GPS公交报站系统的设计

GPS公交报站系统的设计

马康博 张冰 牛志新 杨松 杜文博 王泽永 殷正浩洋

哈尔滨石油学院 黑龙江哈尔滨 150000

摘要：随着当今社会经济发展的提高，市民对日常出行的需求变得更高。所以城市交通变得尤为重要。公交车就是众多出行的选择之一，同样紧跟着科技发展的步伐飞速发展。本文以单片机AT89S52为主体，以GPS为定位基础。利用GPS模块接收卫星的发送的经度和维度的数据，并加以对比储存模块中以储存的经纬度信息，来确定是否到达指定的停车地点。再由显示模块和语音模块来提醒乘客站点信息和位置信息。

关键词：AT89S52；液晶显示器；GPS；语音报站

1.公交车的发展背景

在1829年，英国就诞生的世界第一辆以蒸汽机为动力装置的公共汽车，他从一开始的载客10人，到现如今的“巨无霸”载客300人；现如今，公交车已经越来越智能化，自动化，集卫星定位、自动语音播报等等先进技术为一体的公交车越来越多，手动的人工报站系统的公交车以随着城市的发展而淘汰。但是偏远地区的社会经济水平普遍偏低，不足以支撑全自动公交车的发展需求。那么基于单片机的GPS的自动报站系统就为之而生了^[1]。

2.GPS公交报站系统设计的主要内容和方案

（1）主要内容

①以单片机为核心，12864显示屏、ISD语音芯片、GPS芯片为辅助，设计的一种公交自动报站系统。

②使用由GPS芯片和GPS模块数据线，以实现公交车报站自动报站系统的自动精确定位。

③使用C语言进行系统总体程序的编写，以便于实现系统的各部分的特有功能。

④使用万用表对系统电路板中的个元器件进行测试，同时也对系统进行软件调试保证系统能够运行。

（2）总体方案

根据该系统设计的各种功能和指标，设计出了该系统的结构原理图。如图2-1所示，本系统的硬件部分主要有扬声器、语音模块ISD4003、按键、LM386放大、12864LCD显示、GPS模块和DS1306时间模块^[2]。

图1 整体框架结构图

3. 控制芯片的选择

①单片机的选择

本次设计选择89C52单片机为处理器，因为它的价格便宜，同时信息的处理行能也较为不错，还兼容51单片机，同时作为新手入门的单片机，本人对其的熟练度比其他的高，各种功能也更加熟悉。所以选择了AT89S52单片机作为该设计的中央处理器^[3]。

②语音芯片的选择：ISD4003语音芯片。该系列的语音芯片，播放的音质很好，能够播放4至8分钟的录音。充分的录音时间，让它普遍存在于我们的生活当中。随身携带的小型电子设备还有随身携带的移动手机等等，都含有该芯片。它的工作电压为3V。其内部包含平滑的滤波器、音频放大器、振荡器、自动静音、和防混淆滤波器等等。采样值直接存储在闪烁存储器内部，所以播放的声音也就非常自然。再现的音乐、音质、音色同样非常真实。它的采样频率也多种，有4.0、5.3、6.4、8.0KHz几种。它的频率和播放时间成正比，频率越低，播放的时间也就越长。但是，音质会有所下降。它的片内信息，因为是存储在闪烁器的内部，所以能够保存很长时间。在没有电供应的情况下，也能够保存片内信息常达100年以上。而且它的重复录音次数也非常多，能够反复地录音10万次以上。

③显示器的选择：液晶显示器12864。原因是它具有体积小、重量比CRT轻好几倍、功耗比CRT低、经济廉价、抗干扰能力强、和CRT相比没有辐射、液晶显示器的可视面积非常的大、不会出现几何失真的情况、在电量不足的时候，画面彩色不失真、灵活的形状同时接口也较为简单等等优点。它直观的显示出我们认识的阿拉伯数字、汉语文字、字符的同时，也能够显示出简单的图片形状。更能够显示出动画、闪烁信号、分区开窗口、上下滚动等等功能。

④存储模块的选择：24C02。其特点包括：它能够与 400KHz I2C 总线进行兼容，具有较宽的工作电压范围，1.8 到 6.0 V，有先进的低功耗 CMOS 技术，其本身含有写保护功能。页写缓冲器，他能够自动定时擦写周期，具有十万个的能够编程的周期。同时，它的数据能够保存时间长达100年之久，8脚DIP SOIC或TSSOP封装。

⑤时钟芯片的选择：DS1302。其特点包括：这种时钟芯片，它可以计算，2000年之间的年月日星期分秒时的能力，同时它也能够辨识闰年。它具有318位的暂存数据存储 RAM，它的串行I/O口方式，使得它的管脚数量最少，它的日常工作电流2.0V时,它的工作电流小于300nA读/写时钟或RAM数据时，能够有两种传送方式，别是单字节传送和多字节传送字符组方式，其8引脚DIP封装或者可以选择8脚SOIC封装根据表面装配。它是在DS1202芯片的基础上增加的新特特性。最大工作的频率，不能够大于20HZ，它的工作电压范围比较宽，工作电压2.0 -5.5V。它的功耗很低，工作时能够保持数据和时钟信息时功小于1mW。

⑥按键的选择：SW-PB。其中任意一个案件就是一个开关，量的输入装置，它的闭合，或者断开，是由于机械弹性开关的工作章台来决定的，在电压中，就是高压电平，或者是低电平，就比如说。在高电平的时候就是开关闭合的状态，在低电平的时后就与之相反，是断开的状态。所以在系统检测电瓶状态的高低的同时，就可以确定按键是否已经被按下。

结束语

本次设计方案把AT89S52单片机和公交车系统相结合，形成自动报站系统，降低了该系统的制造成本；硬件使用了GPS能够更加精准的实时地显示公交车的位置，减少了乘客错过站的几率；采用了DS1302时间芯片，能够在屏幕显示中，显示出基础的年、月、日、时、分、秒等等信息；采用12864显示器，让GPS定位信息、时间模块的信息和站点名称等等在屏幕中显示出来，让乘客能够更加清楚了了解情况。采用了语音芯片，在车内部看不到显示屏中信息的乘客，也能通过语音提示收到基本信息。本设计系统大大减轻了公交车司机的工作量，使共公交车司机能够集中注意力驾车，有效避地免了事故的发生，为车内乘客的生命安全提供了保障。

参考文献

1. 蔡文年. 关于音响和音响发烧[N]. 电子报.2020-03-29(012).

2. 韩晓波.基于网络通信的校园智能音箱设计[3].电子制作.2018(01):50-51

3. 胡建易.基于AT89S52和ISD2560的噪声自动报警及语音提示系统设计

本论文来源于黑龙江省大学生创新创业训练计划项目，项目名称：GPS公交报站系统设计，项目编号：S202113299001。