基于單片機的公交車自動報站系統(tǒng)

1、目 錄第一章 緒 論11.1 本課題的研究意義11.2 目前幾種公交車報站器詳細比較11.2.1 GPS公交車自動報站器11.2.2 手動式公交車自動報站器11.2.3 基于單片機的公交車自動報站系統(tǒng)2第二章 系統(tǒng)方案的確定32.1 系統(tǒng)主要要實現(xiàn)的功能32.2 無線傳輸模塊的選擇32.3 控制模塊的選擇32.4 液晶顯示模塊及語音模塊的選擇32.5系統(tǒng)整體硬件電路的確定3第三章 系統(tǒng)功能模塊詳細介紹53.1 單片機AT89C5153.1.1 管腳說明73.1.2 外部晶振的選擇83.1.3 復(fù)位電路83.1.4 按鍵電路設(shè)計93.2 無線收發(fā)模塊PT2262/PT2272103.2.1 PT

2、2262/PT2272引腳圖103.2.2 PT2262/2272接線圖以及工作原理123.2.3 無線數(shù)傳模塊F05V/J05V133.3 顯示模塊LCD1602143.3.1 排阻Respack-8143.3.2 LCD1602的引腳定義143.3.3 液晶LCD1602常用的11條指令163.4 語音模塊ISD4004183.5 蜂鳴器和LED指示燈20第四章 系統(tǒng)程序設(shè)計214.1 系統(tǒng)仿真主程序流程圖214.2 程序子函數(shù)模塊224.2.1 延時函數(shù)224.2.2 檢查忙函數(shù)224.2.3 寫指令函數(shù)224.2.4 寫數(shù)據(jù)函數(shù)234.2.5 光標(biāo)位置函數(shù)234.2.6 初始化函數(shù)23

3、4.2.7 其他數(shù)組定義以及端口定義234.3 主程序流程圖24第五章 系統(tǒng)仿真實現(xiàn)285.1 開發(fā)環(huán)境KeilC51介紹285.2 仿真環(huán)境PROTEUS介紹285.3 仿真運行結(jié)果截圖285.4 仿真結(jié)果29結(jié) 束 語31致 謝33參考文獻34附錄A 系統(tǒng)仿真全部代碼35第一章 緒 論1.1 本課題的研究意義近些年來，隨著城市人口的不斷增加，人們生活節(jié)奏的不斷加快，公交車在大城市以及中小城市已經(jīng)普及，并且有了日新月異的發(fā)展，在人民生活中起著重要作用，因此，公交車的正常運行與人們的正常生活息息相關(guān)。傳統(tǒng)公交車報站大多是由乘務(wù)人員來人工報站，但是因為方言的差異或者人多時語音嘈雜，這種方式不利于

4、人民生活的和諧。所以根據(jù)這種需要市面上產(chǎn)生流行了多種公交車報站器也方便人們的生活。目前雖然現(xiàn)在在一些大城市的公交車上已經(jīng)采用GPS定位系統(tǒng)自動報站，但其造價昂貴，難以在一些中小城市實現(xiàn)普及。另外，現(xiàn)在也有一些城市正在使用的一種半自動語音報站系統(tǒng)，這種系統(tǒng)需要由司機在車子進出站的時候人工操作，由于這兩個時間點往往是路面情況最復(fù)雜的時刻，因此也給行駛中的車輛帶來了安全隱患。所以本設(shè)計針對目前常見公交車報站系統(tǒng)的主要缺陷，研究介紹了一種基于單片機控制的公交車自動報站系統(tǒng)，實現(xiàn)在到站時的自動語音報站和LCD液晶顯示，而且該系統(tǒng)造價廉價，可以在中小城市中普及。1.2 目前幾種公交車報站器詳細比較公交車對

5、社會影響巨大，對城市發(fā)展起著最基本的推動作用。隨著公交車的不斷普及市面上也出現(xiàn)各種各樣的公交車報站器，現(xiàn)在市面上流行的幾種報站器主要有下列幾種類型：1.2.1 GPS公交車自動報站器利用GPS全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)的公交車報站系統(tǒng)，在司機座位后面隔板上，安裝了一臺15英寸的液晶電視和 GPS信號接收器，安裝了這套設(shè)備后，公交車在語音報站的同時，通過液晶電視還可以顯示到站站名的字幕，這樣如果沒聽清報站的話，通過顯示屏，乘客也可以一目了然。當(dāng)出現(xiàn)緊急情況時，調(diào)度中心將會給公交車發(fā)出相應(yīng)的信息，以短信的形式傳送到顯示屏上，同時車載臺會發(fā)出相應(yīng)的提示音；駕駛員也可以通過相應(yīng)的工具進行回復(fù)。目前在美國部分城市

6、GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)已經(jīng)投入使用，國內(nèi)也有此類產(chǎn)品的研制開發(fā)，其功能強大，系統(tǒng)穩(wěn)定，但其投資昂貴，尤其是一些中小城市無法承受。1.2.2 手動式公交車自動報站器手動式公交車自動報站器通過主機上的漢字顯示器，顯示當(dāng)前車站名稱，即將達到站名指示功能；通過主機屏幕的顯示，可直觀的觀察到進站和下一站信息；通過按鍵，可播放進站，出站，服務(wù)用語等語音。但是該種報站器需要由司機在車子進出站的時候人工操作，由于這兩個時間點往往是路面情況最復(fù)雜的時刻，因此也給行駛中的車輛帶來了安全隱患，不利于公交車的安全行駛。1.2.3 基于單片機的公交車自動報站系統(tǒng)基于單片機的公交車自動報站系統(tǒng)，而這種系統(tǒng)又大致分為兩種技術(shù)支

