基于GPS的公交自动报站系统设计.doc

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1、基于GPS的公交自动报站系统设计摘 要公共车辆作为广大市民出行的主要工具，是城市肌体的动脉，交通系统虽然日益发展，但目前的智能交通系统大都用于商业运营车，尚未成功地应用于公交车辆，传统的公交系统依然占主要市场。本论文研究并设计了一种基于GPS(Global Positioning System)定位的智能公交服务系统。车辆利用GPS技术得到自身的定位信息来触发车载终端进行自动报站等服务，它取代了传统的人工按键报站的方式，并将这些定位信息通过GPRS传与调度中心并保持实时的联系，完成向调度中心汇报位置和车辆状况信息，接收和响应中心下发的命令。调度中心再将定位信息分发给相应的电子站牌，电子站牌接到

2、信息及时更新其显示信息，从而实现完整的自动化服务，它与广大驾驶员及乘客的生活息息相关。首先智能公交服务系统是以GPS定位技术作基础来实现自动定位，从而实现智能自动化服务，本文详细介绍了GPS的定位原理等基础知识，但由于GPS定位受到一些地理环境等因素的影响，GPS有时会发生丢失，研究了一些补偿的方法。然后对车载终端的硬件与软件进行了研究与设计。它以C51微处理器为核心进行设计。介绍了重要模块的硬件功能，阐述了选用器件的原则及本系统选用的重要器件，对单片机控制系统作了详细的电路设计。软件设计采用C语言编程，根据实际的需要分析了系统的功能，介绍了主程序、重要模块及中断程序的设计，考虑了当自动报站失

3、效时的传统按键报站方式，而且系统实现了机器自我学习的功能。最终完成了系统的调试及安装，实现了软件平台，其操作方便。关键词： GPS定位/单片机/报站/触发GPS BASED BUS-STOP AUTO-ANNOUNCE SYSTEMABSTRACT The transportation system in China is experiencing rapid developmentEven the IntelligentAutomaticTransportationSystemhasbeenappliedincommercialtransportationBut the public tra

4、nsportation system.which plays a major part in thecitytransportation service，is still running in the traditional wayIn this thesis，an Intelligent Public Transportation Service System based on GPS(Global Positioning System)Technology is studied and designed, including the in-bus terminal and electron

5、ic stop boardIn the system, a bus locates its position through GPS technology and triggers the in-bus terminal to work automatically, for instance， In this way, the system completes its work automaticallyIt close relates with the life most of drivers and passengersFirstly, GPS technology as the basi

6、s of to implement automatic positioning and other intelligent automatic servicesThis part introduces in detail about GPS positioning mechanism，and also proposes some common ways of compensation for the possible loss when GPS is affected by geographic circumstance factors.Secondly, the study and desi

7、gn of the hardware and the software of in-bus terminal in IPTSS key module and Interrupt program，which keeps traditional keystroke stop Reporting in case the automatic stop reporting system fails to work, and the design of the system which bears the capacity of self-learningThe final completion of t

8、he commissioning and installation of the system to achieve a software platform, its easy to operate.KEY WORDS： GPS positioning, SCM, news station, trigger.目 录摘 要IABSTRACTII1. 引言11.1课题研究的背景及形成11.2报站器的动态发展趋势21.3设计的主要目标22整体方案介绍32.1 基于GPS定位的公交车自动报站系统的原理概述32.2 GPS系统的定位原理与基础52.2.1 GPS概述52.2.2 GPS组成62.3全球卫

9、星定位的基本原理72.3.1 GPS定位的基本概念72.4 GPS卫星定位的主要误差来源93 硬件电路的组成及设计113.1总系统硬件组成113.2 模块基本概述113.3关于语音芯片173.3.1.语音芯片ISD4004173.3.2 ISD4004的工作原理184、 软件设计194.1软件设备概述194.2程序总体流程设计194.3 数据处理214.3.1 GPS数据处理214.3.2 GPRS消息处理234.4 到站出站流程图254.5 中断响应254.5.1 中断响应概述254.5.2 GPS与GPRS中断处理流程图26结束语29致 谢30参考文献31附录 系统源程序321. 引言1.

