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摘 要：根据对公交报站工作流程的调研，采用51单片机、显示模块、无线收发模块以及语音芯片等设计了一款基于单片机的公交语音报站系统。通过实验测试，此系统能够达到较好效果。
关键词：单片机；语音报站
0 引言
目前，随着国家新型城镇化战略的推进，城市区域不断扩大，城市人口不断增加，城市公交车己经成为城镇市民日常生活中不可替代的交通工具。公交车的运行状况成了衡量当地城市形象的一个标准，同时也直接影响到人们的工作生活。因此，发展良好的公交服务事业将给人们的工作生活带来很大的便捷，进而提升城市形象。
由于现在的公交车大部分还是采用的人工手动控制的报站系统，不仅影响了公交司机的正常驾驶，也分散了驾驶员的注意力，加重了司机的工作负担。由于人工控制存在着差错，致使公交报站服务的效率低、效果较差。
近年来微型计算机技术迅猛发展，广泛应用于诸多领域，在公交事业上已经运用单片机来实现公交报站这项功能[1]。通过对公交运行工作流程的调研，本着为驾驶员减轻工作量，提高服务效果的问题，运用单片机技术、无线收发技术以及液晶显示技术于一体设计出既能手动又能自动报站的公交语音报站系统，使每辆公交车都能准确无误的实现报站，到达提高公交服务质量的效果。
1.设计概要
此设计主要采用了AT89C52单片机、OLCD12864显示模块、DF无线收发模块及PT2262/PT2272编解码芯片、ISD4004系列语音芯片来设计。
系统采用自动模式和手动两种工作模式。当自动模式出现问题时可以切换到手动模式进行应急操作，保证系统的正常运行。此设计采用一个单片机作为接收端的控制器。在每个站台上安装上无线发射装置，信号由无线发射头通过PT2262编码芯片不断向一定半径范围内发射无线信号。而公交车上则安装主体器件，包括液晶显示模块、无线接收识别模块以及语音播报模块等。无线接收识别模块由无线接收头通过PT2272解码芯片解码接收到的信号。C52对无线接收模块的端口进行扫描，当公交车即将到站进入信号范围时，端口电平发生改变，C52识别到后先调用语音芯片内部播放指针，让其指向预置的数据段，并进行播报。同时改变LCD的显示内容，将下一站的站名进行更新。接着下车指示灯亮起，通知到站乘客下车。车子驰离站台后信号消失，指示灯熄灭。
2硬件设计
2.1 主控芯片AT89C52
本系统主控芯片选用AT89C52单片机。AT89C52是一款低电压，高性能CMOS 8位单片机片，内置通用8位中央处理器和FLASH存储单元。具有4k字节FLASH闪存存储器，128字节内部RAM，32个I/O口线，两个16位定时/计数器，一个5向量两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内振荡器及时钟电路[2]。其性能优越，能满足系统要求，能够实现公交到站语音播报功能的控制。
2.2语音电路模块
语音电路采用ISD4004系列单片声音录放器件，此器件是用CMOS工艺实现的高语音质量、3V工作电压的集成电路芯片，适用于移动电话和各种便携式产品[3]。ISD4004系列语音芯片有两种工作模式，分别为按键触发模式与SPI控制模式。这里采用单片机输出模拟按键信号实现对语音芯片的控制。实现的功能有：录音、播放、快进、擦、除复、位音量调节等。
2.3 DF无线接收模块
此模块设计采用DF无线接收模块超外差式RX3310接收模块，具有采用调幅AM通信，工作频率为315MHz，频率稳定度为±75KHz，工作电流≤5mA，工作电压为DC 5V；采用TTL电平输出等特点。
超外差接收机对天线的阻抗匹配要求较高，要求外接天线的阻抗必须是50欧姆的，否则对接收灵敏度有很大的影响，所以如果用1/4波长的普通导线时应为23厘米最佳，要尽可能减少天线根部到发射模块天线焊接处的引线长度，如果无法减小，可以用特性阻抗50欧姆的射频同轴电缆连接。
解码芯片PT2262/2272是台湾普城公司生产的一种CMOS工艺制造的低功耗低价位通用编解码电路。DF无线数据模块和PT2262/PT2272等专用编解码芯片使用时，连接很简单只要直接连接即可。传输距离比较理想，如果和单片机配合使用时，会受时钟干扰，造成传输距离明显下降，一般实用距离在200米以内。