7、持。其中一種的技術(shù)關(guān)鍵是對車輪轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)角的脈沖進行計數(shù)，將計數(shù)值與預(yù)置值對比，即可確定報站時刻，達到準確自動的目的。該方式應(yīng)用單片機的高速計數(shù)器端口進行脈沖計數(shù)，以距離來控制報站時刻，首次實現(xiàn)了模糊控制，改變現(xiàn)有設(shè)備的不足。做到簡單實用自動化程度高。傳感器在公交車上的應(yīng)用極大的提高了設(shè)備功能。另外一種基于單片機的公交車自動報站系統(tǒng)就是利用編碼解碼芯片PT2262/PT2272進行解碼編碼，利用無線數(shù)傳模塊F05V/J05V和天線進行發(fā)射和接收來實現(xiàn)的。在每個站牌上設(shè)置一個編碼發(fā)送裝置PT2262和無線數(shù)傳模塊F05V，通過公交車上設(shè)置的接收裝置J05V和譯碼裝置PT2272進行譯碼并傳輸?shù)絾纹?/p>

8、機。發(fā)送裝置按照延時3到5秒不斷發(fā)送信號，公交車在距離站牌10到20米的時候就能接收到信號，然后根據(jù)程序來實現(xiàn)語音報站，LCD液晶顯示。這種報站系統(tǒng)軟件編寫比較簡單，也容易修改，并且芯片價格低廉，大批生產(chǎn)能夠獲得比GPS系統(tǒng)達到更高的性價比，是公交車自動報站系統(tǒng)的較佳選擇。綜合上述各種公交車自動報站系統(tǒng)，本設(shè)計選擇了基于單片機的公交車自動報站系統(tǒng)，并利用無線數(shù)傳模塊來實現(xiàn)公交車的自動報站。第二章 系統(tǒng)方案的確定2.1 系統(tǒng)主要要實現(xiàn)的功能該系統(tǒng)應(yīng)實現(xiàn)無線信號收發(fā)確認，到站時的公交車站名的液晶顯示以及自動語音提示。系統(tǒng)的硬件設(shè)計中應(yīng)充分考慮了性價比，用最少的器件設(shè)計出滿足要求的硬件電路。本次設(shè)計

9、主要是完成實現(xiàn)基本的仿真，該系統(tǒng)仿真電路的總體結(jié)構(gòu)以52單片機為核心，由模擬接收電路、LCD（Liquid Crystal Display,液晶顯示屏）顯示電路等組成。2.2 無線傳輸模塊的選擇PT2262/PT2272集成芯片。方案采用低功耗、低價位、通用編解碼電路，發(fā)送用高的達林頓管，所以在靈敏度和抗干擾性方面有保障。無線數(shù)傳模塊F05V/J05V（典型遙控應(yīng)用電路）：F05V采用的SMT工藝，優(yōu)點是低電壓微功率、體積小、低功耗發(fā)射模塊，適合單片機數(shù)據(jù)傳輸以及短距離無線遙控報警。J05V作為接收模塊優(yōu)點是低電壓、體積小，兩者連接在PT2262/2272配合使用2.3 控制模塊的選擇所學(xué)專業(yè)

10、課中學(xué)習(xí)過51單片機，并且單片機體積小，重量輕，具有很強的靈活性而且價格便宜，所以控制模塊選用單片機。2.4 液晶顯示模塊及語音模塊的選擇隨著科學(xué)技術(shù)的日益發(fā)展和進步，微型計算機已經(jīng)在很多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。LCD與微機技術(shù)結(jié)合，比傳統(tǒng)的LED顯示效果更佳。所以結(jié)合公交車報站的使用特點和運營環(huán)境，設(shè)計一種由單片機控制、LCD顯示的公交車報站顯示系統(tǒng)。公交車報站顯示系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)用單片機，LCD顯示，使到站信息及提示信息以顯示的方式告知市民，為市民提供人形化、完美的服務(wù)。所以本次設(shè)計中重點使用了LCD1602液晶顯示模塊鑒于使用Proteus仿真，在仿真中使用蜂鳴器代替語音模塊，使用蜂鳴器的連續(xù)間斷

11、發(fā)聲作為提示。為了以后實際需要，在文章中介紹了常用的語音模塊ISD4004。2.5系統(tǒng)整體硬件電路的確定根據(jù)系統(tǒng)要實現(xiàn)的功能，以及各個模塊的選擇，確定了整個報站系統(tǒng)主要組成部分分為兩個模塊。發(fā)射模塊即電子站牌部分主要由AT89C51單片機，PT2262編碼裝置，無線傳輸模塊F05V和天線組成。接收控制模塊即車載部分是主要部分，選擇AT89C51為核心的控制器，PT2272譯碼裝置和無線數(shù)傳模塊J05V以及天線作為接收信號裝置，語音錄放芯片ISD4004組成的語音播放電路以及LCD1602液晶顯示屏構(gòu)成液晶顯示模塊。系統(tǒng)各部分框圖如下圖所示。通過天線（Antenna）發(fā)射信號，間隔5秒。無線數(shù)傳

