基于ARM系統(tǒng)的公交車多功能終端的設(shè)計(jì)

1、目 錄一、 系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求 . 1二、 設(shè)計(jì)思路分析 . 11、 電子收費(fèi)功能 . 11.1現(xiàn)狀及應(yīng)用前景 . 11.2預(yù)期達(dá)到的指標(biāo) . 21.3系統(tǒng)實(shí)現(xiàn) . 22、GPS定位和報(bào)站功能 . 42.1系統(tǒng)構(gòu)成 . 52.2系統(tǒng)實(shí)現(xiàn) . 53、測(cè)定車速 . 103.1問(wèn)題描述 . 103.3設(shè)計(jì)方案 . 10三、 調(diào)試過(guò)程 . 12四、 測(cè)試結(jié)果 . 15五、 總結(jié)與心得 . 151 總結(jié) . 152 心得體會(huì) . 16展 望 . 17六、 參考書目 . 18一、 系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)一個(gè)基于ARM系統(tǒng)的公交車多功能終端，使其具備電子收費(fèi)、報(bào)站、GPS定位、測(cè)定車速等功能。二、 設(shè)計(jì)思路分析基于AR

2、M的智能公交車載終端是智能公交系統(tǒng)的重要組成部分，是整個(gè)系統(tǒng)的信息終端，負(fù)責(zé)信息的接收和發(fā)布，在系統(tǒng)中起著至關(guān)重要的作用。課程設(shè)計(jì)介紹了一款以ARM處理器為主控的智能車載終端的設(shè)計(jì)方法，包括終端總體方案設(shè)計(jì)、硬件電路設(shè)計(jì)、軟件代碼編寫、整機(jī)調(diào)試等內(nèi)容。文章在總體設(shè)計(jì)中提出了終端的功能要求，并針對(duì)功能要求提出了相應(yīng)的設(shè)計(jì)方案；在硬件設(shè)計(jì)中給出了具體的硬件設(shè)計(jì)原理圖，并就硬件選型、原理圖設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵問(wèn)題進(jìn)行了探討；在軟件設(shè)計(jì)中給出了終端主要軟件設(shè)計(jì)的程序流程圖，并對(duì)程序設(shè)計(jì)思路進(jìn)行了細(xì)致的講解；最后對(duì)終端硬件、軟件的聯(lián)合調(diào)試過(guò)程進(jìn)行了介紹，理論上能實(shí)現(xiàn)題目對(duì)終端的要求。前面已經(jīng)提到，智能公交車載終

3、端是一款專為公交系統(tǒng)設(shè)計(jì)的，運(yùn)行在公交車輛上的嵌入式終端產(chǎn)品。1公交車載終端一次次的改進(jìn)和升級(jí)，經(jīng)歷了從手動(dòng)到自動(dòng)，從簡(jiǎn)單的到站語(yǔ)音播報(bào)到廣告、音樂(lè)等多種功能的添加，從單一的語(yǔ)音播放功能到調(diào)度、電子收費(fèi)、定位及限速等多項(xiàng)功能的融合，隨著嵌入式技術(shù)的發(fā)展，終端的體積也從原來(lái)的龐大臃腫變得越來(lái)越小巧，界面也變得越來(lái)越美觀，操作也更加的人性化。車載終端發(fā)展至今，性能和服務(wù)質(zhì)量都有了極大的提高，功能也日益完善。該課程設(shè)計(jì)一款多功能智能公交車載終端。1、電子收費(fèi)功能1.1現(xiàn)狀及應(yīng)用前景公交車現(xiàn)在已成為城市的主要交通工具，收費(fèi)一般使用IC卡智能收費(fèi)系統(tǒng)。使用IC卡首先是便利，其次是快捷，第三是有利于減少現(xiàn)

4、金流通。IC卡智能收費(fèi)系統(tǒng)的應(yīng)用大大推動(dòng)了非接觸式IC卡的發(fā)展。2從IC卡的雛形開(kāi)始形成，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織與國(guó)際電工技術(shù)委員會(huì)聯(lián)合為IC卡及相關(guān)技術(shù)制訂了國(guó)際標(biāo)準(zhǔn) 1和規(guī)范，推動(dòng)了IC卡的發(fā)展，國(guó)外已有眾多實(shí)力強(qiáng)的公司來(lái)生產(chǎn)IC卡。中國(guó)雖起步較晚，但發(fā)展迅速。公交智能收費(fèi)中的IC卡操作方便，可靠性更高，壽命更長(zhǎng)，發(fā)展?jié)摿薮?。公交IC卡讀寫器以射頻識(shí)別技術(shù)為核心，讀寫器內(nèi)主要使用了1片Mifare卡專用的讀寫處理芯片-MMM微模塊，單片機(jī)采用89C51。3程序主要包括IC卡讀寫操作程序、時(shí)鐘程序、顯示程序、存儲(chǔ)器讀寫程序和通信程序等。在顯示電路中，用P1口的提供時(shí)鐘信號(hào)、串行數(shù)據(jù)和使能信號(hào)，單片

