基于RFID的公交自动报站器(设计源文件+万字报告+讲解)（支持资料、图片参考_相关定制）_文章底部可以扫码

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摘 要
系统是基于RFID的公交自动报站器，主要的核心器件是STC89C52单片机。工具包括显示控制、主控制器、语音播报控制、按键输入、IC卡识别。在基于RFID的公交自动报站器硬件设计中，选择单片机作为系统的核心控制原件，具体设计内容包含选取的基于RFID的公交自动报站器设计方案、单片机以及传感器的种类及型号，此外还需结合各部件进行显示模块的设计；在系统软件设计中，最核心的内容为系统程序的设计，程序运算结果可由显示模块加以呈现。系统有两种运行模式，包括手动报站模式，自动报站模式，手动报站通过按键控制报站，自动模式在IC卡识别后进行报站。IC卡识别选择RC522。语音播报选择WT588模块。选取C语言实现代码开发，选取Keil工具实现代码开发运行。不断优化，完成设计。
关键词：RFID；公交自动报站器；语音播报；RC522

Abstract
The system is an automatic bus stop announcer based on RFID. The main core device is STC89C52 single chip computer. Tools include display control, main controller, voice broadcast control, key input, IC card recognition. In the hardware design of bus automatic stop announcer based on RFID, single-chip computer is selected as the core control original of the system. The specific design includes the design scheme of bus automatic stop announcer based on RFID, the types and types of single-chip computer and sensors. In addition, the display module needs to be designed in combination with various components. In the software design of the system, the core content is the system process. The result of program operation can be presented by display module. There are two operation modes in the system, including manual mode and automatic mode. The manual mode controls the station by pressing keys. The automatic mode reports the station after the IC card recognition. IC card identification selection RC522. WT588 module is selected for voice broadcasting. Select C language to implement code development, select Keil tools to implement code development and operation. Continuously optimize and complete the design.

Keywords: RFID; bus stop announcer; voice broadcasting; RC522

目 录
第1章 绪论 5
1.1 课题研究背景 5
1.2 课题研究内容 5
第2章 系统方案设计 1
2.1 整体设计概述 1
2.2 主控制器方案 1
2.3 显示模块方案设计 2
2.4 语音播放方案设计 2
2.5 IC卡识别方案 3
第3章 系统电路设计 4
3.1 主控制器电路 4
3.2 显示电路设计 5
3.3 语音提示电路 6
3.4 IC卡读写电路 6
3.5 按键电路 7
第4章 软件系统设计 7
4.1 软件整体设计 8
4.2 显示软件设计 9
第5章 系统测试 10
5.1 实物组装 10
5.2 液晶显示上电测试 12
5.3 刷卡报站上电测试 13
第6章 总结 14
参考文献 16
致 谢 17
附 录 18

第1章 绪论
1.1 课题研究背景
随着国民经济的飞速发展，公交系统也日新月异。报站也由原来的由随车售票员报站改为司机按键报站了。但是由于公交司机又要开车又要兼顾按键报站，所以常常出现误报、漏报等现象，不能够满足公交系统的要求；另一方面，由于司机开车时为报站分散精力，也对公交的安全运行埋下了隐患。因此，对自动报站系统的需求也日益强烈。应用自动报站系统即可以节省员工开支，增强公司效益。又可以利用报站器播报标准的普通话站名，使各城市更利于交流和发展。
1.1.1 PLC与继电器逻辑控制系统的比较
1.2 课题研究内容
本文基于RFID的公交自动报站器，可以进行公交车自动或者手动报站。主要的核心器件是STC89C52单片机，了解设计相关技术方案，设计系统整体方案，绘制出系统的架构图。选择多个方案进行对比，确定出系统各个部分的方案，确定具体的器件参数，详细了解器件的性能、设计要求。设计各个功能模块的电路图，对电路图进行详细的分析，最终将各个模块进行连接，建立控制连接关系。C语言通俗易懂，选择C语言实现系统的软件设计，分析个模块功能，设计出流程图，按照模块结构方式以及流程图，先完成系统各个功能块代码设计，最终进行整合。软件和硬件设计好后，对系统进行调试，不断优化，实现系统的设计要求，达到系统功能要求，

第2章 系统方案设计
2.1 整体设计概述
系统是基于RFID的公交自动报站器，主要的核心器件是STC89C52单片机。工具包括显示控制、主控制器、语音播报控制、按键输入、IC卡识别。在基于RFID的公交自动报站器硬件设计中，选择单片机作为系统的核心控制原件，具体设计内容包含选取的基于RFID的公交自动报站器设计方案、单片机以及传感器的种类及型号，此外还需结合各部件进行显示模块的设计；在系统软件设计中，最核心的内容为系统程序的设计，程序运算结果可由显示模块加以呈现。系统有两种运行模式，包括手动报站模式，自动报站模式，手动报站通过按键控制报站，自动模式在IC卡识别后进行报站。系统结构框图如图2.1所示。

