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(duì)通信技術(shù)的需求越來(lái)越強(qiáng)，擺脫有線網(wǎng)絡(luò)的束縛實(shí)現(xiàn)無(wú)線通信始終是大家關(guān)心的問(wèn)題，當(dāng)今無(wú)線通信研究越來(lái)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(chǎng)發(fā)展前景。現(xiàn)在大多數(shù)公交到站報(bào)站都是人工手動(dòng)操作或者半自動(dòng)實(shí)現(xiàn)，而且真正的無(wú)線語(yǔ)音自動(dòng)報(bào)站系統(tǒng)及所謂的GPS衛(wèi)星定位智能報(bào)站系統(tǒng)較貴還未形成市場(chǎng)，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(jī)芯片結(jié)合1個(gè)高性能DSSS（直接列擴(kuò)頻）射頻收發(fā)器核心和1個(gè)工業(yè)級(jí)小巧高效的8051控制器，基于CC1110單片機(jī)公交報(bào)站系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)，將使公交車報(bào)站變?yōu)樽詣?dòng)式，使司機(jī)能集中精力駕車，減少疲勞，也提高了交通安全系數(shù)，站臺(tái)提示使在等車的乘客及時(shí)準(zhǔn)備好上車，讓城市公交更好地運(yùn)營(yíng)?，F(xiàn)在的公交基本上都是手動(dòng)報(bào)站，而基于CC1110單片機(jī)公交報(bào)站系統(tǒng)價(jià)格實(shí)惠，要全面實(shí)現(xiàn)智能語(yǔ)音報(bào)站，此需求量是巨大的價(jià)格也是易讓人接受的，智能化是現(xiàn)代社會(huì)的需要。

1 無(wú)線語(yǔ)音自動(dòng)報(bào)站系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)

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

車載無(wú)線系統(tǒng)通過(guò)CC1110內(nèi)部的RF收發(fā)模塊接收站點(diǎn)所發(fā)出的調(diào)制信號(hào)，當(dāng)在RF無(wú)線收發(fā)覆蓋范圍時(shí)（CC1110為100 m或800 m可調(diào)），由MCU確認(rèn)信號(hào)，WT588D負(fù)責(zé)播報(bào)將到站點(diǎn)站牌名“XX站即將到了，請(qǐng)下車乘客做好下車準(zhǔn)備”，OLCD屏顯示“XX站即將到了，請(qǐng)下車乘客做好下車準(zhǔn)備”，同時(shí)發(fā)送包含本公交車為幾路及車行方向等信號(hào)到站牌無(wú)線系統(tǒng)，此時(shí)乘客可通過(guò)按鈕提示司機(jī)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(yǔ)音播報(bào)提示“XX站到了，請(qǐng)下車乘客下車，下車請(qǐng)注意安全”，在離站時(shí)，根據(jù)車門關(guān)的信息，自動(dòng)控制WT588D播報(bào)下一站點(diǎn)站牌名。公交車和站牌的通信采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通信方式；站牌的CC1110系統(tǒng)通過(guò)高頻模塊的RF一直發(fā)送站牌相關(guān)信號(hào)，由MCU檢測(cè)是否收到公交車返回的信號(hào)，若收到信號(hào)，確認(rèn)后使站牌播報(bào)即將到來(lái)公交車為幾路車，同時(shí)用OLCD顯示屏顯示“即將到站巴士：XXX路……”，并點(diǎn)亮該路車的將到信號(hào)燈，提醒乘客做好上車準(zhǔn)備。

圖1 CC1110無(wú)線高頻模塊電路Fig.1 CC1110 radio frequency module circuit

圖2 基于CC1110單片機(jī)公交報(bào)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(diