王娜

摘 要：本設(shè)計(jì)由GPS模塊、語音錄放模塊、按鍵模塊、液晶顯示模塊、報(bào)警模塊組成。以單片機(jī)STC89C52為主控單元，通過GPS模塊實(shí)時(shí)檢測(cè)位置、速度、時(shí)間等信息，繼而反饋給單片機(jī)，單片機(jī)從GPS得到數(shù)據(jù)，顯示于LCD12864。超速立即報(bào)警，蜂鳴器在實(shí)測(cè)速度大于預(yù)設(shè)速度時(shí)響起。利用ISD4004芯片，實(shí)現(xiàn)語音錄放，進(jìn)行語音播報(bào)、到站提醒、溫馨提示，達(dá)到自動(dòng)報(bào)站目的，還能隨時(shí)隨地通過錄音更新站點(diǎn)信息及溫馨提示等。通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，基于GPS定位的單位車輛管理系統(tǒng)可完成液晶屏顯示站名、超速報(bào)警、語音播放到站名稱、溫馨提示、循環(huán)顯示及播放功能。

關(guān)鍵詞：GPS;單片機(jī);超速報(bào)警;單位車輛管理

通勤車作為單位最普遍使用的交通運(yùn)輸工具，加速實(shí)現(xiàn)智能化車輛管理系統(tǒng)乃大勢(shì)所趨。對(duì)于傳統(tǒng)的通勤車，無自動(dòng)報(bào)站功能，職工辛苦工作一整天，下班坐車時(shí)喜歡小憩一下，如果沒有人提醒就很容易錯(cuò)過站點(diǎn)，給生活帶來不便。與此同時(shí)，通過GPS定位可完成車輛實(shí)時(shí)監(jiān)控，促進(jìn)駕駛員合規(guī)駕駛，有效遏制公車私用現(xiàn)象。本次設(shè)計(jì)為實(shí)現(xiàn)智慧車輛管理，特加入GPS模塊，完成了基于GPS定位的單位車輛管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。

本設(shè)計(jì)的目標(biāo)是完成能夠精準(zhǔn)定位的單位車輛管理系統(tǒng)。使用GPS來收集數(shù)據(jù)，準(zhǔn)確獲得車輛坐標(biāo)位置，以及檢測(cè)行車速度;利用液晶顯示屏，循環(huán)顯示站點(diǎn)信息;利用語音錄放技術(shù)，模擬人聲報(bào)站，根據(jù)通勤車的位置自動(dòng)循環(huán)報(bào)站及預(yù)報(bào)站，并進(jìn)行溫馨提示，同時(shí)實(shí)現(xiàn)超速報(bào)警功能;利用按鍵功能，可以向上、向下報(bào)站。

1 GPS單位車輛管理系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

根據(jù)本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)，此次設(shè)計(jì)的整個(gè)硬件電路包括以下部分：

（1）單片機(jī)最小系統(tǒng)：是整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的焦點(diǎn)，STC89C52和GPS接收機(jī)通過串口通信，處理GPS串口輸出信息，得到接收機(jī)的經(jīng)緯度、時(shí)間等。

（2）GPS電路：本設(shè)計(jì)采用的GPS優(yōu)點(diǎn)眾多，屬于多用途獨(dú)立種類的GPS模塊。GPS模組調(diào)用了最新的KickStart技術(shù)，工作衛(wèi)星發(fā)送導(dǎo)航數(shù)據(jù)給用戶終端，由發(fā)來的經(jīng)緯度計(jì)算出當(dāng)時(shí)具體坐標(biāo)，并與之前設(shè)置好的站點(diǎn)坐標(biāo)進(jìn)行比較，當(dāng)車輛接近站點(diǎn)處時(shí)，經(jīng)對(duì)比坐標(biāo)一致，系統(tǒng)報(bào)站。同時(shí)實(shí)時(shí)測(cè)量通勤車時(shí)速，為后面的報(bào)警電路提供數(shù)據(jù)。

（3）ISD4004語音錄放電路：ISD4004采用ChipCorder技術(shù)，可以直接保存，不需要通過A/D的轉(zhuǎn)換以及壓縮。該電路通過ISD4004芯片進(jìn)行語音錄制，通過LM386芯片放大與播放，由于采集聲波信號(hào)不受長(zhǎng)度等因素的限制，故可實(shí)現(xiàn)隨時(shí)更改錄入的站點(diǎn)信息的功能。

（4）LCD12864液晶顯示電路：?jiǎn)纹瑱C(jī)的P01-P07口通過10K的上拉電阻與LCD12864的D0-D7數(shù)據(jù)口連接，而P25、P26、P27分別接LCD12864的指令數(shù)據(jù)端口、讀寫控制端口、使能端口?；赟T7920控制芯片的LCD12864作為液晶顯示屏，采用動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)，用于顯示到站信息、下一站信息、坐標(biāo)、速度。

（5）按鍵電路：特設(shè)計(jì)按鍵功能，不僅可以通過按鍵設(shè)置站點(diǎn)信息（語音播報(bào)、站點(diǎn)坐標(biāo)）和溫馨提示，還可以在GPS出現(xiàn)故障時(shí)通過駕駛員進(jìn)行手動(dòng)切換站點(diǎn)。

（6）報(bào)警電路：PC機(jī)將P25引腳作為蜂鳴器與單片機(jī)傳輸信號(hào)的I/O端口，外接一個(gè)S8550型三極管，放大P25輸出電流。通過GPS讀取速度信息，與預(yù)設(shè)速度進(jìn)行比較，超速時(shí)報(bào)警，加大了行車安全系數(shù)。

