【《基于STM微控制器的公交车自动播报系统设计》13000字】

第页共4页引言随着我国现代社会生活的迅猛发展与进步,公交车己经逐渐地成为了现代社会人们不可忽略的重要组成部分,在现代化的城市中,人们上班、下学、日常出行等各种日常生活行为过程中都慢慢地开始离不开公交车这种重要的交通工具。而且公交车已经作为一种具有较高的道路资源利用率、高效益、高载客量以及较少污染和环境污染的大众化交通工具,在我国这个道路发展迅速的当今社会和现代化城市里,成为了越来更多年轻人日常生活和工作的首选,越来越能够获得社会认可和政府支持以及推广。因此,公交车的播报站点已经成为一个重要的问题,公交车的播报站点最初是由手工进行播报,随后又出现了自动播报器,近几年又开始出现自动播报系统。人工播报器和手动播报器都是需要使用人工的行为才能完成,这两种播报方式对于人力的要求都比较高,效率和精度都非常低,还容易错报漏报站点。由此可见自动播报系统的重要性。1绪论近几年，随着全国各地都纷纷出现较为严重的交通堵塞问题，越来越多的人选择乘坐公交车出行。老式的公交车设施较为落后，存在噪声较大、排放量高、行驶不够稳定等一系列问题，播报系统使用人工播报，较为落后，且乘坐体验都不是很好。近几年以来,我国先后出现了纯电动公交、气电混合能源公交、和天然气公交等一系列的新型公交车。这些新型公交车噪声小，排放量低、低碳环保、对环境污染小，而且行驶平稳，空调、播报等设施更为先进，极大提高了乘客们的乘坐体验。随着高科技的逐步发展,当前国内主要大城市的公共汽车都逐渐发展开始采用自动播报站点的系统进行报站,公共汽车上都普遍安装了GPS自动播报系统来实现站点的自动播报,可以直接通过GPS定位自动分析和识别。自动播报站点系统具有了报站的精准性,不再需要人工操作,不需要靠任何车外的设施就能实现自动播报等优势。1.1国内外研究现状和发展趋势在国内外公交车主要使用的语音报站器有以下几种：第一种是一般的语音报站仪。其工作原理是列车到站前由旅客乘务人员在列车上按动"进站"的按钮后即可开始报站;出站时由列车的乘务员在地铁上按下"出站",开始填写下站的站名;通过编码序号的方式记录每一个站点。成本低是其主要的优点,但也存在明显的缺陷,需要乘务员能够时刻地集中他们的注意力,关注在进站和出入口的情况,还必须要记住车辆在站点上的顺序,这样就会导致车辆出现安全隐患的问题,而且报站的位置不一定要做得足够准确,存在的偏差取决于乘务员对此类型的报站器熟练度。其次是门控语音报站器。门控语音报站器即将语音报站器和开门、关门时产生的信号的设备进行连接，当公交车开门关门时会出现自动报站。其成本较低，但因为需要开门和关门信号，因此不能够提前报站，如果出现有人需要中途下车等意外情况则会打乱播报站点的顺序。无线语音报站器也是一种重要的语音报站器,这种语音报站器首先需要在所有公交车的路上途经的每一个站点都设置一个发射的信标地点,当一辆公交车接近的站点上所接受到的信标地点时,即可以开始对其进行语音报站,当一辆公交车离开该站,接受的信标地点已经消失时,将播报其他下一个站点的情况。此种报站器的方式应该是报站准确,不会有错报或者漏报等情况的现象,但这种方式成本太高,因为我们需要在站点内部建设一个无线接入式发射信标,建设的成本高,站点的维护成本也很昂贵,而当公交车数量过多时会出现较为严重的互相干扰频率现象。GPS自动语音报站器主要是GPS全球定位系统技术成熟后首次出现的一种全自动报站器,这种全球式报站器是通过在公交车上直接安装，实时与GPS定位系统进行交互,以便能够准确地识别输入到该站点的位置和信息并对其进行播报,其不仅不需要人工来进行操作,而且在GPS定位技术成熟的现在,报站可以精确到几米之内,无须修建设其他设备,成本相对较低。GPS定位技术在现在已经变得比较成熟，越来越多需要进行定位的设备都使用了GPS系统，公交车的播报站点系统也不例外，在科技发达的时代，播报系统逐步向自动播报发展，GPS自动播报系统的出现已成必然，并且在将来应该会越做越好，功能逐渐增加，必将时未来新型公交的必然选择。