基于Arduino的公交车报站器

前言

课程设计需要制作一个公交车报站器。设计思路，在指定路线上记录站点的经纬度，使用GPS模块来获取经纬度触发程序播放预存的MP3格式的音乐，再将地理位置信息放在显示屏上。结合之前做的时钟，那就可以在未到站的情况下显示时间，到站的时候进行一个报站。

准备

材料

名称	数量
Arduino uno开发板	1
DFPlay mini mp3模块	1
内存卡	1
GPS模块	1
1.44TFT显示屏	1
8Ω 1.5W 小喇叭	1
小面包板	1
杜邦线	若干

Proteus 8软件
Arduino IDE

硬件设计框图

原理图绘制

软件设计框图

语音MP3制作

MP3用百度提供的语音合成来制作，下载并放到SD卡根目录MP3文件中（自己建一个）。
MP3的命名格式用xxxx.mp3，0001代表第一首。

GPS模块采集经纬度

如何采集经纬度信息可以看这篇文章Arduino读取GPS模块。
接下来是采集各个站点的经纬度，我在学校设置了站点，代替公交车站点。将站点的经纬度信息记录下来，取到秒截至，相差1秒大概相差30几米，具体情况要根据当地的经纬度为准。为了提高响应的速度，我将各站点的经纬度范围增大。
经纬度从串口取出，用excel的分列和数据透视取出最大最小经纬度值，适当可以增加经纬度范围增大。

所需库

这些库都可以在Arduino IDE管理库能下载。

 * Adafruit_GFX.h        //TFT显示屏核心库* Adafruit_ST7735.h  //ST7355库* TinyGPS++.h            //GPS模块库* DFPlayer_Mini_Mp3.h   //MP3播放模块库

程序

时钟程序

详细可以看我这篇博客解决Arduino使用LCD屏幕制作电子时钟的问题，这次程序加入了年份计算。

void time(){   //时间计算//tft.invertDisplay(0);//颜色翻转second = (SECOND + seconds) % 60;   //计算秒m = (SECOND + seconds) / 60;        //分钟进位minute = (MINUTE + m) % 60;  //计算分钟h = (MINUTE + m) / 60;       //小时进位hour = (HOUR + h) % 24;   //计算小时d = (HOUR + h) / 24;      //天数进位//day = (DAY + d) /12;    //计算天数  //显示时间tft.setTextColor(ST7735_YELLOW);//设置字体颜色为黄色tft.setTextSize(3);//设置字体大小tft.setCursor(20,10);hour_greater();      //显示小时tft.print(":");minute_greater();tft.drawFastHLine(0, 40, 128, ST7735_WHITE);//横线tft.setTextColor(ST7735_YELLOW);tft.setTextSize(3);//设置字体大小tft.setCursor(12,50);week();//显示星期tft.drawFastHLine(0, 80, 128, ST7735_WHITE);//横线tft.setCursor(5,90);tft.setTextSize(2);//设置字体大小Year();Month();Day();//tft.println("2019/12/7");//偷懒了
}void minute_greater()
{if(minute<10){tft.print("0");tft.print(minute);}else {tft.print(minute);}
}void hour_greater()
{if(hour<10){tft.print("0");tft.print(hour);}else {tft.print(hour);}
}/ ** 显示星期 **/
void week()
{int w = WEEK;switch(w){case 1: tft.println("MONDAY");break;case 2:tft.println("TUESDAY");break;case 3: tft.println("WEDDAY");break;case 4:tft.println("THUDAY");break;case 5:tft.println("FRIDAY");break;case 6:tft.println("SATDAY");break;case 7:tft.println("SUNDAY");break;default:break;}
}void modulation()
{   //刷屏调整时间if(minute1<minute || (minute1==59&&minute==0)){tft.fillScreen(ST7735_BLACK);minute1+=1;if(minute1 == 60){tft.fillScreen(ST7735_BLACK);minute1=0;   }}else if(hour==0){tft.fillScreen(ST7735_BLACK);WEEK+=1;if(WEEK==8){tft.fillScreen(ST7735_BLACK);WEEK=1;}}
}void clock()
{time();seconds = millis()/1000;       //millis()方法获得uno时间modulation();
}
//区分当月的天数
int Days(int year, int month){   int days = 0;if(month != 2){     switch(month){       case 1: case 3: case 5: case 7: case 8: case 10: case 12: days = 31;  break;case 4: case 6: case 9: case 11:  days = 30;  break;}} else{   //闰年    if(year % 4 == 0 && year % 100 != 0 || year % 400 == 0){days = 29;}   else{days = 28;   }     }  return days;
}/** 计算当月天数 */
void Day(){      int days = Days(year,month);int days_up;if(month == 1){days_up = Days( year - 1, 12 );} else{days_up = Days( year, month - 1 );}  day = (DAY + d) % days;if(day == 0){day = days;    }   if((DAY + d) == days + 1){   DAY -= days;mon++;}if((DAY + d) == 0){DAY += days_up;mon--;}tft.print(day);
}/** 计算月份 **/
void Month(){   month = ( MONTH + mon ) % 12;if(month == 0){month = 12;//year = YEAR+1;}  y = (MONTH + mon - 1) / 12;tft.print(month);tft.print("/");
}/** 年份计算 **/
void Year(){if (y == 1){year = YEAR + 1;tft.print(year);tft.print("/");}else{year = YEAR;tft.print(year);tft.print("/");
}
}