5、機(jī)與24C64共同作用存儲(chǔ)信息。在讀寫器中，單片機(jī)與PC機(jī)之間的通信主要由TC232來(lái)實(shí)現(xiàn)。讀寫器中，系統(tǒng)中程序主要采用匯編語(yǔ)言進(jìn)行編程。1.2預(yù)期達(dá)到的指標(biāo)1、把卡放讀寫器一定范圍內(nèi)，能按照設(shè)定好的值進(jìn)行扣除費(fèi)用；2、多張卡在一起時(shí)，讀寫器能讀出其中一張卡的數(shù)據(jù)進(jìn)行扣費(fèi)；3、讀寫器能與上位機(jī)進(jìn)行通信。1.3系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)公交智能收費(fèi)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，環(huán)節(jié)較多，因此，公交非接觸IC 卡的讀寫器至少應(yīng)包括公交售卡機(jī)、公交車載機(jī)和公交制卡機(jī)三個(gè)讀寫器。主要介紹公交車載機(jī)讀寫器的設(shè)計(jì)，它主要由MMM微模塊、單片機(jī)、顯示、存儲(chǔ)器、時(shí)鐘電路和監(jiān)控電路以及與PC機(jī)通信的TC232串行通信接口電路等部分組成。讀寫器是

6、放在收費(fèi)現(xiàn)場(chǎng)的，這種讀寫器的軟件在編寫時(shí)，只允許用戶讀卡片，并具有自動(dòng)收費(fèi)的功能。本設(shè)計(jì)以射頻技術(shù)為基礎(chǔ)，通過(guò)單片機(jī)編程來(lái)控制MF RC500進(jìn)行讀寫卡的操作，并把卡中的信息與當(dāng)前時(shí)鐘信息一同存入存儲(chǔ)器中，顯示模塊顯示出卡的扣除費(fèi)用信息等，蜂鳴器在操作正確時(shí)鳴叫。DS1232是監(jiān)控芯片，它能防止程序跑飛。在存儲(chǔ)器所存信息滿了之后，就通過(guò)TC232與上位機(jī)連接，把信息發(fā)送到PC機(jī)。單片機(jī)程序包括以下幾個(gè)部分：讀寫卡程序、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)程序、與上位機(jī)的中斷通訊程序、顯示驅(qū)動(dòng)程序、時(shí)鐘生成程序、看門狗程序、蜂鳴器報(bào)警程序。單片機(jī)采用89C51。P1口與串行器件24C64和顯示、報(bào)警電路連接；P0口 2與M

7、MM微模塊相連，用作數(shù)據(jù)線；P2口用作時(shí)鐘模塊和發(fā)光二極管顯示；P3口用于讀寫控制和中斷。4程序設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)思想：主程序主要完成系統(tǒng)變量的初始化，檢測(cè)操作IC卡，將操作結(jié)果存儲(chǔ)和顯示、記錄送PC機(jī)。在讀卡器中使用了8KB的24C64作存儲(chǔ)器，主要存儲(chǔ)的內(nèi)容有：機(jī)號(hào)(1字節(jié))、總金額(3字節(jié))和總記錄(2字節(jié))。每張卡的記錄包含：用戶卡身份號(hào)(4字節(jié))、售卡日期(2字節(jié))、加卡金額(1字節(jié))和售卡人編號(hào)(1字節(jié))。當(dāng)有Mifare1射頻卡進(jìn)入距離射頻天線一定范圍內(nèi)時(shí)，讀卡器就可以讀到卡中的數(shù)據(jù)。5系統(tǒng)單片機(jī)要將所讀數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，如果符合條件，則讀卡成功指示燈閃一下，蜂鳴器鳴叫一聲。并將卡片數(shù)據(jù)與

8、當(dāng)前時(shí)間一起存入單片機(jī)內(nèi)的存儲(chǔ)器24C64 。并在LED顯示器上顯示卡數(shù)據(jù)。沒(méi)有卡進(jìn)入讀卡器工作范圍時(shí)，在顯示器上顯示當(dāng)前時(shí)間。若讀卡出錯(cuò)，顯示出錯(cuò)標(biāo)志。在與上位機(jī)通訊時(shí)，將單片機(jī)內(nèi)部EEPROM存入的信息發(fā)往上位機(jī)。電子收費(fèi)主程序流程如圖1所示：圖1 電子收費(fèi)主程序流程圖值得注意的是，對(duì)存儲(chǔ)器操作時(shí)，每讀寫一個(gè)字節(jié)，單片機(jī)必須送一個(gè)應(yīng)答位(ACK)，釋放一下SDA數(shù)據(jù)線，以便存儲(chǔ)器能繼續(xù)接收數(shù)據(jù)。讀寫操作流程如圖23圖2 寫（左）、讀（右）流程圖2、GPS定位和報(bào)站功能智能公交系統(tǒng)是智能交通系統(tǒng)的重要研究?jī)?nèi)容，本文設(shè)計(jì)了一種基于GPS定位的公交車自動(dòng)報(bào)站系統(tǒng)，它利用GPS進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，獲得車