1.2公交车自动播报系统的研究意义随着我国城市化的进程和经济发展的迅速，公共交通已经成为大中小城市的基础公共设施之一，现在城市内公共交通的主要方式大致有两种，分别为公交车和地铁。两种类型的公共交通方式都具备了各自的优缺点和特殊性，公交车的投入很小，价格低廉，乘客换乘比较方便，建筑和维护的成本较低，但缺点也很明显，速度慢，高峰期时候堵车现象严重，乘客在站等待时间不定，容易错过公交车班次；地铁的乘坐体验较好，更加舒适安全，更加绿色环保，不会出现堵塞现象，乘客可以精准掌握出发时间和到达时间，但实际的缺陷也有很多，地铁站的占地较大，现在只能在大中城市进行建设，一个地铁站的站点和路线的建筑成本很高、建设时间长、维护成本高，在高峰期也会出现挤不上地铁的情况。由此可见，每种公共交通方式都各有好坏，因此，每一种公共交通方式都还需要进一步完善。智能化社会的到来，促使了许多智能化设施的诞生，现在普遍提倡“科技改变生活”，智能科技也在逐渐融入我们的生活之中。公共交通也不例外，现在的新型能源公交车都开始使用了一些智能系统，最具有代表性的就是自动报站系统，不仅能够减少人力资源的使用，而且能够提高公交车的运行效率，为人们提供更加快速、便捷的公共服务。本次毕业设计便是利用微控制器主控芯片来设计出一种能够在公交车上使用的自动播报站点系统。此设计能够在公交车系统的发展中起了至关重要的作用，能够引导乘客正确获得站点信息，能使乘客获得一个更好的乘坐体验。2公交车自动播报系统设计方案首次看到此设计题目时，经过自己对系统设计题目的分析和思考，得出如图2-1所示为本系统设计的总体初步设计方案，由图可知需要一个定位系统和主控芯片，现分别对这两部分所需要使用的系统进行选择。图2-1初步设计方案在定位系统的选择方面，首先，第一种是北斗卫星导航系统（北斗系统）。北斗系统是我们中国自主开发并实施建设的一款全球卫星定位系统，其具备定位精度高，可进行全天候、全天时的导航等一系列特点，目前在我国的交通运输、公共安全等许多领域已经获得了广泛的应用。第二种GPS全球定位系统(GlobalPositioningSystem)。GPS定位系统是很久之前美国开发的一款定位系统，同样具备在全天候都能够连续不断的进行定位的能力，且具有高精度，观测时间短，仪器操作比较简便。由于GPS系统开发时间长，目前GPS使用技术已经变得足够成熟，可使用的资料也比较多，因此本设计打算使用GPS系统来进行定位。主控芯片的选择。FPGA(FieldProgrammableGateArray)在技术上是近年来作为一种专用于集成电路(Asic)应用领域其中的一种半定制集成电路而开始出现的,FPGA以并行操作和运算语音为主,以硬件描述语音操作方式来进行实现,但与PC或者微控制器等操作方式有很大的差异性和区别,因此在技术上入门比较困难。微控制器(microcontrollerunit),也称单片机，是现在电子产品行业应用得较多的芯片，拥有许多接口和功能，编程语言使用的是C语言，因此在现代生活中的越来越广泛。由于本人的C语言有不错的基础，FPGA虽然学过但是学得不是很懂，所以本设计主控芯片选择微控制器。2.1公交车自动播报系统设计要求(1)本系统需要以89C51或者STM32系列微控制器为主控核心，设计一款可以实现通过GPS系统自动播报站点的系统。要求如下：EQ\o\ac(○,1)车子到站时有到站站名播报、起步时有下个站点名播报；EQ\o\ac(○,2)位置误差不超过15米；EQ\o\ac(○,3)公交车自动定位，并能检测加速/减速信号，作出相应的温馨提示等播报；EQ\o\ac(○,4)播报方式包含语音和显示牌两种方式，播报声音响亮，符合实际环境的需要；EQ\o\ac(○,5)包含6个以上的公交车站点信息。(2)根据设计要求制定本设计的方案，得到本次毕业设计方案的系统设计框图如图2-2所示：图2-2公交车自动播报系统设计框图首先从GPS模块获取到经纬度信息，从加速度传感器模块中获取加速以及减速信号，然后分别将这些经纬度信息和加速减速信号发送到主控芯片上进行特定地处理，经过主控芯片处理后将所需的信号分别发送到语音播报模块和显示屏模块上，使语音模块发送出对应的语音信息、显示屏模块显示出相应的站点信息，即可实现设计的要求。