单片机的公交车报站系统设计
摘 要本课题以“基于单片机的公交车报站控制系统”作为研究对象，选用了STC公司推出的STC89C51单片机作为核心部件，设计了一个能够实现公交站台信息显示、语音播报站台信息等功能的智能系统。本文在硬件和软件两个层面上对公交车报站控制系统进行了分别设计，在硬件上通过原理图以及在软件上通过流程图的形式对整个控制系统的设计思路以及设计过程进行了阐述。经过了大量的测试和验证，本文所设计的系统能够达到很高的性能指标，非常适合将其推向公交车报站系统的市场之中，并且具有取代现有相关产品的实力。
Keywords: Bus Stop; Automatic Broadcast; Liquid Crystal Display; Live Voice; 51 MCU Syste 目录
一、 引言 1
（一） 课题的开发背景 1
（二） 本文主要研究内容 1
二、 方案选择及元器件介绍 3
（一） 系统主控芯片的选取 3
（二） STC89C51单片机介绍 4
（三） LCD1602点阵显示器简介 5
（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） 公交车报站系统的硬件结构框图设计 8
（二） 51单片机最小系统设计 8
1. 晶振电路设计 9
2. 复位电路设计 9
（三） 点阵显示器电路设计 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 11
四、 软件系统设计 13
（一） 公交车报站系统的主程序流程图设计 13
（二） 点阵显示工作流程设计 14
（三） DS1302实时时钟芯片的驱动流程设计 15
（四） 语音播报工作流程设计 16
五、 实物制作与安装 18
总 结 19
参考文献 20
致 谢 21
附录一 原理图 22
附录二 元件
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5^1^9^1^6^0^7^2^*
列表 23
附录三 源程序 24
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。回顾我国公交车电子智能化发生发的过程，从七八十年代开始，公交车上只有一台收音机和喇叭，需要人工来售票和报站，所以司机和售票员只能通过喊叫来沟通，这大大加强了售票员的劳动，长时间的喊叫，咽喉炎也成为他们的职业病。改革开放后，公交企业也紧跟步伐开始配置电子设备。于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。
我国于2001年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。
本文主要研究内容
1、本文提出了采用8位型51单片机作为主控核心的公交车报站控制系统，通过将这种性价比超高并且带有高稳定性性能的芯片嵌入到这种系统中，能够大幅度地降低目前市场上相关产品的生产成本，并且在很大程度上改进了相关产品所存在的普遍缺点。在论文的结构安排上，文章的第一章主要通过到图书馆以及互联网查阅资料对公交车报站控制系统的发展背景进行了简要的阐述，并对目前国内外相关院校、企业或者兴趣小组的研究成果进行了调查与对比，从而分析出他们的研究现状；文章第二章快速确定了公交车报站控制系统的主控核心单片机即51单片机，该核心确立后，通过查阅大量资料，选择出了单片机外围模块所要使用的型号，并对其性能特点进行了简要介绍；论文的第三章是公交车报站控制系统的硬件设计章节，在这一部分，笔者将详细描述控制系统的硬件结构以及各个模块电路的设计过程；论文的第四章是软件设计章节，在这一部分，笔者将通过流程图形式对程序的设计过程进行详细的分析。
2、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；
3、通过单片机对DS1302时钟芯片的驱动，对北京时间进行显示；
4、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
系统主控芯片的选取
为了实现本文所有的设计指标，必须得对控制系统的主控器芯片进行一个全方位的考核，这不仅仅涉及到它的性能和功能等方面，还要对它外形封装以及管脚数量等情况进行仔细对比。通过对目前微处理器市场上多款常用的器件查阅和学习，最终从中选择出了430单片机以及51单片机两种器件进行全面对比，从而选择出其中一个来进行控制系统的设计。
所谓430单片机指的是TI公司在二十世纪初推出的一种以低功耗为主要特点的控制器芯片，在当时它的低功耗性能达到了单片机市场上的最高水平，该公司的测试人员通过一个新鲜柠檬产生的酸性电压来对430单片机进行供电，使其进入了正常的工作状态，并且柠檬的酸性汁液发出的电量足以使其维持工作达到一小时以上。该低功耗特性使得MSP430单片机迅速赢得了许许多多手持设备设计者的青睐，由于手持设备多是通过电池供电，并且许多外形轻巧的手持设备或者玩具都是通过干电池供电，而干电池的电压最多达到3V左右，许多以5V电压供电的单片机就不适用于这种设备中，而以3.3V供电的430单片机则能轻松工作，这就是430单片机的优势，经过了十几年的发展和优化，430单片机已经形成了多个种类以适用于不同用户，其中F2系列以集成功能模块多、价格低廉赢得了最多的使用者，尤其是学生用户，不但有利于他们学习低功耗的概念，更能使得他们通过配置F2为数不多的寄存器来更快地熟悉430单片机，因此本文若采用F2系列430单片机，那么不但能够使得系统具有低功耗的特点，更能够通过430单片机丰富的配置来使得最终系统取得非常小的外形体积。
