单片机的公交车自动显示报站系统设计与实现
摘 要本文选择了“基于单片机的公交车自动显示报站系统设计与实现”作为研究课题，设计了一款以51单片机作为主要控制芯片的智能控制系统， 实现了实现公交站台信息显示、语音播报站台信息等功能，使得公交车自动显示报站器系统突破了目前市面上相关产品所存在的普遍弊端，降低了现有产品的功耗参数，大大提升了现有产品的性价比，实现了公交车自动显示报站器控制系统的改进和优化，使得本次毕业设计非常有意义。笔者所设计的这款自动控制系统经历了硬件系统和软件系统的设计和优化，在硬件上以最少的元器件和最低的成本构建了一个完整的硬件系统；在软件上以最流畅的代码运行方式实现了对硬件的控制，如果将这款公交车自动显示报站器控制系统进行大量生产并将之投向市场，能够大大降低这种产品的成本。
目录
一、 引言 1
（一） 课题的开发背景 1
（二） 国内外发展现状 2
（三） 本文主要研究内容 2
二、 方案选择及元器件介绍 3
（一） 控制器的选取 3
（二） STC89C51单片机简要介绍 4
（三） LCD1602型显示器概述 4
（四） DS1302实时时钟芯片 5
（五） SC8035真人语音播报芯片介绍 6
三、 硬件系统设计 8
（一） 公交车自动显示报站器系统的系统结构框图设计 8
（二） STC89C51单片机最小系统设计 8
1. 复位电路设计 9
2. 时钟电路设计 9
（三） 显示器外围电路设计 10
（四） DS1302实时时钟芯片电路的设计 10
（五） 语音播报器电路设计 11
（六） 按键电路 12
四、 软件系统设计 13
（一） 公交车自动显示报站器系统的软件工作流程设计 13
（二） 显示器工作流程设计 14
1. 判忙函数?? 14
2. 写数据流程?? 14
3. 写指令流程?? 15
（三） 语音播报工作流程设计 15
总 结 17
参考文献 18
致
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
谢 19
附录一 原理图 20
附录二 PCB图 21
附录三 元件列表 22
附录四 程序 23 引言
课题的开发背景
当前公交车报站系统正在以迅猛的发展速度和强大的市场潜力为基础快速进入市场，虽然目前市场上存在各种类型和特长不一的公交车报站系统产品，但是仍然不能满足人们的需求，与此同时随着经济的不断发展，人们对于公交车报站系统的功能和性能要求也在不断提升，越来越多的现有公交车报站产品已经不能满足于人们高质量的工作生活标准，面临着被淘汰的境遇，而以新型高性能处理器为主控核心公交车报站产品也在不断替换老旧产品。
图1 GPS型公交报站系统
我国在加入世贸组织后迎来了经济全球化大发展，国外中高端产品以较低的生产成本进入国内市场，使得市面上现有公交车报站产品得到了冲击，另外国内对于公交车报站产品的研发较晚，因此处于一定的劣势，目前市场上对于公交车报站产品最大的研究重点是在实现公交地理位置的实时显示并向总台自传送位置信息、更丰富的显示界面等功能的同时，要使得其功耗降到最低。目前公交车报站系统大多以高性能的单片机或者FPGA等微处理器作为主控器件，其中以32位单片机作为处理器的公交车报站系统占据市场的半壁江山，单片机以其丰富的外设以及方便配置的管脚特点赢得了设计人员的青睐，并且低廉的生产成本使得单片机成为绝大多数公交车报站系统设计师的首选，本课题将提出一款通过51单片机来实现的公交车报站系统，考虑到最低的设计成本以及最高的性价比，课题将以大学期间所学的所有专业知识作为基础和背景，通过C语言进行程序设计，并结合关于公交车报站系统的文献综述和老师同学的帮助下齐力完成本课题。
国内外发展现状
综合目前国内市场上公交车报站系统产品价格区间来分析，其中价格处于上层的高端产品七成以上品牌来自于国外进口，而中低端价格区间中国内品牌占据绝大多数份额，而高端产品在价格方面具有较大优势，由于其与中低端产品的价格差距较小，因此购买者在选购时往往忽略价格差异而容易选用高端的国外品牌。从技术角度来分析，由于国外对于开发研究较早，因此在研发技术上处于绝对的制高点，而以国内的研究现状来看，要赶超国外的优秀技术，还需要沉下心来进行刻苦钻研，要走一段较长的研发之路。
