基于单片机的公交车自动报站器

摘要：对车轮轴的转角的脉冲进行计数，将计数值与预置值对比，即可确定报站时刻，达到准确自动的目的。以AT89C51为CPU在中断处理程序中对外来脉冲计数，结合语音芯片ISD4004输出语音。 关键词： 距离控制 计数 C51 ISD4004 编程 0 引言 目前公交报站有三种方式，一种是利用GPS全球卫星定位系统的公交车报站系统，目前美国部分城市投入使用，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，尤其是一些中小城市无法承受。目前我国部分城市采用手动电子报站和人工报站的方式，而它们都离不开司务人员，加大司乘人员的工作强度。手动电子报站一般由司机或者乘务员控制，经常出现错报，误报的情况，基于上述情况的不足，结合公交车辆的使用特点及实际营运环境，研制开发了市内公交智能报站系统。技术关键是对车轮转轴的转角的脉冲进行计数，将计数值与预置值对比，即可确定报站时刻，达到准确自动的目的。以AT89C51为CPU在中断处理程序中对外来脉冲计数，利用ISD4004输出语音。 一 组成原理 系统由脉冲检测、脉冲计数、比较判断、控制信号、语音芯片、输出显示等组成。 1.1 脉冲检测 该系统关键是对转轴所转过的圈数进行计数，考虑到车辆将在复杂的 环境中运行，故采用可靠的霍尔元件DN6848作为信号的采集装置，再经光电耦合器4N25输入给单片机。 1.2 脉冲计数 光电耦合器的信号进入C51后，采用中断方式对脉冲计数。外部晶振12MHz。 1.3 在比较判断程序中将计数值于预置值进行比较，当数值到时就输出信号控制语言芯片进行报站。 1.4 控制按键 用于手动控制、手动调整、预置值的输入等 1.5 语言芯片 由专用语音芯片ISD4004组成，可擦写，便于在不同公交线上使用。 1.6 复位控制 安装在车门上的微动开关在到站后给C51一个信号，使其自动开始下一段的计数。 1.7 输出显示 由两位七段数码管组成，由C51采用动态扫描方式显示。 1.8预置存储 采用两种方式存储，一种是在烧写器上将数据写入，另一种是在车上，单片机处于输入状态，车辆行驶一遍，将站与站之间的脉冲数写入片内。 二 硬件设计 系统电路图如下： 2.1 C51通过P0.0到P0.3与外部的语言芯片ISD4004进行连接。其中ISD4004为PDIP封装，引脚功能为：片选(SS): 此端为低，即向该ISD4000芯片发送指令，两条指令之间为高电平；串行输入(MOSI): 此端为串行输入端，主控制器应在串行时钟上升沿之前半个周期将数据放到本端，供ISD输入；串行时钟(SCLK): ISD的时钟输入端，由主控制器产生，用于同步MOSI和MISO的数据转输。数据在SCLK上升沿锁存到ISD，在下降沿移出ISD；中断（INT）: 漏极开路输出,ISD在任何操作(包括快进)中检测到EOM或OVF时，本端变低并保持。中断状态在下一个SPI周期开始时清除。语音由AUDOUT输出给功放，放大后输出。 2.2 P1.0到1.4组成按键组，完成前后选择、状态选择、手动控制。并预留P1.4到P1.7做为功能扩展口。 2.3 霍尔采集的信号经光耦4N25进入P3.2。此脚为外部中断O的输入脚，一旦有脉冲进入就会触发单片机中断，调用处理程序。 2.4 安装在车门上的微动开关在到站后给C51一个信号，使其自动开始下一段的计数。 2.5 P2.0到P2.6直接驱动数码管，P3.6 P3.7为片选端，采用动态扫描方式输出到站情况。 2.6 ISD4004的供电电压为3V，还需要一个电压变换电路，在此不给出。报站器还有其他功能如乘员话筒，报警提示等由于本文只简述计数功能的核心，便不再累述。 三 软件设计 采用C语言开发，包括初始化、中断处理、自动运行、手动运行、读写EEPROM、以及主程序模块。在XAC环境下进行开发，并仿真，最好即可上车调试使用。 四 调试与应用 系统完成后就可以上机调试，使用时可用配套的烧写器将站与站之间的距离写入单片机内，如果不知道距离可以在机上采用手动方式输入，使装置处于输入状态，出站时按下录入键，到站时按下确定键，就可以将站与站之间对应的数据写入单片机。使用中如果出现粗报，采用手动调整即可。 五 结束语 该方式应用89C51单片机的高速计数器端口进行脉冲计数，以距离来控制报站时刻，首次实现了模糊控制，改变现有设备的不足。做到简单实用自动化程度高。传感器在公交车上的应用极大的提高了设备功能。 参考资料 [1] 李朝青 单片机原理及接口技术 北京：北京航空航天大学出版社1999 [2] 梁合庆等 从C到嵌入式C编程语言 北京：北京航空航天大学出版社2000