10409科研日志基于GPS和GPRS的智能公交系统

1、时间：2010年12月3日地点：创新实验室人员：黄宗元、卢娅、李瑞、李雪冰、张永、邵胜阳、盛久扬、杨明飞内容：1.工作分配：黄宗元、卢娅：GPS模块定位设计； 李瑞：太阳能电池供电设计；（供电系统设计） 李雪冰：中心控制系统软件设计； 中心控制系统应设计； 张永：中屏点阵控制设计： 邵胜阳、盛久扬：GPRS数据传输设计； 杨明飞：语音播报系统设计。2. 细节：黄宗元：担任技术指导；张永：负责管理财务（收账、支出明细）；3. 购买材料：两块MSP430学习板；4. 拟定任务：所有大二成员学习51单片机操作，大四成员学习MSP430操作。时间：2010年12月18日地点：创新实验室人员：黄宗元、卢

2、娅、李瑞、李雪冰、张永、邵胜阳、盛久扬、杨明飞内容：1.总结近阶段学习进展情况：队友都开始学习与项目有关的理论知识：如李瑞查阅了有关太阳能电池模块的相关资料，初步确定了需要学习材料与学习方法；黄宗元基本上能熟练地用51单片机控制GPS模块；李雪冰了解了有关数据库的知识；其他队友学习了msp430单片机的原理，其中有的队友已经能用开发板做相关的实验。2.下一阶段计划：继续学习msp430的相关理论知识，并能借助开发板完成相应的实验。3.处理好书本知识的学习与课外实践的关系：部分同学复习相关的书本知识，应付期末考试，在课余时间学习单片机控制的相关知识。4.指导老师建议：注重团队协作精神地培养，平时

3、的学习中，大家要相互学习，多多讨论。时间：2011年1月5日地点：创新实验室人员：黄宗元、卢娅、李瑞、李雪冰、张永、邵胜阳、盛久扬、杨明飞内容：1. 总结近阶段学习进展情况：队友们对msp430的学习都掌握了其中基本的部分。2. 下一阶段计划：队员们自己学会亲自动手接触并操作各自负责的模块。3. 合理安排自己的时间：队员中大二同学在近期调整好时间安排，处理好书本知识的学习与课外实践的关系。部分同学复习相关的书本知识，应对期末考试。时间：2011年1月14日地点：创新实验室人员：黄宗元、卢娅、李瑞、李雪冰、张永、邵胜阳、盛久扬、杨明飞内容：1. 总结近阶段的学习进展情况：队友们对msp430的学

4、习都掌握了其中基本的部分，安排队友在寒假期间的学习任务。2. 寒假期间安排：根据最初安排的任务，队友们把相应的模块可以带回家里，加紧时间学习并掌握。并及时完成自己的科研日志。争取在假期过后，能实现模块封装。3. 指导老师建议：寒假回家以后不要放松，依旧保持学习的状态，对各自负责的模块都要好好地理解和实际地去操作。有不懂的或者疑惑的同学们要多交流，多讨论。时间：2011年2月30日地点：创新实验室人员：张永、卢娅内容：1. 任务分配：张永：1、账目管理2、器件购买3、GPS模块功能4、太阳能电池板板功能卢娅：1、GPRS模块功能2、ISD4003语音模块功能3、LED点阵屏功能2.下一阶段任务：

5、购买需要的元器件；实现12864的显示功能，即对内容的排版；实现点阵屏的动态显示功能，实现整屏循环左移功能；3. 购买需要的器件。4. 指导老师建议：每次购买元器件，不要想起一件买一件，如果不急着用，可以先记录下来，等多积累了几件再一起购买，这样可以省邮费。选器件的时候不要只考虑价格和功能，还要参考卖家给的器件的资料是否齐全，否则买回来遇到各种问题不能解决，费精力费时间。时间：2011年2月15日地点：创新实验室人员：张永、卢娅内容：1. 总结成果：已经实现12864的显示功能，即对内容的排版；已经实现点阵屏的动态显示功能，实现整屏循环左移功能；2. 经验总结：12864用89c52操作的时候