语音报站程序

void location_mp3()
{while (ss.available() > 0){gps.encode(ss.read()); //The encode() method encodes the string in the encoding format specified by encoding.if (gps.location.isUpdated()){latitude = gps.location.lat(); //gps.location.lat() can export latitudelongitude = gps.location.lng();//gps.location.lng() can export latitudefloat a=latitude;float b=longitude;tft.fillScreen(ST7735_BLACK);tft.setTextColor(ST7735_YELLOW);  //字体颜色if ((a>=23.0352 && a<=23.0358) && (b>=114.4107 && b<=114.4113))  //宿舍{tft.drawFastHLine(0, 0, 128, ST7735_WHITE);//横线 tft.drawFastHLine(0, 30, 128, ST7735_WHITE);//横线tft.setCursor(20,5);   tft.setTextSize(2);tft.println("Location");   //显示位置tft.setTextSize(2);tft.setCursor(0,35);tft.println("Latitude:");   //显示经纬度信息tft.println(a, 4);        //显示到stft.print("Longitude:");tft.println(b, 4);mp3_play(9);delay(6000);tft.fillScreen(ST7735_BLACK); //刷新}else if ((a>=23.0366 && a<=23.0373) && (b>=114.410 && b<=114.41067))   //饭堂位置{tft.drawFastHLine(0, 0, 128, ST7735_WHITE);//横线 tft.drawFastHLine(0, 30, 128, ST7735_WHITE);//横线tft.setCursor(0,5);    tft.setTextSize(3);tft.println("Canteen");   //显示位置tft.setTextSize(2);tft.setCursor(0,35);tft.println("Latitude:");   //显示经纬度信息tft.println(a, 4);        //显示到stft.print("Longitude");tft.println(b, 4);mp3_play(6);delay(6000);tft.fillScreen(ST7735_BLACK); //刷新}else if ((a>=23.04 && a<=23.0410) && (b>=114.4105 && b<=114.4115))    //快递站{tft.drawFastHLine(0, 0, 128, ST7735_WHITE);//横线 tft.drawFastHLine(0, 30, 128, ST7735_WHITE);//横线tft.setCursor(0,5);   tft.setTextSize(1);tft.println("express station");   //显示位置tft.setTextSize(2);tft.setCursor(0,35);tft.println("Latitude:");   //显示经纬度信息tft.println(a, 4);        //显示到stft.print("Longitude");tft.println(b, 4);mp3_play(7);delay(6000);tft.fillScreen(ST7735_BLACK); //刷新      }else if ((a>=23.0393 && a<=23.0395) && (b>=114.4137 && b<=114.4139))      //图书馆{tft.drawFastHLine(0, 0, 128, ST7735_WHITE);//横线 tft.drawFastHLine(0, 30, 128, ST7735_WHITE);//横线tft.setCursor(0,5);   tft.setTextSize(2);tft.println("Library");   //显示位置tft.setTextSize(2);tft.setCursor(0,35);tft.println("Latitude:");   //显示经纬度信息tft.println(a, 4);        //显示到stft.print("Longitude");tft.println(b, 4);mp3_play(3);delay(6000);tft.fillScreen(ST7735_BLACK); //刷新 }else if ((a>=23.036 && a<=23.046) && (b>=114.4167 && b<=114.4173))      //校门口{tft.drawFastHLine(0, 0, 128, ST7735_WHITE);//横线 tft.drawFastHLine(0, 30, 128, ST7735_WHITE);//横线tft.setCursor(0,5);   tft.setTextSize(2);tft.println("school gate");   //显示位置tft.setTextSize(2);tft.setCursor(0,35);tft.println("Latitude:");   //显示经纬度信息tft.println(a, 4);        //显示到stft.print("Longitude");tft.println(b, 4);mp3_play(1);delay(6000);tft.fillScreen(ST7735_BLACK); //刷新    }else if ((a>=3 && a<=4) && (b>=3 && b<=4))      //电子楼暂未踩点{tft.drawFastHLine(0, 0, 128, ST7735_WHITE);//横线 tft.drawFastHLine(0, 30, 128, ST7735_WHITE);//横线tft.setCursor(0,5);   tft.setTextSize(2);tft.println("5 building");    //显示位置tft.setTextSize(2);tft.setCursor(0,35);tft.println("Latitude:");   //显示经纬度信息tft.println(a, 4);        //显示到stft.print("Longitude");tft.println(b, 4);mp3_play(1);delay(6000);tft.fillScreen(ST7735_BLACK); //刷新  }else if ((a>=23.0412 && a<=23.0424) && (b>=114.412 && b<=114.4163))      //双子星{tft.drawFastHLine(0, 0, 128, ST7735_WHITE);//横线 tft.drawFastHLine(0, 30, 128, ST7735_WHITE);//横线tft.setCursor(0,5);   tft.setTextSize(2);tft.println("5 building");    //显示位置tft.setTextSize(2);tft.setCursor(0,35);tft.println("Latitude:");   //显示经纬度信息tft.println(a, 4);        //显示到stft.print("Longitude");tft.println(b, 4);mp3_play(2);delay(5000);tft.fillScreen(ST7735_BLACK); //刷新   }else if ((a>=23.0404 && a<=23.0417) && (b>=114.4125 && b<=114.4135))      //旭日大楼{tft.drawFastHLine(0, 0, 128, ST7735_WHITE);//横线 tft.drawFastHLine(0, 30, 128, ST7735_WHITE);//横线tft.setCursor(0,5);   tft.setTextSize(2);tft.println("xuri building");    //显示位置tft.setTextSize(2);tft.setCursor(0,35);tft.println("Latitude:");   //显示经纬度信息tft.println(a, 4);        //显示到stft.print("Longitude");tft.println(b, 4);mp3_play(4);delay(6000);tft.fillScreen(ST7735_BLACK); //刷新}else if ((a>=23.0412 && a<=23.0427) && (b>=114.4105 && b<=114.415))      //3号楼{tft.drawFastHLine(0, 0, 128, ST7735_WHITE);//横线 tft.drawFastHLine(0, 30, 128, ST7735_WHITE);//横线tft.setCursor(0,5);   tft.setTextSize(2);tft.println("3 building");    //显示位置tft.setTextSize(2);tft.setCursor(0,35);tft.println("Latitude:");   //显示经纬度信息tft.println(a, 4);        //显示到stft.print("Longitude");tft.println(b, 4);mp3_play(8);delay(6000);tft.fillScreen(ST7735_BLACK); //刷新  }}}
}

