基于CC1110單片機公交報站系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

彭建盛

（河池學(xué)院物理與電子工程系，廣西宜州546300）

隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，人們對通信技術(shù)的需求越來越強，擺脫有線網(wǎng)絡(luò)的束縛實現(xiàn)無線通信始終是大家關(guān)心的問題，當(dāng)今無線通信研究越來越熱，應(yīng)用非常廣泛，使人與人之間的通信更加方便快捷，更具有市場發(fā)展前景?，F(xiàn)在大多數(shù)公交到站報站都是人工手動操作或者半自動實現(xiàn)，而且真正的無線語音自動報站系統(tǒng)及所謂的GPS衛(wèi)星定位智能報站系統(tǒng)較貴還未形成市場，智能調(diào)度系統(tǒng)也只在極少數(shù)大城市使用[1]。CC1110單片機芯片結(jié)合1個高性能DSSS（直接列擴頻）射頻收發(fā)器核心和1個工業(yè)級小巧高效的8051控制器，基于CC1110單片機公交報站系統(tǒng)的實現(xiàn)，將使公交車報站變?yōu)樽詣邮剑顾緳C能集中精力駕車，減少疲勞，也提高了交通安全系數(shù)，站臺提示使在等車的乘客及時準(zhǔn)備好上車，讓城市公交更好地運營?，F(xiàn)在的公交基本上都是手動報站，而基于CC1110單片機公交報站系統(tǒng)價格實惠，要全面實現(xiàn)智能語音報站，此需求量是巨大的價格也是易讓人接受的，智能化是現(xiàn)代社會的需要。

1 無線語音自動報站系統(tǒng)的硬件設(shè)計

基于CC1110單片機公交報站系統(tǒng)以高頻無線模塊CC1110為核心，高頻無線模塊CC1110外圍電路如圖1所示。系統(tǒng)分為兩個部分，一部分是移動的，即車載無線系統(tǒng)；一部分是固定的，即安裝在站牌上的無線系統(tǒng)。系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示。

車載無線系統(tǒng)通過CC1110內(nèi)部的RF收發(fā)模塊接收站點所發(fā)出的調(diào)制信號，當(dāng)在RF無線收發(fā)覆蓋范圍時（CC1110為100 m或800 m可調(diào)），由MCU確認(rèn)信號，WT588D負(fù)責(zé)播報將到站點站牌名“XX站即將到了，請下車乘客做好下車準(zhǔn)備”，OLCD屏顯示“XX站即將到了，請下車乘客做好下車準(zhǔn)備”，同時發(fā)送包含本公交車為幾路及車行方向等信號到站牌無線系統(tǒng)，此時乘客可通過按鈕提示司機到站要下車。當(dāng)公交車到站后，根據(jù)車門的開信息，控制WT588D語音播報提示“XX站到了，請下車乘客下車，下車請注意安全”，在離站時，根據(jù)車門關(guān)的信息，自動控制WT588D播報下一站點站牌名。公交車和站牌的通信采用點對點的通信方式；站牌的CC1110系統(tǒng)通過高頻模塊的RF一直發(fā)送站牌相關(guān)信號，由MCU檢測是否收到公交車返回的信號，若收到信號，確認(rèn)后使站牌播報即將到來公交車為幾路車，同時用OLCD顯示屏顯示“即將到站巴士：XXX路……”，并點亮該路車的將到信號燈，提醒乘客做好上車準(zhǔn)備。

圖1 CC1110無線高頻模塊電路Fig.1 CC1110 radio frequency module circuit

圖2 基于CC1110單片機公交報站系統(tǒng)框圖Fig.2 Block diagram of bus stop announcement system based on CC1110 MCU