12、模塊F05VPT2662信號發(fā)射AT89C51單片機產(chǎn)生周期信號圖2-1 公交車站牌發(fā)射部分方框圖接收天線接收無線數(shù)傳模塊J05VLCD1602液晶顯示PT2272信號接收AT89C51單片機控制ISD4004語音模塊晶振，外部中斷復(fù)位電路按鍵控制圖2-2 公交車車載接收部分方框圖公交車自動報站系統(tǒng)就是利用編碼解碼芯片PT2262/PT2272進行解碼編碼，利用無線數(shù)傳模塊F05V/J05V和天線進行發(fā)射和接收來實現(xiàn)的。在每個站牌上設(shè)置一個編碼發(fā)送裝置PT2262和無線數(shù)傳模塊F05V，通過公交車上設(shè)置的接收裝置J05V和譯碼裝置PT2272進行譯碼并傳輸?shù)絾纹瑱C。發(fā)送裝置按照延時3到5秒不斷

13、發(fā)送信號，公交車在距離站牌10到20米的時候就能接收到信號，然后根據(jù)程序來實現(xiàn)語音報站，LCD液晶顯示。發(fā)射部分通過編碼芯片PT2262，無線數(shù)傳模塊F05V和天線不停發(fā)射周期信號，發(fā)射的一個周期的內(nèi)容包括本站點的地址、站名等信息的編碼信息。當(dāng)公交車行駛進人該信號范圍內(nèi)，車載部分的通過天線，經(jīng)無線數(shù)傳模塊J05V和PT2272譯碼就會接收到這個編碼信息，單片機將編碼信息處理后，向顯示模塊和語音模塊發(fā)送對應(yīng)的信息，就能實現(xiàn)液晶顯示屏顯示對應(yīng)的站名和語音報站，完成自動報站。第三章 系統(tǒng)功能模塊詳細介紹3.1 單片機AT89C51隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，單片機技術(shù)已成為計算機技術(shù)中的一個獨特的分支，單

14、片機的應(yīng)用領(lǐng)域也越來越廣泛，特別是在工業(yè)控制和儀器儀表智能化中扮演著極其重要的角色。縱觀單片機發(fā)展的30多年來，單片機正往多功能、高性能、高速度、低電壓、低價格、低噪聲、低功耗、小體積、大容量、專用化和外圍電路內(nèi)裝化的方向發(fā)展。單片機的出現(xiàn)使的過去經(jīng)常采用模擬電路、數(shù)字電路實現(xiàn)的電路系統(tǒng)，轉(zhuǎn)變成現(xiàn)在用單片機予以實現(xiàn)，并且傳統(tǒng)的電路設(shè)計方法演變成硬件和軟件相結(jié)合的設(shè)計方法，并且許多電路設(shè)計問題將轉(zhuǎn)化為純粹的程序設(shè)計問題。誠然，單片機的應(yīng)用意義遠不限于它的應(yīng)用范疇或由此帶來的經(jīng)濟效益，更重要的是它已從根本上改變了傳統(tǒng)的控制方法和設(shè)計思想，是控制技術(shù)的一次革命，是一座重要的里程碑微控制器通常將主要的

15、組成部分集成在一個芯片上，就是把中央處理器（CPU）、隨機存儲器（RAM）、只讀存儲器（ROM）、中斷系統(tǒng)、定時器/計數(shù)器以及I/O接口電路等主要部件集成在一個芯片上。AT89C51俗稱單片機，可擦除只讀存儲器可以反復(fù)擦除1000次。主要特性：1、一個CPU，一個片內(nèi)振蕩器以及時鐘電路， 2、4K（RAM）程序存儲器，3、128B（ROM）數(shù)據(jù)存儲器4、21個特殊功能寄存器5、數(shù)據(jù)能夠保存的時間：10年6、與MCS-51指令相兼容7、32個可編程I/O線（4個8位并行I/O端口）8、16位定時器/計數(shù)器有兩個9、5個中斷源，兩個優(yōu)先級嵌套結(jié)構(gòu)10、一個可編程全雙工串行接口11、低功耗的閑置和掉

16、電模式12、片內(nèi)振蕩器和時鐘電路盡管目前單片機種類多，各類單片機的指令系統(tǒng)各不相同，功能各有所長，但市場占有率最高的是51系列單片機。單片機體積小，重量輕，具有很強的靈活性而且價格便宜，得到越來越廣泛的運用。例如工業(yè)控制領(lǐng)域、家電產(chǎn)品，智能化儀器儀表，計算機外部設(shè)備，特別是機電一體化產(chǎn)品中都有重要的用途，其中的51單片機系列發(fā)展規(guī)模最大。51單片的運用廣泛，并且具有優(yōu)異的性能價格比，集成度高，體積小，有很高的可靠性，并且控制功能強。所以是核心控制期間的最佳選擇。圖3-1 AT89C51單片機引腳圖3.1.1 管腳說明下面對設(shè)計中用到的一些管腳進行簡要的介紹：VCC：供電電壓，一般接+5V電源正

17、端。GND：接地，一般接+5V電源地端。P0口（3932腳）：輸入輸出線P0.0P0.7統(tǒng)稱為P0口?？梢杂米鳒孰p向輸入/輸出口使用，但由于內(nèi)部無上拉電阻，一般外加上拉電阻：在進行片外存儲器擴展或I/O擴展時，P0口作為分時服用的低8位地址總線和雙向數(shù)據(jù)總線。P1口（18腳）：P1口作為準雙向I/O口使用。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。 P2口（2128腳）：P2口也可作為準雙向I/O口，當(dāng)進行片外村春氣擴展或I/O口擴展時，P2口用作高8位地址總線。P3口（1017腳）：P3口作為準雙向I/O口使用外，每一個端