2.2公交车自动播报系统设计方案根据设计所需要达到的要求，经过一段时间的研究和分析，初步对所需解决设计方案进一步进行挑选，设计方案如下：EQ\o\ac(○,1)根据设计要求选择精度合适的GPS模块，学习模块的使用方法，将所需要用到的参数提取出来；EQ\o\ac(○,2)通过GPS模块获取GPS数据，将GPS数据发送到主控芯片中进行处理；EQ\o\ac(○,3)将处理好的数据生成不同的信号，将信号发送给语音播报模块和显示屏模块；EQ\o\ac(○,4)提前设置好语音播报模块和显示屏模块所要输出的内容，检查其输出结果的正确性。2.3公交车自动播报系统模块选择2.3.1核心微控制器的选型(1)AT89C51或AT89C52单片机AT89C51或AT89C52单片机是最基本的、应用最广泛的单片机，是电子方面的许多初学者第一个学习的，也是最容易上手的基础单片机。但其运行速度相对比较慢，且对芯片的保护能力较差，容易对芯片造成损坏。(2)STM32系列微控制器STM32系列是专门为要求成本低、性能高、功耗低的各种嵌入式应用设计出来的ARM。STM32系列的程序都是模块化的，接口相对于AT89C51和AT89C52单片机更为简单，工作运行速度更快。综上所述，经过自己的分析和研究，方案一中的两种单片机虽然成本较低、应用广泛、使用简单，但使用起来并没有方案二中的STM32系列的微控制器方便，并且工作速度更为快速、工作量更加充足。因此选择使用STM32系列微控制器。表2-1STM32系列部分U(S)ART接口数表STM32系列型号U(S)ART接口数STM32F103C4T62STM32F103R6H62STM32F103C8T63STM32F103R8H63至于STM32系列微控制器的选型，语音播报模块有一线串口、标准串口和TTL电平三个UART接口，因此所选的STM32系列微控制器的UART接口数量也应该是三个，如表2-1所示，再通过成本、效率等因素的筛选之后，STM32系列微控制器最终选型为STM32F103C8T6。2.3.2显示模块的选型(1)LCD1602液晶显示屏模块LCD1602液晶显示屏由字符型液晶显示屏（LCD）、控制驱动主电路HD44780和扩展驱动电路HD44100三个主要电路模块组成，是日常生活中常用于简易显示屏中的一种字符型液晶显示模块。LCD1602是用的字符型液晶显示屏，控制显示字母和数字较为简便，且成本较低，控制较为简单。但其显示出来的字母和数字的大小会被显示屏进行限制，而且最多只能够显示16×2个字符，以及不能够显示出图像、曲线等等不规则图形。(2)USARTHMI智能串口屏模块USARTHMI智能串口屏是一种新型的智能显示屏，这种显示屏自带显示界面，只需要对这种串口屏进行串口通信，即可修改其内置的各种参数，还能通过串口屏内置的一些特定的指令实现串口屏内部的特定功能和特定操作，操作简单，供电即可直接使用，使用方便，且可以通过厂家的特定的编辑软件对其显示屏上的图案进行修改，还能够显示出特定的图像或者曲线，显示出来的字体大小也可以任意进行修改。综上所述，虽然USARTHMI智能串口屏的成本较LCD1602液晶显示屏更高一点，但其操作更为简便，显示出来的文字可以通过软件进行修改，更能加入一些图像来提高对比度。因此选择使用USARTHMI智能串口屏。USARTHMI智能串口屏的外观如图2-4所示：图2-3USARTHMI智能串口屏外观3公交车自动播报系统的硬件设计3.1微控制器模块微控制器模块选用的STM32F103C8T6型号的微控制器，其内核是ARMCortex-M3，是一款32位的的微控制器，工作频率最高为72MHz，拥有64kb容量的内部闪存程序存储器和高达20K字节的SRAM。正常工作电压为2.0至3.6伏特，可在-40至85摄氏度的环境下进行工作，同时还能够支持许多外接设备，如ADC、SPI、USART、USB等等。STM32F103C8T6微控制器作为本系统设计的核心芯片，一是需要接收位置信息数据进行处理，二是需要将处理后的数据再输出到后续的模块中，起着至关重要的作用。