9、輛位置信息，并結(jié)合語(yǔ)音播放技術(shù)，根據(jù)公交車所處的位置進(jìn)行自動(dòng)報(bào)站、溫磬提示等語(yǔ)音服務(wù)。它可以徹底改變傳統(tǒng)公交車語(yǔ)音報(bào)站必須由司機(jī)操控才能工作的落后方式，完全不需要人工介入，實(shí)現(xiàn)公交車報(bào)站的完全智能化。該系統(tǒng)是以GPS定位技術(shù)為基礎(chǔ)來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)定位，從而提供自動(dòng)報(bào)站服務(wù)6。GPS即全球定位系統(tǒng)（英文名：Global Positioning System）。簡(jiǎn)單地說(shuō)，是一個(gè)由覆蓋全球的24顆衛(wèi)星組成的衛(wèi)星系統(tǒng)，主要有GPS衛(wèi)星星座、地面監(jiān)控系統(tǒng)和GPS信號(hào)接收機(jī)三個(gè)獨(dú)立的部分組成7。終端接收衛(wèi)星發(fā)射的報(bào)文信息，進(jìn)行處理后得出精確的位置、速度、運(yùn)行方 向等信息，通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)以無(wú)線數(shù)據(jù)通信的形式傳遞，然

10、后在電子地圖上顯示出 來(lái)。42.1系統(tǒng)構(gòu)成基于GPS的公交車智能報(bào)站系統(tǒng)是移動(dòng)通訊技術(shù)和GPS技術(shù)的結(jié)合，整個(gè)系統(tǒng)由S3C24l0ARM9（進(jìn)階精簡(jiǎn)指令集機(jī)器）開(kāi)發(fā)板、SIM548CGPS/GPRS模塊、語(yǔ)音播報(bào)模塊、AT89S52單片機(jī)以及OCMJ5X10B的LED（發(fā)光二極管）背光寬溫黃綠屏等器件組成。GSM/GPS模塊由GPS分模塊與GSM（全球移動(dòng)通訊系統(tǒng)）分模塊組成。GPS模塊負(fù)責(zé)GPS數(shù)據(jù)接收。公交車在行進(jìn)過(guò)程中，GPS模塊的實(shí)測(cè)信息同已存儲(chǔ)的位置信息進(jìn)行比較即可進(jìn)行自動(dòng)報(bào)站，無(wú)需人為干預(yù)，還可實(shí)現(xiàn)在固定位置播放某些特定信息，如乘車提示、廣告信息等。GSM模塊用于公交車與調(diào)度室之間

11、的數(shù)據(jù)通訊，實(shí)現(xiàn)公交車的聯(lián)合調(diào)度，實(shí)現(xiàn)調(diào)度中心對(duì)公交車的調(diào)度功能8。GPs自動(dòng)報(bào)站。傳統(tǒng)的公交車輛語(yǔ)音報(bào)站多需要人工操作，當(dāng)車輛到達(dá)站點(diǎn)時(shí)，由司機(jī)控制報(bào)站器進(jìn)行報(bào)站，這種操作方式需要司機(jī)分神操作報(bào)站器，一方面影響司機(jī)的正常駕駛，另一方面，無(wú)形中增加了司機(jī)的勞動(dòng)強(qiáng)度，導(dǎo)致交通事故隱患的存在。系統(tǒng)引入GPS自動(dòng)報(bào)站功能后，報(bào)站工作完全不需要人工參與，到站點(diǎn)前30米、出站后15米自動(dòng)播報(bào)進(jìn)站出站信息，并可在轉(zhuǎn)彎等重要地點(diǎn)自動(dòng)為乘客提供語(yǔ)音提示，無(wú)須司機(jī)分心管理報(bào)站器，司機(jī)可專心駕駛，這樣不僅減少了司乘人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，而且大大提高了車輛運(yùn)行的安全性。語(yǔ)音播報(bào)模塊負(fù)責(zé)語(yǔ)音播放，提供進(jìn)出站以及提示信息等語(yǔ)

