基于 STM32 的公交车定位与报站系统

基于 STM32 的公交车定位与报站系统设计

公共交通服务的智能化要求车辆具备精准的定位与语音报站能力。本文设计一种基于 STM32F103C8T6 单片机的公交车定位与报站系统，整合 ATGM336H GPS 模块、OLED12864 显示、JR6001 语音播报、按键阵列与 ESP8266 远程通信模块，实现到站触发语音播报、动态显示站点名称与距离并把车辆位置上传至 APP。

一、系统功能总览

功能编号	功能名称	说明
F1	GPS 定位	ATGM336H 接收 GPS / 北斗
F2	站点触发	按键切换站点
F3	距离计算	与下一站点经纬度比较
F4	语音播报	JR6001 播报到站信息
F5	显示输出	OLED 显示距离与站名
F6	远程监控	ESP8266 + APP
F7	报警功能	按键报警并上传
F8	站点编辑	通过 APP 配置线路站点

二、核心模块选型对比

2.1 主控模块选型

方案	型号	备注
方案 1	STM32F103C8T6	多 USART + I2C 满足多模块
方案 2	51 单片机	资源紧张

选择方案 1：GPS 模块与语音模块都需要 UART。

2.2 GPS 模块选型

方案	型号	卫星系统
方案 1	ATGM336H	GPS + 北斗
方案 2	NEO-6M	GPS

选择方案 1：国内北斗支持更佳。

2.3 语音播报模块选型

方案	型号	升级方式
方案 1	JR6001	USB 直接拷贝语音
方案 2	AB1000	蓝牙升级

选择方案 1：USB 升级方案便于运维。

2.4 显示模块选型

方案	模块	备注
方案 1	OLED12864	显示站点与距离
方案 2	LCD12864	字符显示

选择方案 1：响应快，对比度高。

2.5 无线模块选型

方案	模块	优势
方案 1	ESP8266	直连 Wi-Fi / 4G 路由
方案 2	SIM800	4G 蜂窝

选择方案 1：便于室内测试。

三、系统接线总表

模块	引脚	单片机端	备注
ATGM336H	VCC/GND/TX/RX	3.3 V / GND / PA10 / PA9	UART 9600
OLED12864	VCC/GND/SCL/SDA	3.3 V / GND / PB6 / PB7	I2C
JR6001	VCC/GND/TX/RX/BUSY	5 V / GND / PA3 / PA2 / PA4	UART
按键 ×4	一端/另一端	PB0/PB1/PB2/PB3 / GND	站点切换 / 报警
ESP8266	VCC/GND/TX/RX/CH_PD	3.3 V / GND / PA5 / PA6 / 3.3 V	UART

四、系统软件设计

4.1 主程序流程

复制代码

int main(void)
{
    SystemInit();
    GPS_Init();
    OLED_Init();
    JR6001_Init();
    ESP8266_Init();
    ESP8266_JoinAP("bus","pwd");

    while (1)
    {
        NMEA_Data gps = GPS_Parse();
        float dist = Haversine(gps, NextStop_LatLon());
        OLED_Show(gps, dist, NextStop_Name());

        if (Key_SitePressed() || dist < 30)
        {
            JR6001_PlayIndex(cur_site_id);
            cur_site_id++;
        }
        if (Key_AlarmPressed()) JR6001_PlayAlarm();
        ESP8266_Publish(gps, dist, cur_site_id);
        delay_ms(500);
    }
}

4.2 GPS 解析

UART 接收 $GPGGA 语句后提取经纬度，并将字符串转换为浮点数。

4.3 距离计算（Haversine）

复制代码

double Haversine(double lat1, double lon1, double lat2, double lon2)
{
    double R = 6371000.0;
    double dLat = (lat2 - lat1) * M_PI / 180;
    double dLon = (lon2 - lon1) * M_PI / 180;
    double a = sin(dLat/2) * sin(dLat/2)
             + cos(lat1 * M_PI/180) * cos(lat2 * M_PI/180)
             * sin(dLon/2) * sin(dLon/2);
    return 2 * R * asin(sqrt(a));
}

4.4 JR6001 语音播放

通过 UART 发送 0xAA 0x07 0x02 0x00 0xxx 0xBB 协议，其中 0xxx 为语音编号。

4.5 远程上报

ESP8266 通过 MQTT 把 gps_lat、gps_lng、distance_to_next、cur_site_id 推送给云端，APP 拉取渲染。

五、系统实现与测试

5.1 硬件焊接与测试

GPS 天线朝上固定于车顶，避免金属屏蔽；JR6001 音频输出接车载喇叭。

5.2 软件调试

Keil 5 + ST-Link，结合串口助手观察 GPS 报文与 JR6001 返回的 ACK。

5.3 功能测试结果

测试项目	操作	结果
GPS 室外定位	开阔街道	误差 ≤ 5 m
距离计算	实地模拟两个站点	偏差 ≤ 10 m
语音播报	触发到站按键	1 s 内播放
APP 同步	网页端查看	实时刷新

六、总结

本文围绕 STM32F103C8T6 设计的公交车定位与报站系统整合了 GPS 定位、OLED 显示、JR6001 语音播报与 ESP8266 远程通信，实现了实时站点信息显示、自动语音播报以及云端车辆位置同步。整套方案结构清晰、易于扩展，可为城市公交、长途客运与校园通勤线路提供一套可量产的智能化原型设计。

基于 STM32 的公交车定位与报站系统