图3-1STM32F103C8T6实物图经过自己的研究和分析，在本系统设计中，使用的是STM32F103C8T6微控制器的最小系统板，STM32F103C8T6微控制器在本系统设计中的电路图原理图如图3-2所示。图3-2单片机模块电路图3.2GPS模块GPS模块选用的是NEO-6M模块，如图3-3所示为NEO-6M模块的实物图，其特点是灵敏度高、功耗较低、小型化、追踪灵敏度较高，其定位的精度很高，模块的精度是2.5mCEP，CEP是GPS模块的定位精度单位，2.5mCEP的意思是以2.5M为半径画一个圆，而打在圆内的点的数量有一半，由此可以看出模块的精确度比较高，可以在如楼房之间的狭窄天空下、某些遮挡物较多的环境等一些老式、普通的GPS接收模块定位不到的地方，NEO-6M也能够拥有很高精度的定位。而模块的高灵敏度、小静态漂移、低功耗及轻巧的体积，使其被运用到许多小型设备上，如用在车载GPS系统、手机的位置定位系统等一些其他需要进行定位的系统中，是现在许多轻量级GPS产品的首选模块。图3-3NEO-6MGPS模块实物图NEO-6MGPS模块采用了U-BLOXNEO-6M协议，通过其特定的协议即可提取其内部数据，虽体积小巧，但性能较为优秀，还增加了信号放大电路，有助于进行天线中信号的接收。NEO-6MGPS模块自带TTL接口，还能够兼容3.3伏特至5伏特的电平以连接各种不同类型和型号的微控制器；模块还有外接接口用来连接各种有源的天线，对环境的适应能力比较强等等，是现在成本较低，使用较为广泛的GPS模块。NEO-6MGPS模块在本设计中是接收GPS数据的模块，GPS的数据都来源于这个模块，是本系统设计主要模块之一，其电路图如图3-4所示：图3-4NEO-6MGPS模块电路图3.3语音播报模块语音播报模块选用的是JQ8900MP3语音播报模块，其实物图如图3-5所示，JQ8900语音播报模块支持MP3WAV硬件解码，拥有多种控制模式、两线串口模式和一线串口控制模式，能够直接操作储存卡内部的特定语音，还有专用的配套上位机可以帮助初学者快速上手，并且有成熟的指令和指令解析，能够让硬件调试方便，应用运行更加稳定，能够自动生成所需要的指令。图3-5JQ8900MP3语音播报模块实物图JQ8900语音播报模块支持采样率在6K~22KHz之间的音频，能够展现出所要加载音频几乎无损的音质。而且其成本较低，使用与调试简单的特点使得此模块被广泛应用。此模块现在在大部分车载语音播报、各种语音报警提示以及各种公共场合出入口语音提示都被持续使用。此模块在本设计中起到了播报特定语音的作用，是本系统设计中极其重要的部分之一，其电路图如图3-6所示：图3-6JQ8900MP3语音播报模块电路图3.4显示屏模块显示屏模块选用的是USARTHMI智能串口屏，其实物图如3-7所示，是现在应用逐渐广泛的一种显示屏模块，具有操作简便，外观美观大方，显示清晰等一系列优点，可通过配合其厂家的软件对显示屏的显示内容进行预设，更能通过串口通信对其内容进行相应的更改，以达到用主控芯片控制显示出来的内容的目的，以实现所需设计的功能要求。图3-7USARTHMI智能串口屏实物图图3-8USARTHMI智能串口屏实物图2USARTHMI智能串口屏模块在本次设计中是为了显示出所到站点的文字性信息和所需的经纬度信息，是本系统设计中不可或缺的模块之一。在本设计中的电路原理图如图3-9所示：图3-9USARTHMI智能串口屏模块电路图3.5总体设计电路将上述所选的STM32F103C8T6微控制器、NEO-6MGPS模块、JQ8900MP3语音播报模块、USARTHMI智能串口屏模块所有在本系统设计方案中使用到的模块，按照上述所制定的设计方案连接成为电路，在AltiumDesigner软件上连接成为原理图如图3-10所示：图3-10总体设计原理图4公交车自动播报系统软件设计本系统设计的软件设计部分主要是由三个部分组成，第一部分是GPS定位模块部分，第二部分为显示屏模块显示部分，第三部分是语音播报模块部分，GPS负责接收GPS数据，然后将GPS数据发送至STM32微控制器主控芯片，主控芯片负责接收数据和处理数据，并发出相应的信号至显示屏模块和语音播报模块进行可视化输出。