毕业设计基于单片机的列车自动报站系统的设计实现

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1、附表一：毕业设计（论文）课题申报表课题名称基于单片机的列车自动报站系统的设计实现课题来源教师命题课题类型AY课题主要背景和所要完成工作： 现阶段，国内普通列车的报站还是采用列车广播员语音播报方式。这种播报方式受外界影响较大，对乘客的出行带来了诸多困扰。本文针对现有的普通列车报站现状做了调查研究，设计出列车自动报站系统。本系统使用单片机作为系统控制单元，通过语音报站、屏幕显示模块，可以实现语音和屏显双重报站以及实时显示火车运行的情况，还可以根据需要，告知乘客户外气温、列车行驶速度、时间日期，预告列车前方到站等信息，给人们的旅行提供多种服务，同时可减轻列车乘务人员的工作量。进行方式：校内独立完成工

2、作量大小及准备程度： 需要查阅相关资料，设计电路原理图、编写控制程序，购买相关电子元件，做出模拟控制装置。本课题工作量饱满。现有技术和物质条件：通过查阅大量的相关资料，对单片机控制原理有了初步的了解。需要设计出基于单片机的控制方案，根据设计方案，确定所用元器件均属于常规元件方便采购，技术成熟。时间安排： 第1周：查找资料、搜集相关素材第2-4周：完成需求分析，设计系统框图第5-6周：完成硬件原理图设计第7-9周：根据论文和设计要求购买硬件，完成详细设计第10-12周：完成软件设计第13-14周：完成软件测试，整理资料、撰写毕业论文第15-16周：根据导师要求，完善毕业设计和论文，准备答辩预期成

3、果： 以单片机作为系统控制单元，通过语音报站、屏幕显示模块，可以实现语音和屏显双重报站以及实时显示火车运行的情况。 申请人姓名： 日期：2012年1月7日系（分院）毕业设计（论文）工作领导小组意见： 经毕业设计领导小组审议，该论文课题符合我校三本毕业设计选题要求，同意申报。组长签字： 2012年 1 月 7 日 说明：课题类型：（1）A工程设计；B技术开发；C软件工程；D理论研究。（2）X真实课题；Y模拟课题；Z虚拟课题。（1）、（2）均要填写，如AX。附表二：沈阳理工大学应用技术学院毕业设计（论文）任务书主要内容： 基于单片机的列车自动报站系统具有语音报站、屏幕显示双重功能，并可以试试显示列

4、车行驶的速度、当前的日期和时间，预告列车前方到站信息等。硬件系统包括单片机最小系统模块、按键模块、语音输出模块、时间产生电路模块等，设计相应的软件流程图，编写对应的控制程序。完成不少于15000字论文的撰写，相似度不得大于30%。基本要求：硬件方面：掌握单片机的原理、显示电路、按键控制电路，列车自动报站控制等方面的知识和应用。软件方面：掌握C语言的程序编写方法，显示和计时、中断处理等方面的程序设计。对整体系统进行仿真调试，完成预定功能和指标。主要参考资料：1 王占柱论中国铁道运输的发展M沈阳沈阳辽宁师范大学出版社20042 汪东生自动报站器在运输中的应用J 城市公用事业. 2003,1(4)：

5、12-234 徐哲单片机技术使用手册M 北京：北京航空航天大学出版社，19997 苏怀菊霍尔传感器J 动车测速方法2006,3(4):12-289 ISD4002语音芯片系列M 沈阳沈阳辽宁科学技术出版社200510 福昕 高频电子线路M 沈阳沈阳东北大学出版社2004进度安排： 第1周：查找资料、搜集相关素材第2-4周：完成需求分析，设计系统框图第5-6周：完成硬件原理图设计第7-9周：根据论文和设计要求购买硬件，完成详细设计第10-12周：完成软件设计第13-14周：完成软件测试，整理资料、撰写毕业论文第15-16周：根据导师要求，完善毕业设计和论文，准备答辩指导教师签字： 2012年1月

