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山东理工大学公交车报站器的设计,毕业设计论文
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山东理工大学 毕业设计（论文）毕业设计（论文）题题 目目：公交车报站器的设计 申请山东理工大学工学学士学位论文学 院： 电气与电子工程学院 专 业： 电子信息工程 学生姓名： 谢 广 宝 指导教师： 苗 汇 静 毕业设计（论文）时间：二 七年三月五日六月十八 日 共十六周摘 要摘 要近年来，GPS(Global Positioning System)全球定位系统在各种行业，特别是车辆监控与定位系统的应用中蓬勃发展。随着经济的持续发展，对公交运输也提出更高的要求。随着我国各大城市公交公司的人员精减，目前各公交公司都在每辆公交车上只配备了一个司机，进行无人售票。为了公交系统的安全考虑，目前迫切需要智能化、自动化的公交语音报站系统。本次设计的公交车报站器是以凌阳十六位单片机 SPCE061A 为控制核心，结合 GPS 全球定位系统，对车辆的运行状态（位置、方向、速度、时间等）进行实时采集，对数据进行分析，当车辆达到预定位置时，通过凌阳单片机语音功能进行播报站名、音乐、广告、提示语、时间等信息，并在 LED 点阵上显示，实现全自动报站功能，当 GPS 信号遇外界影响时，还可通过键盘操作进行手动报站功能。此外，利用 SPR4096 模组存储大量的语音素材，使报站器更人性化。该报站器不仅可以提供自动报站，而且对公交车的行车安全提供了一定的保障。且不仅可以应用到公交车上，还可以应用到火车及长途汽车上，结合LED 点阵进行报站显示，提供车上的宣传用语及车厢广告等文字服务。关键词：自动报站，GPS，凌阳单片机AbstractIIAbstractSince recent years, GPS (Global Positioning System) has vastly been used and developed in every industry, especially in the vehicle-monitoring and positioning system. With the sustained growing of the economy, the demand to the bus transportation is increasing too. Nowadays the bus company allocates only one driver on every bus because of the cutting of the whole industry. Considering the safe of the bus industry, it urgently needs an intelligent; automate voice-broadcast system for bus transport.Voice-broadcast equipment for bus in this design gather parameters(such as location, direction, velocity, time) of the bus in real time and then analyze the data the design uses Sunplus MCU as its core, which integrates GPS as part of it. When the bus reaches one location, it takes advantage of the voice function of Sunplus MCU and LED Matrix Screen when it broadcasts and displays the location name, music, ad, note, time and other information automatically. When the signal of GPS being affected by the outer factor, we can handle it by manual operation. In addition, we can make it more humanization by making good use of great wave materials it stores.This equipment not only provides the service of auto-broadcast, but also guarantees the safe of the bus. It applies the bus as well as the train and the coach. It provides promotional speech and advertisement on the vehicle associate with LED Matrix Screen.Key words: Automatic bus-stop announcer, GPS, Sunplus MCU目 录III目 录摘 要.ABSTRACT（英文摘要）.目 录.III第一章 绪论.11.1 公交车报站器近年来国内外的研制状况.11.2 主要设计内容.21.3 设计技术指标与参数.2第二章 设计方案及论证.42.1 公交车报站器的硬件框图.42.2 公交车报站器工作流程及各部分功能.52.3 设计方案的可行性分析和预期目标.5第三章 系统硬件设计.73.1 SPCE061A 单片机控制系统设计 .73.1.1 SPCE061A 单片机简介 .73.1.2 SPCE061A 单片机最小系统设计 .93.1.3 SPCE061A 单片机电源设计 .103.2 LED 点阵显示电路设计.103.2.1 LED 点阵扫描原理 .113.2.2 SPCE061A 实现点阵显示方案 .113.2.3 LED 点阵显示电路设计 .123.3 音频输出电路设计.143.4 键盘电路设计.143.5 SPR4096 模组设计.153.5.1 SPR4096 芯片简介 .163.5.2 SPR4096 硬件连接框图 .163.5.3 SPR4096 模组电路原理图 .163.6 GPS 接收电路设计 .17目 录IV3.6.1 GPS 系统组成 .173.6.2 GPS 基本工作原理 .193.6.3 GPS 器件的选择 .203.6.4 GARMIN GPS 25LP 的引脚排列和说明 .213.6.5 GARMIN GPS 25LP 的输入输出语句格式 .23第四章 系统数据的压缩与处理.264.1 数据的压缩与预存.264.1.1 凌阳音频的压缩与存储 .264.1.1 显示文字信息的压缩与存储 .274.1.3 定位信息的压缩与存储 .274.2 GPS 距离差距的处理与识别 .284.3 公交车运行状态分析与处理.28第五章 系统软件设计.305.1 系统主程序设计.315.2 初始化程序设计.325.3 播放语音程序设计.335.4 LED 点阵显示程序的设计.345.5 时间的更新与设置程序设计.355.6 GPS 自动报站程序 .375.7 程序清单.40第六章 系统可靠性设计和误差分析.436.1 系统可靠性设计.436.2 GPS 误差源的分析 .436.3 车辆行进中产生的偏差.44第七章 结论及展望.45参考文献.46致谢.47附录 电路原理图.48第一章 绪论- 1 -第一章 绪论城市公共交通是城市建设和发展的重要组成部分，是影响国民经济和社会发展的具有全局性、先导性的基础产业，加快城市公共交通事业的发展，也是加快城市化进程的一项重要内容。随着国民经济的飞速发展，公交系统也日新月异，目前各公交公司都在每部公交车上只配备了一个司机，进行无人售票，报站也由原来的由随车售票员报站改为由司机按键报站了。但是由于公交司机又要开车，又要兼顾按键报站，所以常常出现误报、漏报等现象，不能够满足公交系统的要求；另一方面，由于司机开车时为报站分散精力，也对公交的安全运行埋下了隐患。因此，对智能化、自动化的公交语音报站系统 的需求也日益强烈。应用自动报站系统即可以节省员工开支，增强公司效益，又可以利用报站器播报标准的普通话站名，使各城市更利于交流和发展。利用全球定位系统进行公交车自动报站系统是近几年的一个热门课题。GPS 卫星定位语音报站系统具有定位精度高、语音自动播报等特点。此系统设计要求车辆的定位精度要高于 60m，每台公交车报站器的成本价格不能高于1000 元。自动报站要适合全国各大城市使用，如遇外界影响 GPS 信号还可恢复成手动操作进行报站。本次设计的目标是利用现有的 GPS 系统结合凌阳单片机语音技术研制一套车辆自动报站的系统，包括系统的软件与硬件，要求系统具有建设费用少、维护费用低、定位精度高等特点。系统的研究内容包括：车辆定位系统的软件与硬件的设计与制作，即结合 GPS 和凌阳单片机，对 GPS 接收机接收的数据进行处理，结合 LED 点阵显示和 SPCE061A 的语音播报功能，并使用控制键盘电路来实现报站器的全自动报站和手动报站的功能，以及系统的整体测试与实际运行。1.1 公交车报站器近年来国内外的研制状况近些年来，公交车自动报站器的设计主要是为了弥补传统人工语音报站的落后方式，能够在进站、出站时自动播报站名及服务用语，为市民提供更人性第一章 绪论- 2 -化，更完善的服务。目前语音报站器技术主要有以下几种：一般语音报站器,到站前由乘务人员按进站按钮开始报站，出站时由乘务人员按下出站按钮，开始预报下站的站名，通过序号来记录各个站点；第二种是门控语音报站器，将开门、关门时转换信号和语音报站器连接，开门和关门时自动报站；第三种是无线信标语音报站器，它是在每个公交车站点设置发射信标点，公交车临近到站点左右会收到信标信号，开始自动报站，出站后信号消失，开始预报下一站，此报站器报站准确，但需要为每个站点组建无线发射信标，建设复杂、费用高，大部分站点无电源供应，公交车数量多时存在频率干扰问题，且较严重，用户修改站点非常不方便，系统维护成本高；第四种就是 GPS 自动语音报站器，此报器是在公交车上安装 GPS 自动语音报站器，自动识别站点并报告站点信息。