1.1 高頻模塊CC1110的特點

高頻無線模塊CC1110內(nèi)含1個真正的CMOS解決方案系統(tǒng)芯片（SoC）[2]。這種解決方案能夠提高ISM波段應(yīng)用對低成本，低功耗的要求。它結(jié)合1個高性能DSSS（直接列擴頻）射頻收發(fā)器核心和1個工業(yè)級小巧高效的8051控制器。RF無線電收發(fā)機可工作于433 MHz、868/915 MHz頻段，具有優(yōu)良的無線接收靈敏度和強大的抗干擾性，高性能和低功耗的8051微控制器核，高達(dá)500 kBaud的可編程速率。硬件支持CSMA/CA功能，較寬的電壓范圍（2.0～3.6 V），1個常規(guī)的16位計時器和2個8位計時器。

1.2 語音模塊WT588D

WT588D是一款由廣州唯創(chuàng)科技有限公司生產(chǎn)的可重復(fù)擦除燒寫的語音單片機芯片。WT588D讓語音芯片直接與89C2051單片機相接，取代復(fù)雜的外圍控制電路。該模塊采用三線串口控制I/O口擴展輸出模式應(yīng)用電路，電路模塊如圖3所示。I/O口P01被定義為DATA數(shù)據(jù)口，P02為CS片選口，P03為CLK時鐘口，單片機可通過3個控制口對WT588D語音模塊進(jìn)行控制。單片機向WT588D語音模塊發(fā)送數(shù)據(jù)F5，從三線串口控制模式切換為三線串口控制I/O口擴展輸出模式，并保持在三線串口控制模式下的最后一次工作狀態(tài)。I/O口輸出電壓基本上與模塊的輸入電壓相等。WT588D模塊的VCC輸入端的電壓要保證在2.8～3.5 V，模塊VCC的電壓如果大于3.5 V，有可能會導(dǎo)致模塊內(nèi)部的存儲器燒壞。在使用時只要用上位機軟件對該模塊燒寫語音程序就可以了[3]。

1.3 液晶顯示模塊OLCD12864

顯示部分采用點陣式OLCD12864擴展板，板上集成了OLCD，LED和按鍵，OS128064P型號的OLED，分辨率為128×64，可反色顯示，該OLED和LCD功能一樣，功耗比LCD小，可視角比LCD大，顯示圖案清晰。板上的4只按鍵，通常用來做菜單選擇之用[4]。OLCD液晶屏接口電路如圖4所示。

2 CC1110無線部分的重要配置

1）輸出功率配置RF輸出功率有2個可程控等級。首先，專用的PA_TABLE寄存器能保持8個用戶選擇輸出功率設(shè)定；其次，3位REND0.PA_POWER值選擇PATABLE使用入口。這個兩級功能在傳輸?shù)拈_始和結(jié)束時提供靈活的PA功率的線性上升或下降以及ASK調(diào)試整形。在每種情況下，PA_TABLE中從序號0到FREND0.PA_POWER值的所有PA功率設(shè)定值都會用到。

圖3 WT588D語音模塊電路Fig.3 WT588D voice module circuit

圖4 OLCD液晶屏接口電路Fig.4 OLCD LCD interface circuit

2）頻率配置CC1110可以工作在315、433、868/915 MHz免費頻段上。若要CC1110高頻部分開始工作，則必須將它的工作頻段配置到這些頻段（300～348 MHz、391～464 MHz和728～928 MHz）。如果要設(shè)置這些參數(shù)，則需要有CHANNR、FSCTRL0、FREQ2、FREQ1、FREQ0等寄存器。

3）調(diào)制解調(diào)器和數(shù)據(jù)傳輸速率配置調(diào)制解調(diào)器通過配置MDMCFG4、MDMCFG3、MDMCFG2、MDMCFG1、MDMCFG0和DEVIATN，可以將它們的調(diào)制調(diào)解器的方式修改為2-FSK、GFSK和MSK等。CC1110的射頻部分是一個可編程控制速率的芯片，最高速率可以達(dá)到500 kBaud。由于速率越高消耗的電流就越大，考慮到節(jié)能的問題，因而在不需要大速率的情況下，對數(shù)據(jù)傳輸速率進(jìn)行相應(yīng)的修改是很有必要的[5]。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計