6、14日教研室主任签字： 2012年1月14日附表三：毕业设计（论文）开题报告国内外现状：目前，发达国家的高速列车上已普遍使用旅客信息系统。作为高速列车服务设施中的重要组成部分，其核心由具有多用户访问功能的计算机管理，可为旅客提供多频道的闭路电视点播服务，立体声音响及无线电广播收听，沿途风景、人文古迹介绍，列车当前时速，室内外气温，前方到站预告，有的还可以在列车上进行无线互联网访问等服务。其服务方式多样，旅客自主选择性强，提升了高速列车的吸引力。国内则应用车厢端头屏幕显示和广播员报站相结合。车厢端头屏幕显示这种报站方式实现了半自动化，在车厢两端安装滚动显示屏，人工预设前方到站站名和自动提取、显示

7、车内外温度、当前列车行驶速度等信息。设计的目的、要求：使用STC89C52RC单片机作为系统控制单元，通过语音报站、屏幕显示模块，可以实现语音和屏显双重报站以及实时显示火车运行的情况。调研情况：现阶段，在中、长途旅行中，乘坐火车仍是国内多数旅客的首选。随着居民生活水平的提高和社会进步，除快捷外，旅客对周到、细致、人性化服务的要求也越来越迫切，但现有列车上的某些服务设施和方式明显不适应。为提高列车服务质量，提升铁路形象，开发一种能够节省人力和物力，简便、智能、人性化的报站器十分有意义和必要。方案设计： 列车自动报站系统硬件部分应包括单片机最小系统模块、按键模块、语音输出模块、时间产生电路模块等，

8、设计相应的软件流程图，编写对应的控制程序。预期成果： 以单片机作为系统控制单元，通过语音报站、屏幕显示模块，可以实现语音和屏显双重报站以及实时显示火车运行的情况。指导教师意见：选题合理，资料查询详实，对课题的理解比较透彻，准备工作充分，符合我学院本科毕业设计开题要求，同意开题。指导教师签名： 2012年3月4日附表四：毕业设计（论文）学生自查表（中期教学检查用）工作进度按任务书要求已完成的内容：1、选定课题、收集相关材料。2、完成了硬件电路原理图的设计。3、软件设计方面完成了流程图的设计，和部分主要程序的设计4、完成了模拟控制器的硬件组装调试待完成的内容：1、部分软件编程没有完成2、软硬件联合

9、调试3、积累数据和资料，准备论文撰写已完成百分比：60%存在问题：程序需要进一步修改。编写语言不够十分熟悉。软硬件联机调试时需要反复调试，使系统达到预定功能。指导教师签字： 2012年4月22日附表五：毕业设计（论文）成果验收评审表序号评审项目指标满分评分1完成任务量按任务书要求完成规定的任务30252演示过程程序或实验电路按功能或指标要求能运行30253方案设计结构设计合理，有新意1584创新程度比已往有改进或新意1075回答问题有理有据，主要问题回答准确1510是否可以撰写论文： 是得分75验收小组意见： 系统预设了5个车站，进行报站系统的模拟，在显示屏上可以显示实时时间，当前日期及当前的

10、车速，可模拟列车报站器的功能。通过语音芯片对各站名的语音数据的存储，可通过按键切换各站，并通过扬声器自动报站。可通过键盘对时间、日期等信息进行调整，车速是通过电位器来模拟实现的。硬件验收时，该生对所提出的硬件问题回答基本正确。验收小组组长签字： 2012年6月10日附表六：指导教师毕业设计（论文）评语评语： 该生能够参加毕业设计的全过程，查阅相关资料，能够学习毕业设计课题用到的新知识。按毕业设计的进度安排基本能够按期完成各阶段的任务。设计完成了列车实时报站的设计题目，该系统设计了单片机最小系统电路、按键电路、语音电路和实践产生电路等几个模块，可以实现对列车的前方站名的播报，并可以在液晶显示屏上

