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1. 方案设计
1.1 方案论证
目前，公交车报站有四种设计方案。
方案一：公交车无线射频RF自动报站系统。公交车快到站台时，车内的自动报站器通过无线射频收发NRF401芯片组成的无线通信电路，接收到站台上的无线收发电路发出的信息，站台接收电路收到信息后送给单片机，由单片机控制完成车内的语音播报和液晶显示[1]。无线射频RF自动报站的发射部分容易出现故障，需要专业人员定期进行软硬件文护，通用性不太理想。
方案二：公交车编码自动报站系统。站台信息通过编码数据发射，经无线数据接收、解码，单片机接收到相应的站次信息，控制语音播报与液晶显示。而采用编码芯片的公交车自动报站系统需要编码芯片进行数据发射和接收，容易受到环境和地理位置的制约，效果也不是太好。
方案三：手动公交车报站系统。公交车快到车站时，公交车驾驶员操控按钮来实现报站，但该方式存在很多缺陷：首先影响司机的驾驶，会使司机在驾驶中，特别是在靠站过程中分散精力，容易造成安全事故；另外由于一些司机的责任心不强，经常造成报站时漏报、错报等问题[2]。
方案四：GPS公交车自动报站系统。用户终端可以随时接收至少四颗工作卫星的导航信息，从而解算出相应的经、纬度信息，同时计算出其实时坐标，将其与站点坐标相比较，当车辆驶入站点设定距离范围内时，单片机接收到信号，系统自动报站，液晶显示相关服务信息，其定位准确，实现了公交车报站的自动化和智能化。
鉴于以上描述，本设计采用GPS定位的公交车的语音播报与显示系统设计，具有定位准确、语音清晰、功耗低、使用方便等突出优点。
1.2 整体方案概述
本系统采用AT89C51单片机为控制核心，通过虚拟GPS 软件Virtual GPS发送车辆的经度、纬度、速度、时间等适时信息，单片机接收发送来的卫星导航信息和星钟校正参数的时间，计算出公交车当前的经、纬度坐标信息，与存储在单片机内的车站的经纬度信息进行比对，在一定的距离范围之内时，单片机通过程序控制液晶显示器AMPIRE128×64显示站次等服务提示信息，同时通过SPI串行口通信调用语音芯片ISD4004录制好的语音信息，通过功率放大电路LM386，驱动扬声器自动播放站次和温馨提示等语音信息。如“XX站到了，请需要下车的乘客从后门下车”，“车辆起步，请站稳扶好，下一站是XX”，“请发扬雷锋精神，为老人和小孩让座”。本系统包含控制模块，按键控制模块，语音模块，GPS接收模块，显示模块，图1为系统组成框图。
图1 系统组成框图
2. 系统硬件设计
2.1 控制模块
单片机是一块集成电路芯片的微控制器，它集成了中央处理器（CPU）、并串行I/O口、存储器（RAM、ROM) 、定时器/计数器、中断系统、系统时钟电路及系统总线的微型计算机。
控制模块采用AT89C51单片机，共40个引脚，有P0口、P1口、P2口、P3口4个输入输出端口与外围电路进行通信。本次设计通过P0口实现单片机与液晶显示器的控制，把命令和数据通过P0口传送到液晶显示器的DDRAM寄存器内，实现信息的显示，通过P3.0和P3.1的串口通信端口，与虚拟GPS软件实现通信，接收Virtual GPS发送的经、纬度信息，在单片机内与预先设定的站次信息进行数据比较，确定显示和播报模块的运行与否。若经纬度信息在进站、离站模式，单片机端口软件置1实现LED灯显示和扬声器的发声，达到控制的功能。通过P1.0和P1.1外接2个按键，若单片机扫描到K1被按下，终止语音播报与显示功能，若单片机扫描到K2被按下，扬声器发出警报通知，提醒乘客出现紧急情况。
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