基于单片机的公交报站系统设计开题报告

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开题报告基于单片机的公交报站系统设计1选题的背景、意义现代电子系统的基本核心是嵌入式计算机系统(简称嵌入式系统)，而单片机是最典型、最广泛、最普及的嵌入式系统。它生于20世纪70年代末，经历了SCM、MCU、SoC三大阶段，FLASH的使用使MCU技术进入第四代，发展到现在技术已相当成熟，应用十分广泛。单片机渗透到我们生活的各个领域，导弹的导航装置，飞机上各种仪表的控制，计算机的网络通讯与数据传输，工业自动化过程的实时控制和数据处理，广泛使用的各种智能IC卡，民用豪华轿车的安全保障系统，录像机、摄像机、全自动洗衣机的控制，以及程控玩具、电子宠物等等……随着人们生活水平的不断提高,智能化、数字化控制无疑是人们追求的目标之一，它所给人带来的方便也是不可否定的。运用单片机技术，将我们带入智能化、数字化和自动控制的新领域[1-3]。随着社会信息化的加快，人们的工作，生活和通讯，信息的关系日益紧密。信息化社会在改变人们生活方式与工作习惯的同时，也对传统的公交提出了挑战，社会技术以及经济的进步更使人们的观念随之巨变。人们对公交的要求早已不只是简单的交通运输工具，更为关注的是一个安全，方便，舒适的智能交通。作为一个城市的公交企业，它既要代表政府体现当地城市的形象，又要尽一切力量减少政府投资，创造良好的社会效益和经济效益。而传统的公交运营系统的装备和管理模式较难达到这两者的完美结合。现在是一个高科技发达的时代，提倡的是智能设备，用科技来改变人们原有的生活水平与方式。公共交通智能化系统是公交信息化系统的重要组成部分，是提高公共交通服务水平、吸引出行量的必要手段，体现了一个城市的现代化交通管理水平，是中国解决交通问题的重要措施之一。2相关研究的最新成果及动态2.1智能公交最新成果及动态智能公交最新发展现状可由智能汽车作为代表，智能汽车与一般所说的自动驾驶有所不同，6 指的是利用多种传感器和智能公路技术实现的汽车自动驾驶。智能汽车首先有一套导航信息资料库，存有全国高速公路、普通公路、城市道路以及各种服务设施(餐饮、旅馆、加油站、景点、停车场)的信息资料；其次是GPS定位系统，利用这个系统精确定位车辆所在的位置，确定以后的行驶方向；道路状况信息系统，由交通管理中心提供实时的前方道路状况信息，如堵车、事故……必要时及时改变行驶路线；车辆防碰系统，包括探测雷达、信息处理系统、驾驶控制系统，控制与其他车辆的距离，在探测到障碍物时及时减速或刹车，并把信息传给指挥中心和其他车辆；紧急报警系统，若出了事故，自动报告指挥中心进行救援；无线通信系统，用于汽车与指挥中心联络；自动驾驶系统，用于控制汽车的点火、改变速度和转向等。智能车辆是一个集环境感知、规划决策、多等级辅助驾驶等功能于一体的综合系统，它集中运用了计算机、现代传感、信息融合、通讯、人工智能及自动控制等技术，是典型的高新技术综合体。在目前的汽车驾驶中，驾驶员的人为因素占了很大的比重，一旦出现驾驶员长时间驾车、疲劳驾车、判断失误的情况，很容易造成交通事故。通过对车辆智能化技术的研究和开发，可以提高车辆的控制与驾驶水平，保障车辆行驶的安全畅通、高效。智能车辆的主要特点是以技术弥补人为因素的缺陷，使得即便在很复杂的道路情况下，也能自动地操纵和驾驶车辆绕开障碍物，沿着预定的道路轨迹行驶。随着最新技术的发展，车载信息系统成为未来发展趋势。从计算机领域看，汽车车载信息系统是一个移动的计算平台。车载信息系统除了能够帮助安全驾驶外，另一方面还能帮助消费者将车上的设备都接入互联网，和其他车辆连接，和云计算连接，和交通流量、天气等各种实时数据连接[4-8]。2.2单片机最新成果及动态单片机渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹[9-12]。目前它广泛应用于仪器仪表、家用电器、医用设备、航空航天、专用设备的智能化管理及过程控制等领域，大致可分如下几个范畴[13-15]：1、在智能仪器仪表上的应用单片机具有体积小、功耗低、控制功能强、扩展灵活、微型化和使用方便等优点，广泛应用于仪器仪表中，结合不同类型的传感器，可实现诸如电压、功率、频率、湿度、温度、流量、速度、厚度、角度、长度、硬度、元素、压力等物理量的测量。2、在工业控制中的应用用单片机可以构成形式多样的控制系统、数据采集系统。例如工厂流水线的智能化管理，电梯智能化控制、各种报警系统，与计算机联网构成二级控制系统等。3、在家用电器中的应用可以这样说，现在的家用电器基本上都采用了单片机控制，从电饭褒、洗衣机、电冰箱、空调机、彩电、其他音响视频器材、再到电子秤量设备，五花八门，无所不在。6 4、在计算机网络和通信领域中的应用现代的单片机普遍具备通信接口，可以很方便地与计算机进行数据通信，为在计算机网络和通信设备间的应用提供了极好的物质条件。5、单片机在医用设备领域中的应用单片机在医用设备中的用途亦相当广泛：医用呼吸机，各种分析仪，监护仪，超声诊断设备及病床呼叫系统等等。6、在各种大型电器中的模块化应用在大型电路中，单片机的应用极大地缩小了体积，简化了电路，降低了损坏、错误率，也方便于更换。