基于GPS的公交車自動(dòng)報(bào)站系統(tǒng)設(shè)計(jì)

雒曉亮　王進(jìn)　王倩

【摘 要】設(shè)計(jì)了一種基于GPS的公交車自動(dòng)報(bào)站系統(tǒng)，以STC89C52為主控芯片，利用GPS進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和解析，獲得當(dāng)前車輛位置信息，將信息顯示到LCD12864上，通過語音芯片ISD1760結(jié)合語音播放技術(shù)進(jìn)行自動(dòng)報(bào)站、溫磬提示等語音服務(wù)，并且具有提醒車輛超速的功能。能夠完全代替人工手動(dòng)報(bào)站，避免了誤報(bào)、漏報(bào)等現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)了公交車報(bào)站系統(tǒng)的自動(dòng)化和智能化。

【關(guān)鍵詞】GPS；自動(dòng)報(bào)站；STC89C52；語音

1 引言

隨著城市規(guī)模的不斷擴(kuò)大，人們生活、工作節(jié)奏的加快。公交車輛作為現(xiàn)在市民出行的主要交通工具，其服務(wù)質(zhì)量與市民的生活質(zhì)量息息相關(guān)?，F(xiàn)階段，公交車報(bào)站主要是駕駛員手動(dòng)操作，這樣會(huì)加重駕駛員的負(fù)擔(dān)，分散駕駛員的注意力，為安全行駛留下隱患。因此設(shè)計(jì)一種更加智能化的保險(xiǎn)系數(shù)更高的報(bào)站系統(tǒng)是具有實(shí)際意義的。

采用GPS全球定位系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)報(bào)站使這一難題迎刃而解。GPS全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)具有全天候，高精度、自動(dòng)化、高效益、性能好、應(yīng)用廣等顯著特點(diǎn)，它的應(yīng)用范圍正在不斷擴(kuò)大。能夠準(zhǔn)確的采集多種數(shù)據(jù)（時(shí)間、經(jīng)緯度、速度、航向、海拔等等）[1-2]。本系統(tǒng)結(jié)合STC89C52和GPS設(shè)計(jì)一種公交車語音自動(dòng)報(bào)站系統(tǒng)，無需人工干預(yù)，可實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)的語音報(bào)站。

2 系統(tǒng)組成框圖及功能簡介

2.1 系統(tǒng)組成框圖

2.2 功能簡介

①、STC89C52：系統(tǒng)的主控芯片，接收GPS數(shù)據(jù)并解析，控制語音播放和LCD12864的顯示。

②、GPS：通過衛(wèi)星接收當(dāng)前位置的經(jīng)緯度、時(shí)間、海拔、航向、速度等信息。

③、語音芯片（ISD1760）：存儲(chǔ)報(bào)站、提示等語音服務(wù)信息并播放。

④、顯示模塊（LCD12864）：接收單片機(jī)的指令，顯示GPS信息和站牌信息。

3 硬件電路圖

3.1全球定位系統(tǒng)GPS

本系統(tǒng)中的GPS接收模塊使用的是瑞士 u-blox公司生產(chǎn)的NEO-5Q主芯片，此芯片為多功能獨(dú)立型GPS模組，成本低、體積小，并具有眾多特性。

全球有24顆GPS衛(wèi)星沿6條軌道繞地球運(yùn)行（每4個(gè)一組），GPS接收模塊就是靠接收這些衛(wèi)星來進(jìn)行定位的。但一般在地球的同一邊不會(huì)超過12顆衛(wèi)星，所以一般選擇可以跟蹤12顆衛(wèi)星以下的器件。大多數(shù)GPS接收器可以追蹤8—12顆衛(wèi)星，計(jì)算LAT/LONG（--維）坐標(biāo)至少需要3顆衛(wèi)星，4顆衛(wèi)星可以計(jì)算三維坐標(biāo)。GPS-OEM板的輸出語句有10多種，其主要語句有$GPALM（歷書數(shù)據(jù)）、$GPGGA（定位數(shù)據(jù)）、$GPGSV（衛(wèi)星狀態(tài)）等。其中定位數(shù)據(jù)語句是最常用的[3-4]。其結(jié)構(gòu)如下：