10、1课题研究的背景及形成公共汽车为外出的人们提供了方便快捷的服务，而公共汽车的报站直接影响服务的质量。近些年随着公交系统的发展，公交报站系统成为公交车辆不可或缺的组成部分，但是传统的手动报站系统却有着诸多的弊病。如：按键会加重驾驶员的负担，分散驾驶员的注意力，为安全驾驶留下隐患；公交司机会存在误报，漏报甚至是不报的情况，给乘客尤其是外地游客带来不便，于是一种基于GPS的公交自动报站系统应运而生。现代化公交企业需要现代化管理，近年来，国内公交企业积极引进和导入现代科学管理方法和手段。并重点以信息化建设为切入点，加大投资力度，智能化公共交通管理体系正在积极构建和试运行。建设公交车自动报站系统的运行显

11、示系统、多媒体综合查询系统、乘客服务信息系统，使广大乘客能够方便了解公交车信息，充分运用信息技术，建立电脑营运管理系统和连接各站点的智能终端信息网络，加强对运营车辆的指挥调度，提高运营效率。智能的公交车报站系统与人民群众的生产生活息息相关。优先发展城市公共交通是提高交通资源利用效率，缓解交通拥堵的重要手段，优先发展城市公共交通的前提是要拥有良好的公交车报站系统，为大家的出行有良好的保障。而“公交优先”离不开全社会，尤其是公交企业信息化管理的推进，是推动中国城市公交事业的进一步发展的关键。利用GPS全球定位系统实现公交车自动报站是近几年的一个热门话题。目前国内只有几个前沿城市实现了利用GPS自动

12、报站系统，许多中小城市的公交车仍然是传统的人工自动报站，由于现有的GPS自动报站成本较高，难以在短时间在我国中小城市中得到应用和推广。因此，在中小城市中，公交车对地成本的GPS自动报站系统有强烈的需求。针对我国中小城市的需求，我们设计了一种基于GPS定位的公交车报站系统，该系统具有准确，体积小，功耗低和成本低等特点同时还具有U盘功能，如果公交车林好似改变云影路线或者更换一些语音广告信息，公交车管理人员可以通过USB 接口，方便，快捷地下载更新语音信息。1.2报站器的动态发展趋势公共汽车行驶在现代文明程度高的市区，它是一道流动的风景线，因而对整车外形乃至色彩都有更高的要求。作为公共汽车还要求有醒

13、目和减少乘务人员劳动强度的电子报站器，电子显示路牌，无人售票装置，前后电视监视系统等新技术的采用也将越来越普及，公交车报站器在公交事业中占有举足轻重的地位，它直接影响到公交车的服务质量。目前公交车报站方式的一种是利用GPS全球卫星定位系统的公交车报站系统。在司机操作台上，安装了一台15英寸的液晶电视和 GPS信号接收器，安装了这套设备后，公交车在语音报站的同时，通过液晶电视还可以显示到站站名的字幕，这样如果没听清报站的话，通过显示屏，乘客也可以一目了然。当出现紧急情况时，调度中心将会给公交车发出相应的信息，以短信的形式传送到显示屏上，同时车载台会发出相应的提示音；驾驶员也可以通过相应的工具进行

14、回复 。目前在美国部分城市GPS卫星定位系统已经投入使用，国内也有此类产品的研制开发，其功能强大，系统稳定，但其投资昂贵。城市公共交通是市民出行的主要交通工具，给大家提供舒适、安全、便捷的乘车环境，对于公交企业来说，不仅是应尽的责任，亦是不断追求的目标。1.3设计的主要目标本课题要求设计一公交车自动报站系统，以实现公交车的语音自动报站，即在进站、出站时候自动播报语音提示信息及服务用语，同时利用LED点阵电路进行汉字显示。本设计要求利用AT89C51作为主控芯片完成主控电路的设计，辅助电路要求包括语音电路、汉字点阵显示电路、电源电路。2整体方案介绍2.1 基于GPS定位的公交车自动报站系统的原理

15、概述车载卫星定位系统，属于智能交通系统的分支，在智能交通系统这一庞大的体系中，占有极其重要的位置。作为整个智能交通系统的基础，车载卫星定位系统的主要目的就是找出特定车辆在特定时间的位置。LED显示/扬声器主控制器存储器GPS模块卫星 2-1 公交车GPS自动报站系统原理图通过GPS接收机接收GPS工作卫星的导航星系，从而解算出车辆目前的经纬度等信息，根据GPS的定位数据计算出公交车的事实坐标，而后将其坐标与事先存储与EEPROM中的站台信息（经纬度坐标值，站台序号和站名等）相比较，公交车驶入站点一定距离范围内时，不用人工干预系统就自动进行报站。根据公交车位置不同LED显示屏显示不同的工艺信息，