6、，分写命令子函数和写数据子函数，每次进行写功能之前要判忙，完成一个字节的写入后要延时几毫秒。12864的行与行之间的地址不是连续的，是第一行和第三行连续，第二行和第四行连续。一个英文字符占8个字节，一个汉字占16个字节。点阵屏是90*16的点阵。动态扫描是横向的，程序按照一行一行的往下显示，因此汉字编码的时候必须按照此规律进行。又由于一个汉字占16*16的点阵，而根据点阵屏的电路可知每一次写入只能控制8*16的点，因此每个汉字写入的时候必须分两次，且汉字的编码必须与点阵显示规律相对应。由于要实现整屏左移功能，所以先必须写入5个空汉字，然后紧接着在写真正要现实的内容。以此来实现循环显示。3. 下

7、一阶段计划：实现语音模块的录音和放音，并设计系统所需语音；实现GPS的数据接收，并用12864进行显示。4. 指导老师建议：语音模块的录音和放音功能可以先参照卖家给的资料，对模块进行功能测试，然后按部就班的熟悉控制过程。GPS接收回来的信息，先通过串口显示在串口助手上，等调试成功了，在实现用12864的显示。时间：2011年2月30日地点：创新实验室人员：张永、卢娅内容：1. 总结成果：已经能够用msp430单片机控制ISD4003芯片实现录音功能和放音功能。尚不能用msp430单片机控制GPS芯片实现定位信息采集。2. 经验总结：ISD4003芯片使用的是SPI通信协议，SPI协议的信息传输

8、接口有四个：MOSI、MISO、CS、SCL，可以实现全双工通信。由于使用的是基于ISD芯片的语音模块，所以还要根据其外围电路的设计对其进行操作。插线必须严格按照电路图走，因为有两个引脚悬空，所以插线的时候一定要注意，以防插错。载入录音程序后，用电脑录音的方式，通过控制录音软件和模块上的按键对要录的音频文件进行选择。放音的时候，载入放音程序，通过控制按键实现播放、停止、复位的功能。GPS模块使用uart串口通信协议来实现数据传输，但是基于msp430的GPS应用的参考资料较少，参考书上的信息采集程序是基于51单片机的，调和成msp430程序后，并不能实现信息采集功能。和大四的学长交流后，得知其

9、也只有用51操控GPS的经验，网络上的资料都参差各异，联系卖家也并未获得理想的答案。3. 下一阶段计划：实现GPRS的信息收发功能；实现51单片机控制GPS模块的信息采集功能。4. 指导老师建议：GPS控制中遇到的困难可以通过在网上查询资料、询问有做过相关项目的人、联系卖家索取参考资料、查阅各种相关书籍来解决。现在还是没有得到理想的解决办法，那就退而求其次，先用51单片机操控它，初步实现信息采集功能，如果效果理想，在考虑用msp430芯片控制。时间：2011年3月15日地点：创新实验室人员：张永、卢娅内容：1. 总结成果：已经实现用msp430单片机控制GPRS模块的信息发送功能，但是接收功能

10、并没有实现。已经实现用51单片机控制GPS模块的信息采集功能，并能通过串口助手观测采集回来的信息。2. 经验总结：在阅读了GPRS的AT控制协议，又参阅了很多网络上的和书本上的程序资料并有了一定的理解后，才开始着手写msp430程序去控制GPRS。由于GPRS也是通过uart串口实现信息传输的，所以目前也是通过串口调试去观测其接收到的信息。每次对GPRS模块发送指令后，其都会有返回值，每次必须得检测到其返回值，才能够对其发送下一条指令，如果没有检测到正确返回值，在等待一段设置的时间过后，必须重新发送此条控制命令，直到收到正确的返回值为止。实际的操作结果证明参考书上的51单片机信息采集程序的可用

11、的。通过串口调试助手已经能够观测到采集回来的信息。由于GPS的设置指令以及信息格式都是有严格的国际通用编码协议的，所以编写程序的时候也必须根据自己所需要采集信息的种类，编写对应的设置指令，然后对采集回来的信息，根据信息传输格式编写对应的程序进行解读，以获得正确的采集信息。3. 下一阶段计划：实现51单片机的GPRS信息发送与接收功能；实现51单片机的GPS信息实时采集功能，并用12864液晶显示。4. 指导老师建议：由于已经实现了51单片机的GPS信息采集工能，所以用12864液晶显示肯定不会特别困难。Msp430单片机的参考资料过少，现阶段开发它的程序也很少，通过学习达到相当娴熟的控制它的所

