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基于GPS定位的公交车自动报站系统研究与设计

作　者: 眭相林
导　师: 许伦辉
学　校: 江西理工大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: GPS 自动报站系统公交车 AT89C51SND1C U盘
分类号: TP273
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

智能公交系统是智能交通系统的重要研究内容,近年来开始出现了许多针对公交车辆智能化的研究与尝试,这其中就包括自动报站系统。目前,国内只有北京、上海、深圳、广州、青岛等城市实现了利用GPS自动报站,许多中小城市的公交车仍旧是传统的人工按键报站,没有实现完全的智能化,给司乘人员带来了很大的不便。因此,在中小城市中迫切需要智能化的公交车报站系统。本论文研究并设计了一种基于GPS定位的公交车自动报站系统,它利用GPS进行数据采集,获得车辆位置信息,并结合MP3播放技术,根据公交车所处的位置进行自动报站、温磬提示等语音服务。同时还具有U盘的功能,与电脑连接,用户可方便地更改播放内容。它可以彻底改变传统公交车语音报站必须由司机操控才能工作的落后方式,完全不需要人工介入,实现公交车报站的完全智能化。该系统是以GPS定位技术为基础来实现自动定位,从而提供自动报站服务,本文首先详细介绍了GPS的定位原理等基础知识,但由于GPS定位受到一些地理环境等因素的影响,GPS信号有时会发生丢失,研究了采用GPS/DR组合定位,以GPS定位为主,DR定位为辅的方法。然后提出了以AT89C51SND1C单片机作为主控制器的硬件总体设计方案,着重分析设计了各部分电路,包括电源电路、系统时钟电路、复位电路、USB接口电路和Nand Flash存储器电路等,并给出了实际应用电路图和PCB板的元件布局图,完成了整个系统硬件电路的功能设计。最后在软件设计部分,介绍了系统所采用的软件开发环境及其主程序设计,着重分析设计了U盘功能模块、MP3语音播放模块、GPS信息接收与处理模块和LCD显示模块的实现流程,特别是对U盘功能模块中USB设备枚举、Bulk-Only传输协议以及FAT16文件系统的实现做了较详细的说明,并给出了大部分的源代码。

全文目录

摘要  2-3
Abstract  3-7
第一章引言  7-11
  1.1 课题来源及研究背景  7
  1.2 研究目的及意义  7-8
  1.3 国内外的研究现状  8
  1.4 车辆定位技术方法  8-9
    1.4.1 全球定位系统  8
    1.4.2 惯性导航系统  8
    1.4.3 航位推算系统  8-9
    1.4.4 地图匹配  9
    1.4.5 信号标杆  9
  1.5 论文的研究内容  9-10
  1.6 论文的结构安排  10-11
第二章 GPS 的定位原理  11-17
  2.1 GPS 简介  11
  2.2 GPS 的组成部分  11-14
    2.2.1 空间部分  11-12
    2.2.2 地面控制部分  12-13
    2.2.3 用户部分  13-14
  2.3 GPS 定位的基本原理  14-15
    2.3.1 GPS 定位概述  14
    2.3.2 伪距法定位的基本原理  14-15
  2.4 GPS 定位误差  15-16
    2.4.1 与卫星有关的误差  15
    2.4.2 与信号传播有关的误差  15-16
    2.4.3 与接收机有关的误差  16
  2.5 GPS 盲区  16
  2.6 本章小结  16-17
第三章 GPS 盲区内定位的研究  17-22
  3.1 DR 系统的基本原理  17-18
  3.2 DR 系统组成  18-20
    3.2.1 角速率陀螺  18-20
    3.2.2 里程仪  20
  3.3 GPS/DR 组合定位  20-21
  3.4 本章小结  21-22
第四章系统的硬件设计与实现  22-37
  4.1 总体硬件设计方案  22
  4.2 系统主控制器  22-25
    4.2.1 AT89C51SND1C 的特点  22-23
    4.2.2 AT89C51SND1C 引脚说明  23-25
  4.3 GPS 模块  25-27
    4.3.1 GPS 模块介绍  25-27
    4.3.2 GPS 模块接口电路  27
  4.4 系统的硬件电路设计  27-34
    4.4.1 电源电路  27-29
    4.4.2 系统时钟电路  29-30
    4.4.3 复位电路  30
    4.4.4 USB 接口电路  30
    4.4.5 Nand Flash 存储器电路  30-31
    4.4.6 D/A 转换及音频放大电路  31-32
    4.4.7 键盘电路  32-33
    4.4.8 液晶模块接口电路  33-34
  4.5 PCB 板设计  34-36
    4.5.1 PCB 板的布局  34-36
    4.5.2 PCB 板的布线  36
  4.6 本章小结  36-37
第五章系统软件的研究与设计  37-68
  5.1 软件开发环境简介  37
  5.2 程序设计  37-67
    5.2.1 主程序设计  38-39
    5.2.2 U 盘功能模块的实现  39-53
    5.2.3 MP3 语音播放模块的实现  53-57
    5.2.4 GPS 信息接收与处理模块的实现  57-62
    5.2.5 液晶显示模块的实现  62-67
  5.3 本章小结  67-68
第六章总结与展望  68-69
  6.1 总结  68
  6.2 展望  68-69
参考文献  69-71
致谢  71-72
附录A 烧写程序介绍  72-75
附录B USB-DFU 驱动安装介绍  75-77
附录C BusHound 软件介绍  77-80
个人简历在学期间发表的学术论文与研究成果  80-81

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