河南科技大学本科毕业设计（论文）
第1章 GPS报站器行业现状介绍
近年来，随着全国各个城市都出现了较严重地交通拥堵问题，公交出行成为越来越多人的首选。传统的公交车设施比较落后，具有行驶不稳定，噪音大，排放高等众多缺点，报站系统也比较落后，乘坐不舒适。由于近两年科技的飞速发展，市场上出现了天然气公交、气电混合公交、纯电动公交等新型公交。这种公交低排放、低碳环保，而且运行平稳，设施先进，拥有先进的空调系统，大大提高了乘客的乘坐舒适度。
这种公交一般配备比较先进的公交车报站系统。由于GPS近两年的极速发展，应经快速应用到各个领域。GPS公交报站器也迅速出现，并逐渐取代传统的手动报站器、射频报站器，逐渐成为市场上公交报站系统的主流。
目前GPS报站器技术已经趋于成熟。国内生产GPS公交报站器的厂家主要有深圳盛视天创、深圳博龙伟业、深圳牛斗科技、深圳联合安业等公司。由于GPS报站器行业已经如火如荼发展，并且市场潜力非常大，所以该行业的竞争也日趋白热化。各公司不断推出新产品，增加各种各样的新式功能。GPS公交自动报站器性能也越来越稳定，定位更加精确，价格更加低廉。
GPS自动报站系统一般具有以下特点
（1）能够全自动语音报站，可以实现安全提示，换成提醒，超速提醒等众多功能，可以增加行驶的安全性，为乘客提供更加人性化的引导服务。 （2）系统运行无需人工操作，不仅降低了司机的劳动强度，而且使报站更加规范化
（3）具有输入、输出外延设计，能够外界显示器，提供文字提醒、视频宣传功能。
（4）系统存储可擦写，便于公交路线的直线调换使用。 （5）同时具备自动报站和手动报站功能，提高系统的可靠性 （6）可以播放各种语音、视频广告，为公交公司增加隐性收入 以下是目前市面上常见的GPS报站器：
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图1-1 博龙公司生产的GPS报站器
图1-2点创科技生产的GPS报站器
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第2章 系统整体设计方案
设计利用GPS模块获取站台信息(经度、纬度坐标值，站台序号和站名)，然后将这些信息传达给主控芯片89c51单片机，主控芯片将获取的GPS信息与预存的站台坐标信息进行计算、配对，从而得出车辆的当前位置信息，以及车辆的到站、出站情况，然后通过语音模块和显示模块向车内乘客报站。整个系统的复位功能可通过按键模块来实现。 系统整体设计框图：
图2-1 系统整体框图
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第3章 硬件模块选择
§3.1 主控芯片的选择
方案一：基于FPGA（现场可编程逻辑门阵列）的VHDL语言设计：
优点:这种芯片具有高集成度、有高密度和高自由度的特点，使用起来非常方便。它的出现不仅克服了定制电路的缺点，还避免了使用传统的可编程器件时，门电路数量经常不够用的问题。 FPGA在抗干扰能力，运算速度上有很大优势。它非常广泛的被用在通信、工业控制等众多领域。随着技术的不断成熟，它的生产成本和工作功耗会进一步降低，越来越多的领域会选着FPGA作为主控芯片。
缺点：VHDL语言编写的程序不如51单片机灵活，且不容易实现预期效果。而且很难在仿真环境上体现出设计效果，用于本课题有点大材小用的感觉。
方案二：选用凌阳单片机SPEC06A作为主控芯片：
凌阳科技公司推出的SPCE061A单片机芯片是一种16位结构的微控制器。
优点：它的指令系统功能比较强大，运行效率比较高。而且其指令系统支持高级语言，这非常有利于缩短开发周期。同时它还具有低功耗，低电压的特点。特别的，它的语音功能非常强大，且自带语音的API函数，使用方便。
缺点：但是凌阳单片机的应用不够广泛，参考资料较少，普适性没有51单片机好，而且较51单片机价格更昂贵一些，所以出于降低成本的考虑，暂不选用凌阳单片机。
方案三：选用89C51单片机作为主控芯片：
89c51单片机是一种CMOS 8位微型处理器，芯片带有一个大小为4K字节的只读存储器，该存储器可编程、可擦除。
优点：它具有低电压、高性能的特性。同时在实际应用中，它非常廉价，同时拥有较高的性能和较低的资源占用率。51单片机的学习着非常多，广泛地应用在各个领域，学校课程介绍的也是51单片机，因此关于它的资料都非
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常丰富。利用已经掌握的C语言进行编程，就可以实现51单片机多种多样的功能。
缺点：语音功能不够强大，运行速度较慢，处理多线程任务的能力有限，很难满足要求执行效率高、存储容量大的系统。
单片机的选择一般要考虑以下几个方面:
（1）单片机带有的功能或者数量要稍稍大于设计所需，要留有一定的阈值，功能设计尽可能使用芯片来完成，以求尽可能的减少外围器件;
（2）技术要求：从单片机的运行环境和技术指标方面考虑,以确保单片机在一定的技术要求下能够稳定的运行;
（3）单片机性能：对于单片机的性能来说，主要有可靠性、封装方式、硬件资源、运行速率等方面;
（4）实用性：从单片机的销量考虑，对单片机的厂家和型号进行选择以确保能够长期稳定的运行;
（5）可开发性：选取的单片机要有可靠的开发工具
由于本设计属于较简单的小程序项目，需要处理的信息量比较少。综合以上各方面考虑，如果采用FPGA，则设计开发过程会相对比较复杂，开发周期会比较长，且浪费了该芯片的强大功能，性价比比较低。实现同样的功能，51单片机较凌阳单片机成本更低，更适合推广。所以基于以上优、缺点的分析，本设计采用第三套方案。选用ATMEM公司出品的89C51单片机作为本系统的主控芯片。这样不仅可以缩短开发周期，还能降低生产成本。配合使用其他专用芯片的即可实现本设计的所有功能。同时在Proteus中可以展现出比较好的设计效果。
§3.2 GPS接收模块的选择
GPS即全球定位系统，该系统利用天空中特定的导航卫星，为用户提供地理坐标以及时间信息。美国于20世纪70年代开始制定项目，研制该系统。期间总共耗时长达20年，该系统在1994年全面建成，期间耗资高达300亿美元。这是一种专门为高精度导航和定位而研制的无线电卫星系统。该系统
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