智能小车环保公交车系统

目录

一、方案论证 (1)

(一)方案的选择与比较 (1)

（二）系统组成框图 (3)

二、设计实现 (4)

（一）硬件电路图 (4)

（二）软件设计 (5)

三、调试与应用 (7)

(一)测试仪器清单 (7)

(二)功能测试 (7)

四、结束语 (7)

参考文献 (8)

附录：程序代码 (8)

智能小车环保公交车系统

摘要：本系统采用STC89C52单片机为控制核心，设计了具有自动寻迹、到站检测、自动靠站、语音播报、液晶显示等功能的智能公交车系统，为充分体现当前的环保需求，本系统采用了非电池电源进行供电。在系统设计中运用了红外检测、大容量电容电池、ISD4004语音播报系统、LCD12864液晶显示等技术，具有一定的先进性。

关键词：智能公交车；STC89C52;自动寻迹；语音播报

一、方案论证

(一)方案的选择与比较

1、控制模块

方案一：采用凌阳61板，它是16位的控制器，体积小，驱动能力高、结果简单、中断处理能力强，尤其适用于语音处理和识别部分，但价格比较贵。

方案二：STC89C52是一种低电压、高性能的COMS 8为单片机，片内8K程序存储器是FLASH工艺的，这种工艺的存储器用户可以用电的方式瞬间擦除、改写，对开发设备的要求很低，开发时间也大大缩短。且价格比较低廉，市场供应充足。

从价格方面考虑，我们选择方案二。

2、电机选择

方案一：直流电机。直流电机的控制方法比较简单，只需给电机的两根控制线加上适当的电压即可使电机转动起来，电压越高则电机转速越高。对于直流电机的速度调节，可以采用改变电压的方法，也可采用PWM调速方法。PWM调速就是使加在直流电机两端的电压为方波形式，通过改变方波的占空比实现对电机转速的调节。

方案二：步进电机。由于其转过的角度可以精确的定位，可以实现小车前进路程和位置的精确定位。虽然采用步进电机有诸多优点，步进电机的输出力矩较低，随转速的升高而下降，且在较高转速时会急剧下降，其转速较低，不适用于小车等有一定速度要求的系统。所以我们放弃了本方案。

综上所述，我们选择方案一。

3、电机驱动模块

方案一：采用专用芯片L298N作为电机驱动芯片。L298N是一个具有高电压大电流的全桥驱动芯片，它相应频率比较高，一片L298N可以分别控制两个直流电机，而且还带有控制使能端。且可用PWM进行调速，用该芯片作为电机驱动，操作方便，稳定性好，性能优良。

方案二：采用H型全桥式驱动电路，由分立元件构成电机驱动电路，很方便的实现直流电机的四象限运行，分别对应正转、正转制动、反转、反转制动。其结构简单，价格低廉，但是性能不稳定，所以我们放弃用分立元件H桥作为驱动电路。

综上所述，我们选择方案一。

4、寻迹模块

方案一：采用反射式红外发射—接收对管，检测路面的黑色引导线。当发出的红外线照到白线上时，光线被反射，接收管接收到光线的照射，输出为低电平；当发出的红外线照到黑线上时，光线被吸收，接收管接收不到光线，输出高电平。且红外对管对黑线的识别率较高，且不易受外界光线的影响，能可靠的实现线路检测。

方案二：采用光敏电阻实现对黑线引导线的识别。此方案电路结构简单，成本较低，但光敏电阻极易受外界光线的影响，容易造成误判，使小车失去控制。所以我们放弃本方案。

综上所述，我们选择方案一。

5、站台检测模块

方案一：采用超声波传感器，反应速度灵敏，距离远，受外界干扰小，但外界电路复杂。所以我们放弃了选择超声波传感器。

方案二：采用成品红外发射接收探头，其使用方便，实现简单。

综上所述，我们选择方案二。

6、语音模块

方案一：选择专门的语音存储芯片ISD1420，通过单片机进行录放音的控制。用这种方法比较简单方便，但地址模式占用的IO端口比较多，存储空间较小，智能存储总计20S的语音，无法进行语音识别。为了更好的识别语音功能，所以我们放弃了本方案。

方案二：选用ISD4004芯片实现语音播报，特点是记录声音没有段长度限制，并且声音记录不要A/D转换和压缩的，其采用FLASH作为存储介质，不要电源可保持数据长，可重复使用多次。

综上所述，我们选择方案二。

7、显示模块

方案一：使用传统的数码管作为显示部分，数码管具有低能耗，低损耗等特点，但本设计要求显示汉字和符号，所以我们放弃了选择数码管作为显示部分。

方案二：采用12864液晶显示屏。液晶屏具有轻薄短小，耗电量低，无辐射危险可视面积大，能够显示汉字和符号，画面效果好，分辨率高，并且能够满足本设计的要求。所以我们选择了液晶显示屏。

综上所述，我们选择方案二。

8、电源模块

由于本设计要求非电池供电，所以我们选择运用电容作为电源。通过电容的充放电来给小车提供电压。

9、电子公交站

由于本设计要求我们设计两个电子公交站，我们选择用发光二极管制作公交站，制作方便，电路简单。

（二）系统组成框图

根据本设计的要求，我们最终确定用STC89C52单片机作为控制核心，采用直流电机，并且L298作为电机的驱动电路，利用C语言编程来实现电机的调速；寻迹模块采用红外对管，运用ISD4004来进行语音报站，用液晶显示屏显示站名。总体组成框图如图1所示。

图1 系统组成框图

二、设计实现

（一）硬件电路图

1、电机驱动电路

把L298的5、7、10、12引脚接到单片机上，2、3、13、14分别接左右两电机，电路中的二极管起保护电路的作用，通过对单片机的编程来实现对电机的正反转的控制，还可以实现两个直流电机的PWM的调速。电路图如图2所示。

图2 电机驱动电路

2、语音播报电路

ISD4004 系列工作电压3V,单片录放时间8 至16 分钟,音质好,适用于移动电话及其他便携式电子产品中。芯片采用CMOS 技术,内含振荡器、防混淆滤波器、平滑滤波器、音频放大器、自动静噪及高密度多电平闪烁存贮陈列。芯片采用多电平直接模拟量存储技术, 每个采样值直接存贮在片内闪烁存贮器中,因此能够非常真实、自然地再现语音、音乐、音调和效果声,避免了一般固体录音电路因量化和压缩造成的量化噪声和"金属声"。采样频率可为 4.0,5.3,6.4,8.0kHz,频率越低,录放时间越长,而音质则有所下降,片内信息存于闪烁存贮器中,可在断电情况下保存100 年(典型值),反复录音10 万次。