12、音的播放。單片機(jī)模塊控制按鍵掃描以及LCD顯示9。2.2系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)1）關(guān)于語(yǔ)音芯片方案一：語(yǔ)音芯片ISD1700SISD1700S 系列芯片是華邦公司新推出的單片優(yōu)質(zhì)語(yǔ)音錄放電路，是ISD1400S與ISD2500S的升級(jí)產(chǎn)品。該芯片提供多項(xiàng)新功能，包括內(nèi)置專利的多信息管理系統(tǒng)，新信息提示（vAlert）,雙運(yùn)作模式（獨(dú)立&嵌入式），以及可定制的信息操作指示音效。芯片內(nèi)部包含有自動(dòng)增益控制、麥克風(fēng)前置擴(kuò)大器、揚(yáng)聲器驅(qū)動(dòng)線路、振蕩器與內(nèi)存等的全方位整合系統(tǒng)功能10。特點(diǎn)：可錄、放音十萬(wàn)次，存儲(chǔ)內(nèi)容可以斷電保留一百年5兩種控制方式，兩種錄音輸入方式，兩種放音輸出方式可處理多達(dá) 255 段以上

13、信息有豐富多樣的工作狀態(tài)提示多種采樣頻率對(duì)應(yīng)多種錄放時(shí)間音質(zhì)好，電壓范圍寬，應(yīng)用靈活，價(jià)廉物美 電特性：工作電壓：2.4V5.5V，最高不能超過(guò)6V靜態(tài)電流：0.5-1uA工作電流:20mA可利用振蕩電阻來(lái)自定芯片的采樣頻率，從而決定芯片的錄放時(shí)間和錄放音質(zhì)，而芯片的采樣率可以通過(guò)外部振蕩電阻來(lái)調(diào)節(jié)方案二：語(yǔ)音芯片OTPOTP可以PWM直接驅(qū)動(dòng)喇叭，也可以通過(guò)三極管放大后驅(qū)動(dòng)喇叭，TG1、TG2只能作為輸入觸發(fā)端（和正電源導(dǎo)通時(shí)，觸發(fā)語(yǔ)音播放）另外的TG11、TG12既可以作為輸入觸發(fā)端，也可以作為輸出驅(qū)動(dòng)端，可以選擇播放語(yǔ)音時(shí)TG11/TG12輸出1HZ閃光、3HZ閃光、6HZ閃光或者常亮模

14、式，這樣就能實(shí)現(xiàn)在播放語(yǔ)音的同時(shí)LED閃光或者執(zhí)行其他動(dòng)作，如電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)等。OTP語(yǔ)音芯片特點(diǎn)性能高度集成外圍無(wú)需任何元件,只需一個(gè)104濾波電容。體積超小有DIP8，SOP8兩種封裝方便客戶使用、低電壓供電，靜態(tài)基本不耗電。音質(zhì)效果好，音量大支持多種控制方式，按鍵控制和單片機(jī)串行脈沖控制.語(yǔ)音可分成32段. 批量?jī)r(jià)格具有絕對(duì)優(yōu)勢(shì),交貨周期短7天。輸出方式有PWM ，DSK驅(qū)動(dòng)喇叭。本系統(tǒng)中采用方案一。方案一采用ISD1700 系列芯片具有優(yōu)質(zhì)語(yǔ)音錄放功能，芯片內(nèi)部包含有自動(dòng)增益控制、麥克風(fēng)前置擴(kuò)大器、揚(yáng)聲器驅(qū)動(dòng)線路、振蕩器與內(nèi)存等的全方位整合系統(tǒng)，具有更大的靈活性和更低的成本，能夠充分發(fā)揮單片

15、機(jī)的效能。而由于方案二中芯片價(jià)格相對(duì)較高，且本程序較小不需要如此高性能芯片，所以相比之下選擇方案一最適合。62)硬件設(shè)計(jì)系統(tǒng)主要通過(guò)單片機(jī)AT89C51處理：GPS模塊接口電路，按鍵電路。單片機(jī)主芯片通過(guò)對(duì)按鍵電路和GPS模塊的信息處理，將信息發(fā)送到音頻輸出電路和LCD液晶顯示電路，從而可以明確的獲知該地段的站名和準(zhǔn)確播報(bào)信息。語(yǔ)音系統(tǒng)主要包括SPCE061A精簡(jiǎn)開(kāi)發(fā)板、SPR4096 FLASH存儲(chǔ)芯片、6位7段顯示數(shù)碼管。SPCE061A是整個(gè)設(shè)計(jì)的核心控制器件，負(fù)責(zé)控制數(shù)碼管輸出，鍵盤信息的采集輸入和語(yǔ)音資源的播報(bào)。數(shù)碼管和鍵盤主要作用是人機(jī)交互的作用，顯示報(bào)站器的信息，同時(shí)利用8個(gè)按鍵