2 GPS單位車輛管理系統(tǒng)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

2.1 GPS單位車輛管理系統(tǒng)軟件總體設(shè)計(jì)

整個(gè)系統(tǒng)的核心是在系統(tǒng)軟件控制下實(shí)現(xiàn)GPS接收模塊與單片機(jī)的通訊，系統(tǒng)根據(jù)GPS定位數(shù)據(jù)和單片機(jī)預(yù)設(shè)線路進(jìn)行對(duì)比，進(jìn)行到站報(bào)站、溫馨提示、超速報(bào)警，由單片機(jī)發(fā)出信號(hào)，把當(dāng)時(shí)存放在單片機(jī)EEPROM里面的時(shí)間、文字信息提取出來并顯示在LCD液晶顯示屏上。首先是主程序?qū)纹瑱C(jī)資源進(jìn)行初始化，然后開始調(diào)用各個(gè)模塊的子程序。系統(tǒng)初始化，是利用程序?qū)纹瑱C(jī)CPU芯片、外部器件及接口、系統(tǒng)這三部分進(jìn)行初始化。第一部分包括設(shè)定定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的工作方式，對(duì)其進(jìn)行預(yù)置數(shù)，設(shè)RAM單元初值，設(shè)置入口地址，打開外部中斷;第二部分包括初始化GPS、液晶顯示屏、語音芯片的串口;第三部分包括設(shè)置系統(tǒng)的全局變量、指針和數(shù)組、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。

2.2GPS子程序模塊

系統(tǒng)上電開始，GPS模塊不斷接收定位信息，每秒輸出一個(gè)定位信息（GPS包），將GPS包傳至單片機(jī)對(duì)其進(jìn)行檢查處理。格式正確有效時(shí)進(jìn)入下一步的語音自動(dòng)報(bào)站服務(wù)程序。GPS信息的接收與處理是在串口中斷程序中實(shí)現(xiàn)的，使用中斷可以及時(shí)接收提取 GPS數(shù)據(jù)，因?yàn)閹^是$GPRMC的數(shù)據(jù)不多，通信及數(shù)據(jù)處理過程只需要大概 5ms左右，系統(tǒng)可以及時(shí)播放站名及其它語音信息。通勤車的每一站的經(jīng)緯度需要提前測(cè)量好存入系統(tǒng)，作為對(duì)比對(duì)象。CPU將速度和時(shí)間信息通過串口傳至LCD顯示屏，若超過預(yù)設(shè)值，發(fā)出警報(bào)，蜂鳴器響。

該軟件的編寫主要是設(shè)置GPS模塊與單片機(jī)串口通信、參數(shù)顯示及人機(jī)接口。主要包括初始化、數(shù)據(jù)處理、顯示。其中初始化包括各種寄存器配置、串口相關(guān)配置及外圍電路初始化。數(shù)據(jù)處理主要對(duì)接收數(shù)據(jù)的解碼、儲(chǔ)存和數(shù)據(jù)更新等。

2.3語音錄放子程序模塊

電路上電后，程序首先完成程序的初始化，隨后查詢按鍵狀態(tài)，進(jìn)入系統(tǒng)待機(jī)狀態(tài)。如果有按鍵按下，則轉(zhuǎn)去執(zhí)行該按鍵指向的工作程序。按鍵包括錄音鍵和放音鍵。按鍵選中錄音模式，設(shè)置錄音地址，開始錄音。按鍵發(fā)送放音地址，切換站點(diǎn)同時(shí)播放音頻。以達(dá)到語音錄放的目的。

2.4液晶顯示子程序模塊

在對(duì)LCD12864進(jìn)行控制的過程中，對(duì)液晶的讀寫是最根本的方式。大多數(shù)對(duì)于LCD12864的操作都是通過高低電平搭配來實(shí)現(xiàn)的，將R/W置為0對(duì)12864執(zhí)行寫操作，此時(shí)，若RS端為1，則寫數(shù)據(jù)到數(shù)據(jù)緩存器，若RS端為0，則寫指令到指令緩存器。需要注意的地方是在有效數(shù)據(jù)出現(xiàn)的時(shí)間段里Tc必須合適，不能太短，否則會(huì)造成讀寫失敗。

結(jié)論

本GPS單位車輛管理系統(tǒng)將當(dāng)下應(yīng)用極廣的GPS應(yīng)用到單位的通勤車上，實(shí)現(xiàn)了智能化車輛管理系統(tǒng)，功能實(shí)用，能有效的解決職工坐過站的情況，提高職工幸福指數(shù)。還能有效杜絕駕駛員公車私用、違章駕駛等現(xiàn)象。按照硬件軟件設(shè)計(jì)兩部分來完成本次設(shè)計(jì)，基本實(shí)現(xiàn)了開始想要達(dá)到的功能要求。但是，也有著需要改進(jìn)的地方。比如GPS在垂直方向的精度低，高架橋上橋下難以區(qū)分，并且在靜止時(shí)速度和航向都不準(zhǔn)確，運(yùn)動(dòng)到一定速度時(shí)才能測(cè)得準(zhǔn)確數(shù)據(jù)。還有就是在設(shè)計(jì)程序上缺乏靈活性，并沒有完全的實(shí)現(xiàn)GPS的所有功能，今后將進(jìn)一步拓展高度顯示、衛(wèi)星信號(hào)情況等功能以增強(qiáng)系統(tǒng)的實(shí)用性。

參考文獻(xiàn)：

[1] 張校珩. 單片機(jī)C語言編程100例[M]. 北京：中國電力出版社， 2014： 17-49.

[2] 韓雁， 徐煜明. C51單片機(jī)及應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)[M]. 北京：電子工業(yè)出版社， 2016： 5-35.

[3] 張亮紅， 劉文怡， 王紅亮. 基于單片機(jī)的GPS定位系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]. 電子器件， 2015， 38（5）：1187-1191.