2.4液晶显示模块
显示部分采用点阵式OLCD12864扩展板，分辨率为128x64，可反色显示，功耗比LCD小，可视角比LCD大，显示图案清晰。
3软件设计
3.1软件流程设计
为满足系统功能，根据设计思路以及各个电路模块，程序流程如图1所示，整个任务体系大致分：进行系统任务初始化；通过中断系统发射一定频率的TTL电平信号；识别无线信号；根据任务2控制语音芯片语音播报；根据任务2控制液晶站点显示。任务之间通过发送信号实现任务。
3.2程序中主要函数模块代码
（1）无线发射模块
系统采用12MHz晶振，时钟周期为1/12 us，机器周期则为1us。中断计数时间为12us。如果忽略指令的执行时间，那么ri的电平改变周期为24us。发射频率为41.7KHz，实现的C程序如下。
Void send（） //41.7KHZ发送
（2）语音模块
该模块采用单片机端口输出负脉冲信号模拟按键信号对语音芯片进行控制。
（3）液晶显示模块
液晶显示功能由内部等待函数LCD_Wait（）、写入命令或数据函数LCD_Wrt（）、设置显示模式函数LCD_SetDsp（）、设置输入模式函数LCD_SetInput（）、初始化函数LCD_Init（）、显示定位子函数SetXY（）等功能函数实现报站显示。
4结束语
通过在实验室中模拟公交车运行流程的实验，此系统软、硬件都能正确流畅运行，到站语音播报效果达到了预先设定的各项指标要求。
基于单片机的公交到站语音播报系统的优点在于实现了功能的前提上，使用的器件成本较低，易于实现，便于系统改进升级，灵活方便。缺点在于，精度不够高，容易受到强信号的干扰导致感应距离出现偏差。在将来的应用中可以改为彩色液晶显示模块、温度传感器模块实现站名、车辆内部温度显示及车体广告的滚动播放。同时也可以集成GPS模块，提高精度并实现调度中心对车辆的实时跟踪，使之成为一个专业化、模块化的公交系统平台。
参考文献
[1] 周波，冯顽童，胡建龙等.公交车自动报站系统的设计[J].四川理工学院学报：自然科学版，2008，21（3）：79-81.
[2] 求是科技.单片机典型模块设计实例导航[M].北京：人民邮电出版社，2008.
[3] 孙育才.MCS-51系列单片机微型计算机及其应用[M].南京：东南大學出版社，2004，108-109.
关键词：单片机；语音报站
0 引言
目前，随着国家新型城镇化战略的推进，城市区域不断扩大，城市人口不断增加，城市公交车己经成为城镇市民日常生活中不可替代的交通工具。公交车的运行状况成了衡量当地城市形象的一个标准，同时也直接影响到人们的工作生活。因此，发展良好的公交服务事业将给人们的工作生活带来很大的便捷，进而提升城市形象。
由于现在的公交车大部分还是采用的人工手动控制的报站系统，不仅影响了公交司机的正常驾驶，也分散了驾驶员的注意力，加重了司机的工作负担。由于人工控制存在着差错，致使公交报站服务的效率低、效果较差。
近年来微型计算机技术迅猛发展，广泛应用于诸多领域，在公交事业上已经运用单片机来实现公交报站这项功能[1]。通过对公交运行工作流程的调研，本着为驾驶员减轻工作量，提高服务效果的问题，运用单片机技术、无线收发技术以及液晶显示技术于一体设计出既能手动又能自动报站的公交语音报站系统，使每辆公交车都能准确无误的实现报站，到达提高公交服务质量的效果。
1.设计概要
此设计主要采用了AT89C52单片机、OLCD12864显示模块、DF无线收发模块及PT2262/PT2272编解码芯片、ISD4004系列语音芯片来设计。
系统采用自动模式和手动两种工作模式。当自动模式出现问题时可以切换到手动模式进行应急操作，保证系统的正常运行。此设计采用一个单片机作为接收端的控制器。在每个站台上安装上无线发射装置，信号由无线发射头通过PT2262编码芯片不断向一定半径范围内发射无线信号。而公交车上则安装主体器件，包括液晶显示模块、无线接收识别模块以及语音播报模块等。无线接收识别模块由无线接收头通过PT2272解码芯片解码接收到的信号。C52对无线接收模块的端口进行扫描，当公交车即将到站进入信号范围时，端口电平发生改变，C52识别到后先调用语音芯片内部播放指针，让其指向预置的数据段，并进行播报。同时改变LCD的显示内容，将下一站的站名进行更新。接着下车指示灯亮起，通知到站乘客下车。车子驰离站台后信号消失，指示灯熄灭。