16、广告信息和景点信息等。在离站，到站和拐角点阈值范围内语音提示的同时，在显示屏上显示同类信息，给乘客一种全方位的提示与服务。 公交车自动报站系统与现有的报站的本质区别在于：现有的报站系统时所有的报站信息存储在司机师傅手边的报站器上，这样使得所有的包崭新的都来源于司机的“手动”操作，司机的工作强度可想而之，而随之而来的报错站，漏报更是给乘客们带来了极大的不方便；而公交车自动报站系统的工作原理时利用全球卫星定位系统（GPS）确定报站位置的经度和纬度信息，将此信息与报站的玉莹信息相匹配来实现自动报站的展评信息。由于当前的GPS卫星定位系统在商用种一般精度在15M25M范围内，所以用于公交车的语音报站时

17、完全可以满足准确性要求的。公交车GPS自动报站系统完全不需要人工参与，到站前，出站后一定距离范围内自动报站出站信息，甚至在转弯时也能自动提前提示乘客扶好站稳，真正实现自动语音报站，驾驶员可以安心驾驶，提高了驾车的安全性，并减少了劳动强度，完全可以忘记自动报站器的存在，采用GPS自动语音报站器后，可以免除检查乘务员是否使用了自动报站器。公交车在驾驶过程中，经常会遇到诸如堵车或者交通事故而不得不临时更改车路线的情况。由于现有的报站系统时将报站信息事先存储在公交车内的报站器上面，这样导致报站信息时固定的。虽然行车路线改变了，但报站信息并没有改变，给不熟悉地理位置的车可带来了极大的不便。而GPS报站系

18、统解决了这一难题。前面已经介绍过，GPS系统是公交车内的GPS接收机接收GPS工作的导航信息，从而解算出车辆目前的经纬度等信息，而后将坐标与事先存储与EEPROM中的站台信息相比较，公交车驶入一定距离范围内时，不用人工干预系统自动报站。这样的优势在于报站信息不是固定的，只要将装有GPS接收机，只要这个车站的展台信息已经存储在车载终端，那么当这辆公交车驶入这个车站的经纬度范围内没转悠GPS接收机，只要这个站台的范围内就可以自动播报这个站台的信息，这样即使行车路线改变了，但是报站信息也随之得到了正确的改变，不仅增加了公交车的应变性，还给乘客们带来了最人性化的服务。GPS自动报站器能记录每时每刻的公

19、交车运行时间和位置信息，能非常容易地满足对于某些广告需要在指定的地点和时间播报的需求。利用GPS自动语音报站具有的记录时间和位置信息的功能，可以记录驾驶员上岗时间，出站时间，下岗时间，行驶到各个站点的时间，行驶里程，速度等信息。可以非常方便的对车辆和人员的管理工作中。为了攻之公交车到达指定站点的时间和车距，采用GPS自动报站器后，可以自动记录和汇总，形成管理报表，简化了管理流程，降低了管路成本。GPS自动语音报站器，在自动报站的同时输出文字信息到车载显示屏，使乘客不仅能听到报站信息还能看到报站信息，极大的提高了乘客乘车的满意度。总之：公交车采用GPS自动语音报站器，将给管理部门，驾驶员和乘客，

20、广告运营商等方面带来了极大的便利，它是国家大力提倡发展智能交通的一个重要组成部分，GPS自动报站器时和中国移动的GPRS无线数据交换网络结合，就可以形成智能公交车调度指挥系统，将大大提高公交公司的运营管理能力，将有效地解决市民的交通出行问题降低城市交通拥挤和汽车尾气污染，这是采用先进的全球卫星定位技术与计算机控制技术相结合的高科技产品，是科技进步的结果，时科技带给人们的便利。它必将是未来公交车形同的选择2.2 GPS系统的定位原理与基础2.2.1 GPS概述GPS是Global positioning Systemde 的简称，即全球卫星定位系统。目前除美国外，还有俄罗斯、欧盟全球定位系统，而