16、實(shí)現(xiàn)不同的操作。61板 SPR4096圖3 硬件框圖61 板作為整個(gè)系統(tǒng)的核心控制，并且負(fù)責(zé)語(yǔ)音的輸出。SPR 模組_4096 作為語(yǔ)音資源的存儲(chǔ)介質(zhì)。該模組配備 SPR4096 芯片可以存儲(chǔ) 512K(byte)的數(shù)據(jù)資源。LED 鍵盤顯示模組作為時(shí)間顯示與用戶輸出設(shè)備。語(yǔ)音壓縮在設(shè)計(jì)公交車報(bào)站系統(tǒng)時(shí)是一個(gè)必不可少的過(guò)程。語(yǔ)音資源存儲(chǔ)器SPR模組只支持二進(jìn)制語(yǔ)音文件，在向SPR模組燒錄語(yǔ)音資源時(shí)，首先用Windows操作系統(tǒng)自帶的“錄音機(jī)”應(yīng)用程序錄制，錄制的格式為wav，然后用語(yǔ)音壓縮軟件工具Compress Tool將錄好的語(yǔ)音資源壓縮成二進(jìn)制語(yǔ)音文件(格式為72k)，最后再通過(guò)語(yǔ)音燒寫

17、工具ResWriter將二進(jìn)制的語(yǔ)音文件燒錄到語(yǔ)音儲(chǔ)器SPR模組中。下圖分別為鍵盤掃描，數(shù)碼管顯示7圖4 鍵盤掃描 圖5 數(shù)碼管顯示3)軟件設(shè)計(jì)在自動(dòng)報(bào)站系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)之后，還需要配合設(shè)計(jì)完善的程序才能完全實(shí)現(xiàn)自動(dòng)報(bào)站系統(tǒng)的各項(xiàng)功能。在本系統(tǒng)中，主要設(shè)計(jì)了主程序的流程圖，語(yǔ)音模塊子程序流程圖，并且簡(jiǎn)單的分析了各程序的運(yùn)行流程。主程序主要涉及各個(gè)部分子程序的調(diào)用。程序初始化后，系統(tǒng)出現(xiàn)開(kāi)機(jī)界面，液晶顯示頻顯示下一站站名。本程序主要兼有兩種控制方式：按鍵控制和GPS接收控制。程序接收到信息后語(yǔ)音將自動(dòng)播報(bào)到站信息，液晶顯示頻顯示下一站，下車的指示燈亮。選擇NO，則是繼續(xù)行車報(bào)站，選擇YE

18、S，則停止行車，終止系統(tǒng)。圖6是數(shù)據(jù)傳輸流程圖，主程序流程圖如7所示。圖8語(yǔ)音播報(bào)主程序圖6 GPRS數(shù)據(jù)傳輸流程圖8圖7 GPS定位主流程 圖8 語(yǔ)音播報(bào)主流程4)相關(guān)程序a. 顯示定位子函數(shù)GotoXY()void GotoXY(unsigned char x, unsigned char y)if(y=0)LCD_Write(LCD_COMMAND,0x80|x); /第一行 設(shè)置數(shù)據(jù)指針地址 if(y=1)LCD_Write(LCD_COMMAND,0x80|(x-0x40);b. 站點(diǎn)信息設(shè)置及調(diào)用用數(shù)組定義站點(diǎn)信息字符串：uchar code dis1="SiGongli

19、 "uchar code dis2="WuGongli"uchar code dis3="LiuGongli"uchar code dis4="QiGongli"uchar code dis5="ErTang"uchar *p;c. 用case語(yǔ)句判斷要顯示的站點(diǎn)9switch(i)case 0:p=dis1; break;case 1:p=dis2; break;case 2:p=dis3; break;case 3:p=dis4; break;case 4:p=dis5; break;d. 語(yǔ)音模塊程

20、序設(shè)計(jì)該模塊采用單片機(jī)端口輸出負(fù)脈沖信號(hào)模擬按鍵信號(hào)對(duì)語(yǔ)音芯片進(jìn)行控制。 P24=0; / 模擬負(fù)脈沖FWD有效，播放指針指向下一段delay();P24=1;delay(); /給語(yǔ)音芯片一定的執(zhí)行時(shí)間P25=0; /模擬負(fù)脈沖 PLAY有效，播放當(dāng)前段delay();P25=1;3、測(cè)定車速3.1問(wèn)題描述隨著人們的生活水平提高，越來(lái)越多的人擁有了自己的車子，目前所用的速度顯示都是傳統(tǒng)的指針式，司機(jī)所讀的速度不是很精確，只是大概的速度，為了解決這個(gè)問(wèn)題，用單片機(jī)控制采用數(shù)碼管顯示車輪的速度，司機(jī)只要一眼看過(guò)去就準(zhǔn)確的知道車的速度，而不用花時(shí)間去讀數(shù)，既省時(shí)，更能讓司機(jī)及時(shí)知道自己所行駛的速度