由于报站精准，无须人工操作，无须建设任何车外设施，被广泛使用。1.2 主要设计内容公交车报站器的设计包括以下设计内容：1可以完整地播报一条公交线路的站名，包括上行线路与下行线路。2使用凌阳 SPCE061A 单片机进行语音播报，利用 SPR4096 模组存储大量的语音素材，使报站器更人性化。3可以在 LED 点阵显示屏上显示时间、日期、报站信息、提示语和广告。4有手动按键报站和自动报站两种报站方式。5采用 GPS 卫星定位技术，自动、准确地播报站名、服务用语、广告等。1.3 设计技术指标与参数主要技术指标如下：1要求设置多个功能按键，以便在 GPS 信号受到外界干扰时报站器能够第一章 绪论- 3 -正常工作。2使用 16128 的 LED 点阵，可以同时显示 8 个汉字。3利用 SPR4096(512K8Bits Bus Flash)模组扩展存储空间。4GPS 定位精度在 60m 以内。5电源为 5V 直流。第二章 设计方案及论证- 4 -第二章 设计方案及论证随着 GPS 卫星定位技术的成熟，定位的精度与稳定性的提高，使得利用卫星定位进行车辆自动报站成为可能。通过查阅有关资料，分析近年来国内外电公交车报站器的发展及实际应用情况，本设计中采用了手动按键报站和全自动报站两种工作方式，由凌阳单片机对数据进行采集和分析，控制显示屏显示和语音播报，来实现公交车报站器的功能设计。2.1 公交车报站器的硬件框图图 2-1 所示为公交车报站器的硬件框图，主要由凌阳 SPCE061A 单片机、GPS 信号接收电路、SPR4096 存储电路、LED 点阵显示电路、音频输出电路和键盘控制电路组成。音频输出电路GPS 接收机控制键盘LED 点阵显示屏SPR4096 凌阳单片机电 源图 2-1 公交车报站器设计方框图第二章 设计方案及论证- 5 -2.2 公交车报站器工作流程及各部分功能工作流程：首先将站名信息、提示信息和广告信息存入凌阳单片机系统的外扩存储器中，凌阳单片机上电工作后首先检查是全自动报站工作方式还是手动按键报站工作方式，手动按键方式则由键盘直接控制显示和语音播报。当系统工作在全自动报站方式时，凌阳单片机接收 GPS 的信息，其中包括时间、地理位置、速度和方向等信息，GPS 通信遵循 NMEA0138 协议，凌阳单片机按照协议提取有用信息，根据公交车的实时运行信息，进行上行、下行判断，并准确播报报站信息、广告及提示语，在 LED 点阵显示屏显示，并通过扬声器播放出来。凌阳 SPCE061A 单片机：是整个系统的控制核心，主要是接收 GPS 信息和键盘控制电路发出的控制指令，对数据信息进行分析处理，然后控制显示屏幕显示和语音的播报。由于 SPCE061A 内部集成了 D/A 转换器，不需任何语音芯片就可直接实现语音播报功能。GPS 接收部分：捕获到按一定卫星高度截止角所选择的待测卫星的信号，并跟踪这些卫星的运行，对所接收到的 GPS 信号进行变换、放大和处理，以便测量出 GPS 信号从卫星到接收机天线的传播时间，解译出 GPS 卫星所发送的导航电文，实时地计算出测站的三维位置，以及速度、时间、航向等定位信息。点阵显示部分：采用 LED 点阵显示形式，利用单片机对其逐点扫描，实现报站信息和广告的显示。单片机外部扩展部分：主要是按键和 SPR4096 模组，按键主要是实现对系统的人为控制。SPR4096 模组主要是为了扩展单片机的存储空间，以便存储大量的语音素材，使报站器更人性化。2.3 设计方案的可行性分析和预期目标凌阳 SPCE061A 单片机最高可工作在 49MHz 的主频下，较高的处理速度第二章 设计方案及论证- 6 -使 nSP 能够非常容易地、快速地处理复杂的数字信号，并且内置 A/D、D/A转换器，这使得 SPCE061A 具有灵活的语音处理能力，可以很容易的实现语音播报功能。SPCE061 还具有 32 位通用可编程输入/输出端口，一个通用串口，有多达十四个中断源等丰富的片内资源，可扩展键盘和 SPR4096 模组，实现LED 点阵显示。GPS 接收机选用单点模式产品 GARMIN GPS 25LP 集成芯片，它的价格相对便宜，而且速度限制为 515m/s，加速度限制为 6g，位置精度为 15m，可以提供位置、时间、航向等数据，满足车载要求，并且能够达到设计的技术指标。该设计方案从理论上符合实际运行的要求，工作原理可行，各单元电路采用模块化设计，实用性强，易检修，若能用于实际应该对公交行业提供较好的技术支持。设计的预期目标：全面了解 GPS 接收原理和凌阳单片机的开发设计流程，按照任务书的设计要求，结合公交车报站器运行的实际情况，力求从理论上研究出更先进、实用、廉价的公交车报站器，争取设计出实物。第三章 系统硬件设计- 7 -第三章 系统硬件设计公交车报站器硬件电路包括：凌阳 SPCE061A 单片机、GPS 信号接收电路、SPR4096 存储电路、LED 点阵显示电路、音频输出电路和键盘控制电路组成。3.1 SPCE061A单片机控制系统设计本设计中采用了凌阳 16 位单片机 SPCE061A 作为控制芯片，CPU 最高可工作在 49MHz 的主频下，较高的处理速度使 nSP 能够非常容易地、快速地处理复杂的数字信号，这使得 SPCE061A 具有灵活的语音处理能力，是适用于有数字语音功能的应用领域产品的一种经济的选择。3.1.1 SPCE061A单片机简介SPCE061A 是继 nSP系列产品 SPCE500A 等之后凌阳科技推出的又一款 16 位结构的微控制器。与 SPCE500A 不同的是，在存储器资源方面考虑到用户的较少资源的需求以及便于程序调试等功能。SPCE061A 的主要性能特点是：采用 16 位 nSP微处理器，工作电压(CPU) VDD 为 2.43.6V，(I/O)VDDH 为 2.45.5V，当系统处于备用状态下(时钟处于停止状态)，耗电仅为 2A3.6V，CPU 时钟为 0.32MHz49.152MHz，内嵌 32K 字（Word）闪存（FLASH），2K 字（Word）SRAM，内置十位ADC、DAC，可编程音频处理，2 个 16 位可编程定时器/计数器，32 位通用可编程输入/输出端口，1 个 UART 和 SIO 接口，有多达十四个中断源等丰富的片内资源，同时还具备触键唤醒、在线仿真、文件保密、WatchDog 等功能。SPCE061A 有两种封装模式，一种为 84 个引脚，PLCC84 封装形式；另一种为 80 个引脚，LQFP80 封装。本系统中采用 PLCC84 封装，在 PLCC84 封装中，有 15 个空余脚，用户使用时这 15 个空余脚悬浮。在 LQFP80 封装中有 9个空余脚，用户使用时这 9 个空余脚接地。第三章 系统硬件设计- 8 -SPCE061A 的结构如图 3-1 所示：16 位微控制器 nSPICEFlashRAM双 16 位定时器/计数器时基中断控制器锁相环振荡器CPU 时钟实时时钟7 通道 10ADC单通道 ADC+AGC双通道 10 位 DAC串行输入输出接口32 管脚的通用输入输出管脚低电压检测/低电压复位Watchdog串行异步通信接口IOB7(RXD)IOB10(TXD)IOB0(SCK)IOB1(SDA)IOA150IOB150AUD2MIC_INAUD1ICE_ENICE_SCKICE_SDAXI/RVcpXO图3-1 SPCE061A的结构根据公交车报站器的硬件设计要求，对 SPCE061A 单片机的硬件资源分配见表 3-1。表3-1 硬件资源分配表WATCHDOG使用，复位时间：0.75s。IOA7IOA0 用于 LED 点阵的八位列控制线。IOA11IOA8 用于 LED 点阵的页控制线。IOA 口IOA15IOA12 用于 LED 点阵的行控制线。IOB0 用于 SPR4096 的 SCK 信号。IOB1 用于 SPR4096 的 SDK 信号。IOB10 用于通用串口 Tx。IOB7 用于通用串口 Rx。IOB 口IOB3、IOB4、IOB5、IOB6、IOB8、IOB9、IOB11、IOB12 接键盘。第三章 系统硬件设计- 9 -Timer 使用情况TimerA 放音时使用。DAC音频输出。FIQ_TimerA 中断用于放音。IRQ4_4KHz 中断驱动刷新 LED 点阵。IRQ5_4KHz 中断在设置时间时的闪烁效果。中断使用情况IRQ6_TMB(128Hz)中断扫描键盘。3.1.2 SPCE061A 单片机最小系统设计最小系统接线如图 3-2 所示，在 OSCO、OSCI 端接上晶振及谐振电容，在锁相环压控振荡器的阻容输入 VCP 端接上相应的电容电阻后即可工作，其他不用的电源端和地端接上 0.1F 的去耦电容提高抗干扰能力。