本文主要研究内容
本文在公交车自动显示报站器发展背景的基础上选择了公交车自动显示报站器作为研究课题，考虑到这种控制系统目前的生产成本处于一种较高的位置，使得相关产品的性价比一直上不去，这种现象的关键在于其内部主控芯片以及其他模块的造价昂贵以及开发成本高，因此本文选用了具有超高性价比以及较低功耗的51单片机作为控制系统的主控器件，并结合其他的低价模块，设计一款能够实现自动控制功能的公交车自动显示报站器系统，并实现以下功能指标。
1、采用C51单片机作为主控器件，并通过C语言进行程序开发；
2、采用+5V直流电压进行系统供电。
3、通过ST89C51单片机对SC8035语音芯片的驱动，实现站台信息的真人语音播报，按下相应按键后自动将该站台的信息播报给乘客；
4、通过单片机对DS1302时钟芯片的驱动，对北京时间进行显示；
5、通过单片机对LCD1602液晶屏的驱动，实现液晶显示功能，能够将站台信息、时间等数据进行显示；
方案选择及元器件介绍
控制器的选取
本文考虑到了上一章对控制系统所设定的功能指标等参数，最终从众多类型的控制器中选择出了两款，分别为我们熟知的高性价比单片机STC89C51和进入市场不久的新型高性能单片机STM32，这两款单片机无论在开发资料普及度还是成熟度上，都已经达到了很高的程度，如果选择其中一个用于本文所设计的系统中，能够大大提高控制系统的稳定度、性价比以及各项功能指标参数，由于这两款芯片同属于单片机范畴，因此相似点较多，下面对这两款单片机进行各项性能对比，从而最终选择出更适合的一个来作为本文所设计系统的核心控制器。
首先需要说的是在学生届享有充分知名度的STC89C51单片机，这款单片机采用+5V直流电压供电，内部的程序代码存储器以及RAM都较小，只有4k字节和512字节的容量，只能够适用于小型项目开发；在片内集成的功能模块资源上，STC89C51有两个定时器、两个外部中断和一个UART模块；在GPIO管脚的数量方面，STC89C51单片机只有32个可供用户软件配置的管脚，并且只有P3.2和P3.3两个管脚具有外部中断能力，其他管脚无捕获触发功能；在成本方面，STC89C51单片机的市场均价为3元一片，配合其他开发设备，总价不多于10元，是一款非常适合学生进行实验的单片机芯片；在开发资料方面，无论是学校图书馆还是网络上，都有大量丰富的开发资源，这点非常有利于本次毕业设计的进行。
目录
一、 引言 1
（一） 课题的开发背景 1
（二） 国内外发展现状 2
（三） 本文主要研究内容 2
二、 方案选择及元器件介绍 3
（一） 控制器的选取 3
（二） STC89C51单片机简要介绍 4
（三） LCD1602型显示器概述 4
（四） DS1302实时时钟芯片 5
（五） SC8035真人语音播报芯片介绍 6
三、 硬件系统设计 8
（一） 公交车自动显示报站器系统的系统结构框图设计 8
（二） STC89C51单片机最小系统设计 8
1. 复位电路设计 9
2. 时钟电路设计 9
（三） 显示器外围电路设计 10
（四） DS1302实时时钟芯片电路的设计 10
（五） 语音播报器电路设计 11
（六） 按键电路 12
四、 软件系统设计 13
（一） 公交车自动显示报站器系统的软件工作流程设计 13
（二） 显示器工作流程设计 14
1. 判忙函数?? 14
2. 写数据流程?? 14
3. 写指令流程?? 15
（三） 语音播报工作流程设计 15
总 结 17
参考文献 18
致
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
谢 19
附录一 原理图 20
附录二 PCB图 21
附录三 元件列表 22
附录四 程序 23 引言
课题的开发背景
当前公交车报站系统正在以迅猛的发展速度和强大的市场潜力为基础快速进入市场，虽然目前市场上存在各种类型和特长不一的公交车报站系统产品，但是仍然不能满足人们的需求，与此同时随着经济的不断发展，人们对于公交车报站系统的功能和性能要求也在不断提升，越来越多的现有公交车报站产品已经不能满足于人们高质量的工作生活标准，面临着被淘汰的境遇，而以新型高性能处理器为主控核心公交车报站产品也在不断替换老旧产品。