完整程序

/** richowe* bus station broadcaster* program*//** mp3 files* 0001.mp3 : 惠州学院站 3s* 0002.mp3 : 双子星站  2s* 0003.mp3 : 图书馆站  2s* 0004.mp3 : 旭日大楼站 2s* 0005.mp3 : 电子楼站  2s* 0006.mp3 : 中苑饭堂站 3s* 0007.mp3 : 快递站 2s* 0008.mp3 : 3号楼站 2s* 0009.mp3 : 南苑5栋 3s* 0010.mp3 ：欢迎使用公交车报站器*//** library function* Adafruit_GFX.h* Adafruit_ST7735.h* TinyGPS++.h* DFPlayer_Mini_Mp3.h*/#include <Adafruit_GFX.h>    // Core graphics library
#include <Adafruit_ST7735.h> // 导入库函数
#include <TinyGPS++.h>
#include <DFPlayer_Mini_Mp3.h>
#include <SoftwareSerial.h>
#include <SPI.h> #define TFT_CS     10   //定义TFT接线引脚
#define TFT_RST    9
#define TFT_DC     8
Adafruit_ST7735 tft = Adafruit_ST7735(TFT_CS, TFT_DC, TFT_RST);
#define TFT_SCLK 13
#define TFT_MOSI 11 TinyGPSPlus gps;
SoftwareSerial ss(4, 3);unsigned long seconds;
int m = 0, h = 0, d = 0, mon = 0 ,  y = 0;   //时间进位
int second = 0, minute = 0, hour = 0;  //时间
int SECOND = 0, MINUTE = 00, HOUR = 8, WEEK = 3;//设置当前时间
int year = 0, month = 0, day = 0;
int YEAR = 2019, MONTH = 12, DAY = 18;  //设置年月日
int minute1 = MINUTE; //调整时间
double latitude;  //纬度
double longitude; //经度void setup()
{tft.initR(INITR_144GREENTAB); //初始化Serial.begin(9600);//设置波特率ss.begin(9600);mp3_set_serial (Serial);delay(1);                 //等待1msmp3_set_volume (25);mp3_play(0010);tft.fillScreen(ST7735_BLACK);//设置黑屏tft.setRotation(2);//旋转屏幕180°
}void loop()
{if (ss.available() > 0)     //判断是否到站{location_mp3();}else{//tft.fillScreen(ST7735_BLACK);//刷屏clock();}
}void time(){   //时间计算//tft.invertDisplay(0);//颜色翻转second = (SECOND + seconds) % 60;   //计算秒m = (SECOND + seconds) / 60;        //分钟进位minute = (MINUTE + m) % 60;  //计算分钟h = (MINUTE + m) / 60;       //小时进位hour = (HOUR + h) % 24;   //计算小时d = (HOUR + h) / 24;      //天数进位//day = (DAY + d) /12;    //计算天数  //显示时间tft.setTextColor(ST7735_YELLOW);//设置字体颜色为黄色tft.setTextSize(3);//设置字体大小tft.setCursor(20,10);hour_greater();      //显示小时tft.print(":");minute_greater();tft.drawFastHLine(0, 40, 128, ST7735_WHITE);//横线tft.setTextColor(ST7735_YELLOW);tft.setTextSize(3);//设置字体大小tft.setCursor(12,50);week();//显示星期tft.drawFastHLine(0, 80, 128, ST7735_WHITE);//横线tft.setCursor(5,90);tft.setTextSize(2);//设置字体大小Year();Month();Day();//tft.println("2019/12/7");//偷懒了
}void minute_greater()
{if(minute<10){tft.print("0");tft.print(minute);}else {tft.print(minute);}
}void hour_greater()
{if(hour<10){tft.print("0");tft.print(hour);}else {tft.print(hour);}
}/ ** 显示星期 **/
void week()
{int w = WEEK;switch(w){case 1: tft.println("MONDAY");break;case 2:tft.println("TUESDAY");break;case 3: tft.println("WEDDAY");break;case 4:tft.println("THUDAY");break;case 5:tft.println("FRIDAY");break;case 6:tft.println("SATDAY");break;case 7:tft.println("SUNDAY");break;default:break;}
}void modulation()
{   //刷屏调整时间if(minute1<minute || (minute1==59&&minute==0)){tft.fillScreen(ST7735_BLACK);minute1+=1;if(minute1 == 60){tft.fillScreen(ST7735_BLACK);minute1=0;   }}else if(hour==0){tft.fillScreen(ST7735_BLACK);WEEK+=1;if(WEEK==8){tft.fillScreen(ST7735_BLACK);WEEK=1;}}