$GPGGA，，<2>，<3>，<4>，<5>，<6>，<7>，<8>，<9>，M，（10），M，，<12>*hh

各數(shù)據(jù)含義為：（1）為確定位置的世界協(xié)調(diào)時(shí)（UTC）時(shí)間，格式為“時(shí)時(shí)分分秒秒”；（2）為緯度值，格式為“度度分分.分分分分”（含前導(dǎo)0）；（3）為所測(cè)緯度半球，格式為“N”或“ S”；（4）為經(jīng)度值，格式為“度度度分分.分分分分”（含前導(dǎo)0）；（5）為所測(cè)經(jīng)度半球，格式為“E”或“W”；（6）為GPS品質(zhì)標(biāo)識(shí)，0=不能定位，1=無差分定位， 2=差分定位；（7）為定位所用衛(wèi)星數(shù)目，數(shù)值范圍 00～12（含前導(dǎo)0）；（8）為水平精度因子。數(shù)值范圍 0.5～99.9；（9）為天線高度，數(shù)值范圍-9999.9～9999.9m；（10）為大地水準(zhǔn)面高度，數(shù)值范圍-999.9～9999.9m；（11）為差分GPS 數(shù)據(jù)期，數(shù)值為從上一次有效的差分校正開始所經(jīng)歷的時(shí)間（s，若無差分修正，則此項(xiàng)為空）；（12）為差分站編號(hào)，數(shù)值范圍0000～1023（含前導(dǎo)0，若無差分修正，則此項(xiàng)為空）。

利用GPS系統(tǒng)的位置信息定位不存在累計(jì)誤差，定位精度高。這樣避免人工的里程修正，使系統(tǒng)的操作更加簡便。

GPS與主控芯片接線如圖2所示：

3.2 STC89C52主控芯片

STC89C52是一種帶8K字節(jié)閃爍可編程可檫除只讀存儲(chǔ)器的低電壓，高性能COMOS8的微處理器。

單片機(jī)總控制圖如下圖：

3.3 ISD1760語音芯片

ISD1700S 系列芯片是華邦公司新推出的單片優(yōu)質(zhì)語音錄放電路，該芯片提供多項(xiàng)新功能，包括內(nèi)置專利的多信息管理系統(tǒng)，新信息提示（vAlert），雙運(yùn)作模式（獨(dú)立&嵌入式），以及可定制的信息操作指示音效。芯片內(nèi)部包含有自動(dòng)增益控制、麥克風(fēng)前置擴(kuò)大器、揚(yáng)聲器驅(qū)動(dòng)線路、振蕩器與內(nèi)存等的全方位整合系統(tǒng)功能[5]。具有以下特點(diǎn)：

①、可錄、放音十萬次，存儲(chǔ)內(nèi)容可以斷電保留一百年

②、兩種控制方式，兩種錄音輸入方式，兩種放音輸出方式

③、可處理多達(dá) 255 段以上信息

④、有豐富多樣的工作狀態(tài)提示

⑤、多種采樣頻率對(duì)應(yīng)多種錄放時(shí)間

⑥、音質(zhì)好，電壓范圍寬，應(yīng)用靈活，價(jià)廉物美 電特性：

其電路連接圖如下圖4所示：

3.4 LCD12864

LCD12864B中文漢字圖形點(diǎn)陣液晶顯示模塊，可顯示漢字及圖形，內(nèi)置8192個(gè)中文漢字（16X16點(diǎn)陣）、128個(gè)字符（8X16點(diǎn)陣）及64X256點(diǎn)陣顯示RAM（GDRAM）。

主要技術(shù)參數(shù)和顯示特性：

電源：VDD 3.3V～+5V（內(nèi)置升壓電路，無需負(fù)壓）；

顯示內(nèi)容：128列×64行

顯示顏色：黃綠/藍(lán)屏/灰屏

顯示角度：6：00鐘直視

LCD類型：STN

與MCU接口：8位或4位并行/3位串行

配置LED背光

多種軟件功能：光標(biāo)顯示、畫面移位、自定義字符、睡眠模式等

4 系統(tǒng)流程圖：

5 結(jié)束語

本系統(tǒng)完成了基于STC89C52及GPS的公交車自動(dòng)報(bào)站系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。通過GPS定位，準(zhǔn)確獲知并且確定車輛位置，然后通過液晶顯示站點(diǎn)信息，再由音頻系統(tǒng)自動(dòng)播報(bào)站名，并且具有限制車輛超速作用。該系統(tǒng)功能強(qiáng)、成本低、系統(tǒng)穩(wěn)定、無需人工介入、語音音質(zhì)好、抗干擾能力強(qiáng)、存儲(chǔ)方便、能夠準(zhǔn)確的實(shí)現(xiàn)車輛的報(bào)站自動(dòng)化，具有很強(qiáng)的實(shí)用性，提高了公交系統(tǒng)的服務(wù)質(zhì)量和安全性。促進(jìn)了城市經(jīng)濟(jì)和交通事業(yè)的和諧發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

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[3] 郝振濤，張建北，江恒，喬曼.GPS定位監(jiān)控裝置[P].專利號(hào)： CN201629819U，2.

[4] Greenspan R L，Donna J I.Measurement Errous in GPS 0bservables [J].Navigation：Journal of The Instinlte of Navigation.1995，33（4）.

[5] 馬林，陳怡，程利民.單片機(jī)實(shí)踐應(yīng)用與技術(shù)[M]，北京，清華大學(xué)出版社，2008.