21、我们通常意义上的GPS是指美国全球卫星定位系统。它通过接受美国发射的颗卫星中任意颗以上卫星所发射的导航信号，可以在任何地点、任何时候准确地测量到物体瞬时的位置，确切地说是物体的经纬度、高度、速度等位置信息。GPS最初只是运用于军事领域。目前GPS已被广泛应用于交通行业，它利用GPS的定位技术结合无线通信技术（GSM或CDMA）、地理信息管理系统(GIS)等高新技术，实现对车辆的监控，经过GSM网络的数字通道，将信号输送到车辆监控中心，监控中心通过差分技术换算位置信息，然后通过GIS将位置信号用地图语言显示出来，最终可通过服务中心实现车辆的定位导航、防盗反劫、服务救援、远程监控、轨迹记录等功能。

22、（1）智能公交服务系统与GPS的关系载终端的CPU读取经配置存储于EEPROM中的站台信息(经纬度坐标值、站台序号和站名等)，同时接收GPS接收机传过来的位置、时间、速度等即时信息，将有效的GPS信息与站台位置信息进比较、计算，判断车辆的当前位置和到站、出站情况，通过语音和显示向车内乘客报站。车载终端在工作过程中定时向调度中心发送GPS数据、报告当前位置，根据GPS数据来判断到达站台或离开站台的情况时，向调度中心发送到站或出站消息，调度中心又将其分发给电子站牌，电子站牌接到消息及时响应作出相应的显示服务。综上所述，车载终端与电子站牌的服务都离不开GPS的定位信息，作出服务响应的依据是GPS信息

23、，传送的数据也包括GPS数据，智能公交服务系统的研究与设计是建立在GPS的基础上展开的。（2）GPS车辆定位的优点GPS在各行领域应用十分广泛，比如测量，航空等它应用于智能公交系统是用来准确定位公交车辆的位置，车辆根据GPS定位数据来进行自动服务。GPS在车辆定位时的优点有以下几个方面：具有全球性、连续性、定位精度较高、误差有界、成木较低等优点。安装相对方便。虽然GPS的天线安装也有一些技术要求，但其安装是在车上，有充裕的时间，可以随时调整。实践证明，GPS的天线安装十分简便，用夹子安装在车窗外即可，收到卫星的效果很好，GPS精度可以满足检测要求。信息量丰富，使用GPS对定位的精度和定位自动化

24、程度的提高十分有利。GPS不仅提供位置如经度、纬度和高度信、也提供速度、时间等等信息。有效利用这些信息可以使系统的功能更完善。利用GPS系统的位置信息定位不存在累计误差、定位精度高。这样避免人工的里程修正，使系统的操作更加简便。地面GPS接收设备类型丰富，有各种类型的功能各异的GPS接收机产品，用于测量的、用于导航的等等。经济实惠，利用这种技术只需要一个GPS接收机便可以了。缺点：定位精度依赖于定位卫星的数日，这个数目依赖于地理环境2.2.2 GPS组成GPS由三个独立的部分组成：l 空间部分GPS卫星星座；l 地面控制部分地面监控系统；l 用户设备部分GPS信号接收机用户设备部分地面控制部分

25、空间部分 GPS系统的组成部分注入信号GPS信号GPS信号2-2 GPS系统2.3全球卫星定位的基本原理2.3.1 GPS定位的基本概念定位就是确定信息、事物、目标发生的时间和空间位置。因此，定位之前必须先要确定时问参考点和位置参考点，这也就是要建立时间参考坐标系统和位置参考坐标系统。时间与空间参考坐标系统的建立，一直就是测绘界和天文界最前沿的理论与技术研究方向，目前仍然在不断发展之中。在时间和坐标系系统建立的基础上，然后再探讨如何在某个参考系统内确定事件、信息、耳标的具体位置和时间。本装置的定位系统使用GPS接受机进行自主定位，GPS接收模块接受GPS卫星发送的定位数据，将GPS信号的数据流

