>　　uchar *p0;</p><p>　　void Delay1ms(unsigned int count) </p><p><b>　　{&

96、lt;/b></p><p>　　unsigned int i,j;</p><p>　　for(i=0;i<count;i++)</p><p>　　for(j=0;j<120;j++);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　void delay()&l

97、t;/p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　int i,j;</b></p><p>　　for(i=0;i<255;i++)</p><p>　　for(j=0;j<120;j++);</p><p><b>　　}</b&

98、gt;</p><p>　　void send() </p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　re=0;</b></p><p>　　TMOD=0x02;</p><p><b>　　EA=1;</b></p>

99、<p><b>　　TH0=0xf3;</b></p><p><b>　　TL0=0xf3;</b></p><p><b>　　ET0=1;</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　main(

100、)</b></p><p><b>　　{</b></p><p>　　LCD_Initial(); </p><p>　　GotoXY(0,0);</p><p>　　Print("Now:");</p><p>　　GotoXY(0,1);</p>

101、<p>　　Print("Next:");</p><p><b>　　i=0;</b></p><p>　　GotoXY(5,0); </p><p>　　Print(dis0); </p><p>　　p=dis1; </p><p>　　Go

102、toXY(6,1); </p><p>　　Print(dis1); </p><p><b>　　delay();</b></p><p>　　beep=1; </p><p><b>　　delay();</b></p><p><b>　　d

103、elay();</b></p><p><b>　　delay();</b></p><p><b>　　beep=0; </b></p><p><b>　　P31=1;</b></p><p>　　send(); </p><p&

104、gt;　　TR0=1; </p><p><b>　　while(1)</b></p><p><b>　　{</b></p><p>　　Delay1ms(300);</p><p>　　while(P31); </p><p><b>　　d

105、elay();</b></p><p>　　P24=0; </p><p><b>　　delay();</b></p><p><b>　　P24=1;</b></p><p><b>　　delay();</b></p><

106、p><b>　　P25=0;</b></p><p><b>　　delay();</b></p><p><b>　　P25=1;</b></p><p><b>　　if(i==5)</b></p><p><b>　　{i=0;}&l

107、t;/b></p><p><b>　　else</b></p><p><b>　　{i++;}</b></p><p><b>　　switch(i)</b></p><p><b>　　{</b></p><p>　　c

108、ase 0:{p0=dis0;p=dis1;}break;</p><p>　　case 1:{p0=dis1;p=dis2;}break;</p><p>　　case 2:{p0=dis2;p=dis3;}break;</p><p>　　case 3:{p0=dis3;p=dis4;}break;</p><p>　　case 4:{p

109、0=dis4;p=dis5;}break;</p><p><b>　　};</b></p><p>　　GotoXY(5,0); </p><p>　　Print(p0); </p><p>　　GotoXY(6,1); </p><p>　　Print(p); <

110、/p><p><b>　　delay();</b></p><p>　　beep=1; </p><p><b>　　delay();</b></p><p><b>　　delay();</b></p><p><b>　　delay()

111、;</b></p><p><b>　　beep=0; </b></p><p>　　while(!P31) </p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　delay();</b></p><p><b

112、>　　led=0;</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　led=1;</b></p><p><b>　　delay();</b></p><p><b>　　}</b></p>&l

113、t;p><b>　　}</b></p><p>　　void ttl(void)interrupt 1</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　re=~re;</b></p><p><b>　　}</b></p&g

114、t;<p>　　附錄四：鍵盤接口參考程序：</p><p>　　#include<reg51.h> </p><p>　　void delay() //用于鍵盤消除抖動的延時函數(shù) </p><p><b>　　{ </b></p><p>　　unsigned char; for{i

115、=400;i>0;i--}; </p><p><b>　　} </b></p><p>　　void main() //主函數(shù)main() </p><p><b>　　{ </b></p><p>　　unsigned char key; </p><p

116、>　　while(1) </p><p><b>　　{ </b></p><p>　　P1=0xff; //從P1口讀數(shù)據(jù)必須先給P1口寫1 </p><p>　　key=P1; //讀入P1口的數(shù)據(jù)必須先給P1口寫1 </p><p>　　if(key!=0x00) //判斷是否有鍵按下，

117、當(dāng)沒有鍵按下時，P1口的 數(shù)據(jù)為0x00 </p><p><b>　　{ </b></p><p>　　delay(); //延時，去抖動 </p><p>　　key=P1; //再次讀入P1口的數(shù)據(jù)，賦值給變量key </p><p>　　if(key!=0x00) //再次

118、判斷是否有鍵按下 </p><p>　　switch(key) </p><p><b>　　{ </b></p><p>　　case 0x01:key0();break; //按鍵0功能函數(shù) </p><p>　　case 0x02:key1();break; //按

119、鍵1功能函數(shù) </p><p>　　case 0x04:key2();break; //按鍵2功能函數(shù) </p><p>　　default:break; </p><p><b>　　} </b></p><p><b>　　} </b>&l