51单片机公交车语音播报及显示系统设计+流程图+源码(3)
2.1.1 时钟电路
AT89C51单片机的时钟电路包括三种方式，即内部时钟方式、有源晶振方式和外部时钟信号方式。本设计采用为内部时钟方式，即采用外接石英晶振和微调电容组成的并联谐振电路，使AT89C51工作在12MHz频率下,图2为时钟电路。
图2 时钟电路
图3 复位电路
2.1.2 复位电路
本设计采用简单的RC复位电路，图3为复位电路，在单片机的上电瞬间，RST引脚端能出现大于2个机器周期的正脉冲，实现了自动复位。经实践证明，其复位效果稳定、可靠。
2.2按键控制模块
本设计可以通过按键来控制系统，图4为按键控制电路，K1为停止键，当K1被按下，系统停止播放语音信息和显示汉字信息，K2为应急键，当K2被按下，应急系统打开，LED显示灯亮，扬声器发出警报，液晶显示特定的显示信息，用于提醒乘客出现紧急情况。
图4 按键控制电路
图5 液晶显示接口电路
2.3 液晶显示模块
液晶显示模块是对语音模块的补充，它的作用是将语音播报的信息用文字的形式显示出来，方便乘客了解[3]。显示模块包括汉字显示和符号显示。本次设计通过P0口实现单片机与液晶显示器的控制，图5为液晶显示接口电路，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，当P0口做通用I/0口，端口不存在高阻抗，因此需要在片外接上拉电阻。通过P2口与液晶显示的控制端口连接，实现特定的显示功能。显示一个汉字需要16*16个晶振点，能显示4行汉字，一行可显示8个汉字，共32个汉字，对液晶显示器进行的操作主要是设置页地址和行地址，设定读写模式，可实现特定的行、列的信息显示。
2.4 GPS接收模块
全球定位系统（Global Positioning System)，由一个覆盖全球的24颗卫星组系统构成，在任意时刻，地球的任意一点都可以至少同时观测到4颗卫星，每颗卫星发布其位置和时间数据信号，用户接收到卫星到接收机的时间延迟，由信号的传输速度计算出用户与不同卫星之间的距离，确定用户接收机的经度、纬度、高度、速度和时间，以便实现导航、定位、授时等功能。
本设计的GPS接收模块主要是接收虚拟GPS软件Virtual GPS发送的卫星定位数据，通过VSPD实现PC机与单片机之间的串口通信，把适时的状态信息发送给单片机，实现了信息的接收。
2.4.1 GPS导航信息显示程序
本次设计接收到的数据遵守NMEA-0183协议，表1为$GPRMC数据格式，数据信息以$GPRMC为消息的头部，解析消息时把接收到字符与字符串“$GPRMC”中的字符逐一进行比较，如果所接收到信息头部为“$GPRMC”,则继续后面的解析操作，否则忽略本次解析，直到等待下一个“$GPRMC”消息头部的到来[4]。主程序主要是确定消息中车辆的经、纬度信息，将有效数据的经、纬度信息存储在特定的数组里，与特定的站台位置信息比较，确定显示与播报功能的运行与否。
2.4.2 虚拟GPS软件Virtual GPS
Virtual GPS是一款GPS仿真软件。可以用它模拟连接到你的系统上的GPS接收器，用于模拟GPS输入，发送可人为确定的经、纬度、速度、时间等车辆的适时信息，同时支持多种NMEA通信格式。
本设计在Proteus软件里仿真时，只能通过虚拟GPS软件，经过虚拟串口通信，实现单片机与PC机之间的通信，从而达到模拟了GPS接收机的串口输出功能，可人为确定公交车的某一时刻的经度、纬度和速度等信息，实现了公交车的自动报站。
2.4.3 串口通信
串口是CPU与外围设备之间的编码变换器，实现位与字节之间的转换，一般把PC机作为上位机，单片机作为下位机，上位机和下位机通过串行和并行进行通信，而串行传送成本低，适合远距离通信，而得到广泛的应用。单片机有UART全双工标准口，可以实现半工、半双工、全双工三种通信形式，而通信方式有四种，分别是：方式0、方式1、方式2、方式3，进行串口通信时需要波特率发生器来传送数据，波特率发生器由定时器提供，常见的波特率有1200，1800，2400，3600，4800，9600等。PC机通过RS-232标准串行接口传送或接收数据，由于单片机输入，出的是TTL电平，因此需要通过MAX232进行串口信号的数据转换[5]。