图 3-2 SPCE061A 最小系统原理图61_SCK_IOB061_SDA_IOB1IOB3IOA5IOA0IOB5IOA 12IOA4ICE _SDAIOB 15AV SS 1ICE _SCKVCPIOA 14IOA8VDDHIOA1VCMIOB9AVSS1IOB4VDDHIOB 12IOB 13OP IVDD_PSLEE PIOA 11AG CIOA 10IOB 14VRTIOA3IOB7_RXIOA 9IOA6IOA2MICPVREF2IOB6IOB 11IOA 15ICE _ENAV SS 1IOB2VS SIOA 13IOA7MICO UTVS SVSSVM ICVSSVDDHDA C1DA C2DA CMICNVS SVDD_AVS SVS SVDDVS SC119104C115104C106104C118104C101104OSC32O12OSC32I13XTE ST14VDD15XICE16XICECLK17XICESDA18VSS19PVIN20DAC121DAC222VREF223VSS24AGC25OPI26MICOUT27MICN28PFUSE29MICP33VCM34VRTPAD35VDD36VMIC37VSS38IOA041IOA142IOA243IOA344IOA445IOA546IOA647IOA748VSS49VSS50VDDH51VDDH52IOA853NC39NC40NC30NC31NC32IOA954IOA1055IOA1156IOA1257IOA1358IOA1459IOA1560XROMT61VSS62XSL EEP63IOB1564IOB1465IOB1366IOB1267IOB1168PVPP69VDDH75IOB1076IOB977NC70NC71NC72NC73NC74IOB878IOB779IOB680IOB581IOB41IOB32IOB23NC82NC83NC84IOB14IOB05XRESB6VDD7VCP8VSS9NC10NC11U101VDDVSSS0C111104VSSAV SS 1C107104Y10132768C10320pC10420pVCPVS SC1093300pC110104R1024.7KC1021.0uFR10110KC105100uC108100uFC116100uFC114100uFC120100uFxRESB2xRE SB2IOB8IOB10_TX第三章 系统硬件设计- 10 -VDD_PVDDH3VDDVDD_AVS SAV SS 1AV SS 2VS S12VD501 1N400412VD502 1N4004VI2GND1VO3U501SPY0029C504104C50210412J502CON25VSO T-89+-5VVDDH3VDDH123J501CON35VC501220uFC503220uF3.3V3.1.3 SPCE061A 单片机电源设计图 3-3 是 SPCE061A 单片机的电源电路，SPCE061A 的工作电压要求为3.3V，而 I/O 端口的电压可以选择 3.3V 也可以选择 5V。所以，在电路设计上具有两种工作电压：5V 和 3.3V。对应的 SPCE061A 引脚中 15、36 和 7 必须为3.3V,对于 I/O 端口的电平参考引脚 51、52、75 可以为 3.3V 也可以是 5V，这两种电平的选择通过跳线 J501 来选择。图 3-3 SPCE061A 电源电路原理图SPY0029 是凌阳公司设计的电压调整 IC，采用 CMOS 工艺。SPY0029 具有静态电流低、驱动能力强、线性调整出色等特点。图 3-3 图中的 VDDH 为 SPCE061A 的 I/O 电平参考，接 SPCE061A 的51、52、75 脚；VDDP 为 PLL 锁相环电源，接 SPCE061A 的 7 脚；VDD 和VDDA 分别为数字电源与模拟电源，分别接 SPCE061A 的 15 脚和 36 脚；AVSS1 是模拟地，接 SPCE061A 的 24 脚；VSS 是数字地，接 SPCE061A 的 38脚；AVSS2 接音频输出电路的 AVSS2。3.2 LED点阵显示电路设计LED(Light Emitting Diode 发光二极管)电子显示屏是由发光二极管排列组成的显示器件，它采用低电压扫描驱动，具有：耗电少、使用寿命长、成本低、亮度高、故障少、发热量少、单色发光、反应速率快、耐冲撞、机械特性好、体积小、视角大、可视距离远等特点。广泛应用于汽车、通讯新产品、资讯新产品、消费性新产品、交通信号标志及大型资讯显示屏等方面。第三章 系统硬件设计- 11 -本次设计采用可 8 个 1616 型的 LED 点阵，整个显示屏共 16 路行线和128 路列线，可以同时显示 8 个汉字。3.2.1 LED 点阵扫描原理本系统中的 LED 点阵屏采用动态扫描的方式显示，即逐行扫描，工作时先将一行点阵字模文件通过列输出，然后运用译码器选中对应行，使该行得以显示，接着再送下一行数据，再选中下一行有效，直到 16 行全被扫描一遍。至此，一幅完整的文字信息就显现出来。然后在多次扫描这 16 行直至显示新的信息。采用这种方式的优点是耗电少，成本低，寿命长，但是也存在显示亮度及内容显示稳定的问题。根据视觉滞留原理，根据视觉滞留原理，每屏的完整的显示时间应控制在 20ms 之内，即 50Hz，人眼看上去才不会觉得闪烁。由于要扫描 16 行的点阵，所以每行的时间绝不能超过 20ms16=1.25ms，同时也不是每行的扫描时间越短越好，因为 LED 的亮度同电流的大小和维持时间的长短有关。LED 点阵块的单点静态电流一般在 10mA 左右，由于占空比是 1/16，所以单点的动态电流最大可以达到 160mA。在维持时间恒定的情况下，电流越大（不超过额定电流），点阵亮度也越亮，而在电流恒定的情况下，需要一段维持时间来保持亮度。实验表明当输入 LED 的电流为 15mA 时，维持时间至少需要 1ms，否则 LED 呈微亮状态。由于设计时设置 SPCE061A 单片机的系统时钟频率为 24MHz，而每次传送移行的字模数据有 64 位，经计算传输所需的时间小于 1ms，这样就能充分利用列驱动的锁存功能，即在它接收下一行待显示的数据，还没有锁存新数据的这段时间来显示本行的内容，这样就不需要额外加延时来增加显示屏的亮度。采用这个方法就不要再增加 LED 的列驱动器件，从而使整个硬件结构更简化，成本降低。3.2.2 SPCE061A 实现点阵显示方案鉴于 SPCE061A 单片机比传统的 51 系列 8 位单片机具有更加丰富的资源，而且数据处理速度快，将显示数据通过并行(一般为 8 位)方式送入驱动电路，这样的好处是：相对于串行控制而言，数据的刷新速度快，在处理同等数量的数据时，对处理速度要求可以大大降低，从而提高了系统的稳定性。要用 LED 点阵来显示数字、字母和汉字等信息，首先要能够提取出其字模第三章 系统硬件设计- 12 -数据，即一个 16*8 的点阵数字、字母的字模数据共有 16 个字节，一个 16*16的点阵汉字的字模数据共有 32 个字节。首先要确定点阵信息提取方案。方案一：固定汉字显示，就是将要显示的语句中全部汉字和字母数据依次提取出来，按顺序存放在存储器中，当有显示任务时，直接取出字模数据送至显示器即可。这种方法占用空间少，程序实现简单，显示速度快。本系统中的显示数据较少，对预存点阵信息的提取和存储就是采用这种方案。但是，要想显示大量的汉字信息或直接对显示信息进行更新，则几乎是不可能的事。因此，要实现这样的功能就要采用第二种方案。方案二：将标准的点阵信息字模数据的字库文件（可以采用汉字库文件HZK16、ASCII 码库文件 ASC16）装入外扩 ROM 存储器，采用与 PC 机相同的编码（机内码），先进行基于 PC 机的预处理，提取需显示内容的机内码，通过串口发给单片机，单片机首先进行判断，若是 ASCII 码，则直接计算出起始地址，在 ASC16 文件中指定位置取出连续的 16 个字节即为其字模信息；若为汉字，单片机将机内码转换为区码和位码，再计算出起始地址，在 HZK16文件中指定位置取出连续的 32 个字节即为其字模信息，然后送到显示器去显示。另外，PC 机与单片机之间串口通信只是传输机内码，而不是传输字模信息，传输信息量小，不需要复杂的通信协议。这样既可以减轻单片机的负担，而且可以根据要求随时改变显示内容，非常简单灵活，但对于本系统设计要求来说，第一种方案就可以很容易实现，且编程简单，显示速度也能达到设计要求。3.2.3 LED 点阵显示电路设计本系统共 16 路行线和 128 路列线，采用凌阳 SPCE061A 单片机的IOA(015)共 16 个口对 LED 点阵显示屏进行控制，LED 点阵显示控制电路原理图如图 3-4 所示。第三章 系统硬件设计- 13 -SEL1SEL2IOA7.0SEL15SEL16. . . . . . . . . . . . . . .U221 1616LE D个个个个8个1616LED个个个个A23B22C21D20G118G219011223344556677889910101111131214131514161517U220474LS154SE L1SE L2SE L3SE L4SE L5SE L6SE L7SE L8SE L9SE L10SE L11SE L12SE L13SE L14SE L15SE L16r1r2r3r4r5r6r7r8r9r10r11r12r13r14r15r16IOA8IOA9IOA10IOA11 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1A121A241A361A482A1112A2132A3152A4171Y1181Y2161Y3141Y4122Y192Y272Y352Y431G12G19U20274LS2401A121A241A361A482A1112A2132A3152A4171Y1181Y2161Y3141Y4122Y192Y272Y352Y431G12G19U20174LS240A23B22C21D20G118G219011223344556677889910101111131214131514161517U20374LS154row1row3row4row5row6row7row2row8row9row10row11row12row13row14row15row16IOA12IOA13IOA14IOA15Q2018050R217240R2011.5KQ2028050R218240R2021.5KQ2158050R231240R2151.5KQ2168050R232240R2161.5K个5Vrow15row16row1r1r2r15r16row2 . . . . . . . . . .16个8050个个1A121A241A361A482A1112A2132A3152A4171Y1181Y2161Y3141Y4122Y192Y272Y352Y431G12G19U20674LS2401A121A241A361A482A1112A2132A3152A4171Y1181Y2161Y3141Y4122Y192Y272Y352Y431G12G19U20574LS24012345678910J202IOA 6IOA 5IOA 0VS SVDDHIOA 7IOA 4IOA 2IOA 1IOA 312345678910J201IOA 14IOA 13IOA 8VS SVDDHIOA 15IOA 12IOA 10IOA 9IOA 111A121A241A361A482A1112A2132A3152A4171Y1181Y2161Y3141Y4122Y192Y272Y352Y431G12G19U21974LS2401A121A241A361A482A1112A2132A3152A4171Y1181Y2161Y3141Y4122Y192Y272Y352Y431G12G19U22074LS240图 3-4 LED 点阵显示电路原理图行信号控制：由 IOA15IOA12 通过一片 4-16 译码器 74LS154 芯片译码，再通过两片 74LS240 芯片，逐行选中点阵的 16 路行信号。