26、提取出来，经过字符串操作就可以分别找出GPS信号中的经纬度以及相应的格林威治时间等定位信息（该时间加上8小时即为我国的标准时）。在实际开发中，GPS接收机根据从三颗以上卫星发来的数据计算出自身所处的位置，完成定位。2-3 三颗卫星定位的状态GPS定位的基本原理是通过不问断的接收卫星发送自身的星历参数和时同信息，把高速运动的卫星瞬间位置作为已知的起算数据，采用空间距离后方交会的方法，经过计算求出接收机的三维位置，三维方向以及运动速度和时间信息GPS定位的基本几何原理为三球交会原理：如果用户到卫星S1的真实距离为Rl，那么用户的位置必定在以Sl为球心，Rl为半径的球面Cl上；同样，若用户到卫星S2

27、的真实距离为R2，那么，用户的位置也必定在以s2为球心，R2为半径的另一球C2上，用户的位置既在球Cl上。又在球C2上，那它必定处在Cl和C2这两球面的交线Ll上。类似地，如果再有一个以卫星S3为球心，R3为半径的球C3，那用户的位置也必定在C2和C3这两个球面的交线L2上用户的位置既在交线L1上，又会在交线L2上，它必定在交线Ll和L2的交点上。GPS系统定位的代数原理如上图所示。用户接收机与卫星之闻的距离为R，坐标组合(xl,yl，zl)，(x2，y2，z2)和(x3，y3，z3)是三颗卫星的已知位置，可得以下代数方程式：上式中c表示电磁波传播速度：t是未知数。其中(x1，yl，z1)，

28、(x2，y2，z2)，(x3，y3，z3)和(X4，y4，Z4)是卫星的已知位置；只要接收机能测出距颗卫星的伪距，便有四个这样的方程，把它们联立起来，便可以解出四个未知量x，Y，Z和A t，即能求出接收机的位簧和准确的时间。当用户不运动时，由于卫星在运动，在接收机的卫星信号中会有多普勒频移。这个频移的大小和正负是可以根据卫星的星历和时间，以及用户本身的位置算出来的。如果用户本身也在运动，则这个多普勒频移便要发生变化，其大小和正负取决于用户的速度与方向。根据这个变化，用户便可以算出自己的三维运动速度，这就是GPS测速的基本原理。另一种求解用户速度的方法是：知道用户在不同时间的三维位置，用三维位置

29、的差除以所经过的时间，求解用户的三维运动速度。以上定位原理说明：用GPS技术可以同时实现三维定位与接收机时闻的定时，一般来说，利用C/A码进行实时绝对定位，各坐标分量精度在5-10m左右，三维综合精度在15-30m左右；利用军用P码进行实时绝对定位，各坐标分量精度在1-3m左右，三维综合精度在3-6m左右，利用相位观测值进行绝对定位技术比较复杂，目前其实时或准实时各坐标分量的精度在O1-03m左右，事后24小时连续定位三维精度可达2-3cm左右。在导航型GPS接收机中，多采用伪距定位法。本系统设计时车辆定位精度为10m。2.4 GPS卫星定位的主要误差来源一般来说，产生GPS卫星定位的主要来源

30、差按其来源可分为以下三类：1、与卫星相关的误差轨道误差：目前实时广播星历的轨道三维综合误差可达1020m。卫星钟差：由广播星历的钟差方程计算出来的卫星钟误差一般可达1020ms，引起等效距离误差小于6m。卫星几何中心与相位中心偏差：可以事先确定。2、与接收机相关的误差接收机安置误差：即接收机相位中心与待测物体目标中心的偏差，一般可事先确定。接收机时钟差：接收机时钟与标准的GPS系统时间之差，一般可达10-510-6s。接收机信道误差；信号经过处理信道时引起的延时和附加的噪声误差。多路径误差；接收机周围环境产生信号的反射，构成同一信号的多个路径入射天线相位中心，可以采用抑径板等方法减弱其影响。观

31、测量误差：C/A码伪距偶然误差，约为|-3m，P码伪距偶然误差，约为0.1-0.3m，相位观测值的等效距离误差，约为2mm。3、与大气传输有关的误差电离层误差：1000km的高空大气被太阳高能粒子轰击后电离，即产生大量自由电子，使GPS信号产生传播延迟，一般白天强夜晚弱，可导致载波天顶方向最大50m左右的延迟量，误差与信号载波频率有关，故可用双频或多频率信号予以显著减弱。流层误差：由于含水汽和干燥空气的大气介质中传播引起的信号传播延时，其影响随卫星高度角、时间季节和地理位置的变化而变化，与信号频率无关，不能用双频载波予以消除，但可用模型削弱。人们想了很多办法来削弱和消除上述各种误差的影响，比如