本系統(tǒng)軟件設(shè)計主要包括初始化模塊、無線收發(fā)模塊、顯示模塊及語音控制模塊。初始化主要完成CC1110高頻模塊輸入輸出I/O的配置、無線收發(fā)部分的重要配置、OLCD顯示初始化及語音芯片WT588D初始化；無線收發(fā)部分程序是系統(tǒng)工作的關(guān)鍵部分，無線收發(fā)協(xié)議采用的是SimpliciTI網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，SimpliciTI網(wǎng)絡(luò)協(xié)議支持各種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，但是依然能夠支持點對點通信，這種選擇方案不僅可使用接入點設(shè)備來存儲并發(fā)送消息，還能通過范圍擴展器來擴大網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍，以支持多次跳頻；基于CC1110單片機公交報站系統(tǒng)工作于433 MHz頻段，數(shù)據(jù)傳輸采用2-FSK調(diào)制方式，具有CRC校驗，抗干擾能力強［6］。車載無線系統(tǒng)和站臺無線系統(tǒng)通過CC1110高頻模塊的RF部分進(jìn)行無線數(shù)據(jù)的傳送和接收，根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行OLCD的顯示控制及語音播報控制等相關(guān)控制。車載無線系統(tǒng)及站臺無線系統(tǒng)程序流程圖如圖5、圖6所示。

圖5 車載無線系統(tǒng)程序流程圖Fig.5 Flow chart of vehicle wiveless system

圖6 站臺無線系統(tǒng)程序流程圖Fig.6 Flow chart of platform wiveless system

4 結(jié)束語

基于C51RF-PS系統(tǒng)的智能無線公交語音自動報站系統(tǒng)實現(xiàn)的是為司機及乘客提供更好的服務(wù)的無線智能公交報站系統(tǒng)，采用性價比較高的CC1110無線高頻模塊作為主控芯片降低了系統(tǒng)成本，外接語音錄放芯片WT588D，同時還采用了OLCD液晶模塊顯示。

該產(chǎn)品具備新穎、方便、直觀和可靠的特點。通過軟件調(diào)試及硬件測試，本系統(tǒng)各部分均達(dá)到了預(yù)期的功能。另外，在該語音電路設(shè)計的基礎(chǔ)上加以改動，還可以應(yīng)用到公交車智能調(diào)度系統(tǒng)、公路收費系統(tǒng)、銀行報號系統(tǒng)等各系統(tǒng)當(dāng)中。

[1]楊瑞霞.GPS公交車智能報站系統(tǒng)的實現(xiàn)[J].電子技術(shù)，2006，11（33）：44-47.

YANG Rui-xia.GPS bus station system of intelligent[J].Electronic Technology，2006，11（33）.44-47.

[2]李文仲，段朝玉.CC1110／CC2510無線單片機和無線自組織網(wǎng)絡(luò)入門與實戰(zhàn)[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2008：30-48.

[3]廣州市唯創(chuàng)科技有限公司.WT588D語音模塊應(yīng)用電路.[EB/OL].（2008）.http：//www.w1999c.com/UploadFiles/20098893750557.pdf.

[4]彭建盛，何奇文，廖維斌，等.基于無線單片機CC2510的智能家居系統(tǒng)的設(shè)計[J].河池學(xué)院學(xué)報，2008（10）：50-54.

PENG Jian-sheng，HE Qi-wen，LIAO Wei-bin，et al.Design of smart home system based on the wireless Mcu CC2510[J].Journal of Hechi University，2008（10）：50-54.

[5]胡春奎.基于CC1110的田間無線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)[J].農(nóng)業(yè)網(wǎng)絡(luò)信息，2008（9）：124-126.

HU Chun-kui.Farm wireless data collection system based on CC1110[J].Agriculture Network Information，2008（9）：124-126.

[6]彭建盛，梁光艷，郭留濤.基于無線單片機CC2510的多點超聲波測距系統(tǒng)[J].河池學(xué)院學(xué)報，2009（2）：67-71.

PENG Jian-sheng，LIANG Guang-yan，GUO Liu-tao.System of multi-point ultrasonic ranging system based on wireless MCU CC2510[J].Journal of Hechi University，2009（2）：67-71.