12、需要的时间也相对较长，所以，不妨用51单片机替换。现阶段msp430控制GPRS模块的接收功能尚未实现，不妨直接使用51单片机，尝试时候能实现51单片机控制GPRS模块的接收以及发送功能。时间：2011年3月30日地点：创新实验室人员：张永、卢娅内容：1. 总结成果：已经实现51单片机控制GPRS模块的接收和发送功能，并能通过串口调试助手发送和观测已经接收到的信息。已经实现51单片机控制的GPS信息采集功能，并能用12864实时显示采集回来的信息。2. 经验总结：关于GPRS模块的控制是相当费劲的。先通过串口调试助手，参考AT指令协议，先一条指令一条指令的进行测试，观察返回值，譬如验证发送功能

13、：等返回值都正确以后，写入要发送的信息，观察手机是否接收到发出来的信息，如果接收到，则证明发送成功。验证接收功能：先按照AT指令协议，设置接收模式，等每条指令的返回值都正确的时候，用手机发送信息，观察串口的反应，等反应正确了，说明接收成功。当明确了接受和发送操作的细节之后，再按照这个过程编写程序并进行调试。调试的过程中，程序的运行过程看不见现象，不知道是在哪一条命令上停下来了还是根本没有载入运行，为了清楚地观测单片机程序的运行过程，在每一条指令返回值正确后，都点亮一盏指示灯，然后根据指示灯的指示确定程序那一段需要进行修改。反复调试，直到功能实现。关于GPS的信息采集和现实属于程序整合的过程。由

14、于GPS信息采集功能和12864显示功能都已经分别实现，所以要做的只是将它们整合起来，共同完成采集和显示的相互配合。考虑到两个器件的共同使用，所以单片机引脚的划分格外重要。GPS模块是通过串口进行信息传输的，所以P30和P31引脚必须分配给GPS而不能分给12864。初步确定12864的控制P0口和P24P27。考虑到以后整合各种程序的时候有可能还要进行引脚分配，所以在编写此程序的时候采用宏定义会更实用。3. 下一阶段计划：实现站牌的显示功能，即根据GPRS接收回来的信息，经过程序进行处理后，用点阵屏进行显示。实现车载部分的自动报在功能，以及设定模拟站点实地采集其经纬度信息。4. 指导老师建议

15、：因为已经用51单片机实现了GPRS信息的收发功能，而点阵屏的控制最开始是使用msp430单片机实现的，所以接下来必须先实现51单片机的点阵屏显示功能，才能配合上GPRS模块的操作。否则用两种不同的单片机分别控制器件去实现所需的功能必然会得不偿失。时间：2011年4月15日地点：创新实验室人员：张永、卢娅内容：1. 总结成果：已经实现了用51单片机同时控制GPRS模块和点阵屏，来显示当前车辆信息。已经实现了各个模拟站点的经纬度采集，以及自动报站功能。2. 经验总结：将msp430控制的点阵屏程序整改成51单片机的程序，在已经熟悉了点阵屏各引脚以及51单片机操作方法和msp430操作方法以后，并

16、不是很困难。值得一提的是msp430与51最大的不同的几处在于，msp430要设置各种时钟，51不用，msp430的每一个引脚的输入输出要单独设置，而51在没有进行位定义的时候不可以单独对某个引脚进行操作，并且直接赋值就是输出，直接判断高低电平就是输入，并不需要通过指令进行设置。在整合程序的过程中为了方便测试，并没采用GPRS模块的两两对发，而是直接用手机发送设定好的信息，等接收模块接收到了，观测点阵屏的显示，看程序运行的是否正确，这样避免了同时调两个程序的麻烦。还有就是点阵屏的显示效果有些不理想，估计是晶振频率不够所致，换成了22MHz的晶振，显示效果提升了，但是不容忽视的一点是，串口波特率

