重庆交通大学信息学院课程设计报告班 级： 2011级通信工程2班 姓 名： 何 国 焕 学 号： 631106040204 设计项目名称：基于ARM系统的公交车多功能终端的设计 实验所属课程： 嵌入式系统设计与实践 实验室(中心)： 软件与通信实验中心 设计完成时间： 2014 年 6 月 26 1目 录一、 系统设计要求2二、 设计思路分析21、 电子收费功能21.1现状及应用前景21.2预期达到的指标31.3系统实现32、GPS定位和报站功能52.1系统构成62.2系统实现63、测定车速113.1问题描述113.3设计方案11三、 调试过程13四、 测试结果16五、 总结与心得161 总结162 心得体会17展 望18六、 参考书目19 教师评阅：设计思路正确；结果正确可信；设计成果符合要求；设计报告规范； 设计过程原始记录（设计流程图等）符合要求；设计分析总结全面； 一、 系统设计要求设计一个基于ARM系统的公交车多功能终端，使其具备电子收费、报站、GPS定位、测定车速等功能。 二、 设计思路分析基于ARM的智能公交车载终端是智能公交系统的重要组成部分，是整个系统的信息终端，负责信息的接收和发布，在系统中起着至关重要的作用。课程设计介绍了一款以ARM处理器为主控的智能车载终端的设计方法，包括终端总体方案设计、硬件电路设计、软件代码编写、整机调试等内容。文章在总体设计中提出了终端的功能要求，并针对功能要求提出了相应的设计方案；在硬件设计中给出了具体的硬件设计原理图，并就硬件选型、原理图设计中的关键问题进行了探讨；在软件设计中给出了终端主要软件设计的程序流程图，并对程序设计思路进行了细致的讲解；最后对终端硬件、软件的联合调试过程进行了介绍，理论上能实现题目对终端的要求。前面已经提到，智能公交车载终端是一款专为公交系统设计的，运行在公交车辆上的嵌入式终端产品。1公交车载终端一次次的改进和升级，经历了从手动到自动，从简单的到站语音播报到广告、音乐等多种功能的添加，从单一的语音播放功能到调度、电子收费、定位及限速等多项功能的融合，随着嵌入式技术的发展，终端的体积也从原来的庞大臃肿变得越来越小巧，界面也变得越来越美观，操作也更加的人性化。车载终端发展至今，性能和服务质量都有了极大的提高，功能也日益完善。该课程设计一款多功能智能公交车载终端。1、 电子收费功能1.1现状及应用前景公交车现在已成为城市的主要交通工具，收费一般使用IC卡智能收费系统。使用IC卡首先是便利，其次是快捷，第三是有利于减少现金流通。IC卡智能收费系统的应用大大推动了非接触式IC卡的发展。2从IC卡的雏形开始形成，国际标准化组织与国际电工技术委员会联合为IC卡及相关技术制订了国际标准和规范，推动了IC卡的发展，国外已有众多实力强的公司来生产IC卡。中国虽起步较晚，但发展迅速。公交智能收费中的IC卡操作方便，可靠性更高，寿命更长，发展潜力巨大。公交IC卡读写器以射频识别技术为核心，读写器内主要使用了1片Mifare卡专用的读写处理芯片-MMM微模块，单片机采用89C51。3程序主要包括IC卡读写操作程序、时钟程序、显示程序、存储器读写程序和通信程序等。在显示电路中，用P1口的提供时钟信号、串行数据和使能信号，单片机与24C64共同作用存储信息。在读写器中，单片机与PC机之间的通信主要由TC232来实现。读写器中，系统中程序主要采用汇编语言进行编程。1.2预期达到的指标1、把卡放读写器一定范围内，能按照设定好的值进行扣除费用；2、多张卡在一起时，读写器能读出其中一张卡的数据进行扣费；3、读写器能与上位机进行通信。