列信号控制：点阵的 128 路列信号，可分为 16 页，每页 8 路信号，为了分别扫描 16 页中的每一列信号，采用凌阳单片机的 IOA11IOA8 对显示页进行控制，通过一片 4-16 译码器 74LS154 芯片译码，对 16 页中的每一页逐一选通，再通过凌阳单片机的 IOA7IOA0 对每一页中的 8 列信号进行选通。电路逻辑分析：OA15IOA12 通过一片 4-16 译码器 74LS154 芯片译码后，再通过 74LS240 后，16 路输出信号中，只有 1 路信号是高电平，15 路是低电平，再通过 NPN 三极管，可以实现某一路的选通，同时其他的 15 路截至。通过凌阳单片机的 IOA11IOA8 控制 4-16 译码器可以唯一的选通 16 片 74LS240芯片中的某一片，即仅选通一页，其他各页中的各路信号表现为高阻态，同时，凌阳单片机通过 IOA7IOA0 对唯一选中的某一页 8 路进行选通，如果表现为低电平，行信号为高电平，发光二极管导通，该点被点亮。如果为高电平，则发光二极管不被点亮。通过循环，可以实现 16128 点阵中每个发光二极管的选通。第三章 系统硬件设计- 14 -VDDHIOB8IOB4IOB5IOB6IOB3IOB9IOB11IOB12K1K2K3K4K5K6K7K8AV SS 2VDDHDA CVS SC404224C405104C402104C401104+-54612837U401SPY0030SPHSPLR4011KLS401SPEAKER1KC403100uF3.3 音频输出电路设计SPCE061A 内置 2 路 10 位精度的 DAC，只需要外接功放电路即可完成语音的播放。图 3-5 SPCE061A 音频输出电路原理图图 3-5 是音频输出电路图。图中的 SPY0030 也是凌阳公司的产品,和LM386 相比，SPY0030 还具有下述优势，比如 LM386 工作电压需在 4V 以上,SPY0030 仅需 2.4V 即可工作(两颗电池即可工作)；LM386 输出功率 100mW 以下,SPY0030 约 700mW。3.4 键盘电路设计由于凌阳 SPCE061A 单片机具有可编程的 I/O 口，所以只需将要接按键的I/O 口设置为带下拉电阻的输入口，按键的另一端接到高电平上即可。电路原理图如图 3-6 所示。图 3-6 键盘电路原理图第三章 系统硬件设计- 15 -各按键的功能定义如下：1在公交车报站状态：K1：逐次播放上行各站提示语，每按一次按顺序播放一个。K2：逐次播放下行各站提示语，每按一次按顺序播放一个。K3：播放警告用语“车辆拐弯，请注意安全”。K4：播放提示语“车上有老弱病残孕乘客，请让座”。K5：播放娱乐音乐或广告。K6：进入设置时间状态。K7：启用 GPS 自动报站控制。K8：打开或关闭点阵显示。2在时间设置状态： K1、K2、K3、K4：无效。K5：接收 GPS 上的时间K6：设置切换。K7：增加。K8：减小。在启用 GPS 自动报站控制时，按 K1K6、K8 任意键，执行该键的操作，并关闭串口接收 GPS 数据，启用手动报站方式。在播放语音时，按任意键可以停止播放。3.5 SPR4096 模组设计为了使报站器更加人性化，需要存储大量的语音文字信息，这就要求系统扩展外部存储空间，本次设计采用凌阳公司的 SPR4096 模组电路，配合 PC 机使用 ResWriter 工具，通过 EZ-probe 下载线，完成对 R4096 存储器芯片的擦除、写入、校验等功能。并且 SPR4096 可以直接与 SPCE061A 单片机相连，实现第三章 系统硬件设计- 16 -SPCE061A 单片机存储空间的扩展。3.5.1 SPR4096 芯片简介SPR4096 内嵌 512K*8 位高性能 flash 存储器同时内嵌 4K*8 位 SRAM。芯片具有 BMI（Bus Memory Interface）并行接口总线与 SIF（Serial Interface）串行接口总线。在 SPR4096 芯片中，使用两种电源供电，VDDI 与VDDQ。VDDI 范围在 2.25V-2.75V，这个电源是给内部的 flash 与逻辑控制单元供电的。VDDQ 范围在 2.25V-3.6V，只给 I/O 口供电。SPR4096 可以工作在5.0MHz 频率下，最大读电流为 2.0mA，最大编程/擦写电流 6.0mA。3.5.2 SPR4096 硬件连接框图PC 机SPR4096SCKSDASPCE061AIOB0IOB1图 3-7 SPR4096 硬件连接框图SPR4096 模组连接框图如图 3-7 所示，SPR 模组有两个接口，一个接口是EZ-probe，这是在使用 ResWriter 工具对 SPR4096 进行烧写时连接使用的，另一个接口主要提供电源以及 SCK 和 SDA 与 SPCE061A 连接使用。3.5.3 SPR4096 模组电路原理图SPR 模组的硬件电路主要分成两部分，下面分别介绍：第一部分：ResWriter 工具对 SPR4096 进行烧写的下载缓冲电路，此部分电路主要是控制 SCK、SDA 信号的作用，通过 74HC244 可以控制 SDA 信号的高低电平，这样可以使用 ResWriter 工具发出符合烧写芯片的时序信号，完成对芯片的擦除、写入与校验功能。第二部分：SPR4096 的工作电路，此部分电路是为了使 SPR4096 存储器正常工作的外围电路，通过 SCK、SDA 与 SPCE061A 单片机相连。第三章 系统硬件设计- 17 -1A121A241A361A482A1112A2132A3152A4171Y1181Y2161Y3141Y4122Y192Y272Y352Y431G12G19U30174HC24412345J303U3_EZ_ProbeR30233PD0R30133BUSYPD1PD0EZ _SDAR30333PD1R3043.3K3.3VC301500pEZ _SCKEZ _SDABUSYR30533C3040.1uFVD302 4148SDA3.3VC3030.1uFMEM3.3VC3050.1uFR30610KR3072KC3060.1uF3.3V123J301MESE L3.3VMEMVDDI1SDA2VSSQ3VDDQ4CF75CF46CF37CF0-28NC9NC10NC11NC12NC13NC14NC15NC16NC17NC18NC19VSS20RES21SCK22VDDQ23VSS24U303SPR4096_24P3.3VC30822uFC3070.1uFC3020.1uF3.3VVD3013.3V123456J302EZ _SDAEZ _SCKSCK61_SCK_IOB061_SDA_IOB1SDASCKSPR 模组电路原理图如图 3-8 所示。图 3-8 SPR4096 模组电路原理图3.6 GPS 接收电路设计GPS 是英文 Navigation Satellite Timing and Ranging/Global Positioning System 的缩写，译为利用卫星导航进行测时和测距/全球卫星定位系统。全球定位系统(Global Positioning System-GPS)是美国从 20 世纪 70 年代开始研制，历时 20 年，耗资 300 亿美元，于 1994 年全面建成，为高精度导航和定位而研制的全球被动式无线电卫星系统，是集成无线电导航、定位和定时于一体的多功能系统。GPS 以全天候、高精度、自动化、高效益等显著特点，赢得广大使用者的信赖，并成功地应用于导航、授时、高精度测量等领域。3.6.1 GPS 系统组成GPS 定位技术是利用高空中的 GPS 卫星，向地面发射 L 波段的载频无线第三章 系统硬件设计- 18 -电测距信号，由地面上用户接收机实时地连续接收，并计算出接收机天线所在的位置。因此，GPS 定位系统是由以下三个部分组成：GPS 卫星星座（空间部分）、地面监控系统（地面控制部分）和 GPS 信号接收机（用户设备部分）。1GPS 卫星星座GPS 卫星星座由 21 颗工作卫星和 3 颗在轨备用卫星组成，记作（21+3）GPS 星座。24 颗卫星距地表 20200 公里的上空，均匀分布在 6 个轨道平面内，轨道倾角为 55 度，各个轨道平面之间相距 60 度，即轨道的升交点赤经各相差60 度。每个轨道平面内各颗卫星之间的升交角距相差 90 度，同一轨道平面上的卫星比西边相邻轨道平面上的相应卫星超前 30 度。卫星每 11 小时 58 分环绕地球一次，即当地球对恒星来说自转一周时，它们绕地球运行两周。位于地平线以上的卫星颗数随着时间和地点的不同而不同，最少可见到 4 颗，最多可见到 11 颗。卫星提供全球全天候，每秒一次，持续不断的定位讯号。2地面监控系统地面监控系统负责监控全球定位系统的工作：监测卫星是否正常工作，是否沿预定的轨道运行；跟踪计算卫星的轨道参数并发送给卫星，由卫星通过导航电文发送给用户；保持各颗卫星的时间同步；必要时对卫星进行调度。GPS 的地面监控系统由分布在全球的 5 个地面站组成，其中包括：五个卫星监测站、一个主控站和三个注入站。