基于單片機(jī)的公交車站自動報站器的設(shè)計

管泓

【摘 要】現(xiàn)代社會的公共汽車大多數(shù)都安裝了語音自動報站的裝置，這樣大大方便了市民的出行，由于大部分城市的公共汽車裝置都是人工設(shè)置系統(tǒng)，也就是說需要司機(jī)手動設(shè)置，這樣會讓公交司機(jī)的注意力不集中，給自己和乘客帶來了巨大而潛在的安全風(fēng)險。這篇文章介紹了一種由AT89C52單片機(jī)設(shè)計的可以實現(xiàn)月臺與月臺之間自動播報月臺名稱的系統(tǒng)。該設(shè)計由單片機(jī)控制自動公交站系統(tǒng)組成，為了實現(xiàn)總線語言自動停止，也就是說，當(dāng)公共汽車開進(jìn)月臺，或者離開月臺時，播報語音提示的和服務(wù)語言，同時使用LED文字來提示電路。

【關(guān)鍵詞】單片機(jī)；語言報站；無線通信

1 系統(tǒng)的設(shè)計計劃

1.1 系統(tǒng)工作模式

公交車語言報站系統(tǒng)有兩種報站模式：自動模式和手動模式。

1.1.1 自動模式

在公共汽車站的無線遙控發(fā)射器，從一定的距離（距離根據(jù)環(huán)境調(diào)整）現(xiàn)場總線和驗證編碼后發(fā)射信號的接收器，信號發(fā)送主控制器電路板。主控制板通過編制過程中的微控制器控制，以發(fā)送控制信號，語音合成模塊，語音郵件，撥打語音模塊，如自動播出的“某某站到了，下車的乘客請走后門?！奔捌渌畔ⅲ麄€過程完全由微電腦控制，不需要公交車司機(jī)參加。

1.1.2 手動模式

公交站臺開進(jìn)公共汽車時，公共汽車的司機(jī)或工作人員用手打開開關(guān)，廣播就可以播放站臺的名稱。

1.2 系統(tǒng)前期準(zhǔn)備的想法

設(shè)想和建立一個語音自動播報站臺的系統(tǒng)，要求由單片機(jī)完成，可以完成如下的的工作：

（1）可以讓客戶方便快捷的修改月臺和月臺數(shù)目；

（2）顯示屏可以播報出本月臺的名稱，以及下一個月臺的名稱

（3）手動操作和系統(tǒng)自動操作相結(jié)合；

（4）可以記錄來回路線的

1.3 系統(tǒng)計劃選擇

（1）建設(shè)的軟件系統(tǒng)是采用AT90S52單片機(jī)的核心。

這種系統(tǒng)軟件的特點是效能較高，但是資源占用率非常低，受到大家熱烈追捧。綜合C語言等各種編程軟件，非常豐富的功能均可以通過它來完成，而且編程環(huán)境上可以進(jìn)行各種各樣的設(shè)計。

（2）語言報送

計劃一、使用專門的語音芯片

這種芯片有ISD、ALPHA等很多種。人們最常用的，比如ISD4004，設(shè)置八分鐘的聲音，采樣率為八K。別看語音的芯片語音失真率非常小，但背景噪聲，有額外的功放，額外的功能卻是沒有。

計劃二、使用SYN-6288語音的結(jié)合模塊

Syn-6288語音結(jié)合模塊是異步串行接收機(jī)，語音轉(zhuǎn)換可以使用合成文本、文本來轉(zhuǎn)換。這樣的話，智能文本識別、語音合成和智能識別卻是是比較好的。況且優(yōu)點很多，比如體積小，質(zhì)量輕，硬件的接口方便，成本成效高。

考慮報站需良好音質(zhì)，而且要求控制方便，所以決定采用計劃二。

（3）自動報站實現(xiàn)計劃

計劃1：GPS定位系統(tǒng)，位于公交車站，在經(jīng)度和緯度的公交站附近。該方案精度高，穩(wěn)定性好，但GPS的高成本，但它必須是精確測量的經(jīng)度和緯度的第一站，編程難度大，數(shù)據(jù)處理復(fù)雜，精度高，可以說是一個巨大的工作量。

計劃2：使用現(xiàn)成的無線收發(fā)模塊，發(fā)送和接收模塊，如PT2272/PT2262收發(fā)模塊。雖然市場價格只需要10元左右，但長度可以達(dá)到幾百米，但穩(wěn)定性高，調(diào)整方便，信號的傳輸距離達(dá)到電臺的要求，所以使用這個程序。