图1 GPS型公交报站系统
我国在加入世贸组织后迎来了经济全球化大发展，国外中高端产品以较低的生产成本进入国内市场，使得市面上现有公交车报站产品得到了冲击，另外国内对于公交车报站产品的研发较晚，因此处于一定的劣势，目前市场上对于公交车报站产品最大的研究重点是在实现公交地理位置的实时显示并向总台自传送位置信息、更丰富的显示界面等功能的同时，要使得其功耗降到最低。目前公交车报站系统大多以高性能的单片机或者FPGA等微处理器作为主控器件，其中以32位单片机作为处理器的公交车报站系统占据市场的半壁江山，单片机以其丰富的外设以及方便配置的管脚特点赢得了设计人员的青睐，并且低廉的生产成本使得单片机成为绝大多数公交车报站系统设计师的首选，本课题将提出一款通过51单片机来实现的公交车报站系统，考虑到最低的设计成本以及最高的性价比，课题将以大学期间所学的所有专业知识作为基础和背景，通过C语言进行程序设计，并结合关于公交车报站系统的文献综述和老师同学的帮助下齐力完成本课题。
国内外发展现状
综合目前国内市场上公交车报站系统产品价格区间来分析，其中价格处于上层的高端产品七成以上品牌来自于国外进口，而中低端价格区间中国内品牌占据绝大多数份额，而高端产品在价格方面具有较大优势，由于其与中低端产品的价格差距较小，因此购买者在选购时往往忽略价格差异而容易选用高端的国外品牌。从技术角度来分析，由于国外对于开发研究较早，因此在研发技术上处于绝对的制高点，而以国内的研究现状来看，要赶超国外的优秀技术，还需要沉下心来进行刻苦钻研，要走一段较长的研发之路。
本文主要研究内容
本文在公交车自动显示报站器发展背景的基础上选择了公交车自动显示报站器作为研究课题，考虑到这种控制系统目前的生产成本处于一种较高的位置，使得相关产品的性价比一直上不去，这种现象的关键在于其内部主控芯片以及其他模块的造价昂贵以及开发成本高，因此本文选用了具有超高性价比以及较低功耗的51单片机作为控制系统的主控器件，并结合其他的低价模块，设计一款能够实现自动控制功能的公交车自动显示报站器系统，并实现以下功能指标。
1、采用C51单片机作为主控器件，并通过C语言进行程序开发；
2、采用+5V直流电压进行系统供电。
3、通过ST89C51单片机对SC8035语音芯片的驱动，实现站台信息的真人语音播报，按下相应按键后自动将该站台的信息播报给乘客；
4、通过单片机对DS1302时钟芯片的驱动，对北京时间进行显示；
5、通过单片机对LCD1602液晶屏的驱动，实现液晶显示功能，能够将站台信息、时间等数据进行显示；
方案选择及元器件介绍
控制器的选取
本文考虑到了上一章对控制系统所设定的功能指标等参数，最终从众多类型的控制器中选择出了两款，分别为我们熟知的高性价比单片机STC89C51和进入市场不久的新型高性能单片机STM32，这两款单片机无论在开发资料普及度还是成熟度上，都已经达到了很高的程度，如果选择其中一个用于本文所设计的系统中，能够大大提高控制系统的稳定度、性价比以及各项功能指标参数，由于这两款芯片同属于单片机范畴，因此相似点较多，下面对这两款单片机进行各项性能对比，从而最终选择出更适合的一个来作为本文所设计系统的核心控制器。
首先需要说的是在学生届享有充分知名度的STC89C51单片机，这款单片机采用+5V直流电压供电，内部的程序代码存储器以及RAM都较小，只有4k字节和512字节的容量，只能够适用于小型项目开发；在片内集成的功能模块资源上，STC89C51有两个定时器、两个外部中断和一个UART模块；在GPIO管脚的数量方面，STC89C51单片机只有32个可供用户软件配置的管脚，并且只有P3.2和P3.3两个管脚具有外部中断能力，其他管脚无捕获触发功能；在成本方面，STC89C51单片机的市场均价为3元一片，配合其他开发设备，总价不多于10元，是一款非常适合学生进行实验的单片机芯片；在开发资料方面，无论是学校图书馆还是网络上，都有大量丰富的开发资源，这点非常有利于本次毕业设计的进行。
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