公交车自动播报系统设计的系统流程图如图4-1所示：图4-1公交车自动播报系统设计总体系统流程图由图4-1可得知，本系统设计先初始化所有连接模块的串口，然后初始化GPS模块、显示模块、语音模块，接着从GPS中获取GPS定位数据，再判断接收到的GPS数据是否是有效的GPS数据，如果是有效的GPS数据则将其转换成为浮点型数据，否则继续获取GPS数据。再进行经纬度的判断，判断经纬度数据是否在所在地点经纬度范围内，如果经纬度在所在地点经纬度范围内，则发送信号使得显示模块显示出站点信息和语音播报模块播报出特定的站点语音信息，否则也继续获取GPS数据。4.1微控制器模块设计微控制器模块是本文软件系统设计的一个核心组成部分,在软件系统设计过程中使用了STM32F103C8T6微控制器的最小型系统模块。在本文的设计中,STM32F103C8T6微控制器的功能和作用主要是通过处理从GPS定位模块接收到来的GPS定位数据,经过判断处理之后再将这些数据转化成不同对应信号进行输出,再将这些不同对应信息输出的信号发送给显示屏模块和语音播报模块。现在微控制器（MCU）开发平台有许多种，最常用的主要有IAREmbeddedWorkbench、STM32CubeProgrammer、KeilMDK等平台。IAREmbeddedWorkbench是一款用于对嵌入式系统的应用程序进行编译和调试的开发工具，支持许多软件编写语言，如C++语言、汇编语言等等，还支持许多著名的国际公司生产的微控制器芯片，是一个比较常见的微控制器开发平台。STM32CubeProgrammer（STM32CUBEPROG）也是一款为任意的STM32系列微控制器变成提供一体化的开发工具，可支持USB、SWD、UART、JTAG等连接方式，还支持在多种操作系统上安装和操作，有着人性化的用户使用界面，还可通过脚本进行自动操作或者手动操作。KeilMDK软件拥有uVision3、uVision4、uVision5集成开发环境和ARM编译器，支持ARM7、ARM9、Cortex-M3、Cortex-M4等一系列先进的内核处理器，技术较为领先于业内的其他开发工具。经过对比，因为本人之前接触过KeilMDK开发平台，虽然IAREmbeddedWorkbench开发平台和STM32CubeProgrammer开发平台都很优秀，各具特色，但对KeilMDK开发平台更加熟悉一些，于是决定本系统设计的微控制器开发将使用KeilMDK开发平台，使用的是uVision5开发环境进行对微控制器的开发。微控制器程序设计系统框图如图4-2所示：图4-2微控制器程序设计系统框图由图4-2可得，微控制器程序一开始先将GPS模块、显示模块和语音播报模块的串口进行初始化，然后控制语音播报模块播放一段初始的语音，接着GPS模块开始获取GPS定位数据，判断接收到的GPS数据是否是有效数据。如果是有效数据，则将此数据转换成浮点型数据，进行后续处理，否则继续获取GPS定位数据。GPS定位数据转换成浮点型数据以后，再判断数据中的经纬度数据是否在所在地点经纬度范围内，当经纬度在所在经纬度范围内时，微控制器就会通过程序用各个模块特定的函数向显示模块和语音播报模块发送相应的信号，分别让显示模块显示出相应的站点经纬度以及站名信息和语音播报模块发出相应的站点语音信息。4.2GPS定位模块软件设计本系统设计的第一部分就是GPS定位模块部分，也是整个设计中极其重要的一部分，负责定位信息的接收和将数据转移至微控制器模块处理。本系统设计使用的使ATK-NEO-6MGPS模块，通过如图4-3所示的实物图可以看到，模块有PIN1-PIN5一共五个引出脚，从左到右各个引脚的描述如表4-1所示：图4-3ATK-NEO-6MGPS模块实物图表4-1GPS模块各引脚描述引脚序号引脚名描述1VCC接电源（3.3-5.0V）2GND接地3TXD模块串口发送脚4RXD模块串口接收脚5PPS时钟脉冲输出脚其中的PPS引脚连接了模块自带的指示灯，PPS的指示灯一共有两种状态，可以通过指示灯的状态来判断此模块是否正常工作，第一种状态是常亮，其表示模块已经正常供电，开始工作，但未能接收到GPS定位信号；第二种是闪烁，表示模块接收到了GPS定位信号，定位成功。