}void clock()
{time();seconds = millis()/1000;       //millis()方法获得uno时间modulation();
}
//区分当月的天数
int Days(int year, int month){   int days = 0;if(month != 2){     switch(month){       case 1: case 3: case 5: case 7: case 8: case 10: case 12: days = 31;  break;case 4: case 6: case 9: case 11:  days = 30;  break;}} else{   //闰年    if(year % 4 == 0 && year % 100 != 0 || year % 400 == 0){days = 29;}   else{days = 28;   }     }  return days;
}/** 计算当月天数 */
void Day(){      int days = Days(year,month);int days_up;if(month == 1){days_up = Days( year - 1, 12 );} else{days_up = Days( year, month - 1 );}  day = (DAY + d) % days;if(day == 0){day = days;    }   if((DAY + d) == days + 1){   DAY -= days;mon++;}if((DAY + d) == 0){DAY += days_up;mon--;}tft.print(day);
}/** 计算月份 **/
void Month(){   month = ( MONTH + mon ) % 12;if(month == 0){month = 12;//year = YEAR+1;}  y = (MONTH + mon - 1) / 12;tft.print(month);tft.print("/");
}/** 年份计算 **/
void Year(){if (y == 1){year = YEAR + 1;tft.print(year);tft.print("/");}else{year = YEAR;tft.print(year);tft.print("/");
}
}void location_mp3()
{while (ss.available() > 0){gps.encode(ss.read()); //The encode() method encodes the string in the encoding format specified by encoding.if (gps.location.isUpdated()){latitude = gps.location.lat(); //gps.location.lat() can export latitudelongitude = gps.location.lng();//gps.location.lng() can export latitudefloat a=latitude;float b=longitude;tft.fillScreen(ST7735_BLACK);tft.setTextColor(ST7735_YELLOW);  //字体颜色if ((a>=23.0352 && a<=23.0358) && (b>=114.4107 && b<=114.4113))  //宿舍{tft.drawFastHLine(0, 0, 128, ST7735_WHITE);//横线 tft.drawFastHLine(0, 30, 128, ST7735_WHITE);//横线tft.setCursor(20,5);   tft.setTextSize(2);tft.println("Location");   //显示位置tft.setTextSize(2);tft.setCursor(0,35);tft.println("Latitude:");   //显示经纬度信息tft.println(a, 4);        //显示到stft.print("Longitude:");tft.println(b, 4);mp3_play(9);delay(6000);tft.fillScreen(ST7735_BLACK); //刷新}else if ((a>=23.0366 && a<=23.0373) && (b>=114.410 && b<=114.41067))   //饭堂位置{tft.drawFastHLine(0, 0, 128, ST7735_WHITE);//横线 tft.drawFastHLine(0, 30, 128, ST7735_WHITE);//横线tft.setCursor(0,5);    tft.setTextSize(3);tft.println("Canteen");   //显示位置tft.setTextSize(2);tft.setCursor(0,35);tft.println("Latitude:");   //显示经纬度信息tft.println(a, 4);        //显示到stft.print("Longitude");tft.println(b, 4);mp3_play(6);delay(6000);tft.fillScreen(ST7735_BLACK); //刷新}else if ((a>=23.04 && a<=23.0410) && (b>=114.4105 && b<=114.4115))    //快递站{tft.drawFastHLine(0, 0, 128, ST7735_WHITE);//横线 tft.drawFastHLine(0, 30, 128, ST7735_WHITE);//横线tft.setCursor(0,5);   tft.setTextSize(1);tft.println("express station");   //显示位置tft.setTextSize(2);tft.setCursor(0,35);tft.println("Latitude:");   //显示经纬度信息tft.println(a, 4);        //显示到stft.print("Longitude");tft.println(b, 4);mp3_play(7);delay(6000);tft.fillScreen(ST7735_BLACK); //刷新      }else if ((a>=23.0393 && a<=23.0395) && (b>=114.4137 && b<=114.4139))      //图书馆{tft.drawFastHLine(0, 0, 