1.3系统实现公交智能收费系统结构复杂，环节较多，因此，公交非接触IC 卡的读写器至少应包括公交售卡机、公交车载机和公交制卡机三个读写器。主要介绍公交车载机读写器的设计，它主要由MMM微模块、单片机、显示、存储器、时钟电路和监控电路以及与PC机通信的TC232串行通信接口电路等部分组成。读写器是放在收费现场的，这种读写器的软件在编写时，只允许用户读卡片，并具有自动收费的功能。本设计以射频技术为基础，通过单片机编程来控制MF RC500进行读写卡的操作，并把卡中的信息与当前时钟信息一同存入存储器中，显示模块显示出卡的扣除费用信息等，蜂鸣器在操作正确时鸣叫。DS1232是监控芯片，它能防止程序跑飞。在存储器所存信息满了之后，就通过TC232与上位机连接，把信息发送到PC机。单片机程序包括以下几个部分：读写卡程序、数据存储程序、与上位机的中断通讯程序、显示驱动程序、时钟生成程序、看门狗程序、蜂鸣器报警程序。单片机采用89C51。P1口与串行器件24C64和显示、报警电路连接；P0口与MMM微模块相连，用作数据线；P2口用作时钟模块和发光二极管显示；P3口用于读写控制和中断。4程序设计设计思想：主程序主要完成系统变量的初始化，检测操作IC卡，将操作结果存储和显示、记录送PC机。在读卡器中使用了8KB的24C64作存储器，主要存储的内容有：机号(1字节)、总金额(3字节)和总记录(2字节)。每张卡的记录包含：用户卡身份号(4字节)、售卡日期(2字节)、加卡金额(1字节)和售卡人编号(1字节)。当有Mifare1射频卡进入距离射频天线一定范围内时，读卡器就可以读到卡中的数据。5系统单片机要将所读数据进行分析处理，如果符合条件，则读卡成功指示灯闪一下，蜂鸣器鸣叫一声。并将卡片数据与当前时间一起存入单片机内的存储器24C64 。并在LED显示器上显示卡数据。没有卡进入读卡器工作范围时，在显示器上显示当前时间。若读卡出错，显示出错标志。在与上位机通讯时，将单片机内部EEPROM存入的信息发往上位机。电子收费主程序流程如图1所示：图1 电子收费主程序流程图值得注意的是，对存储器操作时，每读写一个字节，单片机必须送一个应答位(ACK)，释放一下SDA数据线，以便存储器能继续接收数据。读写操作流程如图2图2 写（左）、读（右）流程图2、GPS定位和报站功能智能公交系统是智能交通系统的重要研究内容，本文设计了一种基于GPS定位的公交车自动报站系统，它利用GPS进行数据采集，获得车辆位置信息，并结合语音播放技术，根据公交车所处的位置进行自动报站、温磬提示等语音服务。它可以彻底改变传统公交车语音报站必须由司机操控才能工作的落后方式，完全不需要人工介入，实现公交车报站的完全智能化。该系统是以GPS定位技术为基础来实现自动定位，从而提供自动报站服务6。GPS即全球定位系统（英文名：GlobalPositioningSystem）。简单地说，是一个由覆盖全球的24颗卫星组成的卫星系统，主要有GPS卫星星座、地面监控系统和GPS信号接收机三个独立的部分组成7。终端接收卫星发射的报文信息，进行处理后得出精确的位置、速度、运行方向等信息，通过通信网络以无线数据通信的形式传递，然后在电子地图上显示出来。2.1系统构成基于GPS的公交车智能报站系统是移动通讯技术和GPS技术的结合，整个系统由S3C24l0ARM9（进阶精简指令集机器）开发板、SIM548CGPS/GPRS模块、语音播报模块、AT89S52单片机以及OCMJ5X10B的LED（发光二极管）背光宽温黄绿屏等器件组成。