监测站是主控站直接控制下的数据自动采集中心。观测资料由计算机进行初步处理，存储并传输到主控站，以确定卫星轨道。主控站协调和管理地面监控系统，主要任务：(1) 根据本站和其它监测站的观测资料，推算编制各卫星的星历、卫星钟差和大气修正参数，并将数据传送到注入站。(2) 提供全球定位系统的时间基准。各监测站和 GPS 卫星的原子钟，均应与主控站的原子钟同步，测出其间的钟差，将钟差信息编入导航电文，送入注入站。第三章 系统硬件设计- 19 -(3) 调整偏离轨道的卫星，使之沿预定轨道运行。(4) 启用备用卫星代替失效工作卫星。注入站主要任务是在主控站的控制下，将主控站推算和编制的卫星星历、钟差、导航电文和其它控制指令等，注入到相应卫星的存储系统，并监测注入信息的正确性。3GPS 信号接收机GPS 信号接收机（用户部分）是接收、跟踪、变换和测量 GPS 信号的无线电设备，由天线、接收机、处理器控制显示单元、电源组成，GPS 信号接收机接收 GPS 卫星发射的无线电信号，以获得必要的定位信息和观测量，并经过数据处理而完成定位工作。用户使用 GPS 信号接收机定位导航时，为了计算出三维坐标（包括：经纬度坐标、高度、速度、加速度、时间等），必须接收到 3颗以上 GPS 卫星信号。接收到卫星信号的数量和几何位置分布对定位精度有一定的影响。3.6.2 GPS 基本工作原理GPS 的基本定位原理是：每颗卫星时刻发布其位置和时间数据信号，用户接收机可以测量每颗卫星的信号到接收机的时间延迟，根据信号传输的速度就可以计算出接收机到不同卫星距离。同时收集至少 4 颗卫星的数据时，就可以计算出三维坐标、速度和时间。民用导航系统常常采用的 GPS 定位方法是伪距法。GPS 接收机根据接收所选的卫星发来的导航信息和时钟校正参数的时间，能计算出接收机到卫星的“距离”。如果测量到 3 颗卫星的“距离”，则分别以 3 颗卫星发射时刻的卫星位置（根据发射的星历参数确定）为中心，根据测得的“距离”画出 3 个球，其交点就是用户的三维位置。但是，由于接收机的本机钟对星载原子钟存在偏差，上面所测的“距离”并不是卫星接收机的真实距离，因此称为“伪距离”，伪距法由此得名。正因为用户钟与 GPS 时间不能精确同步，故每次测量总会存在一个固定的偏差，这使得定位产生不定性。如果在测量出到第 4 颗卫星的伪距，则此时由用户钟偏差造成的定位不定性就产生一个由 4 个相交球面所围成第三章 系统硬件设计- 20 -的误差体积。从每个伪距测量中加上或减去这个固定的值就消去了该体积，结果使得 4 个球面相交于一点，这就是用户的三维位置。3.6.3 GPS 器件的选择在实际使用中，并不是需要关心如何去计算坐标数据，GPS 器件本身会提供详细的定位信息。GPS 技术目前已经较为成熟，市场上的 GPS 产品很多，可以分为下面的 3 类。单点模式产品，如 MOTOROLA M12、GARMIN GPS 25LP 等，其定位精度为 15m 左右。GPS/GLONASS 双系统产品，如 ARGO-16GPS/GLONASS，其定位精度与单点模式产品相似，但在精度上高一些，价格上也略高一些。差分 GPS 系统，其实就是使用单点模式产品的差分功能进行差分的GPS（DGPS）定位，其定位精度大大提高。但此种方式需要自建一个基准站，因此费用太高。经过综合考虑，选用单点模式产品 GARMIN GPS 25LP 作为本次设计的GPS 器件，它的价格相对便宜，定位精度及其他的指标也能够达到要求。GARM GPS 25LP 的主要的性能指标如下：(1) 由标准定位服务（SPS）实现了全导航精度。(2) 理想的最小化空间应用的压缩设计。(3) 高性能的接收装置跟踪 12 颗卫星，低功耗并且能够快速一次定位。(4) 位置精度：15m。(5) 速度精度：0.2m/s 均方根稳定状态。(6) 热启动（所有数据已知）时间 15s。(7) 冷启动（初始位置、时间、年历数据已知，星历表未知）时间：4.5s。(8) 自动定位（年历已知，初始位置和时间数据未知）时间 1.5 分钟。(9) 搜索天空（所有的数据未知）时间 5 分钟。第三章 系统硬件设计- 21 -(10) 重捕获时间：2s。(11) 速度限制：515m/s。(12) 加速度限制：6g。(13) 尺寸：46.569.811.4mm。(14) 电源 LVx 模式（低压）为 3.66V，HVx 模式（高压）640V。(15) 功耗：0.9W。GARMIN GPS 25LP 在加电后开始运行，其基本运行过程如下。(1) 自检：加电后开始自检，并通过输出通道报告自检结果，自检过程将检测、接收器、实时时钟和晶振。(2) 初始化：自检完毕后，将开始卫星探测和跟踪过程。整个探测过程是完全自动的，正常情况下，GPS 25LP 将用 45s 的时间获取位置定位信息（在已知星历表时只需要 15s），之后通过输出通道传送有效的位置、速度和时间信息。(3) 导航：探测完毕后，GPS 25LP 将通过输出通道发送有效的导航信息，包括经纬度、海拔、速度、日期/时间、误差估计、卫星和接收器状态。(4) 卫星数据收集：在运行时，GPS 25LP 将自动更新卫星轨道数据。3.6.4 GARMIN GPS 25LP 的引脚排列和说明 GARMIN GPS 25LP 提供一个单排的 12 针对外硬件接口，如图 3-9 所示。121110987654321NAMENCVINNCGNDVAUXPWR_DNRXD1TXD1PPSRXD2TXD2第三章 系统硬件设计- 22 -图 3-9 GARMIN GPS 25LP 对外硬件接口其引脚功能如下：TXD2(1 脚)：第 2 路串行数据发送脚，与 TXD1 电气特性相同。RXD2(2 脚)：第 2 路串行数据接收脚，与 RXD1 电气特性相同。PSS(3 脚)：秒脉冲输出脚。电压上升和下降时间的典型值为 300ns，阻抗为 250，开路输出电压为频率时的 0VVIN。默认形式为 1HZ 频率时的高脉冲，脉冲宽度可配置成安 20ms 递增。在上升沿 GPS 时间开始同步。TXD1(4 脚)：第 1 路串行数据发送脚。在 LVC 模式时，CMOS/TTL 输出电平为 0VVIN。在 LVS 和 HVS 模式时，此引脚具有一个与 RS232 兼容的输出驱动器。此输出正常时的格式为 NMEA(National Marine Electronics Association)0183(2.0 版)，波特率可在 300、600、1200、2400、4800、9600 或者 19200 中选择，默认波特率为 4800。RXD1(5 脚)：第 1 路串行数据接收脚。RS-232 兼容最大输入电压在2525 之间，也可以直接连接标准的 35VCMOS 逻辑电平。最小低电平为 0.8V，最大高电平为 2.4V。此输入可用于接收串行初始化/配制数据。PWR_DN(6 脚)：外部断电输入脚。悬空或者小于 0.5V 时无效，大于 2.7V时有效，典型切换点为 2.0V0.34mA，输入阻抗为 15k。此输入有效时，将会关断内部调节器，电流低于 20mA。VAUX(7 脚)：辅助外部备份电池充电输入脚。需要 433V 直流电压进行涓流充电，在通常工作时，自动进行涓流充电，板上可再充电电池容量为7mAH。GND(8 脚)：电源和信号地。NC(9 脚)：悬空脚。VIN(10 脚)：电源输入脚。在 LVx 模式下，此引脚的稳压输入为3.66V，工作电流最大 200mA，典型值为 140mA。天线供电是 VIN 通过一个50mA 的限流器实现的。在 HVS 模式下，该电压为天线连接器限流器，内部线第三章 系统硬件设计- 23 -性稳压器和 CMOS 输出缓冲等各部分供电。NC(11 脚)：悬空脚。NMEA(12 脚)：与 NMEA0183(1.5 版)电学规范兼容的串行输出脚，输出NMEA0183(2.0 版)定义的 ASCII 码语句。波特率可在300、600、1200、2400、4800、9600 或者 19200 中选择，默认波特率为4800。此引脚的输出数据和 4 脚的 TXD1 相同。GPS 25LP 和 SPCE061A 单片机的连接，其具体连接方式如图 3-10 所示。图 3-10 GARMIN GPS 25LP 与 SPCE061A 单片机连接示意图3.6.5 GARMIN GPS 25LP 的输入输出语句格式 GSRMIN GPS 25LP 具有其独特的输入输出语句格式，这里介绍PGRMC、PGRMO 和 GPRMC 语句。1GPS 模块配置信息(PGRMC)：此语句用于配置 GPS 模块，设置参数存储在永久存储器中，如果配置无错，GPS 模块会响应语句，否则返回语句将显示当前默认值，当前默认值也可以通过向 GPS 模块输入$PGRMCE 语句设置。语句格式如下。$PGRMCE,*hh1211110987654321NAMENCVINNCGNDVAUXPWR_DNRXD1TXD1PPSRXD2TXD2GPS 25LP-LVCIOB7(RX)IOB10 (TX)3.66VGND第三章 系统硬件设计- 24 -：工作模式，A 为自动，2 为 2D 模式，3 为 3D 模式。：海拔高度，-1500.018000.0m。：地球数据索引，使用默认值即可。：差分模式参数，A 为自动模式，D 只用差分(仅当数九差分输入时可用)。：NMEA 波特率设置，1 为 1200，2 为 2400，3 为 4800，4 为9600，5 为 19200，6 为 300，7 为 600。：速度过滤参数，使用默认值即可。：秒脉冲模式，1 为无秒脉冲，2 为有秒脉冲。：秒脉冲宽度设置，048 设置为(n+1)20ms。例如，n=4 时，得到的 100ms 脉宽。：使用默认值。其中，波特率和脉冲模式设置需要重启后才会有效，其他语句只要语句正确，立即生效。2输出语句使能/禁用(PGRMO)此语句可以使能或禁用输出语句。GPGGA、GPGSA、GPGSV、GPRMC和 PGRMT 这些语句在出厂时就被使能了，如果不需要，可以通过 PGRMO 语句禁用它们。语句的格式如下。$PGRMC，,*hh：目标的语句名(如 GPGSA、PGRMT 等)。