18、口還具有第二功能。P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示：口管腳 備選功能P3.0 RXD（串行口輸入端）P3.1 TXD（串行口輸出端）P3.2 /INT0（外部中斷0）P3.3 /INT1（外部中斷1）P3.4 T0（定時器/計時器0計數(shù)脈沖輸入）P3.5 T1（定時器/計時器1計數(shù)脈沖輸入）P3.6 /WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通信號輸出）P3.7 /RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通信號輸出）RST（9腳）：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時，要保持10ms高電平時間才能保證有效的復(fù)位。ALE/PROG（30腳）：地址鎖存允許/編程線。采用了地址/數(shù)據(jù)總線復(fù)用技術(shù)。/PSEN（29腳

19、）：片外程序存儲器讀選通信號輸出端，低電平有效。/EA/VPP（31腳）：片外程序存儲器選用端，低電平有效。注意加密方式1時，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)/EA端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。XTAL1：外接晶體振蕩器一端。XTAL2：外接晶體振蕩器另一端。3.1.2 外部晶振的選擇AT89C51的內(nèi)部有一個用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器。通過XTAL1，ATAL2外部接上一片作為反饋元件的晶體，與C1和C2構(gòu)成了并聯(lián)諧振電路，使其構(gòu)成自激振蕩器。電容的值通常30PF。具體的接線電路如圖32外部晶振電路：AT89C51單

20、片機外接的是12MHZ的晶振，則機器周期為1us。圖3-2 外部晶振電路3.1.3 復(fù)位電路復(fù)位的作用是使程序自動從0000H開始執(zhí)行，因此我們只要在AT89C51單片機的RST端加上一個高電平信號，并持續(xù)10ms以上即可，RST端接有一個上電復(fù)位電路，它是由一個小的電容和一個接地的電阻組成的。按鍵復(fù)位電路另外采用一個按鈕來給RST端加上高電平信號。本設(shè)計采用放電型的進行人工復(fù)位的電路，如圖按鍵復(fù)位電路，上電時C3通過R2充電，維持寬度大于10ms的正脈沖，就可以完成復(fù)位操作。當(dāng)C3結(jié)束充電后，RST端出現(xiàn)低電平，這是CPU將正常的工作。在本次設(shè)計中如果需要按鍵進行復(fù)位，就按下按鈕BUTTON

21、3，C3通過BUTTON3和R2放電，RST端電位將會上升到高電平，從而實現(xiàn)人工復(fù)位，BUTTON3松開后C3重新充電，當(dāng)結(jié)束充電后，CPU將會重新工作。下圖中，R2是限流電阻，阻值不可以過大，否則不能起到復(fù)位作用。圖3-3 按鍵復(fù)位電路3.1.4 按鍵電路設(shè)計對于此設(shè)計來說要準確的顯示設(shè)計所要對應(yīng)的信息，每按下一次按鍵要顯示所要顯示的信息。這按鍵是主要用來模擬無線信號的收發(fā)而設(shè)計的，即PT2262/PT2272的無線信號收發(fā)。功能的實現(xiàn)主要是通過程序來實現(xiàn)，BUTTON1控制順向報站，當(dāng)報站系統(tǒng)啟動后，按下BUTTON1開始按預(yù)先設(shè)置好的站名進行順向報站，本設(shè)計設(shè)置的是從站名“AAAAAAA

22、”到“EEEEEEE”依次報站，每次按鍵按下時實現(xiàn)LED提示燈亮，蜂鳴器連續(xù)鳴叫7次。BUTTON2按鍵是實現(xiàn)公交車逆向返回時的報站，即從站名“EEEEEEE”到“AAAAAAA”的依次報站，也滿足每次按鍵按下時實現(xiàn)LED提示燈亮，蜂鳴器連續(xù)鳴叫7次。圖3-4 按鍵設(shè)置如果使用過程中出現(xiàn)錯誤時，可以使用按鍵復(fù)位，重現(xiàn)選擇正向或者逆向報站。同時，為了防止一次按鍵產(chǎn)生站名的漏報，在軟件設(shè)計中使用了延時函數(shù)，防止站名的漏報。3.2 無線收發(fā)模塊PT2262/PT2272PT2262/PT2272是一種CMOS工藝制造的低功耗低價位通用編解碼電路，PT2262/PT2272最多可有12位(A0A11)

23、三態(tài)地址端管腳(懸空，接高電平，接低電平)，任意組合可提供53144l（212）地址碼，PT2262可有6位(D0D5)的數(shù)據(jù)端的管腳，設(shè)計可以設(shè)定地址碼以及數(shù)據(jù)碼在第17腳進行串行輸出，以便于應(yīng)用于無線的遙控發(fā)射的電路。3.2.1 PT2262/PT2272引腳圖在PT2262/2272這種器件的使用，根據(jù)資料一般將會使用8位的地址碼和4位的數(shù)據(jù)碼。PT2262編碼電路引腳的選擇是：第l8腳作為地址的設(shè)定腳，他可以選擇三種狀態(tài)：懸空、接正電源、接地。3的8次方為6561，即地址編碼的不重復(fù)度是6561組。PT2262/2272的配對使用是要求發(fā)射端PT2262和接收端PT2272的地址編碼需

24、要完全相同，用戶如果想改變地址編碼，只要將PT2262和PT2272設(shè)置相同即可，兩者的地址的編碼相同時，PT2272輸出端將會輸出大約4V左右的互鎖的高電平的控制信號。圖3-5 PT2262/PT2272引腳圖PT2262/PT2272引腳基本類似，作為無線收發(fā)譯碼解碼器，兩者配對使用引腳連接必須一致。下面接收PT2262/PT2272的引腳說明圖表3-1 PT2262引腳說明名稱管腳說明A0A111-810-13地址管腳，用于進行地址編碼，可置為“0”，“1”，“f”（懸空）D0D57-810-13數(shù)據(jù)輸入端，有一個為“1”即有編碼發(fā)出，內(nèi)部下拉VCC18電源正端（+）VSS9電源負端（-