ATK-NEO-6MGPS模块输出的定位数据是采用的NMEA-0183协议，此协议是用ASCII码来传递GPS定位信息的一种协议，根据不同的代码有着多种不同的命令，其常用命令和说明如表4-2所示，本系统设计所要使用的命令为$GPRMC的命令，目的是为了获取推荐定位信息，首先需要在微控制器程序中先检测命令的输入是否是$GPRMC命令，不是此命令就会进行报错。$GPRMC即推荐定位信息(RecommendedMinimumSpecificGPS/TransitData),此语句的基本格式为：$GPRMC,(1),(2),(3),(4),(5),(6),(7),(8),(9),(10),(11),(12)*hh(CR)(LF)(1)UTC时间，hhmmss（时分秒）(2)定位状态，A=有效定位，V=无效定位(3)纬度ddmm.mmmmm（度分）(4)纬度半球N（北半球）或S（南半球）(5)经度dddmm.mmmmm（度分）(6)经度半球E（东经）或W（西经）(7)地面速率（000.0~999.9节）(8)地面航向（000.0~359.9度，以真北方为参考基准）(9)UTC日期，ddmmyy（日月年）(10)磁偏角（000.0~180.0度，前导位数不足则补0）(11)磁偏角方向，E（东）或W（西）(12)模式指示（A=自主定位，D=差分，E=估算，N=数据无效）此语句的基本格式如上述所示，由此可知我们需要的信息为经度、纬度、地面速率和地面航向，因此只需要在程序中进行判断接收到的信息是否有8个逗号即可获取所有我们需要用到的GPS数据。表4-2NMEA-0183协议常用命令表命令说明$GPGGAGPS定位信息$GPGSA当前卫星信息$GPGSV可见卫星信息$GPRMC推荐定位信息$GPVTG地面速度信息$GPGLL大地坐标信息$GPZDA当前时间(UTC)信息获取得到我们需要的GPS数据后，通过程序将经度和纬度数据转换成为浮点型数据，以便在后续的判断所在地点的经纬度范围所使用。4.3显示模块软件设计本系统设计中的显示模块的作用是显示出相应的站点信息，负责接收从主控芯片发送过来的信号并相应其程序改变字体或图像等等。所使用的USARTHMI智能串口屏能够通过一个专门的软件USARTHMI对智能串口屏中显示出的信息进行修改。USARTHMI软件的主界面如图4-4所示，以下需要用此软件进行对USARTHMI智能串口屏的操作和控制。图4-4USARTHMI主界面首先在USARTHMI软件中新建一个后缀为.hmi的文件，选择自己智能串口屏的型号，本系统设计的所使用的USARTHMI智能串口屏的型号是TJC4832K035_011，于是选择此型号，如图4-5所示。图4-5USARTHMI新建文件界面选择型号完成后，然后软件界面中间会出现一个白色方框，这个白色方框即USARTHMI智能串口屏的内部文件图案，通过在右下角如图4-6所示的属性界面中“bco”处可以对中间的方框背景颜色进行修改。图4-6文件属性界面设置好背景的颜色以后，之后在左上角工具箱部分选择“文本”选项即可在屏幕文件中放置文本框，也可以放置图片充当背景图片，使得显示屏的背景更加好看。放置好所需要的所有文本框，完成后的串口屏文件如图4-7所示。图4-7串口屏显示文件最终完成图由上图4-7可以看到串口屏显示文件上每一个文本框都带有一个自己的序号，如t0文本框显示的内容是“当前到站：”四个字体加一个符号，是一个固定不变的文本框，为了方便起见，将这一部分固定内容不需要改变的文本框背景修改成淡黄色，字体颜色使用黑色，而如t1、t2、t3等文本框则是在本系统设计中需要实时改变的文本框将使用白色背景和红色字体，红色字体更能引人注意，方便使用者与乘客们的观看。串口屏显示屏文件完成后，即可将此文件下载至智能串口屏中，当对串口屏供电时就可以显示出来。此外，USARTHMI智能串口屏还能够与微控制器实现串口通信功能，微控制器可以通过串口通信，对智能串口屏文件上的显示内容进行修改，即对上图4-7中的白色文本框通过程序进行更改。