基于单片机的公交车报站系统设计与仿真

时间：2021-12-22 21:49:44

关键字：单片机语音报站字符显示扶手终端

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[导读]摘要：大型公交采用语音报站受限于空间，中小巴士采用的人工方言报站，可能造成乘客出行不便，设计一种单片机的报站系统，该系统分为司机主控台部分和扶手终端部分，都采用单片机作为控制核心，以字符显示站名的方式进行报站，同时给出了系统的硬件、软件设计及仿真结果。该系统价格便宜、操作灵活、适应性强，具备一定实用价值。

引言

公共交通是城市发展的必然产物，也是城市赖以生存的重要基础设施。公交系统具有运载量大、运送效率高、能源消耗低、相对污染少、运输成本低等项优点。近年来随着环境污染日趋严重，公共交通已越来越成为市民绿色出行的首选。目前城市公交主要分为大型无人售票公交和中小巴士。大型公交大多采用语音报站，而中小巴士采用人工报站。语音报站受限空间而人工报站大多以地方方言为主，为乘客判断到站点产生干扰，也影响了城市形象叫针对这些状况，本文设计了一种单片机为控制核心，以字符显示站名的报站系统。

1系统硬件电路设计

本系统采用人工按键的操作方式，实现公交车对站名显示功能。当公交车到达某一站时，司机或乘务人员只需按动按键，就可以使单片机控制显示模块在液晶屏上显示站名。并将所到的车站的站号通过串口通讯的方式传送给扶手端的单片机，扶手端的单片机接收站号与存储器中存储的站名进行匹配，最终显示在扶手端的液晶显示屏上。系统框图如图1所示。

1.1单片机最小系统电路

单片机的最小系统包括复位电路及晶振电路，在此报站系统设计中，在司机台和扶手端的控制核心都采用AT89C51单片机，其最小系统电路相同，采用12MHz晶振和手动按钮复位的方式，原理图如图2所示。

1.2显示电路

为了保证显示效果与体积的兼容性，本次设计中采用字符的方式来显示站名，显示器选用的是1602字符型液晶显示器，它能够显示2行×40个字符，满足对站名的显示要求，其与单片机接口电路如图3所示。

1.3司机控制台按键电路

键盘电路用于调整公交车的站牌编号和上下行路线选择。其中S1（UP）键用于站牌编号加1，S2（DOWN）键用于站牌编号减1。SW1用于上下行线路选择。键盘接口采用查询方式的独立式键盘接口，即按键直接与单片机的I/O口相接，通过I/O 口，判断各 I/O 口的电平状态，即可识别出按下的键。按键电路如图 4 所示。

1.4 电源电路

公交车上所使用的电源电压为 24 V，而 AT89C51 芯片的工作电压为 5 V，所以需要将 24 V 的电压转换成 5 V 电压。设计中采用了三端固定正电压集成稳压器 7805，来得到 +5 V稳定电压。7805的最大输出电流为1.5 A。电源电路如图5所示。

1.5 通讯电路

由于司机台与乘客扶手端需要有数据的传送，而AT89C51 单片机内部有一个可编程全双工串行通信接口，它可以同时进行数据的接收和发送；因此在设计中，采用了单片机之间的串口通讯方式传送站台的编号。利用司机台单片机的 P3.1（TXD）发送站台编号，扶手端单片机 P3.0（RXD）接收数据，并将接收的站台编号与存储在单片机内部的站名进行匹配。

2 软件设计

系统的软件主要分为司机控制台程序和从端扶手端程序。司机控制台程序主要包括：按键处理程序、显示程序和站名传输程序；从端扶手端程序主要包括：站名接收程序及站名显示程序。司机端控制台按键端口定义及功能对应如表1所示。司机端系统上电后，首先对各端口和寄存器进行初始化，接下去判断有无按键按下，如果有收到数据，处理后，显示报站。具体的程序流程图如图 6 所示。首先要将站名信息按照编号分别存储在司机控制端和扶手端，在程序中以 j 的值来代表站点序号。

对于从机端系统上电后，对各端口和寄存器进行初始化。接下去判断有无收到数据，处理后，显示报站。具体的程序流程图如图 7 所示。

3 仿真

下面是在 Protues 中分别对各个按键功能仿真及站名报站的仿真。设计设置了六个站上行为 xi hua men;bei da jie ;beimen;tu shu guan;shan ke da;xi hang。下行为 xi hang;shan keda;tu shu guan;bei men;bei da jie;xi hua men。