25、）TE14編碼啟動端，用于多數(shù)據(jù)的編碼發(fā)射，低電平有效OSC116振蕩電阻輸入端，與OSC2所接電阻決定振蕩頻率OSC215振蕩電阻振蕩器輸出端Dout17編碼輸出端（正常時為低電平）參數(shù)名稱符號工作條件最小值典型值最大值單位工作電壓VD03V工作電流ID0VD0=12V停振0.020.03uAA0-A11開路輸出驅(qū)動電流IOHVD0=5V，VOH=3V3mAVD0=8V， VOH=4V6VD0=12V， VOH=6V10輸入驅(qū)動電流IOLVD0=5V， VOH=3V2mAVD0=8V， VOH=4V5VD0=12V， VOH=6V9表3-2 PT2272引腳說明圖名稱管腳說明A0A111-8

26、10-13地址管腳，用于進行地址編碼，可置為“0”，“1”，“f”（懸空），必須與2262一致，不然不解碼D0D57-810-13地址或數(shù)據(jù)管腳,當(dāng)做為數(shù)據(jù)管腳時，只有在地址碼與2262一致，數(shù)據(jù)管腳才能輸出與2262數(shù)據(jù)端對應(yīng)的高電平，否則輸出為低電平VCC18電源正端（+）VSS9電源負端（-）DIN14數(shù)據(jù)信號輸入端，來自接收模塊輸出端OSC116振蕩電阻輸入端，與OSC2所接電阻決定振蕩頻率OSC215振蕩電阻振蕩器輸出端VT17解碼有效確認 輸出端（常低）解碼有效變成高電平（瞬態(tài)）表3-3 PT2262/PT2272工作參數(shù)3.2.2 PT2262/2272接線圖以及工作原理發(fā)射電路

27、主要由AT89C51、編碼模塊PT2262、無線數(shù)傳模塊F05V和一片74LS04(六輸入非門，實際上就是六個非門集成在一塊74LS04里面了)構(gòu)成，發(fā)射部分電路如圖3-6所示。接收電路主要由AT89C51、譯碼模塊PT2272、無線數(shù)傳模塊J05V和一片74LS04構(gòu)成，接收部分模擬電路如圖3-7所示圖3-6 PT2262發(fā)射部分模擬接線圖圖3-7 PT2272接收部分模擬接線圖發(fā)射部分主要產(chǎn)生一個周期的編碼信號。編碼信號的內(nèi)容包括起始標(biāo)志、數(shù)據(jù)編碼和結(jié)束標(biāo)志，由于無線收發(fā)模塊是四路的，即每次收發(fā)半個字節(jié)的數(shù)據(jù)所以一幀數(shù)據(jù)至少是16位的，其信息格式如表3-4所示。表3-4 16位編碼數(shù)據(jù)格式

28、0123456789101112131415D0D1D2D3D0D1D2D3D0D1D2D3D0D1D2D34位起始標(biāo)志8位編碼數(shù)據(jù)4位起始標(biāo)志由上圖可以看出每一幀數(shù)據(jù)需要四次才能發(fā)送完畢。在實際應(yīng)用中不需要編碼信號不間斷的發(fā)送，三秒鐘或者五秒鐘發(fā)送一次即可，因此程序里還需要有一段三秒或五秒的延時。在公交車上設(shè)置的接收裝置J05V和譯碼裝置PT2272進行譯碼并傳輸?shù)絾纹瑱C，通過單片機判斷車輛到達的站點信息，根據(jù)這個站點的信息進行語音播報以及液晶顯示提示。射頻觸發(fā)信號是以中斷的的方式送入單片機的，硬件電路將這個控制信號與單片機的INT0口相連接，所以本段程序是一個外部中斷0的子程序。當(dāng)射頻信號

29、到來時PT2272D的VT引腳端由低變高，經(jīng)非門送到單片機INT0，使單片機跳到外部中斷O子程序。3.2.3 無線數(shù)傳模塊F05V/J05V無線數(shù)傳模塊F05V/J05V（典型遙控應(yīng)用電路）：F05V采用的SMT工藝，優(yōu)點是低電壓微功率、體積小、低功耗發(fā)射模塊，適合單片機數(shù)據(jù)傳輸以及短距離無線遙控報警。J05V作為接收模塊優(yōu)點是低電壓、體積小，兩者連接在PT2262/2272配合使用F05V引腳定義：1=正電源3V；2=接地；3=數(shù)據(jù)信號輸入；Y=外接天線。J05V引腳定義：1=正電源3V；2=接地；3=數(shù)據(jù)信號輸出；Y=外接天線。圖3-8 f05V/J05V引腳接線圖3.3 顯示模塊LCD1

30、602我們知道的用來顯示的器件很多。比如數(shù)碼管、LCD、點陣式LED。數(shù)碼管只能顯示數(shù)字，LCD可以顯示漢字、符號、數(shù)字和圖形，為了報站器的人性化LCD1602能夠同時顯示16列2行的字符，可以顯示數(shù)字、字母、以及各種符號。這種液晶模塊由若干個5X7或者5X11等點陣字符位組成，這種點陣字符顯示字符并且自帶間隔，也就是有自然的間距和行間距，也是因為這個特性不能很好地顯示圖形（用自定義CGRAM，顯示效果也不好）。市面上字符液晶大多數(shù)是基于HD44780液晶芯片的，控制原理是完全相同的，因此基于HD44780寫的控制程序可以很方便地應(yīng)用于市面上大部分的字符型的液晶。3.3.1 排阻Respack