7、单片机在汽车设备领域中的应用单片机在汽车电子中的应用非常广泛：汽车中的发动机控制器，基于CAN总线的汽车发动机智能电子控制器，GPS导航系统，abs防抱死系统，制动系统等等。3课题的研究内容及拟采取的研究方法、研究难点及预期达到的目标3.1研究内容设计并制作一个基于51单片机的公交报站系统的控制电路，能通过按键输入进行控制，能在LED中显示站名和提示。该报站系统具有如下的基本功能：①按键输入控制：1.复位键：初始化状态；2.时间设置键：对时间进行设置；3.提示键：语音提示；4.报站键：车站提醒。②语音播报：对车站名语音播报，并有温馨提醒。③液晶显示：站名汉字显示和时间显示。④芯片控制：以AT89C51芯片作为主控制核心。3.2研究方法项目实现需要掌握和熟悉51单片机，语音芯片的使用，LED显示和相关芯片的工作原理和实现方法。（1）单片机应用能力熟悉51系列单片机的硬件结构，指令系统，中断系统，定时器计数器，扩展存储器的设计，IO接口设计及其与显示器，键盘，各种端口的接口设计等。（2）语音功能模块熟悉语音芯片的录放电路设计，熟悉模拟电子电路，会相关的编程。（3）LED显示和相关芯片熟悉LED显示的原理和方法，LED外围电路的设计，相关部分的编程。6 （4）软件设计系统原理图使用Protel，编程使用C语言，系统调试使用Keli。开始1、ISD4003初始化2、LCD初始化是否按键键1、放音子程序2、显示子程序返回YYN图1.系统软件主流程图（5）电路的设计LCD显示电路C51单片机应用系统复位按键输入ISD4003功放电路图2.系统框图3.3研究难点1、语音功能模块的设计与使用6 因为ISD4003的输出最大可以驱动5K的负载，所以要设计一个功率放大电路来缓冲。ISD4003有数字电源和模拟电源，按说明书的要求，两个电源在做电路板的时候最好分开走线，而数字地和模拟地则尽量在焊盘上直接连接后用低阻通路连接到电源的地线。而音频输入端采用单端输入方式，其同相输入端通过一个电容接地，反相输入端通过一个电容接到前置放大器的输出，可以滤去前置放大器输出的直流信号。ISD4003的音频输出端通过一个4.7uF的电容接到后级的功率放大电路。2、抗干扰设计电子设备的性能在很大程度上与干扰和噪声有关，硬件电路采用了较多的电子器件，故干扰较大。故在电子电路设计中应考虑减少干扰。为了避免干扰，可采取以下措施：芯片VCC与GND之间可接1uF左右的去耦电容；晶振两端加可加瓷片电容，防止晶振停振；印刷电路电容值要尽量准确，且远离发热的元器件。4研究工作详细进度和安排2010年11月23日——2010年12月05日布置毕业设计任务，讲解毕业设计的方法和步骤，查找、分析相关文献资料；2010年12月06日——2011年1月10日初步拟定系统采取的研究方法、设计路线，完成文献综述、外文翻译的撰写；2011年1月11日——2011年3月5日　整理相关资料，确定系统完成的主要功能，绘制系统的流程图。完成开题报告；2011年3月6日——2011年4月8日进行详细的系统分析，完成电路的设计；2011年4月9日——2011年5月3日系统开发、代码设计、系统调试、修改及优化阶段；2011年5月4日——2011年5月26日完成及提交毕业论文并提交；2011年5月27日——2011年5月29日毕业答辩。5参考文献[1]张毅刚.单片机原理及应用[M].北京：高等教育出版社,2003[2]李广弟.单片机基础.北京：北航出版社，2001[3]丁元杰.单片微机原理及应用.北京：机械工业出版社.2005.08[4]张鹏飞.单片机技术应用的发展状况研究[J].浙江工商职业技术学院学报,2005（1）[5]马义德.嵌入式系统的现状及发展前景[J].信息技术，2001（12）[6]陈章龙.国内外单片机的现状及其发展.电子世界[J].1991（6）[7]严恺.美国消费电子产品继续看好.世界科技研究与发展[D].2002，24（2）6 [8]赵保经.微电子技术与新技术革命，国防工业出版社, 1985.7[11][9]房俊明.国际消费电子展露3大趋势.世界科技研究与发展[D]，2001，23（1）[10]周波.公交车自动报站系统设计[J].四川理工学院学报，2008（6）：79—81[11]韦丽华.ISD2500系列语音芯片及其在微机系统中的应用[J].辽宁师范大学学报：自然科学版，2001（3）：33—35[12]袁大宏.未来十年汽车电子发展趋势[J].电子产品世界，2006（02）[13]何进进.汽车电子标识系统的研究[M].武汉理工大学，2007[14]KedarGodbole,ConvertingAnalogControllerstoSmartControllerswiththeTMS320C2000DSPs,ApplicationNote(spra995)—TexasInstruments,2004.[15]F.CASCIATI,L.FARAVELLI,F.BORGHETTIandA.FORNASARI,TuningtheFrequencyBandofaWirelessSensorNetwork,Proceedingsofthe4thInternationalWorkshoponStructuralHealth,University,Stanford,CA,September15-17,2003：p1185-1189.6