：目标语句的状态设置。为 0 则禁用此目标语句，为 1 则使能所有语句，为 2 则禁用所有语句，为 3 则使能所有语句(GPALM 语句除外)。需要注意的是，如果目标语句状态设置为 2 或 3，则目标语句名这项可以为空缺，否则目标语句名必须填写。3推荐最小 GPS/TRANSIT 数据(GPRMC)第三章 系统硬件设计- 25 -语句格式如下。$GPRMC,*hh：UTC 当地时间，“时时分分妙妙”的格式。：工作状态，A 为可用，V 为接收器报警，不可用。：纬度，“度度分分.分分分分”格式(前面的 0 也会传送)。：纬度半球，N 或者 S。：经度，“度度分分.分分分分”的格式(前面的 0 也会传送)。：经度半球，E 或者 W。：对地速度，000.0999.9 节(前面的 0 也会传送)。：对地的航向，000.0359.9(前面的 0 也会传送)。：UTC 当地日期，“天天月月年年”格式。：磁变，磁偏角地球磁场在不同的时间、不同地点的偏差，000.0180.0。：磁变方向，E 或者 W。：工作模式，A 为自主，D 为差分，E 为评估。N 为数据无效。*hh：为数据校验和。例如实测的数据为：$GPRMC,031604.719,A,3201.3255,N,12054.1669,E,20.15,298.21,250405, , , ,*11 则表示日期 05 年 4 月 25 日，UTC 时间为 3 时 16 分 4.719 秒，北京时间11 时 16 分 4.719 秒。地点是北纬 32 度 1.3255 分，东经 120 度 54.1669 分，方位与地轴夹角为 298.21 度，运行速度为 20.15 海里/小时。第四章 数据的压缩与处理- 26 -第四章 系统数据的压缩与处理本章主要对微处理器中的数据如何处理进行了阐述，并对各存储单元中的数据如何存放、处理、调用进行了说明。为了提高数据运算效率、降低硬件成本，对数据进行了压缩处理。4.1 数据的压缩与预存在公交车报站器的系统中，判别车辆行驶的位置以及播报站名和显示信息时，需要对播报点的语音编码、文字信息、经纬度坐标、方向、运行状态进行预存。为了节约存储空间，必须对数据进行预处理与压缩。4.1.1 凌阳音频的压缩与存储凌阳 SPCE061A 是 16 位单片机，具有 DSP 功能，有很强的信息处理能力，最高时钟频率可以达到 49MHz，具备运算速度高的优势等。这些无疑为语音播放提供了条件。凌阳常用的音频形式和压缩算法：1波形编码：sub-band 即 SACM_A2000。特点：高质量、高码率，适于高保真语音和音乐。本方案采用该编码方式。2参数编码：声码器（vocoder）模型表达，抽取参数与激励信号进行编码。如：SACM_S240。特点：压缩比大，计算量大，音质不高，廉价。3混合编码：CELP 即 SACM_S480。特点：综合参数和波形编码之优点。第四章 数据的压缩与处理- 27 -除此之外,还具有 FM 音乐合成方式即 SACM_MS01。 在此系统中，可由使用计算机预先将要播报的报站、广告、音乐、提示语等音频信息录制属性为 8.000KHz，16 位，单声道，15KB/秒的 wav 格式语音文件，然后使用凌阳音频压缩工具将该音频文件压缩成 A2000 的凌阳音频格式。最后利用凌阳 ResWriter 工具将其烧录到 SPR4096 存储单元中。4.1.1 显示文字信息的压缩与存储首先利用 PC 机画图软件制作字模，将要显示的字做成 1616 像素，背景颜色为黑色，字体颜色为白色的图片文件，然后利用 VB 字模转换程序，对字模文件进行提取，转化为能够表示文字信息的二进制文件，即将图片黑色部分转化为 0，白色字体部分转化为 1，方便单片机进行显示控制（1 表示 LED 发光二极管亮，0 表示 LED 发光二极管熄灭）。然后将要显示的文字信息利用凌阳 ResWriter 工具将其烧录到 SPR4096 存储单元中。例如“中”的点阵图如图 4-1 所示，则该字模的二进制表示为0x0100,0x0100, 0x0100,0x0102,0x7FFF,0x4102,0x4102,0x4102,0x4102,0x7FFE,0x4102,0x0100,0x0100, 0x0100,0x0100,0x0100，共十六组数据。图 4-1 “中”的点阵图4.1.3 定位信息的压缩与存储由于我国陆地地处东经 73 度到 136 度之间，所以在该系统设计中将采集到的经度数据首先减去 73 度，变换使得经度范围在 0-63 度之间。对经纬度值的预存可以使用存储每次的增量值的办法，这样可使数据长度变短，但处理起第四章 数据的压缩与处理- 28 -来要麻烦一些，并且可能产生误差积累；另外一种方法就是存储变换后的绝对经纬度值，这样虽然数据略长一些，但处理起来比较简单。经过权衡，本例使用存储变换后的绝对经纬度值。GPS 提供的经纬度为 1/10000 分，实际上它的最低位值，是不稳定的，所以现只取到 1/1000 分。由于地球的半径约为R=6378137m，这样每 1/1000 分所对应的弧长约为：2R/(360 度60(分/度)/10001.86m，所以这里只取小数点后 3 位。以 1/1000 分为单位，经度的最大值为 63601000=3780000。我国纬度的最高值不超过北纬 60 度，同样以1/1000 分为单位，最大值为 60601000=3600000，经纬度以二进制形式存储各用 24 位(3 个字节)是足够了。经纬度共需要 6 个字节即可。方向数据，GPS 可提供 1/10 度的精度，实际使用中以 2 度为单位已经足够了，所以对采集的数据整数部分除以 2，范围在 0-180 之间，这样只须 1 个字节就可以了。4.2 GPS 距离差距的处理与识别由于一般车辆行使的范围都是比较小的，所以可以将经纬度直接看作直角坐标来处理。设预存的经度为，预存的纬度为，车辆位置实时采集的经度0x0y为 x，纬度为 y。根据距离公式，两点间的距离为：1.86m 如果将距离控制在小于 40m（实际要求 50m）进2020)()(yyxx行播报，则 40/1.8621.5，这也就是说车辆的位置(x,y)与预存的位置(,)之0x0y间的值小于 21.5 即满足播报的条件，由于单片机对开平方运算较为复杂，故两端平方后得：462，实际处理时，当(x-)，(y-)只有两2020)()(yyxx0x0y个值均小于 21.5 时，才需要计算是否满足上式，当满足上式时即达到了播报的距离。方向的判别主要用于往返同一站点，在不同方向的运行的状况，所以要求的精度并不高，只要在预存的方向值的基础上15(30)范围内即可。再加上运行状态等数据的识别，即可准确的进行播报。4.3 公交车运行状态分析与处理公交车的在每两个站点之间的运行要经历下面 4 个状态：第四章 数据的压缩与处理- 29 -（1）靠近车站，预报站名。（2）到站，报告到站信息。（3）出站，报告起车信息驶出站台。（4）运行，介绍行车沿途的城市风貌、播放广告、预报下站站名等。表 4-1 公交车的四个运行状态状态判断依据动作(语音播报)靠站距离站点由很远接近 200m前方到站进站距离站点在 40m 以内站到了出站距离站点大于 40m，速度0车辆出站运行距离上站大于 100m，距离下站大于 200m广告信息除了始点和终点稍有差别需要报告终点站和起始站的信息外，其它各站都是以上这 4 个过程的循环，这 4 个状态判断的依据和需要执行的动作如表 4-1所示。这 4 个状态的判断依据，完全是根据 GPS 实时接收的位置信息和数据库中存储的站点位置和线路信息进行比较，根据车辆和车站之间的相对位置来进行状态切换。上下行标志的确定：在公交车运行过程中，需要确定该线路运行的方向，因为不同的方向需要预报不同的目的地。一种方法是通过 GPS 实时获得车辆当前的坐标，因此可以根据当前位置和下一刻的位置自动确定当前公交车运行方向。如图 4-2 所示，假设在某一时刻已经确定当前公交车位于站点 n 和站点n+1 之间，在下一时刻，如果公交车处于位置 A，那么公交车处于上行方向，如果下一时刻处于位置 B，那么公交车处于下行方向。这种方法需要采集多点进行判断，所以在第一次启用 GPS 的时候，不能实现预报站和播放广告的功能，只有确定上下行后，从下一站起才能够自动播报。另一种方法是当公交车到站后，由 GPS 采集的方向信息与预先设定该站的上下行标志相比较，确定报站信息。本次设计才用此种方法确定上下行标志。第四章 数据的压缩与处理- 30 -站点 N站点N1当前位置AB图 4-2 公交车的上下行标志确定示意图第五章 系统软件设计系统软件部分主要是针对系统控制核心 SPCE061A 单片机的程序设计，采用汇编语言和 C 语言两种语言进行开发设计，使用凌阳自行研发设计的 16 位单片机开发环境 IDE，此工具支持 Windows 环境下操作，支持标准 C 语言和汇编语言，集编译、编程、链接、调试和仿真于一体，应用方便简单易学，同时还提供大量的编程函数库，大大加快了软件开发的进程。整个软件系统完成的功能在程序中分为如下文件实现：main.c 文件：整个工程的主文件，负责调用相关函数完成相关功能。key.asm 文件：此文件中包含有与键盘操作有关的函数，包括键盘初始化、扫描键盘与得到键盘程序。display.asm 文件：此文件中包含有与 LED 点阵显示操作有关的函数，包括LED 点阵的处始化、LED 点阵的驱动、LED 点阵的显示。spr4096_driver.asm 文件：与 SPR4096 存储器相关的操作函数，包括初始化，读、写、擦除操作等。 fiq.asm 文件：所有与中断有关的操作函数都在这个文件。在 FIQ_TimerA中断中调用语音播放服务函数完成，在 IRQ4_4KHz 中断中调用 LED 点阵显示函数驱动 LED 点阵显示，在 IRQ5_2Hz 中断中调用更新时间函数更新时间，在IRQ5_4Hz 中断中完成设置时间的闪烁效果，在 IRQ6_TMB 中断中调用 128Hz中断完成键盘扫描作用，IRQ7 中断中接收 GPS 的数据，并对接收的数据进行处理，如果判断为进行播报，则调用显示程序和语音播放程序。