32、，针对实时广播星历提供的卫星坐标精度不高的问题，国际上的GPS服务机构IGS提供了事后的GPS卫星的精密星历，其轨道坐标精度达3-5cm。同时也提供卫星钟差、电离层延迟的精密事后修正数据，利用这些数据，人们可以进行多种精密定位和定时。GPS能够以不同的定位定时精度提供服务，从亚毫米、毫米到厘米、分米、亚米及米和十几米的定位精度都有可供选择的定位方法定时方面可从亚纳秒、纳秒到微秒级的精度实现时间测量和不同目标间时间同步。在定位的时问响应方面可以从005秒、1秒到十几秒、几分、几个小时或几天来实现不同的实时性要求和精确性要求。从相对定位距离方面看，可从几米一直到几千公里之间，实现连续的静态和动态定

33、位要求。从工作环境上看，除了怕被森林、高楼遮挡信号造成可见卫星少于四颗和强电离层爆发造成GPS测距信号完全失真外，可以说是全球全连续和全天候的。这些优良的特性，使得它有广泛用应用领域。3 硬件电路的组成及设计公交车自动报站系统的设计主要是对里程计数来控制报站时刻，进站、出站自动播报站名及服务用语、准确、及时、完全不需要人工介入。3.1总系统硬件组成在整个系统中骑着举足轻重的作用，其工作状况和功能，性能直接影响到整个形同的运行，时智能公交车系统中的关键设备。它的硬件主要包括：电源模块或者电源接入模块，单片机CPU，辅助存储芯片，GPRS通信模块，GPS定位模块，LED显示模块，串行口扩展芯片和串

34、口，键盘，语音模块，麦克电路。车载终端总体框图：CPU键盘存储器电源模块MOKU语音模块 GPS话筒麦克LEDLCDGPRS3-1 图为车载终端整体框图3.2 模块基本概述、 CPU模块单片机CPU时整个车载终端的核心部分，通过各种接口与其它设备连接，写入一定的程序，负责处理各种事件，比如调度中心发来的调度信息，GPS接收机的来的定为信息处理等，使整个系统得到正常的运行。（1） 单片机的选择采用W77E58时一个很好的选择，W77E58是一个快速8051兼容微控制器，它的内核经过重新设计提高了时钟速度比标准8051要快得多，一般来说，按照指令的类型，W77E58的指令速度时标准8051的1.5

35、3倍，整体来看W77E58内含32KBFlash EPROM，工作电压为4.5V5.5V，具有1KB片上外部数据存储器，当用户应用时使用偏上SRAM代替外部SRAM，可节省更多I/O口。主要特性：l 8位CMOS微控制器l 每4个时钟周期为一个机器周期的高速结构，最大外部时钟频率为40MHZl 与标准80C52管教兼容l 指令与MCS-51兼容l 4个8位I/O口l 一个附加的4位I/O口和等待状态控制信号l 3个16位定时/计数器l 12个中断源，2级中断能力l 片上振荡器及时钟电路l 二个增强型全双工串行口l 32KB,Flash EPROMl 256字节片内暂存RAMl 片内1KB外部数

36、据存储器l 可编程看门狗定时器l 软件复位l 2个16位数据指针l 对外部ROM及外设的访问周期可以进行软件编程 显示模块车载终端一个最重要的功能就是为乘客报站。自动报站包括语音报站、LED和LCD显示来报站，用多个LCD显示屏来为驾驶员显示时间，调度等重要信息，他主要的模块由显示模块与语音模块组成。另外要存储器，微处理器的支持。3-2-1 时间画面3-2 定位画面LCD显示屏：车载LCD电子显示屏主要是以最优的方式显示给驾驶员看，车载终端所获取的实时数据是以文字或者图形的方式显示在车载机的显示屏上。车载终端通过虚线通信网络接收到的文字信息可以在主机的LED显示屏上直接显示，并以声音的方式提示