21、，提高了安全性，為了更精確的知道速度，設(shè)計(jì)這個(gè)程序采用顯示兩位小數(shù)。在路況良好的路段行車時(shí)，駕駛員往往不知不覺(jué)地超速行車，在這種情況下，車載終端將用語(yǔ)音提醒駕駛員注意車速，確保行車安全11。3.2 任務(wù)a. 任務(wù)（1）測(cè)量車輛的速度，并且用數(shù)碼管顯示 （2）數(shù)碼管顯示速度精確到兩位小數(shù) （3）當(dāng)車輪改變速度時(shí)實(shí)時(shí)顯示車輪的速度 （4）利用單片機(jī)I/O實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的輸入和輸出 （5）利用單片機(jī)定時(shí)/計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)定時(shí)和計(jì)數(shù)功能3.3 設(shè)計(jì)方案a. 總體方案設(shè)計(jì)10本設(shè)計(jì)電路主要包括光電傳感器，信號(hào)處理電路，單片機(jī)和數(shù)碼管顯示部分。其工作原理是：當(dāng)車輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)帶動(dòng)鋁盤，光電傳感器由于小孔透光產(chǎn)生變化的脈沖信

22、號(hào)，一個(gè)脈沖信號(hào)表示經(jīng)過(guò)一個(gè)小孔，利用單片機(jī)對(duì)脈沖信號(hào)的計(jì)數(shù)及所用的時(shí)間就可以算出車輪的速度，再利用單片機(jī)控制數(shù)碼管顯示出車輪的速度 b. 方案的比較測(cè)速度主要有四種方式：機(jī)械式，電磁式，光電式和激光式12。機(jī)械式主要利用離心原理，通過(guò)一個(gè)隨轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)的固定質(zhì)量重錘帶動(dòng)套軸上下運(yùn)動(dòng)，原理簡(jiǎn)單，但是精度不高；電磁式主要利用電磁感應(yīng)引起電磁阻的變化形成脈沖，受本身的影響和最大脈沖計(jì)數(shù)限制，精度不高；光電式和電磁式類似，利用光電感應(yīng)引起脈沖的變化，受到鋁盤最小分隔的限制，和最大脈沖計(jì)數(shù)限制，精度比較高，成本也低；激光式利用多普勒效應(yīng)獲得瞬時(shí)速度，理論精度很高，但受技術(shù)影響和成本高，所以本設(shè)計(jì)采用光電式

23、測(cè)速。上述結(jié)果與理論結(jié)果完全相符合，不同的脈沖頻率對(duì)應(yīng)不同的車輛速度，與程序預(yù)設(shè)的結(jié)果完全相符，所以該程序能夠正確的執(zhí)行，該程序顯示屏過(guò)很久可能會(huì)改變一下數(shù)值，這是設(shè)計(jì)系統(tǒng)本身精度的問(wèn)題，因?yàn)橛捎谵D(zhuǎn)盤小孔的開(kāi)始位置與光電傳感器位置距離和系統(tǒng)程序本身執(zhí)行所需要的時(shí)間有點(diǎn)差異，但是這一點(diǎn)都不影響轉(zhuǎn)速的測(cè)量，因?yàn)闀r(shí)間只有20ms，而其他時(shí)間都顯示正確。圖9 光電測(cè)速示意圖因?yàn)闇y(cè)速可以轉(zhuǎn)換為測(cè)外部的頻率，所以我們的目的就是要測(cè)外部的頻率。80C51單片機(jī)有兩個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器，能滿足我們測(cè)外部頻率，把定時(shí)/計(jì)數(shù)器0定時(shí)為一秒，利用定時(shí)/計(jì)數(shù)器1測(cè)量外部的脈沖信號(hào)，就可以完成外部脈沖頻率的測(cè)量，再利用

24、89C51單片機(jī)內(nèi)部程序儲(chǔ)存器編寫程序?qū)崿F(xiàn)計(jì)算車輪的速度，并且顯示出車輪的速度。此設(shè)計(jì)受晶振頻率的限制，外部輸入應(yīng)少于晶振頻率的1/12但此系統(tǒng)完全可以滿足現(xiàn)實(shí)車速的測(cè)量，現(xiàn)實(shí)車輛速度表為220公里/小時(shí)，這個(gè)系統(tǒng)可以超過(guò)220公里/秒，顯示達(dá)到兩位小數(shù)，精度達(dá)到0.21%，并且上下波動(dòng)很少 所需要的元器件少，成本低廉，本設(shè)計(jì)根據(jù)實(shí)際需要，所以外部頻率不可超過(guò)255Hz，最少為1Hz。11上圖為車輪轉(zhuǎn)速產(chǎn)生脈沖原理圖，當(dāng)發(fā)光二極管穿過(guò)孔時(shí)便產(chǎn)生一個(gè)脈沖信號(hào)，車輪帶動(dòng)鋁盤轉(zhuǎn)動(dòng)13。這樣車輪速度不同時(shí)，在同樣的時(shí)間就產(chǎn)生不同數(shù)目的脈沖，計(jì)出脈沖的數(shù)目就可以計(jì)算出車輪的速度。計(jì)算公式：車速V=dX/