Keywords: Bus Stop; Automatic Broadcast; Liquid Crystal Display; Live Voice; 51 MCU Syste 目录
一、 引言 1
（一） 课题的开发背景 1
（二） 本文主要研究内容 1
二、 方案选择及元器件介绍 3
（一） 系统主控芯片的选取 3
（二） STC89C51单片机介绍 4
（三） LCD1602点阵显示器简介 5
（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） 公交车报站系统的硬件结构框图设计 8
（二） 51单片机最小系统设计 8
1. 晶振电路设计 9
2. 复位电路设计 9
（三） 点阵显示器电路设计 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 11
四、 软件系统设计 13
（一） 公交车报站系统的主程序流程图设计 13
（二） 点阵显示工作流程设计 14
（三） DS1302实时时钟芯片的驱动流程设计 15
（四） 语音播报工作流程设计 16
五、 实物制作与安装 18
总 结 19
参考文献 20
致 谢 21
附录一 原理图 22
附录二 元件
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5^1^9^1^6^0^7^2^*
列表 23
附录三 源程序 24
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。回顾我国公交车电子智能化发生发的过程，从七八十年代开始，公交车上只有一台收音机和喇叭，需要人工来售票和报站，所以司机和售票员只能通过喊叫来沟通，这大大加强了售票员的劳动，长时间的喊叫，咽喉炎也成为他们的职业病。改革开放后，公交企业也紧跟步伐开始配置电子设备。于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。
我国于2001年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。
本文主要研究内容
1、本文提出了采用8位型51单片机作为主控核心的公交车报站控制系统，通过将这种性价比超高并且带有高稳定性性能的芯片嵌入到这种系统中，能够大幅度地降低目前市场上相关产品的生产成本，并且在很大程度上改进了相关产品所存在的普遍缺点。在论文的结构安排上，文章的第一章主要通过到图书馆以及互联网查阅资料对公交车报站控制系统的发展背景进行了简要的阐述，并对目前国内外相关院校、企业或者兴趣小组的研究成果进行了调查与对比，从而分析出他们的研究现状；文章第二章快速确定了公交车报站控制系统的主控核心单片机即51单片机，该核心确立后，通过查阅大量资料，选择出了单片机外围模块所要使用的型号，并对其性能特点进行了简要介绍；论文的第三章是公交车报站控制系统的硬件设计章节，在这一部分，笔者将详细描述控制系统的硬件结构以及各个模块电路的设计过程；论文的第四章是软件设计章节，在这一部分，笔者将通过流程图形式对程序的设计过程进行详细的分析。
2、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；
3、通过单片机对DS1302时钟芯片的驱动，对北京时间进行显示；
4、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
系统主控芯片的选取
为了实现本文所有的设计指标，必须得对控制系统的主控器芯片进行一个全方位的考核，这不仅仅涉及到它的性能和功能等方面，还要对它外形封装以及管脚数量等情况进行仔细对比。通过对目前微处理器市场上多款常用的器件查阅和学习，最终从中选择出了430单片机以及51单片机两种器件进行全面对比，从而选择出其中一个来进行控制系统的设计。
所谓430单片机指的是TI公司在二十世纪初推出的一种以低功耗为主要特点的控制器芯片，在当时它的低功耗性能达到了单片机市场上的最高水平，该公司的测试人员通过一个新鲜柠檬产生的酸性电压来对430单片机进行供电，使其进入了正常的工作状态，并且柠檬的酸性汁液发出的电量足以使其维持工作达到一小时以上。该低功耗特性使得MSP430单片机迅速赢得了许许多多手持设备设计者的青睐，由于手持设备多是通过电池供电，并且许多外形轻巧的手持设备或者玩具都是通过干电池供电，而干电池的电压最多达到3V左右，许多以5V电压供电的单片机就不适用于这种设备中，而以3.3V供电的430单片机则能轻松工作，这就是430单片机的优势，经过了十几年的发展和优化，430单片机已经形成了多个种类以适用于不同用户，其中F2系列以集成功能模块多、价格低廉赢得了最多的使用者，尤其是学生用户，不但有利于他们学习低功耗的概念，更能使得他们通过配置F2为数不多的寄存器来更快地熟悉430单片机，因此本文若采用F2系列430单片机，那么不但能够使得系统具有低功耗的特点，更能够通过430单片机丰富的配置来使得最终系统取得非常小的外形体积。
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