基于單片機的公交車報站系統(tǒng)設計與仿真

時間：2021-12-22 21:49:44

關鍵字：單片機語音報站字符顯示扶手終端

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[導讀]摘要：大型公交采用語音報站受限于空間，中小巴士采用的人工方言報站，可能造成乘客出行不便，設計一種單片機的報站系統(tǒng)，該系統(tǒng)分為司機主控臺部分和扶手終端部分，都采用單片機作為控制核心，以字符顯示站名的方式進行報站，同時給出了系統(tǒng)的硬件、軟件設計及仿真結果。該系統(tǒng)價格便宜、操作靈活、適應性強，具備一定實用價值。

引言

公共交通是城市發(fā)展的必然產物，也是城市賴以生存的重要基礎設施。公交系統(tǒng)具有運載量大、運送效率高、能源消耗低、相對污染少、運輸成本低等項優(yōu)點。近年來隨著環(huán)境污染日趨嚴重，公共交通已越來越成為市民綠色出行的首選。目前城市公交主要分為大型無人售票公交和中小巴士。大型公交大多采用語音報站，而中小巴士采用人工報站。語音報站受限空間而人工報站大多以地方方言為主，為乘客判斷到站點產生干擾，也影響了城市形象叫針對這些狀況，本文設計了一種單片機為控制核心，以字符顯示站名的報站系統(tǒng)。

1系統(tǒng)硬件電路設計

本系統(tǒng)采用人工按鍵的操作方式，實現公交車對站名顯示功能。當公交車到達某一站時，司機或乘務人員只需按動按鍵，就可以使單片機控制顯示模塊在液晶屏上顯示站名。并將所到的車站的站號通過串口通訊的方式傳送給扶手端的單片機，扶手端的單片機接收站號與存儲器中存儲的站名進行匹配，最終顯示在扶手端的液晶顯示屏上。系統(tǒng)框圖如圖1所示。

1.1單片機最小系統(tǒng)電路

單片機的最小系統(tǒng)包括復位電路及晶振電路，在此報站系統(tǒng)設計中，在司機臺和扶手端的控制核心都采用AT89C51單片機，其最小系統(tǒng)電路相同，采用12MHz晶振和手動按鈕復位的方式，原理圖如圖2所示。

1.2顯示電路

為了保證顯示效果與體積的兼容性，本次設計中采用字符的方式來顯示站名，顯示器選用的是1602字符型液晶顯示器，它能夠顯示2行×40個字符，滿足對站名的顯示要求，其與單片機接口電路如圖3所示。

1.3司機控制臺按鍵電路

鍵盤電路用于調整公交車的站牌編號和上下行路線選擇。其中S1（UP）鍵用于站牌編號加1，S2（DOWN）鍵用于站牌編號減1。SW1用于上下行線路選擇。鍵盤接口采用查詢方式的獨立式鍵盤接口，即按鍵直接與單片機的I/O口相接，通過I/O 口，判斷各 I/O 口的電平狀態(tài)，即可識別出按下的鍵。按鍵電路如圖 4 所示。

1.4 電源電路

公交車上所使用的電源電壓為 24 V，而 AT89C51 芯片的工作電壓為 5 V，所以需要將 24 V 的電壓轉換成 5 V 電壓。設計中采用了三端固定正電壓集成穩(wěn)壓器 7805，來得到 +5 V穩(wěn)定電壓。7805的最大輸出電流為1.5 A。電源電路如圖5所示。

1.5 通訊電路

由于司機臺與乘客扶手端需要有數據的傳送，而AT89C51 單片機內部有一個可編程全雙工串行通信接口，它可以同時進行數據的接收和發(fā)送；因此在設計中，采用了單片機之間的串口通訊方式傳送站臺的編號。利用司機臺單片機的 P3.1（TXD）發(fā)送站臺編號，扶手端單片機 P3.0（RXD）接收數據，并將接收的站臺編號與存儲在單片機內部的站名進行匹配。

2 軟件設計

系統(tǒng)的軟件主要分為司機控制臺程序和從端扶手端程序。司機控制臺程序主要包括：按鍵處理程序、顯示程序和站名傳輸程序；從端扶手端程序主要包括：站名接收程序及站名顯示程序。司機端控制臺按鍵端口定義及功能對應如表1所示。司機端系統(tǒng)上電后，首先對各端口和寄存器進行初始化，接下去判斷有無按鍵按下，如果有收到數據，處理后，顯示報站。具體的程序流程圖如圖 6 所示。首先要將站名信息按照編號分別存儲在司機控制端和扶手端，在程序中以 j 的值來代表站點序號。

對于從機端系統(tǒng)上電后，對各端口和寄存器進行初始化。接下去判斷有無收到數據，處理后，顯示報站。具體的程序流程圖如圖 7 所示。

3 仿真

下面是在 Protues 中分別對各個按鍵功能仿真及站名報站的仿真。設計設置了六個站上行為 xi hua men;bei da jie ;beimen;tu shu guan;shan ke da;xi hang。下行為 xi hang;shan keda;tu shu guan;bei men;bei da jie;xi hua men。