31、-8Respack-8接在51單片機的P0口，因為P0口內(nèi)部沒有上拉電阻，不能輸出高電平，所以要接上拉電阻，1端為公共端接VCC。3.3.2 LCD1602的引腳定義字符型LCD一般是16條引腳線14條引腳線，多出來的兩條線是背光電源線VCC（15腳）和地線GND（16腳），與14腳LCD的控制原理基本完全一樣，定義如下表所示：表3-5 LCD1602引腳定義引腳號引腳名電平輸入/輸出作用1VSS電源地2VCC電源（+5V）3VEE進行對比的調(diào)整電壓4RS0/1輸入0進行輸入I指令1進行輸入O數(shù)據(jù)5R/W0/1輸入0=向LCD寫入指令以及數(shù)據(jù)1=從LCD中來讀取信息6E1,10輸入使能信號，1

32、是進行讀取信息10下降沿執(zhí)行指令7DB00/1I/O數(shù)據(jù)總線line0（最低位）8DB10/1I/O數(shù)據(jù)總線line09DB20/1I/O數(shù)據(jù)總線line010DB30/1I/O數(shù)據(jù)總線line011DB40/1I/O數(shù)據(jù)總線line012DB50/1I/O數(shù)據(jù)總線line013DB60/1I/O數(shù)據(jù)總線line014DB70/1I/O數(shù)據(jù)總線line015A+VCCLCD背光燈電源正極16K接地LCD背光燈電源負極圖3-9 LCD1602引腳接線圖在LCD模塊上固化了字模存儲器，這就是CGROM和CGRAM，HD44780內(nèi)置了192個常用字符的字模，存于字符產(chǎn)生器CGROM中，另外還有8個

33、允許用戶自定義的字符產(chǎn)生RAM，成為CGRAM。下圖3-10說明了CGROM和CGRAM與字符的對應(yīng)關(guān)系。讀的時候，先讀左邊那列，再讀上面那行，如：感嘆號！的ASCII為0x21，字母B的ASCII為0x42（前面加0x表示十六進制）圖3-10 CGROM和CGRAM中字符代碼與字符圖形對應(yīng)關(guān)系3.3.3 液晶LCD1602常用的11條指令表3-6 液晶LCD1602常用指令指令功能RSR/WDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB0執(zhí)行時間清屏00000000011.64ms功能詳解：清除液晶顯示器的內(nèi)容。光標(biāo)歸位000000001X1.64ms功能詳解：光標(biāo)撤回到顯示器的左上方，地址

34、計數(shù)器（AC）值為0，DDRAM值不變進入模式設(shè)置00000001I/DS40us功能詳解：I/D當(dāng)為0時寫入數(shù)據(jù)后光標(biāo)左移，當(dāng)為1時寫入數(shù)據(jù)后光標(biāo)右移S為0時寫入新數(shù)據(jù)后顯示屏不移動，為1時寫入新數(shù)據(jù)后顯示屏整體右移1字符顯示開關(guān)控制0000001DCB40us功能詳解：D為0時顯示功能關(guān)，為1時顯示功能開C為0時無光標(biāo)。1時有光標(biāo)B為0時光標(biāo)閃爍，1時光標(biāo)不閃爍設(shè)定顯示屏或光標(biāo)移動方向000001S/CR/LXX40us功能詳解：S/CR/L設(shè)定的情況00光標(biāo)左移1格，且AC值減101光標(biāo)右移1格，且AC值加110顯示器上字符全部左移一格，但光標(biāo)不移動11顯示器上字符全部右移一格，但光標(biāo)不

35、移動功能設(shè)定00001DLNFXX40us功能詳解：DL為0時數(shù)據(jù)總線為4位，1時數(shù)據(jù)總線為8位N為0時顯示1行，1時顯示兩行F為0時5*7點陣/每個字符，1時5*10點陣/每個字符設(shè)定CGRAM地址指令0001CGRAM的地址（6位）40us功能詳解：設(shè)定下個要存入的數(shù)據(jù)的CGRAM的地址設(shè)定DDRAM地址指令001CGRAM的地址（7位）40us功能詳解：設(shè)定下個要存入的數(shù)據(jù)的DDRAM的地址讀取忙碌信號或AC地址01BFAC內(nèi)容（7位）40us功能詳解：BF為1表示液晶顯示器忙，為0時，液晶顯示器可以接收單片機送來的數(shù)據(jù)或指令數(shù)據(jù)寫入到DDRAMH或CGRAM10要寫入的數(shù)據(jù)D7D040

36、us功能詳解：（1）將字符碼寫入DDRAM，液晶顯示屏并顯示對應(yīng)的字符（2）使用者設(shè)計的圖形存入CGRAM從CARAM或DDRAM讀取數(shù)據(jù)11要讀出的數(shù)據(jù)D7D040us功能詳解：讀取DDRAM或CGRAM的內(nèi)容3.4 語音模塊ISD4004實際公交車報站都是語音報站，因為本設(shè)計用Proteus仿真，所以用蜂鳴器替代語音模塊進行仿真試驗，下面簡要介紹下語音模塊的基本知識。ISD4004語音模塊工作特點：工作時的電壓在3V,能夠完成的錄放的時間在8到16分鐘左右，同型號的ISD1730等，錄音時間一般在4分鐘以內(nèi)。并且它的音質(zhì)也很不錯，目前在移動電話以及其他電子產(chǎn)品中應(yīng)用比較廣泛。ISD4004