37、驾驶员由新信息到来。显示模块时128*64点阵的汉字图形型液晶显示模块，可现实汉字及图形内置8192个中文汉字（16*16点阵），128个字符（8*16点阵）及64*256点阵显示RAM。提供两种界面来连续微处理机：8位并行及串行两种连接方式。LCD显示屏：LED显示屏时显示车辆前方面想乘客显示相关信息，显示车辆的进出站的信息，有时也显示一些广告，旅游等信息。在系统的RAM种开辟一个显示缓存区，需要显示的内容都村如此缓冲区中，显示模块定时缓冲区种提取数据送入显示电路中，完成显示功能。 语音模块车内语音模块主要时提供报站，公益提示和语音广告信息播放等功。采用的ISD4004芯片时录音回放型，芯片

38、内部存储语音，能存储16分钟语音，可分2400段，每段以文件的形式存储，方便控制芯片组合播放语音，使用高质量，自然语音还原技术；自动静噪功能；内置微控制器串行通信技术口，多段信息处理不耗电保存信息100年（典型值），100000次录音周期（典型值）片内免调时钟，也可以选用外部时钟， 鉴于公交车线路多，站名不一致并且语音更改频繁等特点，应选用更换语音芯片简单的芯片，所以选择了ISD4004语音芯片，它控制简单，使用方便。3-3 ISD4004引脚配置图 GPS定位模块本模块负责定位功能的实现，采用台湾鼎天的REB-21R。它的定位精度可达到系统的要求10m之内。REB-21R板接收到卫星下传过来

39、的位置信息后，通过RS232与计算机串口相连，直接与计算机进行交换。GPS基定位功能车载端采用GPS方式获取车辆当前的位置信息，包括经纬度，当前速度，当前工作速度矢量方位角（下称方向），当前时间，并获取与定位有关的用于判断数据有效性和可信度的信息，例如定位模式，几何精度因子等。定位数据除按设定的时间间隔通过无线通信网络发送外，还将每秒获得的定位数据送到自动报站器，由与其报站器中预先存储的线路信息进行比较，判断，进行自动报站等服务。它通过RS232串口连接GPRS等模块。 键盘模块实现手动报站，语音报站模块中的报站，停止，几条公益提示语的播报，以及系统出现异常（如站台不匹配或不能连接站台等）而需

40、要驾驶员手动控制，需要在终端上提供816个按键，是驾驶员在驾驶和手动控制的时候能直观的知道当前车辆的位置。键盘控制芯片用的是广州周立功公司的：ZLG7290。 3-4 键盘控制芯片及键盘接口电路图 其他模块、GPRS通信模块车载终端与调度中心进行交换，用由GPRS模块实现信息传输及信息处理功能，信息传输功能包括信息的发送和接受。信息发送是将车载终端定位功能模块过得的各种数据，通过它传送到调度中心，调度中心又分发给电子牌等各相关职能单位。这些数据包包括：l 定位数据：经纬度、速度、防方向、时间、定位模式、几何精度因子等。l 报警信息：事故、故障等。l 营运状态：营运/非营运、上/下行、短线、快车

41、、加油（气）等。l 固定短语：道路堵塞、乘客滞留、服务纠纷等。l 通过外部接口获得的其他数据。信息接收时车载终端结婚搜来调度中心或者其它部门来的信息，包括调度指令，通告，参数修改等。其中需要驾驶员主动响应的信息如调度指令等，车载终端再接收到后面用信息提示驾驶员由新信息来到。、存储模块存储设备时实现存储功能，存储一些常用信息。存储功能包括以下几个类型信息的存储。l 定位数据l 接收到的信息l 参数设置l 程序代码信息存储要求在GPS短时间阻塞的情况下，能够保存2000多个车位信息，至少一条线路的语音存储空间1.5M，操作系统与应用程序为3M。、电源模块由于车上电源为12V或24V直流而电路板采用

42、5V直流，另外因为车辆发动时流入启动器的电流会导致电池在几毫秒内产生暂压降，所以需要变压电路和稳压滤波而且抗干扰性较强的电路。3-5 三级稳压结构的电源LM2576系列开关稳压集成电路是线性三端稳压器件的代替产品，它具有可靠的工作性能，较高的工作效率和较强的输出电流驱动能力，从而为单片机的稳定，可靠工作提供了强有力的保证。3.3关于语音芯片3.3.1.语音芯片ISD4004ISD4004系列的引脚如下图所示：3-6 ISD4004系列的引脚图1.ISD4004语音芯片概述ISD4004语音芯片是由美国ISD公司制造的一种新款语音芯片。ISD4004语音芯片是一种微控制器“从”设备，而“主”控制