（4）人機(jī)界面信息的顯示

LCD12864大屏幕液晶顯示器。LCD12864字符、漢字、圖像等大量信息可以顯示，簡單控制。傳統(tǒng)的數(shù)字控制，1602液晶顯示設(shè)備，顯示有限的信息，這些設(shè)備只能顯示字符和數(shù)字，不能顯示漢字。系統(tǒng)選用高成本LCD12864的大型LCD信息。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計

根據(jù)介紹的系統(tǒng)設(shè)計要求和設(shè)計思路， MCU微調(diào)處置控制軟件、LCD視頻模塊、語音芯片、按鍵控制、實時時鐘電路等模塊電路夠成操控的硬件電路圖。

（1）主控制器：將AT89S52單片機(jī)作為主體芯片。

（2）無線接收模塊：無線收發(fā)模塊和PT2262、PT2272編解碼芯片進(jìn)行無線信號的接受和發(fā)送，以及辨識月臺的名稱的使用，所以該模塊具備了自動播報月臺名稱的效果。

（3）語言模塊：北京的一家科技公司研發(fā)的SYN6288芯片合成模塊可以從而完成月臺之間的信息播報。

（4）顯示的模塊：通過LED1286液晶來完成月臺的顯示。

（5）實時時鐘電路：利用DS1302時鐘芯片來實現(xiàn)日期、時間的功能。

2.1 電路元器件的介紹

（1）AT89S52的介紹以及功能

AT89S52是一種微型控制器，它具有功耗低，能效高的特點。只有8K，可在系統(tǒng)中編寫flash，也可以作為儲存器的使用。

AT89S52具有下面幾個功能： flash是八千字節(jié)， RAM是二百五十六字節(jié)， I/O是三十二位的，數(shù)據(jù)的指針是兩個，三個計時器均是16位，向量2中斷結(jié)構(gòu)是1個六級，全雙工串口，水晶和時鐘電路。另外，AT89S52可以簡化為0Hz的靜態(tài)邏輯運(yùn)算，可以設(shè)計符合兩種軟件，也可以將模式調(diào)為節(jié)能。

（2）SYN6288芯片

SYN6288芯片接收通過異步串行口（UART）通信合成的文本數(shù)據(jù)，它支持文本（或TTS）之間的轉(zhuǎn)換。

語音合成芯片是由主控制器和SYN6288通過UART接口之間來完成連接，通信接口發(fā)送控制命令和文本SYN6288語音合成芯片可以通過控制器，它接收SYN6288語音合成芯片基于文本的語音信號輸出，功率放大器放大后輸出信號連接到揚(yáng)聲器。

本設(shè)計中采用市面出售的由SYN6288作為核心器件的SIP-7模塊封裝的聲音合成模塊，此聲音合成模塊有7個管腳。每個管腳分別為：直接驅(qū)動喇叭；接單片機(jī)RXD腳；接單片機(jī)TXD腳；判斷工作狀態(tài)；電源端。

（3）PT2262和PT2272編解碼芯片

編解碼芯片PT2262和PT2272是一種 CMOS技術(shù)的低功耗和低功耗在編解碼器電路中使用，最多可達(dá)12（a0-a11）三態(tài)地址終端機(jī)（懸吊、高電平和低電平），最高可達(dá)12（a0-a11）。任何組合都可以提供531，441地址代碼。PT2262可以有多達(dá)6個（d0-d5）數(shù)據(jù)終端引腳，將地址代碼和數(shù)據(jù)代碼從17個串行輸出設(shè)置用無線遙控來控制。

本設(shè)計中采用市面出售的由PT2272解碼接收的六路無線超再生接收模塊，工作電壓：DC5V，工作電流：5mA，工作頻率：315/433MHz，引腳說明：VT為解碼有效指示；D0-D5為信號輸出引腳；Vcc為電源正極 +5V；GND為電源負(fù)極。

（4）DS1302 芯片

DS1302是來自美國達(dá)拉斯的高性能、低功率的實時時鐘芯片。額外的31字節(jié)靜態(tài)RAM，使用SPI三線接口與CPU的同步通信，以及一個時鐘信號和RAM數(shù)據(jù)，可以一次傳輸多個字節(jié)。實時時鐘可提供秒、分、日、日、周、月、年，可自動調(diào)整為每月31天，并具有年度補(bǔ)償功能。2.5-5.5v的工作電壓由雙電源（主電源和備用電源）供電。備用電源充電方式可以調(diào)至，也可為后供電電源來進(jìn)行充電。