37、是經(jīng)過CMOS技術(shù)來制作的，內(nèi)部有各種模塊：音頻放大器、平滑濾波器、振蕩器、自動靜噪及高密度多電平閃爍存貯、防混淆濾波器。芯片經(jīng)過微控制器設(shè)計，其指令采用的是串行通信，如(SPI)。芯片采用了多電平接模擬量的存儲技術(shù)，采樣值可以在片內(nèi)的閃爍存貯器進行直接存儲，因此可以非常真實得還原聲音。而一般固錄音電路是有很多缺點的，會有很多噪聲和金屬聲。采樣的頻率可以選為8.0、6.4、5.3、4.0kHz，這幾個頻率選擇的越低，錄放的時間也就會越長，確實是造成音質(zhì)的下降，閃爍存貯器中的信息，可保存的時間是100年(典型值),并且可以反復(fù)錄音10萬次。ISD4004芯片優(yōu)點是無須A/D的轉(zhuǎn)換和A/D的壓縮，

38、能過進行直接的儲存，并且沒有A/D轉(zhuǎn)換的誤差，還具有所需的外圍的電路是比較簡單的、使用時不用擴充存儲器、存儲時間也很長、也可以進行多次重復(fù)錄放。圖3-10 ISD4004的引腳排列圖在本次設(shè)計后續(xù)設(shè)計中，也可以利用AT89C51控制該芯片，實現(xiàn)語音的存儲以及語音報站。1、電源端(VCCA,VCCD)：為了使噪聲最小，芯片內(nèi)部的數(shù)字和模擬電路要使用不同的電源的總線，并且分別引出到外封裝的不同的管腳上。數(shù)字和模擬電源端最好走不同的線，比如，選擇在離供電端相近的地方相連，而去耦電容就應(yīng)盡量選擇離器件近。2、地線(VSSD,VSSA)：芯片的內(nèi)部的模擬和數(shù)字電路也使用不同的地線。3、同相的模擬輸入(A

39、NA IN+)：即錄音信號同相輸入端。這時輸入放大器采用單端或差分驅(qū)動。當(dāng)采用單端時，在耦合電容中輸入信號，最大的幅度是32mV峰峰值，芯片頻帶的低端截止頻率決定耦合電容和本端的3K電阻的輸入阻抗。作為差分的驅(qū)動時，信號最大幅度是16mV峰峰值，這是和ISD33000系列一樣的。4、反相的模擬輸入(ANA IN-)：作為差分驅(qū)動是錄音信號的反相的輸入端。信號是通過耦合電容來輸入，最大幅度是16mV峰峰值5、音頻輸出(AUD OUT)：作用是提供音頻的輸出，可以驅(qū)動5K的負載。6、片選(SS)：此端為低電平，在向ISD4004芯片發(fā)送指令時，并且該兩條指令間應(yīng)該為高電平。7、串行輸入(MOSI)

40、：此端是串行的輸入端。主控制器應(yīng)該在串行時鐘的上升沿前半周期把數(shù)據(jù)放到這個端口，來讓ISD輸入。8、串行輸出(MISO)：作為ISD 的串行的輸出端。當(dāng)ISD沒有選中時本端會呈高阻態(tài)。9、串行時鐘(SCLK)：作為ISD 的時鐘的輸入端。從主控制器中產(chǎn)生，可以用于同步的MOSI和MISO的數(shù)據(jù)傳輸。10、中斷(/INT)：本端作為漏極的開路輸出。ISD 在任何操作過程(比如快進)中檢測到了EOM 或OVF 時，本端會變低電平并保持。并且中斷的狀態(tài)在下一個SPI周期開始時清除。中斷狀態(tài)也可以用RINT 的指令讀取。OVF 標(biāo)志-指示ISD的錄放操作是否已經(jīng)到存儲器未尾狀態(tài)。EOM 標(biāo)志-只在放音

41、過程中檢測到內(nèi)部的EOM 標(biāo)志時，狀態(tài)才會置1。11、行地址時鐘(RAC)：漏極的開路輸出。每經(jīng)過一個RAC 周期，表示ISD存儲器操作進行了一行。該端口并且可以用于存儲的管理技術(shù)。12、外部時鐘(XCLK)：本端內(nèi)部帶有下拉元件。工業(yè)級的芯片在整個溫度和電壓范圍內(nèi)，頻率變化范圍在-6/+4%內(nèi)，此時建議使用穩(wěn)壓電源。如果要求更高精度，可從本端來輸入外部時鐘(如前邊所描述)。并且由于內(nèi)部的防混淆及平滑濾波器已經(jīng)設(shè)定好，所以上述推薦時鐘頻率不應(yīng)該再改變。輸入時鐘占空比是無關(guān)緊要的，因為內(nèi)部首先進行了分頻。并且在不外接地時鐘時，此端是必須接地的。13、自動靜噪(AMCAP)：一般本端對地會接1mF