11、实时显示当前列车车速、当前时间和日期，可以给乘客带来全方位的服务。设计方案基本合理，硬件部分设计合理，软件部分设计正确，硬件实物能实现设计中的功能，达到了设计要求。毕业设计论文论述较清楚，设计方案合理，格式较规范。毕业设计论文个别处论述不够清楚；论文格式个别位置不正确。同意答辩。建议该同学毕业设计（论文）成绩为中等。指导教师签字： 2012年6月16日 附表七：评阅人评语评语： 从该生的论文出发，该生查阅了相关资料，内容较丰富，能够将所学习到的单片机知识应用到列车自动报站的设计中。按毕业设计的进度安排基本能够按期完成各阶段的任务。设计完成了列车自动报站的设计与功能实现，本设计利用单片机模块、按

12、键模块、语音输出模块和液晶显示模块等，实现对列车的实时报站、同步显示站名等功能，除了可以报站以外，在显示屏上还可以实时显示当前列车的速度，当前时间以及日期等信息。设计方案基本合理，硬件部分设计合理，软件部分设计正确，硬件实物能实现设计中的功能，达到了设计要求。毕业设计论文论述较清楚，设计方案合理，格式较规范。毕业设计论文个别处论述不够清楚，论文格式个别位置不正确。同意答辩。建议该同学毕业设计（论文）成绩为中等。 评阅人签字： 2012年6月17日附表八：评阅人评语评语： 该生针对基于单片机的列车自动报站系统的设计与实现课题设计出了比较完整的列车自动报站系统的模型。选题先进性及逻辑性较强，具有一

13、定的实用性，系统广泛的应用性。该生查阅了一定的文献资料，并独立的对问题进行思考，准确的掌握了列车自动报站系统欲实现的功能。并且有针对性地对列车自动报站系统中的各控制对象进行了研究与设计。该生在设计过程中，运用的基础理论与专业知识符合要求，具有一定的实践能力，实物可以模拟所设计出的功能。论文结构较合理，书写格式较规范，符号单位统一，专业技术用语和技术文件符合我院有关标准，工作量达到要求。论文中个别处语言表述不准确。经审核，同意该生参加毕业论文答辩。综合该生的整体表现建议成绩为中等。 评阅人签字： 2012年6月17日附表九：毕业设计（论文）答辩教师评分表毕业设计（论文）答辩委员会评语答辩委员会评

14、语： 论文选题合理，有一定的实用性，工作量适中。设计方案基本正确。针对基于单片机的列车自动报站系统进行了分析和设计，能查阅和引用一定参考资料，完成了硬件电路设计、制作及调试；软件程序设计。论文结构基本合理，文字比较通顺，格式基本符合要求。答辩时，回答问题基本正确。答辩通过，建议成绩中等。答辩委员会（小组）负责人签字： 2012年6月24日附表十：毕业设计（论文）答辩记录答辩记录： 1、 能报几个站？答：5个车站，分别是沈阳站、天津站、石家庄站、大连站、北京站。2、 报站速度是怎样获得的？答：通过霍尔传感器。3、 霍尔传感器安装在哪？答：列车的轮缘上 通过测的旋转圈数*轮缘周长来获得里程。4、

15、键盘的有效个数？答：8个键盘 其中5个报站 3个设置时间。5、 控制5个按键要几位数值？答：3位数。答辩组组长签字：2012年6月24日附表十二：毕业设计（论文）指 导 记 录第1周： 1、 报站系统在国外的发展？答：发达国家的高速列车上已普遍使用旅客信息系统。作为高速列车服务设施中的重要组成部分，其核心由具有多用户访问功能的计算机管理，可为旅客提供多频道的闭路电视点播服务，立体声音响及无线电广播收听，沿途风景、人文古迹介绍，列车当前时速，室内外气温，前方到站预告，有的还可以在列车上进行无线互联网访问等服务。其服务方式多样，旅客自主选择性强，提升了高速列车的吸引力。2、 报站系统在国内的发展？