43、器可以是内置由SPI兼容接口的微控制器，也可以用I/O口仿真SPI通信协议。ISD4004系列工作电压3V，单片录放时间816min,音质好，适用于移动电话及其他便携式电子产品中。芯片采用CMOS技术，内含振荡器，防混淆滤波器，平滑滤波器，音频放大器，自动静噪及高密度多电平闪烁存储陈列。芯片设计是基于所有操作必须由微控制器控制，操作命令可以通过串行通信口送入，芯片采用多电平直接模拟量存储技术，每个采样值直接存储在片内闪烁存储器中，因此能够非常真实，自然的再现语音，音乐，音调和效果声，避免了一般固体录音电路因量化和压缩的量化噪声和“金属声”。采样频率可为40.53.64.80kHz，频率越低，录

44、放时间越长，而音质则有所下降，片内信息存储于存储器中，可在断电情况下保存100a(典型值)，反复播放10万次。3.3.2 ISD4004的工作原理该芯片声音录放采用了ChipCorder专利技术, 即无须A/D转换和压缩就可以直接储存, 没有A/D转换误差,ISD4004系列工作电压3.3V，单片录放语音时间为16分钟，音质高，适用于移动电话机及其它便携式式电子产品中。芯片采用CMOS技术，内含振荡器，放混交录波器，平滑滤波器，自动静噪，音频放大器及高密度多电平闪烁存阵列，芯片设计是给予所有操作由微处理器控制，操作命令通过同步串行通信接口（SPI）送入，芯片采用多电平直接模拟量存一技术，每个采

45、样值直接存储在片内的闪烁存一器中，因此能够非常真实的自然的在现语音，音乐，音调和各种声音效果。避免了一般固体录音电路因固化和压缩造成的量化噪声和金属声。采样频率可为4.0，5.3，6.4，8.0KHz频率越低，录放时间越长，而音质有所下降，片内信息存于闪烁存一器中，可在断电的情况下保存100年（典型值）反复录音10万次。4、 软件设计4.1软件设备概述车载终端用C语言进行编程写入控制芯片CPU：单片机C51，以KELL为C语言的编译器进行开发。车载终端主要的功能都要由CPU控制，写入单片机CPU可供选择的语言一般有宏汇编语言，PLM语言，C语言。但由于汇编语言是一种用文字助记符来表示机器指令的

46、符号语言，虽然占用资源少、程序执行效率高。但不易移植，只适合小型单片机开发等缺陷。在此选用了C语言，C语言是一种编译型程序设计语言，它兼顾了多种高级语言的特点，并具备汇编语言的功能。用C语言来编写的软件，可以增加软件的可读性，可移植性，兼容性，实时性，便于改进和扩充。并且利用中断来处理相关功能模块。软件设计时采用模块化设计，根据用户需要选择是否使用定位模块、通信模块，高度集成可进行定位、监控、调度、广告、自动报站等功能，容量大，可存储8条线路语音及提示音，支持在车载终端上直接录音支持音量调节等功能而且单片机具有机器学习的功能。4.2程序总体流程设计主程序主要是完成初始化，它包括单片机的初始化和

47、系统的初始化，初始化是正常工作的第一步，包括CPU芯片初始化(使CPU工作在需要的模式)、外部器件及接口初始化(使CPU能访问和控制外部器件)、系统初始化(使应用程序处于正确的状态)和车辆运行状况初始化(使终端设备的功能处于正确的状态)；系统在初始化后进入功能循环处理程序。信号处理方面，单片机完成初始化后。循环轮流检测外部接口信号，接受外部发来的信号，根据内容进行检测、判断、存储工作；数据处理方面，从串口缓冲区中提取所需数据，分析数据并调用其功能模块执行相应的功能。总程序流程图设计：开始串口初始化初始化显示打开初始化时钟定时器系统初始化开外部中断初始化总共端系统发车准备好获取线路信息获取站台信息LED,LCD显示行车线路、方向初始化车辆信息、标识和辅助变量开启GPS/GPRS超时计数器结束LOOP-lice定时、计数终端响应终端接收手动操作：报站，播报语音，选择路线等等待中