42、的電容，來構(gòu)成內(nèi)部信號的電平峰值檢測電路一部分。并且與內(nèi)部設(shè)定閾值和峰值電平來作比較，從而決定自動靜噪的功能的翻轉(zhuǎn)點。大信號時，自動靜噪的電路不衰減，靜音時衰減6dB。1mF 的電容也影響自動靜噪的電路對信號幅度的響應(yīng)速度。本端接VCCA 則應(yīng)該禁止自動靜噪。3.5 蜂鳴器和LED指示燈蜂鳴器鑒于用Proteus仿真，語音模塊用蜂鳴器代替如圖3-7，采用三極管NPN，當(dāng)P11為高電平時電路導(dǎo)通，通過程序使P11進行短時間內(nèi)高低電平轉(zhuǎn)換，以達到斷續(xù)蜂鳴提示的效果。圖3-11 蜂鳴器接線圖到站LED提示燈鑒于用Proteus仿真，語音模塊用蜂鳴器代替如圖3-7，采用三極管PNP，當(dāng)P1.0為低電平

43、時電路導(dǎo)通，到站提示燈亮。 圖3-12 LED提示燈接線圖第四章 系統(tǒng)程序設(shè)計4.1 系統(tǒng)仿真主程序流程圖開始界面蜂鳴器提示，LCD顯示第一行字符“Welcometo YanTai”運行方式 P34=0?P35=0? N N Y Y順序報站，蜂鳴器提示，LED下車指示燈亮逆序報站，蜂鳴器提示，LED下車指示燈亮液晶顯示當(dāng)前到站站名液晶顯示當(dāng)前到站站名圖4-1 系統(tǒng)仿真主程序流程圖系統(tǒng)仿真，初始化運行程序時，LCD第一行顯示歡迎字符，蜂鳴器蜂鳴，選擇BUTTON1或者BUTTON2（通過控制P35,P34）選擇順序或者逆序報站，按下按鍵之后，蜂鳴器提示，LED指示燈亮，延遲一段時間后顯示站名。隨

44、后可以每到一個站依次顯示公交車站名，如果出現(xiàn)錯誤或者重新選擇另一順序報站，可以使用按鍵復(fù)位，重新選擇報站方式。4.2 程序子函數(shù)模塊4.2.1 延時函數(shù)/*延時*/void delay(uint n) uint i; for(;n0;n-) for(i=200;i0;i-);4.2.2 檢查忙函數(shù)/*判斷是否忙*/void check() rs=0; rw=1; /讀 e=1；port=0x00;e=1; while(busy);e=0;4.2.3 寫指令函數(shù)/*寫指令*/void send(uchar command) check();rs=0; /指令rw=0; /寫 e=0；port=c

45、ommand;e=1;_nop_();_nop_();e=0;/寫入指令4.2.4 寫數(shù)據(jù)函數(shù)/*寫數(shù)據(jù)*/void write(uchar dat) check();rs=1; /數(shù)據(jù)rw=0;port=dat;e=1; _nop_();_nop_();e=0;4.2.5 光標(biāo)位置函數(shù)/*光標(biāo)位置*/void pos(uint p) send(p|0x80);/第一行第一個0x80；4.2.6 初始化函數(shù)/*初始化*/void init() send(0x38); / 8位數(shù)據(jù)，雙列，5*7字形 delay(1); send(0x0c); /開 0x08關(guān) delay(1); send(0x

46、06);/地址增加一 delay(1); send(0x01);/清屏 delay(1);4.2.7 其他數(shù)組定義以及端口定義用數(shù)組定義站點信息字符串uchar code dis1=AAAAAAA ; /站點的內(nèi)容可更新也可以增加uchar code dis2=BBBBBBB ;/每個字符串假設(shè)了10個字符uchar code dis3=CCCCCCC ;uchar code dis4=DDDDDDD ;uchar code dis5=EEEEEEE ;uchar num=Welcometo YanTai;液晶顯示第一行（剛好18個字符）端口定義#define port P0 /DB0DB7數(shù)

47、據(jù)口sbit P34=P34; /控制反向報站sbit P35=P35; /控制正向正向sbit led=P10; /到站指示燈sbit fmq=P11; /蜂鳴器sbit e=P22;/使能sbit rw=P21;/讀寫sbit rs=P20;/數(shù)據(jù)/命令sbit busy=P07;/檢測忙4.3 主程序流程圖void main() int i=0,j=0,k=0,s=0; uchar n; init(); delay(10); pos(0x00); delay(1); /或者使用i=0,刪除后會發(fā)現(xiàn)不能顯示第一個數(shù)。 for(n=0;n18;n+) write(numn);delay(1)

48、; while(1)if (P35=0) j+; if(j=1) loop1:s=s+1; led=0; fmq=1; delay(100); led=1; fmq=0; if(s=7) goto loop1; s=0; pos(0x40); delay(1); for(n=0;n10;n+) write(dis1n); delay(5); if(j=2) loop2:s=s+1; led=0; fmq=1; delay(100); led=1; fmq=0; if(s=7) goto loop2; s=0; pos(0x40); delay(1); for(n=0;n10;n+) write

49、(dis2n); delay(5); if(j=3) loop3:s=s+1; led=0; fmq=1; delay(100); led=1; fmq=0; if(s=7) goto loop3; s=0; pos(0x40); delay(1); for(n=0;n10;n+) write(dis3n); delay(5); if(j=4) loop4:s=s+1; led=0; fmq=1; delay(100); led=1; fmq=0; if(s=7) goto loop4; s=0; pos(0x40); delay(1); for(n=0;n10;n+) write(dis4n); delay(5); if(j=5) loop5:s=s+1; led=0; fmq=1; delay(100); led=1; fmq=0; if(s=7) goto loop5; s=0; pos(0x40); delay(1); for(n=0;n10;n+) write(dis5n); delay(5); 第五章 系統(tǒng)仿真實現(xiàn)5.1 開發(fā)環(huán)境KeilC51介紹KeilC51是集編輯，編譯，仿真于一體，