128, ST7735_WHITE);//横线 tft.drawFastHLine(0, 30, 128, ST7735_WHITE);//横线tft.setCursor(0,5);   tft.setTextSize(2);tft.println("Library");   //显示位置tft.setTextSize(2);tft.setCursor(0,35);tft.println("Latitude:");   //显示经纬度信息tft.println(a, 4);        //显示到stft.print("Longitude");tft.println(b, 4);mp3_play(3);delay(6000);tft.fillScreen(ST7735_BLACK); //刷新 }else if ((a>=23.036 && a<=23.046) && (b>=114.4167 && b<=114.4173))      //校门口{tft.drawFastHLine(0, 0, 128, ST7735_WHITE);//横线 tft.drawFastHLine(0, 30, 128, ST7735_WHITE);//横线tft.setCursor(0,5);   tft.setTextSize(2);tft.println("school gate");   //显示位置tft.setTextSize(2);tft.setCursor(0,35);tft.println("Latitude:");   //显示经纬度信息tft.println(a, 4);        //显示到stft.print("Longitude");tft.println(b, 4);mp3_play(1);delay(6000);tft.fillScreen(ST7735_BLACK); //刷新    }else if ((a>=3 && a<=4) && (b>=3 && b<=4))      //电子楼暂未踩点{tft.drawFastHLine(0, 0, 128, ST7735_WHITE);//横线 tft.drawFastHLine(0, 30, 128, ST7735_WHITE);//横线tft.setCursor(0,5);   tft.setTextSize(2);tft.println("5 building");    //显示位置tft.setTextSize(2);tft.setCursor(0,35);tft.println("Latitude:");   //显示经纬度信息tft.println(a, 4);        //显示到stft.print("Longitude");tft.println(b, 4);mp3_play(1);delay(6000);tft.fillScreen(ST7735_BLACK); //刷新  c=1;    }else if ((a>=23.0412 && a<=23.0424) && (b>=114.412 && b<=114.4163))      //双子星{tft.drawFastHLine(0, 0, 128, ST7735_WHITE);//横线 tft.drawFastHLine(0, 30, 128, ST7735_WHITE);//横线tft.setCursor(0,5);   tft.setTextSize(2);tft.println("5 building");    //显示位置tft.setTextSize(2);tft.setCursor(0,35);tft.println("Latitude:");   //显示经纬度信息tft.println(a, 4);        //显示到stft.print("Longitude");tft.println(b, 4);mp3_play(2);delay(5000);tft.fillScreen(ST7735_BLACK); //刷新   }else if ((a>=23.0404 && a<=23.0417) && (b>=114.4125 && b<=114.4135))      //旭日大楼{tft.drawFastHLine(0, 0, 128, ST7735_WHITE);//横线 tft.drawFastHLine(0, 30, 128, ST7735_WHITE);//横线tft.setCursor(0,5);   tft.setTextSize(2);tft.println("xuri building");    //显示位置tft.setTextSize(2);tft.setCursor(0,35);tft.println("Latitude:");   //显示经纬度信息tft.println(a, 4);        //显示到stft.print("Longitude");tft.println(b, 4);mp3_play(4);delay(6000);tft.fillScreen(ST7735_BLACK); //刷新}else if ((a>=23.0412 && a<=23.0427) && (b>=114.4105 && b<=114.415))      //3号楼{tft.drawFastHLine(0, 0, 128, ST7735_WHITE);//横线 tft.drawFastHLine(0, 30, 128, ST7735_WHITE);//横线tft.setCursor(0,5);   tft.setTextSize(2);tft.println("3 building");    //显示位置tft.setTextSize(2);tft.setCursor(0,35);tft.println("Latitude:");   //显示经纬度信息tft.println(a, 4);        //显示到stft.print("Longitude");tft.println(b, 4);mp3_play(8);delay(6000);tft.fillScreen(ST7735_BLACK); //刷新  }}}
}

实物展示

先放图片，演示视频还在制作中，改天放Arduino社区去。

总结

完善时钟程序，获取GPS的UTS时间进行转换，更新当前时间
可以加入掉电保护程序和低功耗程序
可以使用OLED，利用U8g2库显示中文
增加上行和下行线路
增加FM收音功能
增加广告
联网，播报天气预报

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前言

准备

硬件设计框图

原理图绘制

软件设计框图

语音MP3制作

GPS模块采集经纬度

所需库

程序

时钟程序

语音报站程序

完整程序

实物展示

总结

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