第五章 系统软件设计- 31 -另外将设置显示时间与播放语音的相关操作函数写在 show_and_set_time.c文件与 speech.c 文件中。GPS 接收数据程序在 gps_receive.c 中，GPS 自动报站程序在 GpsAutoBroadcast.asm 中。在语音处理方面采用了凌阳科技的sacmv26e.lib 函数库完成语音播放功能，只需要调用几条函数就可以播放语音。 5.1 系统主程序设计主函数流程图参考图 5-1 所示，在主函数中完成 SPR4096 的初始化、键盘、显示的初始化，并且进行报站方式的判断和选择，然后进入循环根据键盘的值或 GPS 处理信息执行相关的操作。第五章 系统软件设计- 32 -初始化局部变量初始化 SPR4096、键盘、串口、GPS 及 LED 点阵等待 IRQ6_TMB中断获取键值Y 打开串口中断 N 打开串口中断 等待 UART 中断（接收 GPS 定位信息）K1K7 按下？开 IRQ7_UART 中断根据键值执行播报及显示当前站信息播报及显示前方到站信息播报及显示警告语播报及显示让座提示语播报及显示娱乐或广告播报及显示时间信息Y 打开串口中断 N 打开串口中断 清看门狗清看门狗设 GPS 首次报站标志GPS 自动报站程序开 始GPS 报站键 K8 按下？图 5-1 主程序流程图5.2 初始化程序设计系统要对 SPR4096、键盘、串口及 LED 点阵进行初始化，程序流程图如图5-2、图 5-3、图 5-4、图 5-5 所示。第五章 系统软件设计- 33 -设置系统时钟为 49M开 始设置 IOB0、IOB1 为输出结 束初始化显示缓冲区和显示变量开 始设置 IOA 口为输出口结 束打开 4KHz 中断设置 IOB2 为高电平输出（秒）开 始打开 2Hz、4Hz 中断结 束设置IOB3、IOB4、IOB5、IOB6、IOB8、IOB9、IOB11、IOB12为下拉电阻输入口开 始打开 128Hz（IRQ_TMB）中断 4Hz 中断结 束图 5-2 SPR4096 初始化图 5-3 时间的初始化图 5-4 LED 显示初始化图 5-5 键盘的初始化初始化键盘变量5.3 播放语音程序设计由于语音资源存储在 SPR4096 上面，需要获得语音资源，关键解决语音资第五章 系统软件设计- 34 -源的起始地址，然后通过读取函数获得语音资源。函数流程图如图 5-6 所示。获得语音资源语音资源解码语音播放结束Y 打开串口中断 N 打开串口中断 N 打开串口中断 Y 打开串口中断 N 打开串口中断 取得语音资源的开始地址和结束地址初始化放音队列与解码结束放音Y 打开串口中断 清看门狗开 始判断解码队列为空?是否播放结束?是否有键按下?图 5-6 播放语音程序流程图第五章 系统软件设计- 35 -5.4 LED 点阵显示程序的设计首先将要显示的内容从 SPR4096 存储单元中读出，存入显示缓冲区中，然后对 LED 点阵进行逐行扫描，当 16128 点阵显示全部扫描之后，然后在反复扫描这 16 行直至显示新的信息。单次扫描流程图如图 5-7 所示。开 始向 IOA15IOA12 写入行选通信号向 IOA11IOA8 写入页选通信号从显示缓冲区读取与所在行列相对应的 8 位数据写入 IOA7IOA0，即完成选中的页中的一行的 8 个 LED16 页都显示完?16 行都显示完?页选通信号加1行选通信号加1Y 打开串口中断 N 打开串口中断 结 束Y 打开串口中断 N 打开串口中断 图 5-7 LED 点阵单次扫描流程图第五章 系统软件设计- 36 -5.5 时间的更新与设置程序设计SPCE061A 单片机的 2Hz 时基中断，在 2Hz 时基中断中调用更新函数，函数要作的就是换算好进位的关系，比如 60 秒进位 1 分钟，然后秒清零。程序流程图如图 5-8 所示。2Hz 中断?半秒单元=2?半秒单元1秒1半秒单元=0秒60?秒1秒0分1时1分=0时24?秒1时0分=60?返 回N 打开串口中断 N 打开串口中断 N 打开串口中断 Y 打开串口中断 Y 打开串口中断 Y 打开串口中断 YYN 打开串口中断 N 打开串口中断 图 5-8 时钟程序流程图第五章 系统软件设计- 37 -在设置时间时出现动态闪烁效果，这个问题使用 4Hz 的时基中断改变标志位，在设置时间函数中根据这个标志位显示或关闭数码管，出现闪烁效果。函数流程图如图 5-9 所示。返 回开 始接收 GPS 时间获取键值设置年设置月设置日设置时设置分设置秒将 UTC 时间转为北京时间UTC 时间加 8根据 uiSetflag 标志分别设置修改uiSetflag设置日设置时根据键值进行无键按下GPS 校准时间?将准确时间写入时钟单元清看门狗结束设置图 5-9 时钟设置子程序流程图第五章 系统软件设计- 38 -5.6 GPS 自动报站程序串口 IRQ7 中断程序就是利用串口接收 GPS 数据，根据 NMEA0183 协议提取公交车的经纬度、运动的方向和速度等信息。程序的流程图如图 5-10 所示。开 始提取 GPS 中的经纬度、方向等定位信息是$吗？是G吗？是P吗？是R吗？是M吗？是C吗？NNNNNNYYYYYY返 回第五章 系统软件设计- 39 -图 5-10 GPS 接收数据流程图GPS 自动报站的实现就是依靠 GPS 采集公交车实时运行的数据(x，y，n） ，与预存的数据（，）进行比较，有单片机控制是否要播报语音和显示，ixiyin并调用相应的操作。判断标准可按照表 4-1 进行相应操作。程序流程图如图 5-11、图 5-12 所示，其中公交车当前运行位置（x,y） ，站点位置（，） ，公ixiy交车与第 i 站的距离的平方为 d。22)()(iiyyxx开 始GPS 方向变量与站点 i 的上行方向相同？站点1站点k站点 3站点2关闭串口中断将站点 i 的信息存入当前站Current单元将上行的下一站信息存入下一站信息 next 存储单元，并保存上行标志将下行的下一站信息存入下一站信息 next 存储单元并保存下行标志GPS 首次报站?d462,v0?与 current 站距离 d2890与 next 站 d5780将 nexk 单元值赋给 current与 next 站 d462与 next 站 d5780播报和显示车辆出站播报和显示广告播报和显示前方到站播报和显示 xxx 车站到了根据上下行标志，将下站信息存入 next结束 始图 5-12 GPS 自动报站流程图 b第五章 系统软件设计- 41 -5.7 程序清单Main 函数（main.c）：#include dis.h/声明点阵相关操作函数#include key.h/声明键盘相关操作函数#include spce061a.h/声明 spce061a 的寄存器#include speech.h/声明语音相关操作函数#include SPR4096_User.h/声明 spr4096 相关操作函数#include show_and_set_time.h/声明设置时间相关操组函数/以下变量在 show_and_set_time.c 文件中定义,并且在 2Hz 中断中改变unsigned int uiA2000_S480;/定义全局变量 1：播放 A2000，0：播放 S480unsigned int g_4Hz_On;/闪烁控制，是否进入 4Hz 代码标志unsigned int g_Light;/闪烁标志unsigned int uiSetflag = 0;/设置键标志（Key6）unsigned int uiDisp = 0;/显示年/月/日 切换unsigned int gpsflag;/GPS 报站标志（Key7）int main(void)unsigned int uiKey;/键盘值unsigned int uiOn_Off;/点阵显示或不显示标志unsigned int uiKey1_Count;/key1 按下次数unsigned int uiKey2_Count;/key2 按下次数unsigned int uiflag;/按键 key1、key2 的奇偶标志unsigned int uiTemp;/临时变量uiOn_Off = 0;/局部变量初始化uiKey1_Count = 0;/uiKey2_Count = 16;/uiflag = 0;SP_SIOInitial();/初始化 SPR 模组，SPR4096DIG_Init();/初始化数码管Key_Init();/初始化键盘Time_Init();/初始化显示时间*P_IOA_Attrib=0xffff;/IOA 为带数据缓冲低电平输出*P_IOA_Dir=0xffff;*P_IOA_Data=0x0000;*P_IOB_Attrib=0x0480; /设置 IOB7 为输入，IOB10 为输出。*P_IOB_Dir=0x0400; /IOB3、IOB4、IOB5、IOB6、IOB8、IOB9、IOB11第五章 系统软件设计- 42 - / IOB12 为带下拉电阻输入口*P_IOB_Data=0x0000;*P_UART_BaudScalarLow=0x00A0; /设置波特率为 4800b/s。