17、的设置依旧要保持为9600，所以定时器1的参数介于晶振频率翻倍了因此也要翻一倍。在测试各个模拟站点的经纬度的同时，也测试了一下在一段较近的距离类经纬度的变化幅度，以此来确定一个经纬度参数的范围。每一个站点的经纬度的设置并不是固定的一个值，它应该是一个范围，当车辆行驶到范围内的时候，语音播报“*到了”，车辆停车后再启动，直至驶出这个范围以后，语音播报“下一站*”。最值得注意的是在地表上看似挺长的一段距离，经纬度的变化其实是很微小的，所以在显示的时候，必须把显示经纬度的精度调到秒（*度*分*秒）以下，才能观测到经纬度数值的变化。3. 下一阶段计划：实现车辆到达各个模拟站点时对车辆信息的发送；实现各

18、个模拟站点的编码，使GPRS模块接收到编码后，显示相应的信息。4. 指导老师建议：考虑到车载系统已经实现了GPS模块信息采集功能、12864液晶显示功能、ISD4003模块语音报站功能，如果要把GPRS模块信息发送的程序整合进去，51单片机的执行效果可能会降低。因为一条GPRS信息的发送涉及到各条指令的等待延时，在这一等待或者重发的过程中，所有的程序都会受到相当大的影响。所以不妨用两个51单片机来实现车载系统。时间：2011年4月30日地点：创新实验室人员：张永、卢娅内容：1. 总结成果：已经用两个51单片机实现了车载系统功能，12864显示车辆信息、语音自动报站、GPRS实时传送车辆信息到站

19、牌。已经实现了各个模拟站点的编码，使GPRS模块接收到信息后，显示相应的车辆信息。2. 经验总结：用两块51同时配合工作则必须让两块51单片机实时通信。它们的通信特点是一个只发，一个只收。因此，它们之间必须先确定出4个相互对接的引脚，并制定一套信息的编码，以便通过引脚高低电频的设置和检测，实现信息码的输出与获得，当控制GPRS模块的51检测到有效的信息码时，便开始发送信息，实现信息的传递。如：在确定好信息码以后，当GPS模块的返回信息是某站的进站时，此单片机便向另一个单片机发送相应的编码，当另一个单片机检测到这个编码时，便向站牌发送相应的车辆信息。在对各个模拟站点编码时，只需要确定那一个信息码

20、对应了哪一条线是信息就可以了。如：车辆刚出车站的时候发送的是1001，当站牌端接收到1001的时候，点阵屏就会显示“最近一辆112路车到站还需20分钟”。3. 下一阶段计划：实地测试。车载终端从模拟起点开始，途经各个模拟站台，观测12864液晶显示、语音模块报站、站牌终端显示效果，看所有的现象是否都和预期的一样。4. 指导老师建议：由于在进行实地测试的时候并不能方便的修改和调试程序，所以每一个器件工作的状况都必须细致地用笔记录下来，以便回到实验室后，针对不足的地方进行整改和调试。时间：2011年5月15日地点：创新实验室人员：张永、卢娅内容：1. 总结成果：经过反复几次的实地测试和程序整改，已

21、经实现了系统的全部功能，但是还存在个别不稳定的地方。2. 经验总结：一起组装程序的过程也是最磨练人与人之间交流和配合的过程。针对同一个问题，不同的人探究问题的方向会不一样，试图解决问题的方法更不一样。这时思想上的交流显得格外重要，否则单是自顾自地思考，固执己见，问题解决不好还不说，更会影响总体的进程。当有不同于自己的意见提出时，不要忙于否定对方，也不要忙于和对方攀比凸显你的解决方法多么的高明。所有的口头解释在双方都坚信自己时是没有丝毫用处的，唯一能解决问题的是各自保留意见，并尊重对方，商量好先尝试谁的方法，再尝试谁的方法，用测试结果说明道理，证明自己。这样，不仅有助于项目的进展、问题的解决，还能开拓自己的思维，增强自己解决程序问题的能力。3. 下一阶段计划：实现太用能电池板的供电电路设计；实现太用电池给电子站牌供电的功能。4. 指导老师建议：整理好所有的程序，整理好所有的期间购买清单，整理好所有的文档资料，为以后结项做好准备。时间：2011年5月30日地点：创新实验室人员：张永、卢娅内容：1. 总结成果：太阳能电池电路设计和供电功能均已完成；又经过几次实地测试，程序已经完全整合过，功能都已全部实现。2. 经验总结