25、nS；車輪直徑d米，鋁盤孔n個(gè)，脈沖頻率X，圓周率，時(shí)間T，因?yàn)檐囕喌娜?shù)N=X/n，車行駛的路程L=Nd，車速V=L/T，代入式子化簡(jiǎn)得車速V=dX/nT。本設(shè)計(jì)根據(jù)實(shí)際需要=3.141529653，n=10，d=0.9，T=1s。則V=1.01787599X千米/小時(shí)保留兩位小數(shù)則V=1.02X千米/小時(shí)。圖10 光電測(cè)速流程圖 圖11 速度反饋及修正流程圖三、 調(diào)試過(guò)程系統(tǒng)的硬件調(diào)試和軟件調(diào)試是分不開(kāi)的，硬件的調(diào)試是基礎(chǔ)，如果硬件調(diào)試不通過(guò)，軟件設(shè)計(jì)則是無(wú)從做起。1、整體系統(tǒng)設(shè)計(jì)12圖12 數(shù)字模塊框圖 圖13 硬件模塊框圖圖14 功能及接口2、向LCD寫入命令或數(shù)據(jù)子函數(shù)LCD_Wri

26、te()void LCD_Write(bit style, unsigned char input)LcdEn=0;LcdRs=style;LcdRw=0; _nop_();DBPort=input; _nop_();/注意順序LcdEn=1; _nop_();/注意順序 給En一個(gè)高脈沖LcdEn=0; _nop_();LCD_Wait();3、設(shè)置顯示模式子函數(shù)LCD_SetDisplay()void LCD_SetDisplay(unsigned char DisplayMode)13LCD_Write(LCD_COMMAND, 0x08|DisplayMode);4、設(shè)置輸入模式子函數(shù)

27、LCD_SetInput()void LCD_SetInput(unsigned char InputMode)LCD_Write(LCD_COMMAND, 0x04|InputMode);5、初始化LCD子函數(shù)LCD_Initial()void LCD_Initial()LcdEn=0;LCD_Write(LCD_COMMAND,0x38); /8位數(shù)據(jù)端口,16×2行顯示,5*7點(diǎn)陣 LCD_Write(LCD_COMMAND,0x38);LCD_SetDisplay(LCD_SHOW|LCD_NO_CURSOR); /開(kāi)啟顯示, 無(wú)光標(biāo) LCD_Write(LCD_COMMAN

28、D,LCD_CLEAR_SCREEN); /清屏LCD_SetInput(LCD_AC_UP|LCD_NO_MOVE); /AC遞增, 畫面不動(dòng) 6、顯示定位子函數(shù)GotoXY()void GotoXY(unsigned char x, unsigned char y)if(y=0)LCD_Write(LCD_COMMAND,0x80|x); /第一行 設(shè)置數(shù)據(jù)指針地址 if(y=1)LCD_Write(LCD_COMMAND,0x80|(x-0x40);7、顯示字符子函數(shù)Print()void Print(unsigned char *str)while(*str!='0')

29、LCD_Write(LCD_DATA,*str);str+; delay1();站點(diǎn)信息設(shè)置及調(diào)用uchar code dis1="SiGongli "uchar code dis2="WuGongli"uchar code dis3="LiuGongli"uchar code dis4="QiGongli"uchar code dis5="ErTang"uchar *p;14四、 測(cè)試結(jié)果系統(tǒng)的硬件調(diào)試和軟件調(diào)試是分不開(kāi)的，硬件的調(diào)試是基礎(chǔ)，如果硬件調(diào)試不通過(guò)，軟件設(shè)計(jì)則是無(wú)從做起。當(dāng)拿到一塊

30、制好的電路板后，第一項(xiàng)工作就是焊接。對(duì)于沒(méi)有調(diào)試過(guò)的板子，焊接的順序尤其重要，元件焊接時(shí)應(yīng)該按功能模塊進(jìn)行焊接，順序是功能部件的焊接調(diào)試通過(guò)另一功能部件的焊接，這樣容易找到問(wèn)題的所在。另一點(diǎn)需要說(shuō)明的是，在電路飯焊接之前，最好對(duì)電路板進(jìn)行邏輯故障的排查，這類故障往往由于設(shè)計(jì)和加工制板過(guò)程中工藝性錯(cuò)誤所造成的，主要包括錯(cuò)線、開(kāi)路、短路。排除的方法是將加工的印制板認(rèn)真對(duì)照原理圖，看兩者是否一致。應(yīng)特別注意電源系統(tǒng)檢查，以防止電源短路和極性錯(cuò)誤，并重點(diǎn)檢查系統(tǒng)總線(地址總線、數(shù)據(jù)總線和控制總線)是否存在相互之間短路或與其它信號(hào)線路短路。一般而言，焊接工作可以先從電源模塊開(kāi)始，完成電源模塊焊接后，上電