/波特率（fosc/4）/Scale*P_UART_BaudScalarHigh=0x006A;while(1)uiKey = Key_Get();/得到键值，扫建程序在 128Hz 中断中调用switch(uiKey)case KEY1:uiA2000_S480 = 0;/选择 S480 放音，在中断 FIQuiKey = 0;if(uiflag 1) uiKey1_Count+;NextStation(uiKey1_Count); /播放提示下一站*uiflag = 1;elseuiflag = 0;ComingStation(uiKey1_Count);/*站到了*if(uiKey1_Count = 16)uiKey1_Count = 0;/如果是终点站，重新初始化break;case KEY2:uiA2000_S480 = 0;if(uiflag = 0)uiKey2_Count-;NextStation(uiKey2_Count);uiflag = 1;elseuiflag = 0;ComingStation(uiKey2_Count);if(uiKey2_Count = 0)uiKey2_Count = 16;break;第五章 系统软件设计- 43 -case KEY3:uiA2000_S480 = 0;PlaySnd_S480(65,3);/播放提示语，车在运行中，请做好扶稳break;case KEY4:uiA2000_S480 = 0;PlaySnd_S480(67,3);/请让座break;case KEY5:uiA2000_S480 = 1;PlaySnd_A2000(70,3);/广告或娱乐break;case KEY6:g_4Hz_On = 1;/进入 4Hz 中断代码，实现闪烁效果uiSetflag+;Set_Time();/设置时间break;case KEY7:gpsflag = 1;*P_UART_Command1=0x00c0; /始能串口发送和接收*P_UART_Command2=0x00c0;GpsReceive();GpsAutoBroadcast();break;case KEY8:if(uiOn_Off = 0)DIS_Off();/关闭点阵uiOn_Off = 1;elseDIG_On();/打开点阵uiOn_Off = 0;break;default:break;*P_Watchdog_Clear = 0x0001;/清看门狗第六章 系统可靠性设计和误差分析- 44 -第六章 系统可靠性设计和误差分析整个系统的设计不仅要实现设计要去的基本功能，还要保障系统能够稳定的运行。本章主要讨论公交车报站器设计的可靠性和系统运行自动报站的误差分析。6.1 系统可靠性设计1凌阳 SPCE061A 单片机内嵌 32K 字（Word）闪存（FLASH） ，2K 字（Word）SRAM，内置十位 ADC、DAC 转换器，无需外部三总线结构，极大减少了外界电磁噪声的干扰，提高系统的稳定性。2在凌阳单片机不用的电源端和地端接上 0.1F 的去耦电容，提高单片机的抗干扰能力。3本次设计采用 SPCE061A 单片机为 PLCC84 封装的，有 15 个空余脚，在使用时确保 15 个空余脚悬浮。4启用 SPCE061A 的 WatchDog 功能，复位时间为 0.75s，防止单片机受到干扰或程序运行混乱而陷入死循环。5设置复位电路，当电源失效或电压降到某一电压值以下时，产生复位信号对系统进行复位。6GPS 信号容易受到建筑和金属的阻隔，所以应当尽量减少对 GPS 的屏蔽。7接地技术往往是抑制噪音的重要手段，良好的接地可以在很大程度上抑制系统内部噪音耦合，防止外部干扰的侵入，提高系统的抗干扰能力。设备的金属外壳等要安全接地；屏蔽用的导体必须良好接地；此外数字地与模拟地要分开，最后只在一点相连，如果两者不分，则会互相干扰。以上措施有效的保证了系统的可靠性，确保系统能够准确、可靠运行。第六章 系统可靠性设计和误差分析- 45 -6.2 GPS 误差源的分析GPS 测量中出现的各种误差按其来源大致可分为三种类型：1与卫星有关的误差：主要包括卫星星历误差、卫星钟的误差、地球自转的影响和相对论效应的影响等；2信号传播误差：因为 GPS 卫星是在距地面 20000km 的高空中运行，GPS信号向地面传播时要经过大气层，因此，信号传播误差主要是信号通过电离层和对流层的影响。此外，还有信号传播的多路径效应的影响；3观测误差和接收设备的误差。由于前两项误差是本次设计无法控制的误差，在本次设计中 GPS 接收设备是采用单点模式产品 GARMIN GPS 25LP，此芯片误差也以固定，这里不做过多的考虑。6.3 车辆行进中产生的偏差由于实际上车辆行使的路线和指定播报点总是要有一定差距的（如图 6-1所示） ，这种情况只有在行进方向的左右两侧产生，这种偏差的最大值记为，LRE且是不会超过 2m 的；另一个影响因素是在运行状态下两次采集时间间隔LRE中车辆行走距离的影响，这种影响只产生在行进方向的前后两个方向，这种偏差的最大值记为，由于公交车辆在进站前的行使速度是限制在 30km/s 之内FAE的，而 GPS 数据采集间隔小于 1s，所以两次采集时间间隔中车辆行走距离小于8.3m，4.15m。FAELREFAE实际行走路线指定行走路线图 6-1 车辆行进中偏差分析图综上两种情况，产生的综合最大误差 E4.61m。此值只是22FALREE理论上的偏差，要应在实际中运行还需对系统进行动态测试，确保定位精度在第六章 系统可靠性设计和误差分析- 46 -规定范围以内。第七章 结论及展望- 47 -第七章 结论及展望优先发展城市公共交通,不仅可以缓解城市交通拥堵的问题，也是改善城市环境，促进城市可持续发展的必然要求。科技含金量高、环保型、智能型的公交设施已成为一个国家和地区发展水平和国际形象的重要衡量标准。公共交通必须依靠科技进步来满足日益增长的社会需求，这一点已经成为共识。目前， 国内公交事业正处于大发展阶段，其中，十分明显的趋势是客车档次在提高、数量在大幅增加，同时无人售票也是必然趋势。公交车报站器的设计满足了公交车事业的发展需求，司机可以通过键盘进行报站控制，通过语音和显示屏进行报站，减轻了乘务人员的负担。但在控制过程中，由于要分散司机的注意力，同时就存在着安全隐患，本次设计对以往的公交车报站器进行了改进，增加了 GPS 技术，使其具备手动报站和 GPS 自动报站两种报站方式，采用先进的卫星定位技术与凌阳 SPCE061A 强大的语音播报技术相结合的方式，改变了传统公交车语音报站器必须由司机操控才能工作的落后方式。进站、出站自动播报站名及服务用语，准确、及时、完全不需要人工介入，是公交车语音报站器的一项技术革命，它为公交车的安全行驶和对乘客提供报站服务及乘坐安全提供了一定的保障，实现了公交车报站器的完全智能化。虽然目前本课题中公交车自动报站系统尚没有做出实物，但其主要功能己经实现，在 GPS 系统不稳定的情况下可以由键盘进行控制语音播报，达到设计要求。下一步要做工作是把该系统进一步完善，随着 GPS 技术的发展成熟，GPS 产品成本的降低，增强 GPS 系统的稳定性，达到真正意义的 GPS 自动报站系统，符合实际应用的要求。参考文献- 48 -参考文献 1 谭博学，苗汇静.集成电路原理及应用M.北京：电子工业出版社，20032 童诗白，华成英.模拟电子技术基础M.北京：高等教育出版社，20003 罗亚非.凌阳 16 位单片机应用基础.北京：北京航空航天大学出版社，20053 李晓白.凌阳 16 位单片机 C 语言开发.北京：北京航空航天大学出版社，20064 侯媛彬，袁益民，崔汉平等.凌阳单片机原理及其毕业设计精选.北京：科学出版社，20065 凌阳科技大学计划编著.凌阳单片机在大学生电子竞赛中的应用.北京：北京航空航天大学出版社，20056 凌阳科技编著.凌阳 16 位单片机开发实例.北京：北京航空航天大学出版社，20067 戴佳，戴卫恒编著.51 单片机 C 语言应用程序设计实例精讲.北京：电子工业出版社，20068 中国集成电路大全（集成运算放大器分册）.北京：国防工业出版社，19859 王福瑞.单片机微机测控系统设计大全.北京：北京航空航天大学出版社，199810 李明峰，冯宝红，刘三枝编著.GPS 定位技术及其应用.北京：国防工业出版社，200611 黄智伟. GPS 接收机电路设计.北京：国防工业出版社，200512 李征航，黄劲松.GPS 测量与数据处理.武汉：武汉大学出版社，200513 张培仁，张志坚，高修峰.十六位单片微处理器原理机应用.北京：清华大学出版社，200514 戴文进，章卫国.自动化专业英语.北京：武汉工业大学出版社，200115 Abby, Darwin. GPS field testing the untold stories. Proceedings of the National Technical Meeting, Institute of Navigation, Navigating the Earth and Beyond, 1994: 465-494P16 Tolman, Brian W. The GPS Toolkit-Open source GPS software. Proceedings of the 17th International Technical Meeting of the Satellite Division of the Institute of navigation, ION GNSS 2004, 2004: 2044-2053P 17 Minowa,Tadashi.Polyhedral GPS receiver system for attitude determination.IEEE 60th Vehicular Technology Conference VTC2004-Fall: Wireless Technologies for Global Security, 2044: 4108-4112P致 谢- 49 -致谢首先，要衷心感谢我的导师苗汇静副教授，感谢他这学期对我的关心、支持和帮助。在整个毕业设计期间，苗老师不但为我提供了良好的学习环境，而且以高度的责任心、渊博的学识在诸多方面给我教导和培养。苗老师严谨的治学态度、缜密敏锐的科学思维和自由活泼的学术思想给我留下了深刻的印象，将使我终生受益匪浅。苗老师严谨求实的工作作风和治学态度，以及极大的工作热情将是我一生学习的榜样。在我毕业课题的设计中，她富于创造性的想法给予我很多的启发和帮助；这一切使得我顺利完成课题的研究和论文的撰写，也顺利地完成了本科生阶段的学业。在本论文即将结稿时，我要向尊敬的老师表示最衷心的感谢。在论文撰写过程中，曾得到许多老师和同学的帮助，在此不胜感激。特别要感谢我同组的同学们对我的关心和帮助，在我遇到疑难时他们都很热情的帮我解决问题，使我的论文顺利完成。最后，
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