2硬件设计
2.1 主控芯片AT89C52
本系统主控芯片选用AT89C52单片机。AT89C52是一款低电压，高性能CMOS 8位单片机片，内置通用8位中央处理器和FLASH存储单元。具有4k字节FLASH闪存存储器，128字节内部RAM，32个I/O口线，两个16位定时/计数器，一个5向量两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内振荡器及时钟电路[2]。其性能优越，能满足系统要求，能够实现公交到站语音播报功能的控制。
2.2语音电路模块
语音电路采用ISD4004系列单片声音录放器件，此器件是用CMOS工艺实现的高语音质量、3V工作电压的集成电路芯片，适用于移动电话和各种便携式产品[3]。ISD4004系列语音芯片有两种工作模式，分别为按键触发模式与SPI控制模式。这里采用单片机输出模拟按键信号实现对语音芯片的控制。实现的功能有：录音、播放、快进、擦、除复、位音量调节等。
2.3 DF无线接收模块
此模块设计采用DF无线接收模块超外差式RX3310接收模块，具有采用调幅AM通信，工作频率为315MHz，频率稳定度为±75KHz，工作电流≤5mA，工作电压为DC 5V；采用TTL电平输出等特点。
超外差接收机对天线的阻抗匹配要求较高，要求外接天线的阻抗必须是50欧姆的，否则对接收灵敏度有很大的影响，所以如果用1/4波长的普通导线时应为23厘米最佳，要尽可能减少天线根部到发射模块天线焊接处的引线长度，如果无法减小，可以用特性阻抗50欧姆的射频同轴电缆连接。
解码芯片PT2262/2272是台湾普城公司生产的一种CMOS工艺制造的低功耗低价位通用编解码电路。DF无线数据模块和PT2262/PT2272等专用编解码芯片使用时，连接很简单只要直接连接即可。传输距离比较理想，如果和单片机配合使用时，会受时钟干扰，造成传输距离明显下降，一般实用距离在200米以内。
2.4液晶显示模块
显示部分采用点阵式OLCD12864扩展板，分辨率为128x64，可反色显示，功耗比LCD小，可视角比LCD大，显示图案清晰。
3软件设计
3.1软件流程设计
为满足系统功能，根据设计思路以及各个电路模块，程序流程如图1所示，整个任务体系大致分：进行系统任务初始化；通过中断系统发射一定频率的TTL电平信号；识别无线信号；根据任务2控制语音芯片语音播报；根据任务2控制液晶站点显示。任务之间通过发送信号实现任务。
3.2程序中主要函数模块代码
（1）无线发射模块
系统采用12MHz晶振，时钟周期为1/12 us，机器周期则为1us。中断计数时间为12us。如果忽略指令的执行时间，那么ri的电平改变周期为24us。发射频率为41.7KHz，实现的C程序如下。
Void send（） //41.7KHZ发送
（2）语音模块
该模块采用单片机端口输出负脉冲信号模拟按键信号对语音芯片进行控制。
（3）液晶显示模块
液晶显示功能由内部等待函数LCD_Wait（）、写入命令或数据函数LCD_Wrt（）、设置显示模式函数LCD_SetDsp（）、设置输入模式函数LCD_SetInput（）、初始化函数LCD_Init（）、显示定位子函数SetXY（）等功能函数实现报站显示。
4结束语
通过在实验室中模拟公交车运行流程的实验，此系统软、硬件都能正确流畅运行，到站语音播报效果达到了预先设定的各项指标要求。
基于单片机的公交到站语音播报系统的优点在于实现了功能的前提上，使用的器件成本较低，易于实现，便于系统改进升级，灵活方便。缺点在于，精度不够高，容易受到强信号的干扰导致感应距离出现偏差。在将来的应用中可以改为彩色液晶显示模块、温度传感器模块实现站名、车辆内部温度显示及车体广告的滚动播放。同时也可以集成GPS模块，提高精度并实现调度中心对车辆的实时跟踪，使之成为一个专业化、模块化的公交系统平台。
参考文献
[1] 周波，冯顽童，胡建龙等.公交车自动报站系统的设计[J].四川理工学院学报：自然科学版，2008，21（3）：79-81.
[2] 求是科技.单片机典型模块设计实例导航[M].北京：人民邮电出版社，2008.
[3] 孙育才.MCS-51系列单片机微型计算机及其应用[M].南京：东南大學出版社，2004，108-109.