16、答：车厢端头屏幕显示和广播员报站相结合。车厢端头屏幕显示这种报站方式实现了半自动化，在车厢两端安装滚动显示屏，人工预设前方到站站名和自动提取、显示车内外温度、当前列车行驶速度等信息。3、 报站的类型有哪些？答：1、本节车厢乘务员（服务本车厢旅客的列车工作人员，主要负责卫生、乘车秩序维持、开关车门等）报站。个别时候乘务员用当地方言进行报站，这给来自五湖四海的游客带来很大的不便，这种报站方式在偏远、短途、客货混编列车上常见；2、广播员（工作岗位在广播室，负责全列车口语广播，通报有关信息，操作收录、放音机的列车工作人员）报站。进站前由广播员通过列车广播向所有车厢旅客进行报站。但有时由于车厢内声音嘈杂

17、，仍然有部分旅客听不清，会错过下车，虽存在不足，但比前一种有了很大改进。目前在绝大多数旅客列车上采用；3、车厢端头屏幕显示和广播员报站相结合。车厢端头屏幕显示这种报站方式实现了半自动化，在车厢两端安装滚动显示屏，人工预设前方到站站名和自动提取、显示车内外温度、当前列车行驶速度等信息。只有动车组运用到这一技术，有待扩大信息量，进一步改进和推广。学生签字： 日期：第2周：1、 本设计主要实现的功能有哪些？答：使用STC89C52RC单片机作为系统控制单元，通过语音报站、屏幕显示模块，可以实现语音和屏显双重报站以及实时显示火车运行的情况。2、 本设计的处理中心是什么？答：本设计的以STC12C5A6

18、0S2单片机为主要处理中心。3、 本设计有哪些主要硬件？答：STC89C52RC单片机，ISD4002语音芯片，LCD显示屏学生签字： 日期：第3周：1、 在硬件设计方面都有哪些模块？答：单片机、语音、液晶显示、按键电路、时钟电路模块2、 STC12C5A60S2/AD/PWM系列单片机的简介是什么？答：是由宏晶科技生产的单时钟/机器周期(1T)的单片机，是超强抗干扰/高速/低功耗的新一代8051单片机，指令代码与传统的8051完全兼容，速度快8-12倍，作电压范围为5.5V3.3V；相当于普通的8051420MHz；1280 B片内RAM数据存储器；四个16位定时器；可编程时钟输出功能；全双

19、工异步串行口（UART），兼容普通的8051串口；先进的指令集结构，兼容普通8051指令集。内部集成MAX810专用复位电路，2路PWM，8路高速10位A/D转换(250K/S，即25万次/秒)，针对电机控制，强干扰场合。学生签字： 日期：第4周：1、 为什么要选择STC12C5A60S2单片机作为核心处理器？答：STC12C5A60S2单片机具备较快的运算速度，能使检测人员较准确地观测到烟雾浓度，并根据情况进行相应的处理。并且考虑选择低价实用的机型，并为研制同一系列的低功耗产品做准备，所以选择这类单片机。2、 STC12C5A60S2单片机的主要性能有哪些？答：1、与MCS-51 产品指令系

20、统完全兼容；2、片内集成4KB 的FLASH 存储器，可反复编程/擦除1000 次；3、全静态设计，时钟频率范围为024MHz、33MHz；4、1288 字节的内部RAM；5、具有4 种工作模式的全双工串行口；6、低功耗的待机工作模式和掉电工作模式；7、片内振荡器和时钟电路；3、 STC12C5A60S2单片机的机构是什么？答：STC12C5A60S2单片机中包含中央处理器(CPU)、程序存储器(Flash)、数据存储器(SRAM)、定时/计数器、UART串口、串口2、I/O接口、高速A/D转换、SPI接口、PCA、看门狗及片内R/C振荡器和外部晶体振荡电路等模块，几乎包含了数据采集和控制中所