2.2 簡單的講解下聲音的模塊。

（1）聲音合成模塊

均為接插件，實際使用中將連接前面介紹的聲音合成模塊，連接揚(yáng)聲器來完成相應(yīng)功能。

（2）無線接收模塊

為接插件，相應(yīng)功能可以通過再實際使用中將連接前面提到的無線接收模塊來實現(xiàn)。

（3）按鍵電路

鍵本質(zhì)上是一組按鈕開關(guān)，CPU用來識別特定的用戶命令，然后可以將其傳輸?shù)较鄳?yīng)的程序來執(zhí)行用戶命令。這些按鈕主要是用來控制消息站的，在每次擊鍵時都顯示相應(yīng)的顯示信息。這種按鍵模式比鍵盤操作更方便，而且價格也更便宜。關(guān)鍵電路采用中斷模式。當(dāng)按下按鈕時，系統(tǒng)中斷，CPU響應(yīng)被中斷，計數(shù)開始計數(shù)，即查詢鍵號，可以用來實現(xiàn)鍵的相應(yīng)功能。

2.3 主程序流程

主程序啟動初始化，向量設(shè)置成中斷，檢查按下按鈕，來電顯示。液晶先對主程序，串口，中斷，時鐘等的初始化設(shè)置，然后在程序周期已檢測到時鐘調(diào)節(jié)按鈕被按下（即，判斷標(biāo)志的跡象是等于0），如果此按鈕按下，執(zhí)行時鐘調(diào)節(jié)功能，否則執(zhí)行時間顯示，語音停止，停止的信息。

無線自動停止模式：外部中斷0檢測到單片機(jī)的引腳被拉低；手動停止模式：查詢模式是檢測是否單片機(jī)的引腳被拉低。

2.4 無線接收子程序流程圖

開始第一步系統(tǒng)初始化設(shè)置，連續(xù)操作的巴士到火車站，無線信號檢測、信號檢測單片機(jī)中斷，中斷系統(tǒng)抗干擾處理，首先是在防篡改程序編碼的信號在同一平臺只觸發(fā)一個計劃來寫，所以依靠重復(fù)很多次收到無線信號可以避免巴士站，根據(jù)一項計劃。當(dāng)接收模塊接收到無線傳輸模塊時，要啟動6個以上的二進(jìn)制代碼，MCU立即進(jìn)入中斷，然后根據(jù)代碼檢測和確定所接收的代碼，以確定合適的語音廣播和信息顯示。

2.5 聲音停止子程序流程

首先檢測下游線控制按鈕被按下時，如果你不按，等待；如果按，始發(fā)站的信息廣播和顯示。開放的無線信號接收器，自動識別網(wǎng)站廣播或手動播出。

3 結(jié)論

人工停止目前基于無線數(shù)據(jù)收發(fā)器的公交報站系統(tǒng)，公交車上人工報站的缺點。通過系統(tǒng)測試和停止其他手段相比，該系統(tǒng)具有價格低廉，精度高，并且可以向大多數(shù)城市進(jìn)行推廣的優(yōu)點。

系統(tǒng)基于無線數(shù)據(jù)收發(fā)器，每個站的原則進(jìn)行編碼，然后通過無線數(shù)據(jù)發(fā)射模塊的編碼數(shù)據(jù)，在一定的空間內(nèi)發(fā)射，接收到的數(shù)據(jù)總線，進(jìn)入接收范圍，車輛系統(tǒng)和數(shù)據(jù)解碼終于解碼數(shù)據(jù)，以確定公交車的范圍，并啟動語音停止系統(tǒng)，報月臺，并顯示相應(yīng)的站點信息，智能公交報站。可以實現(xiàn)如下功能：

（1）80米之內(nèi)時，可以準(zhǔn)確地識別并自動停止。

（2）報告該站，可以顯示月臺以及下一站的月臺，日期和時間。

（3）自動停機(jī)和手動調(diào)整停止功能，司機(jī)可以根據(jù)實際情況隨時切換。

（4）產(chǎn)品的成本控制在小于150元。

（5）硬件和軟件并不復(fù)雜，簡單的修改不同的公交線路，在未來系統(tǒng)升級更加方便。

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