GSM/GPS模块由GPS分模块与GSM（全球移动通讯系统）分模块组成。GPS模块负责GPS数据接收。公交车在行进过程中，GPS模块的实测信息同已存储的位置信息进行比较即可进行自动报站，无需人为干预，还可实现在固定位置播放某些特定信息，如乘车提示、广告信息等。GSM模块用于公交车与调度室之间的数据通讯，实现公交车的联合调度，实现调度中心对公交车的调度功能8。GPs自动报站。传统的公交车辆语音报站多需要人工操作，当车辆到达站点时，由司机控制报站器进行报站，这种操作方式需要司机分神操作报站器，一方面影响司机的正常驾驶，另一方面，无形中增加了司机的劳动强度，导致交通事故隐患的存在。系统引入GPS自动报站功能后，报站工作完全不需要人工参与，到站点前30米、出站后15米自动播报进站出站信息，并可在转弯等重要地点自动为乘客提供语音提示，无须司机分心管理报站器，司机可专心驾驶，这样不仅减少了司乘人员的劳动强度，而且大大提高了车辆运行的安全性。语音播报模块负责语音播放，提供进出站以及提示信息等语音的播放。单片机模块控制按键扫描以及LCD显示9。2.2系统实现1）关于语音芯片方案一：语音芯片ISD1700SISD1700S 系列芯片是华邦公司新推出的单片优质语音录放电路，是ISD1400S与ISD2500S的升级产品。该芯片提供多项新功能，包括内置专利的多信息管理系统，新信息提示（vAlert）,双运作模式（独立&嵌入式），以及可定制的信息操作指示音效。芯片内部包含有自动增益控制、麦克风前置扩大器、扬声器驱动线路、振荡器与内存等的全方位整合系统功能10。 特点： 可录、放音十万次，存储内容可以断电保留一百年 两种控制方式，两种录音输入方式，两种放音输出方式 可处理多达 255 段以上信息 有丰富多样的工作状态提示 多种采样频率对应多种录放时间 音质好，电压范围宽，应用灵活，价廉物美 电特性： 工作电压：2.4V5.5V，最高不能超过6V 静态电流：0.5-1uA 工作电流:20mA 可利用振荡电阻来自定芯片的采样频率，从而决定芯片的录放时间和录放音质，而芯片的采样率可以通过外部振荡电阻来调节方案二：语音芯片OTPOTP可以PWM直接驱动喇叭，也可以通过三极管放大后驱动喇叭，TG1、TG2只能作为输入触发端（和正电源导通时，触发语音播放）另外的TG11、TG12既可以作为输入触发端，也可以作为输出驱动端，可以选择播放语音时TG11/TG12输出1HZ闪光、3HZ闪光、6HZ闪光或者常亮模式，这样就能实现在播放语音的同时LED闪光或者执行其他动作，如电机运转等。OTP语音芯片特点 性能高度集成外围无需任何元件,只需一个104滤波电容。 体积超小有DIP8，SOP8两种封装方便客户使用、低电压供电，静态基本不耗电。 音质效果好，音量大 支持多种控制方式，按键控制和单片机串行脉冲控制.语音可分成32段. 批量价格具有绝对优势,交货周期短7天。 输出方式有PWM ，DSK驱动喇叭。本系统中采用方案一。方案一采用ISD1700 系列芯片具有优质语音录放功能，芯片内部包含有自动增益控制、麦克风前置扩大器、扬声器驱动线路、振荡器与内存等的全方位整合系统，具有更大的灵活性和更低的成本，能够充分发挥单片机的效能。而由于方案二中芯片价格相对较高，且本程序较小不需要如此高性能芯片，所以相比之下选择方案一最适合。2)硬件设计系统主要通过单片机AT89C51处理：GPS模块接口电路，按键电路。单片机主芯片通过对按键电路和GPS模块的信息处理，将信息发送到音频输出电路和LCD液晶显示电路，从而可以明确的获知该地段的站名和准确播报信息。语音系