21、需的所有单元模块，可称得上一个片上系统。学生签字： 日期：第5周：1、 单片机最小操作系统的复位电路是怎么运行的？答：当时钟频率低于12MHz时，可以不用C1，R1接1K电阻到地；当时钟频率高于12MHz时，建议使用第二复位功能脚；2、 单片机最小操作系统的晶振电路是怎么运行的？如果外部时钟频率在33MHz以上时，建议直接使用外部有源晶振；如果使用内部R/C振荡器时钟(室温情况下5V单片机为：11MHz17MHz，3V单片机为8MHz12MHz)，XTAL1和XTAL2脚浮空.如果外部时钟频率在27MHz以上时，使用标称频率就是基本频率的晶体，不要使用三泛音的晶体，否则如参数搭配不当，就有可能

22、振在基频，此时实际频率就只有标称频率的1/3了，或直接使用外部有源晶振，时钟从XTAL1脚输入，XTAL2脚必须浮空。3、 STC12C5A60S2单片机的最小操作系统包括哪些？答：最小操作系统包括复位电路、震荡电路学生签字： 日期：第6周：1、什么是控制器？答：控制器是单片机的指挥控制部件，控制器的主要任务是识别指令，并根据指令的性质控制单片机各功能部件，从而保证单片机各部分能自动而协调地工作。2、什么是存储器？答：MCS-51单片机共有4个双向的8位并行I/O端口（Port），分别记作P0-P3，共有32根口线，各口的每一位均由锁存器、输出驱动器和输入缓冲器所组成。学生签字： 日期：第7周

23、：1、什么是时钟电路？答：时钟电路用于产生MCS-51单片机工作时所必需的时钟信号。2、按键手动复位是通过什么实现的？答：按键手动复位是通过使复位端经电阻与VCC接通而实现的。3、上电自动复位通过什么来实现的？答：上电自动复位通过外部复位电路的电容C3的充电来实现，只要电源VCC的上升时间不超过1ms，就可以实现自动上电复位。学生签字： 日期：第8 周： 1、 A/D转换模块的原理是什么？答：从传感器采集过来的微弱电压信号，经过电压放大器的放大，得到较强的模拟电压信号。采样时，把相应的模拟电压信号从Vi端送进LM324A进行放大处理后，从Vo端输出送入A/D转换电路。2、 本系统的A/D转换过

24、程是怎么完成的？答：充分利用STC12C5A60S2内部的硬件资源，实现低成本、高性能的A/D转换。数据采集器将现场检测到的模拟量经放大送STC12C5A60S2进行A/D转换后变成数字量传输到主机进行处理。学生签字： 日期：第9 周： 1、UP键有什么作用？答：当SET键按下时，UP进行SET选定项（如：小时）的加操作。2、DOWN键有什么作用？答：当SET键按下时，DOWN进行SET选定项（如：小时）的减操作。3、烧入程序后，LCD液晶显示屏显示亮度不好怎么办？答：一遍旋转10K欧的滑动变阻器，一遍观看LCD显示屏，直到看到合适的亮度为止。学生签字： 日期：第10 周：1、并行I/O口指的

25、是什么？答：MCS-51单片机共有4个双向的8位并行I/O端口（Port），分别记作P0-P3，共有32根口线，各口的每一位均由锁存器、输出驱动器和输入缓冲器所组成。实际上P0-P3已被归入特殊功能寄存器之列2、什么是时钟电路与时序？答：时钟电路用于产生MCS-51单片机工作时所必需的时钟信号。MCS-51单片机本身就是一个复杂的同步时序电路，为保证同步工作方式的实现，MCS-51单片机应在唯一的时钟信号控制下，严格地按时序执行进行工作，而时序所研究的是指令执行中各个信号的关系。3、常用的时钟电路有哪两种方式？答：一种是内部时钟方式；另一种为外部时钟方式。学生签字： 日期：第11周：1、 本设

26、计采用的是什么编码语言？答：根据多种语言的对比，和对语言的掌握程度，最终选择C语言作为编程语言。2、 这种语言的优势是什么？答：C语言在大多数情况下，生成机器代码的效率和汇编语言相当，三十可移动性和可读性却远远高于汇编语言，而且C语言可以解决高时效性的代码编写问题。另一方面，在大中型的软件编写上，C语言的开发周期要远小于汇编语言的。3、 软件系统分几个部分？答：软件系统主要分为以下几个部分：主程序、显示子程序及中断计时服务子程序。学生签字： 日期：第12周：1、 VC+编程时，左侧classview中的类有时会自动消失，如何让所有类都显示？答：先把VC关掉，然后把该工程中扩展名.ncb的文件删