图2.1 系统架构图
2.2 主控制器方案
方案一：单片机是系统设计中最为重要的方案之一，所以系统使用STC89C52处理器。这款MCU设计了高集成化的存储时间很长的单片机设计方式去制造，此处理器可以使用MCS-51指令操作，并且在硬件接口上都是通用的。此MCU在功耗方面表现非常优秀，功耗很小，设计中使用的是CMOS的处理器，此处理器是8BIT的，MCU中具有8K比特的存储空间，此存储空间可以进行读写操作，读写次数高达上十万次，完全满足开发需要。STC家族的MCU在工厂制造出厂会对其进行加密设计，外接的任何技术手法都不会对STC家族的MCU完成解密工作，此处理器的运行速度非常快，处理器的最高速度能够上升到420兆赫兹，处理器在很多复杂环境下都可以正常运行，稳定性非常优秀，最为需要关注的一点是，该处理器的成本可观，价格很低，在电子市场中随处可见。
方案二：选择MSP430型号处理器，此处理器可以进行16位数据处理，指令系统也非常简单，容易上手，具有多种寻址方式（七种操作方案、四种目的操作方案）、具有28条内部指令操作、还有很多其他类型指令；此单片机的寄存器还带有内部存储功能，在进行程序计算时，此功能非常有用。设计中的查表算法非常有用。在这样的处理器进行代码设计，可以完成更加规范，完好的程序。此处理器最大的特点就是低功耗模式，此模式下运行能耗非常低，可以再很多有低能耗要求的场合进行使用。此低功耗模式，可以通过编程进行控制，灵活应用，非常方便。缺点：工作电压不是+5V的，需要额外增加+5V转换电路；过压或者过流时都会击穿I/O口；另外内部没有EEPROM，不能实现数据的存储。
方案三：选择STM32F103RBT6处理器，处理器搭配的是ARM型32位的M3核的CPU，此款处理器计算速度快、采购成本低、功耗低的32位处理器。目前此处理器在大量的电子商品上进行使用，比如电子农业领域、电动汽车领域、共享行业等领域，这些领域都有使用此产品的例子。处理器的运行速度可达72兆赫兹，高速的运行，是由于内部设备都可以进行高速操作，STM32最大的特点就是输入输出接口数量多。此款处理器还搭配了两个模数转换器，转换精度达到12个数据位，检测精度很高，可以处理18路模拟数据，处理器的模数转换的很多参数都可以进行代码控制、可编程操作，例如模数转换频率，多通道的扫描方式。
方案选择：由于设计需要低成本，器件使用效率也要达到最高，方案二还需要进行电源再转换，设计电路复杂，明显成本要高，方案一就可以满足整个系统设计要求，设计费用远小与另外两个方案，所以选择方案一。而方案三的利用率不能更好的提现，所以方案三也排除。
2.3 显示模块方案设计
方案一：数码管。采用数码管完成系统相关数据的显示，一个数码管能只能显示一个数值，多个数值需要多个数码管进行显示，数码管动态扫描有着明显的LED的缺点，因为在扫描过程中，是需要移位实现的，这就需要借助于移位寄存器。同时一旦需要对整个电路进行测试时，就会跳出很多障碍。所以本设计也不采用LED。
方案二：系统的显示方案选择LCD12864。液晶显示效果清晰，一目了然，液晶显示的字样数量很多，包括所有的数字、字母，都可以进行显示。此款液晶电路设计非常简单、成熟，硬件电路设计上没有问题，设计通过地址数据输入、显示数据输入就可以对液晶进行控制，显示需要显示的数据，液晶显示不用进行扫描，只要输入数据，再不进行下一次刷新的时候，是不会更新显示内容的。最重要的是液晶的电源和系统电源一致，不用单独设计电源系统。LCD12864。该模块显示的内容多种多样，并且非常简单明了，价格合理，对于本设计而言，非常适用。虽然接口线连接的比较多，后期对整个电路进行测试时，就会非常容易得到测试结果。
方案选择：经过对比和实验，方案一显示字符少，显示内容不完整，选择方案二。
2.4 语音播放方案设计
方案一：系统需要进行语音播报设计，蜂鸣器可以发出响亮的蜂鸣声，所以选择蜂鸣器。系统在需要进行语音播报的时候，可以控制蜂鸣器蜂鸣。蜂鸣器的声调也可以进行控制，通过软件代码既可以完成。
方案二：语言提示方案选择WT588。WT588S-16S、WT588SXX-16S为可重复烧写语音芯片（可加密，加密功能需跟客服备注沟通）,突破传统思维,为我司根据市场需求研发生产的OTP语音芯片+flash,该芯片flash,flash上内容可进行重复烧写,音质好、12bit PWM输出、可直推8Ω/0.5W喇叭,音量调节功能；支持MIDI、WAV格式音频。
方案选择：系统对于语音播报的要求比较高，需要对中文近乎所有的汉字进行播报，方案一的蜂鸣器无法进行这样的设计，二方案二可以对音频进行处理，所以选择方案二。
2.5IC卡识别方案
IC识别是一种可以不接触即可完成对数据的读写，目前此方案应用在很多场所，很多商品都是通过这种方式对客户的信息进行存储。IC卡具有ISO 14443A模式。发送部分带有读写操作天线，接收部分能够对数据包进行解码，进而完成对数据的操作。这种方案的无线数据处理频率很低，所以不需要太大的功耗就可以完成读写操作，同时会减少系统的电源压力，让系统更加稳定的运行。