在本系统设计微控制器程序中，实现显示站点信息功能的函数名称是HMISendFont，实时显示出经纬度的函数为display_XY和实时显示出速度的函数display_Speed。函数HMISendFont的定义如图4-8所示，需要使用HMISendFont函数时，即可按HMISendFont(1)这种格式来进行在程序中的调用。图4-8HMISendFont函数定义至此，串口屏显示模块的软件设计部分基本完成。4.4语音播报模块软件设计语音播报模块在本系统设计中主要是为了播放特定的语音信息，所用的JQ8900-16P模块的实物引脚图和电路原理图如图4-9所示，图4-9JQ8900-16P模块引脚图由于我们需要用到不同的语音播报信息，因此在语音播报模块软件设计前，需要提前使用电脑上文字转语音的软件制作好所需要的语音播报信息，使用的是“迅捷文字转语音”软件，制作步骤很简单，首先需要在软件中输入需要转换的文字或者在软件中添加示例文本，此软件还可选择不同的语音配置和根据意向添加背景音乐，然后选择好输出格式以及自定义输出路径，并修改其名字按照00001.mp3、00002.mp3等文件名使得调用文件更加方便，之后将所有制作好的每个站点的语音播报信息以及别的提示音信息放入TF存储卡中，以便后面的程序调用。之后便是语音播报模块的软件设计部分，根据JQ8900-16P语音播报模块的使用手册，如果我们需要播报指定的曲目，则需要发出以下指令才可进行调用：指定曲目：AA0702曲目高曲目低SM按照上面的指令，如果指令为AA07020008BB则指定播放的时当前盘符中的第8首曲目，曲目的数木可以从1到65535。在微控制器程序方面，根据语音播报模块的使用指令，如果要控制语音播报模块播放声音，首先就是要发送一个二维数组的一个成员给语音模块，在这部分使用的数组名字为data[10][6]，此数组即可以先设定好所需要播报的曲目，其内部数据如下：u8data[10][6]={{0xAA,0x07,0x02,0x00,0x01,0xB4},{0xAA,0x07,0x02,0x00,0x02,0xB5},{0xAA,0x07,0x02,0x00,0x03,0xB6},{0xAA,0x07,0x02,0x00,0x04,0xB7},{0xAA,0x07,0x02,0x00,0x05,0xB8},{0xAA,0x07,0x02,0x00,0x06,0xB9},{0xAA,0x07,0x02,0x00,0x07,0xBA},{0xAA,0x07,0x02,0x00,0x08,0xBB},{0xAA,0x07,0x02,0x00,0x08,0xBC},{0xAA,0x07,0x02,0x00,0x0A,0xBD}}由于如上述数组所示的每组之中的第五个数据比较好进行分辨特定语音和进行调用，因此在本系统设计中只需要使用函数u3_printf对其行数即data数组的[10]进行操作，对其输入不同的数据来改变行数即可播报出特定的语音信息。5公交车自动播报系统硬件调试和误差分析5.1公交车自动播报系统硬件调试本公交车自动播报系统设计主要是由微控制器模块、GPS定位模块、语音播报模块和显示屏模块连接而成，因此本系统的硬件调试先是需要分别对这几个模块进行不同模块的调试。首先是GPS定位模块的调试，先给GPS定位模块进行供电，然后将天线接上GPS定位模块的天线接口，接下来就可以在宽阔无遮挡的环境下进行调试，在前面的部分中说过GPS定位模块的两种状态，调试模块时即可通过这两种状态来确认模块是否在进行工作，当GPS定位模块上的指示灯闪烁时，证明该模块已经在正常工作，然后将模块接上微控制器，将GPS定位模块内部数据提取出来，如果提取出来的数据没有问题，则GPS定位模块调试完成。然后是对语音播报模块的调试，先在语音播报模块的触发输入口进行信号输入，然后将与串口相关的端口，用USB线转TTL模块线连接上电脑，接着用语音播报模块厂家自带的串口调试软件对语音播报模块进行调试，看其是否能够正常发出声音，至此则语音播报模块的调试完成。