27、除。再打开VC，就解决了。2、 并行I/O口指的是什么？答：MCS-51单片机共有4个双向的8位并行I/O端口（Port），分别记作P0-P3，共有32根口线，各口的每一位均由锁存器、输出驱动器和输入缓冲器所组成。实际上P0-P3已被归入特殊功能寄存器之列3、 什么是时钟电路？答：时钟电路用于产生MCS-51单片机工作时所必需的时钟信号。学生签字： 日期：第13周： 1、 遇到万能板上的器件排版问题是怎么处理的？答：万能板的排版要整齐，背面的线路连接也要整齐，干净2、 PCB板不好弄可以用万能板自己焊吗？答：可以用万能板自己焊接。3、液晶屏显示问题，显示不出来，经过我不断地断电、开机，有时候却

28、能正常地显示？答：检查了我的线路板有无虚焊错焊，检查电源不稳定，检查线路板上电源输入有没有滤波电容，检查晶振有没有问题，最后是虚焊问题。学生签字： 日期：第14周：1、电子钟在演示的过程中延时10多秒怎么办？答：可能还是程序的问题，也有可能是晶振的问题。2、复位电路模块的作用？答：复位电路用于恢复电子钟为初始设置状态。3、键盘模块的作用？答：键盘模块用于设置电子钟的时间和日期。学生签字： 日期：第15周：1、 论文中有哪些硬件模块的原理图？答：需要最小单片机系统、温度传感器、湿度传感器、烟雾传感器、A/D转换器模块的原理图，初次之外还有键盘按键、外围电路的部分原理图。2、 在软件设计部分，为什

29、么没有按键模块的流程图？答：在软件设计时，因为按键模块的硬件是后来添加的，之前没有添加，在老师提醒后，根据实际情况添加上按键模块的流程图。3、 论文中的显示器是液晶显示器，还是数码管显示器？答：显示器是LCD液晶显示器。学生签字： 日期：第16周：1、论文正文内容缺少相关的硬件对比介绍性文字？答：根据实际需要在查找相关资料，并添加到论文里。2、这设计的优缺点是什么？答：最大的优点是单片机功能强大，不仅能实现论文要求的任务，还能根据现场实际的需求，扩展I/O接口，实现更多的功能。不足之处是，考虑到成本问题，温度传感器是用传统的三极管，反应灵敏度有待加强。3、 本设计最后的完成情况怎样？答：主要使

30、用STC89C52RC单片机作为系统控制单元，通过语音报站、屏幕显示模块，可以实现语音和屏显双重报站以及实时显示火车运行的情况。此系统用语音报站，可以照顾到盲人乘客；用液晶显示器显示站名，可以方便听力残障人士；还可以根据需要，告知乘客户外气温、列车行驶速度、时间日期，预告列车前方到站等信息，给人们的旅行提供多种服务，同时可减轻列车乘务人员的工作量。学生签字： 日期：附表十三：信息工程系 届本科优秀毕业论文（设计）推荐表学生姓名性 别专 业班级学号毕业论文（设计）题目题目类别题目来源毕业论文（设计）综合成绩指导教师姓名及职称指导教师推荐意见（从毕业论文、设计的质量、学术水平、突出特点、撰写规范等方面进行简要评价，提出推荐意见）： 指导教师签名： 年 月 日系毕业论文（设计）工作委员会评议意见：主任签名： 学院公章： 年 月 日 系审核意见：签 章： 年 月 日注：1、论文类别为：a基础理论研究类；b应用研究类；c调查报告类；d综述类； e其他。2、“题目来源”请选择：a 教师拟题 ，b学生自拟 ，c教师科研课题 ，d 其他。