王娜

摘 要：本设计由GPS模块、语音录放模块、按键模块、液晶显示模块、报警模块组成。以单片机STC89C52为主控单元，通过GPS模块实时检测位置、速度、时间等信息，继而反馈给单片机，单片机从GPS得到数据，显示于LCD12864。超速立即报警，蜂鸣器在实测速度大于预设速度时响起。利用ISD4004芯片，实现语音录放，进行语音播报、到站提醒、温馨提示，达到自动报站目的，还能随时随地通过录音更新站点信息及温馨提示等。通过实验验证，基于GPS定位的单位车辆管理系统可完成液晶屏显示站名、超速报警、语音播放到站名称、温馨提示、循环显示及播放功能。

关键词：GPS;单片机;超速报警;单位车辆管理

通勤车作为单位最普遍使用的交通运输工具，加速实现智能化车辆管理系统乃大势所趋。对于传统的通勤车，无自动报站功能，职工辛苦工作一整天，下班坐车时喜欢小憩一下，如果没有人提醒就很容易错过站点，给生活带来不便。与此同时，通过GPS定位可完成车辆实时监控，促进驾驶员合规驾驶，有效遏制公车私用现象。本次设计为实现智慧车辆管理，特加入GPS模块，完成了基于GPS定位的单位车辆管理系统的设计。

本设计的目标是完成能够精准定位的单位车辆管理系统。使用GPS来收集数据，准确获得车辆坐标位置，以及检测行车速度;利用液晶显示屏，循环显示站点信息;利用语音录放技术，模拟人声报站，根据通勤车的位置自动循环报站及预报站，并进行温馨提示，同时实现超速报警功能;利用按键功能，可以向上、向下报站。

1 GPS单位车辆管理系统硬件设计

根据本系统的设计要点，此次设计的整个硬件电路包括以下部分：

（1）单片机最小系统：是整个系统设计的焦点，STC89C52和GPS接收机通过串口通信，处理GPS串口输出信息，得到接收机的经纬度、时间等。

（2）GPS电路：本设计采用的GPS优点众多，属于多用途独立种类的GPS模块。GPS模组调用了最新的KickStart技术，工作卫星发送导航数据给用户终端，由发来的经纬度计算出当时具体坐标，并与之前设置好的站点坐标进行比较，当车辆接近站点处时，经对比坐标一致，系统报站。同时实时测量通勤车时速，为后面的报警电路提供数据。

（3）ISD4004语音录放电路：ISD4004采用ChipCorder技术，可以直接保存，不需要通过A/D的转换以及压缩。该电路通过ISD4004芯片进行语音录制，通过LM386芯片放大与播放，由于采集声波信号不受长度等因素的限制，故可实现随时更改录入的站点信息的功能。

（4）LCD12864液晶显示电路：单片机的P01-P07口通过10K的上拉电阻与LCD12864的D0-D7数据口连接，而P25、P26、P27分别接LCD12864的指令数据端口、读写控制端口、使能端口。基于ST7920控制芯片的LCD12864作为液晶显示屏，采用动态驱动，用于显示到站信息、下一站信息、坐标、速度。

（5）按键电路：特设计按键功能，不仅可以通过按键设置站点信息（语音播报、站点坐标）和温馨提示，还可以在GPS出现故障时通过驾驶员进行手动切换站点。

（6）报警电路：PC机将P25引脚作为蜂鸣器与单片机传输信号的I/O端口，外接一个S8550型三极管，放大P25输出电流。通过GPS读取速度信息，与预设速度进行比较，超速时报警，加大了行车安全系数。

2 GPS单位车辆管理系统系统软件设计

2.1 GPS单位车辆管理系统软件总体设计

整个系统的核心是在系统软件控制下实现GPS接收模块与单片机的通讯，系统根据GPS定位数据和单片机预设线路进行对比，进行到站报站、温馨提示、超速报警，由单片机发出信号，把当时存放在单片机EEPROM里面的时间、文字信息提取出来并显示在LCD液晶显示屏上。首先是主程序对单片机资源进行初始化，然后开始调用各个模块的子程序。系统初始化，是利用程序对单片机CPU芯片、外部器件及接口、系統这三部分进行初始化。第一部分包括设定定时器/计数器的工作方式，对其进行预置数，设RAM单元初值，设置入口地址，打开外部中断;第二部分包括初始化GPS、液晶显示屏、语音芯片的串口;第三部分包括设置系统的全局变量、指针和数组、数据结构。

2.2GPS子程序模块

系统上电开始，GPS模块不断接收定位信息，每秒输出一个定位信息（GPS包），将GPS包传至单片机对其进行检查处理。格式正确有效时进入下一步的语音自动报站服务程序。GPS信息的接收与处理是在串口中断程序中实现的，使用中断可以及时接收提取 GPS数据，因为帧头是$GPRMC的数据不多，通信及数据处理过程只需要大概 5ms左右，系统可以及时播放站名及其它语音信息。通勤车的每一站的经纬度需要提前测量好存入系统，作为对比对象。CPU将速度和时间信息通过串口传至LCD显示屏，若超过预设值，发出警报，蜂鸣器响。

该软件的编写主要是设置GPS模块与单片机串口通信、参数显示及人机接口。主要包括初始化、数据处理、显示。其中初始化包括各种寄存器配置、串口相关配置及外围电路初始化。数据处理主要对接收数据的解码、储存和数据更新等。

2.3语音录放子程序模块

电路上电后，程序首先完成程序的初始化，随后查询按键状态，进入系统待机状态。如果有按键按下，则转去执行该按键指向的工作程序。按键包括录音键和放音键。按键选中录音模式，设置录音地址，开始录音。按键发送放音地址，切换站点同时播放音频。以达到语音录放的目的。

2.4液晶显示子程序模块

在对LCD12864进行控制的过程中，对液晶的读写是最根本的方式。大多数对于LCD12864的操作都是通过高低电平搭配来实现的，将R/W置为0对12864执行写操作，此时，若RS端为1，则写数据到数据缓存器，若RS端为0，则写指令到指令缓存器。需要注意的地方是在有效数据出现的时间段里Tc必须合适，不能太短，否则会造成读写失败。

结论

本GPS单位车辆管理系统将当下应用极广的GPS应用到单位的通勤车上，实现了智能化车辆管理系统，功能实用，能有效的解决职工坐过站的情况，提高职工幸福指数。还能有效杜绝驾驶员公车私用、违章驾驶等现象。按照硬件软件设计两部分来完成本次设计，基本实现了开始想要达到的功能要求。但是，也有着需要改进的地方。比如GPS在垂直方向的精度低，高架桥上桥下难以区分，并且在静止时速度和航向都不准确，运动到一定速度时才能测得准确数据。还有就是在设计程序上缺乏灵活性，并没有完全的实现GPS的所有功能，今后将进一步拓展高度显示、卫星信号情况等功能以增强系统的实用性。

参考文献：

[1] 张校珩. 单片机C语言编程100例[M]. 北京：中国电力出版社， 2014： 17-49.

[2] 韩雁， 徐煜明. C51单片机及应用系统设计[M]. 北京：电子工业出版社， 2016： 5-35.

[3] 张亮红， 刘文怡， 王红亮. 基于单片机的GPS定位系统的设计与实现[J]. 电子器件， 2015， 38（5）：1187-1191.