接下来是显示模块的调试，先对串口屏模块进行通电，测试前面制作的显示文件能否被正常的显示出来，然后用微控制器模块的HMISendFont函数发送某些数据进入串口屏中，看其能否进行的文字切换，如果这两项测试都没有问题，则显示模块的调试完成。各个模块的调试在前面都已经调试完毕，各个模块都能够正常工作，没有出现问题以后，将各个模块按照电路原理图焊接在制作好的PCB板子上，对照电路原理图无误后，检查PCB板上的焊接情况，检查是否出现虚焊等焊接问题。接着用万用表的蜂鸣档对电路板连接进行测试，看看电路板上所有的导线是否都能够正常导通。测试电路板上的导通能力无误后，即可对整个系统进行通电测试，对板子通电以后，如果各个模块都没有出现异常，GPS定位模块指示灯正常亮起，接收到信号以后闪烁，则说明整个系统设计的基础硬件调试完成。经过实物测试，发现各个模块之间没有出现异常，GPS定位模块的指示灯正常亮起，到空旷地方一到两分钟指示灯开始闪烁，即表示GPS定位模块可以正常接收到GPS数据，智能串口屏显示出所制作的完成的显示文件。之后将前往所需要测试的特定站点进行实地测试数据，由于程序需要判断其是否在一个特定的范围内，因此每一个站点处都需要测试四个点，按照矩形方式进行测试和记录点，其数据如表5-1所示：表5-1实地测试站点经纬度信息表科技楼站相思湖站迎宾桥站(11024.8673,2519.04402)(11024.8623,2519.03172)(11025.0027,2518.93005)(11024.9902,2518.93105)(11024.8788,2518.69651)(11024.8685,2518.69752)(11024.8812,2519.04528)(11024.8806,2519.05229)(11024.9912,2518.95140)(11024.9836,2518.95197)(11024.8808,2518.69331)(11024.8690,2518.68307)第十一教学楼站D区宿舍楼站球类馆站(11024.7332,2518.89403)(11024.7403,2518.89698)(11024.4161,2518.84070)(11024.4142,2518.85162)(11024.5159,2519.07363)(11024.5256,2519.07322)(11024.7366,2518.88777)(11024.7510,2518.89453)(11024.4340,2518.84060)(11024.4337,2518.85162)(11024.5143,2519.0613)(11024.5243,2519.06004)测试完成经纬度信息以后，即可在微控制器程序里面选取范围内区间最大的经纬度完成对GPS定位数据的判断，可以得到如表5-2所示的各个站点的经纬度范围。则微控制器程序中可用此表数据进行对站点位置的判断。表5-2各个站点的经纬度范围站点名称经度范围纬度范围科技楼站11024.8623-11024.88122519.03172-2516.05129相思湖站11024.9836-11025.00202518.93005-2518.95197迎宾桥站11024.8685-11024.88212518.68307-2518.70441第十一教学楼站11024.7332-11024.75102518.88764-2518.89698D区宿舍楼站11024.4142-11024.43402518.84060-2518.85162球类馆站11024.5143-11024.52562519.06004-2519.07363经过实际测试，这六个站点的位置与之前测试的范围相差很小，几乎可以准确做到在设计所要求的偏差范围内，能够符合设计要求。5.2公交车自动播报系统误差分析本设计由于使用了GPS定位模块，GPS模块在接收GPS定位数据时，会出现微小的偏差。在实地测试过程中，便可以发现出这一点，在测试经纬度过程中，当在一个位置不动时，显示出来的GPS定位数据的最后一位数值还是会出现细微的波动。可见在本设计的GPS数据可能会出现小小的误差，可能会稍微的对实际结果产生影响，其误差在5m左右，可能会出现提前报站等现象，但此现象极其少见，对本设计