第3章 系统电路设计
3.1 主控制器电路
STC89C52内部有8K的Flash存储电路，可以存储相关的数据，此单片机应用非常广，开发简单、电路设计容易，可以加快开发团队的开发进度，缩短开发周期。开发成本低，被很多企业所选择。器件内部的运行速度很快，引脚数量大，是很多开发方案的首选。输入输出数量为32个，分别设计为4组，引脚口0，引脚口1，引脚口2，引脚口3，有多个定时器，定时数据准确，中断设计也很方便，定时器和中断的结合使用，能够实现很多比较复杂的功能要求，也可以嵌套很多中断执行。
除了普通使用的输入输出接口，单片机还需要时钟接口、复位接口、电源接口。时钟的接口是18脚、19脚，设计选择的是12兆赫兹的晶圆。复位接口是9脚，通过单片机的9脚输入复位信号。复位动作输入的9脚接口能够加入备用电源，这样可以保证芯片内部的数据不会因掉电消失。单片机的31脚接口是EA，这个引脚是可以确定处理器代码的存放位置，是内部还是外部，将高电平输入到31脚，这样就表示单片机使用的是内部存储的代码，如果将低电平输入到31脚，这样就表示单片机使用的是外部存储的代码。

图3.1 单片机电路原理图
从图3.1可以看出，STC89C52单片机最小系统主要由+5V的供电电源，硬件复位电路和系统时钟电路。其中，+5V供电电源直接采用模块电源。复位电路由按钮KEY、电阻R1和电容C3组成，单片机系统正常工作时，复位引脚经过R1接至电源地，此时引脚为低电平。当按钮KEY按下时，+5V电源直接连接至单片机复位引脚，实现系统的复位操作。时钟电路由12MHz晶振XT1和两个容值为22pF的瓷片电容组成，晶振的两个引脚分别连接至单片机的XTAL1和XTAL2引脚，电容引脚一端与晶振引脚相连，另一端直接连接到电源地端。
单片机可以运行代码，必须要有晶振电路的支持，每一句代码的运行，每一条指令的运行，都是按照晶振电路的时钟信号运行得到，所以晶振的频率就代表了单片机的运行速度。如果没有晶振电路或者晶振电路异常，单片机的运行将会停止，甚至无法烧写程序，所以晶振电路是比不可少的电路。单片机的定时器相关设计，都是建立在晶振的基础上，定时器的时间计时，定时器初始值等，都需要晶振电路的支持，综上所述，晶振电路的重要性可想而知。电路搭配的是11.0592Mhz的晶振，所以定时器的各项参数，都需要通过这个频率进行计算，晶振是无源晶振，所以必须搭配两个起振电容，没有起振电容，晶振是电路无法工作。
晶振电路中晶振对于起振电容也是有要求的，需要选择20到50pf的电容，电容的种类也很多，选择瓷片电容就可以，电容的选择可以在数据手册中找到相关的内容，晶振电路的布局也必须离单片机的XTAL0、XTAL1越近越好，这样避免过长，在晶振信号传输过程中引入干扰，造成系统不稳定，单片机运行不稳定，电容的布局需要在单片机的接口处，这样晶振信号传输的过程中，到达单片机接口，通过电容进行处理，信号会更加稳定，在晶振两端串联大小为30pF的电容，构成自激振荡器，为单片机提供时钟频率。
晶振电路很重要，但是单片机光有晶振电路还不行，复位电路同样重要，复位电路，顾名思义就是复位，可以回到原位，对于电子系统而言，就是重新运行，单片机在启动时会复位，叫做上电复位，也是因为复位电路提供了复位信号，同时设计的复位按键，可以通过按键进行复位，复位在系统调试时起到了很关键的作用，在数据手册中要求的复位信号持续时间为5毫秒，只要满足要求，并且输入到复位引脚脚，单片机就会复位。在设计调试时，尤其软件调试，复位可以让工程师了解软件设计的问题所在，不光是在产品使用中起作用。电路见图4所示。
由一个10K电阻、一个10uF电容和一个开关组成复位电路。电容跟开关的连接方式为并联，再串联上一个电阻，复位电路的复位方式分为两种：一种是手动复位；另一种是自动复位。手动复位运用到开关来进行实现复位；而自