31、檢查各電源芯片的引腳電位，一般先檢查輸入與地之間的電位，若正常再對(duì)各電源芯片輸出腳電位進(jìn)行檢查，確保系統(tǒng)所需電壓均為正常狀態(tài)。若電源出現(xiàn)非正常值，需要對(duì)電源模塊進(jìn)行檢查調(diào)整至正常電壓的輸出，否則將可能在后面的調(diào)試中影響其它功能部件，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致芯片的燒毀。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)后的模擬圖五、 總結(jié)與心得1、總結(jié)智能交通系統(tǒng)是目前世界上交通運(yùn)輸科學(xué)技術(shù)的前沿，智能公交系統(tǒng)是智能交通系統(tǒng)研究的一個(gè)主要方向，它的建立將最大程度地提高車、路資源的利用率，提高公交服務(wù)的質(zhì)量，從而創(chuàng)造巨大的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益，因此對(duì)智能公交技術(shù)的研 15究具有深遠(yuǎn)的意義。全球定位系統(tǒng)GPS已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。GPS可以確定公交車的地理位置

32、，只要把公交站點(diǎn)的位置數(shù)據(jù)（經(jīng)度和緯度）記錄下來(lái)，就可以知道公交車是否處于進(jìn)站、到站和出站狀態(tài)。利用GPS實(shí)現(xiàn)公交車的智能報(bào)站，大大減少駕駛員的工作量，提高公交車運(yùn)行過(guò)程中的安全系數(shù)，是公交智能化的重大改進(jìn)。所以，本文對(duì)GPS定位、語(yǔ)音播放，液晶顯示等技術(shù)作了詳細(xì)的研究與討論，總結(jié)如下：1）系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)。提出了以AT89C51單片機(jī)作為主控制器的硬件總體設(shè)計(jì)方案，語(yǔ)音報(bào)站和信息顯示同步。2）系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)。分析設(shè)計(jì)了各部分電路，包括液晶顯示電路、音頻輸出電路及按鍵電路，GPS接口電路等，實(shí)現(xiàn)了整個(gè)系統(tǒng)硬件電路的功能。3）系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)。研究分析了系統(tǒng)主程序，液晶顯示模塊程序設(shè)計(jì)和語(yǔ)音模塊程

33、序設(shè)計(jì)等。此外，本文還對(duì)GPS在車輛定位進(jìn)行了相關(guān)研究，提高系統(tǒng)定位的可靠性和完整性。2、心得體會(huì)經(jīng)過(guò)將近兩周的努力，我們的課程設(shè)計(jì)終于完成了。在設(shè)計(jì)公交車報(bào)站器的過(guò)程中，也遇到了很多的困難，經(jīng)過(guò)我的勤奮努力和指導(dǎo)老師及同學(xué)的正確指導(dǎo)，給我的設(shè)計(jì)帶來(lái)很大的幫助，為我的順利完成公交車報(bào)站器的設(shè)計(jì)打下良好的基礎(chǔ)。完成設(shè)計(jì)我的心得有下面幾點(diǎn)：（1） 加深了對(duì)16位單片機(jī)結(jié)構(gòu)和原理的了解，為以后能更好地運(yùn)用單片機(jī)編程做好了初步的準(zhǔn)備。（2） 基本上掌握了用Protel 99SE制圖的方法14，在當(dāng)今社會(huì)可以說(shuō)是又學(xué)會(huì)一項(xiàng)重要的生存技能。（3） 溫習(xí)了一遍模擬電子與數(shù)字電子，進(jìn)一步提高了分析電路原理圖的能力，總結(jié)了分析電路原理的方法。（4） 在設(shè)計(jì)過(guò)程中我體會(huì)到了集思廣益的好處，將自己的想法談出來(lái)與別人分享也會(huì)獲得更好的收獲，有時(shí)候以不同眼光去看同一種事物會(huì)有不同的效果。而這種效果是人們往往意想不到的。（5） 自己犯錯(cuò)誤時(shí)，要虛心地接受，而且能及時(shí)地改。在肯定成績(jī)的同時(shí)也要指出缺點(diǎn)和不足，由于時(shí)間的倉(cāng)促，我準(zhǔn)備得不夠充分，在很多方面都沒(méi)有得到很好的實(shí)踐。雖然此次的Proteus仿真和匯編語(yǔ)言設(shè)計(jì)沒(méi)能實(shí)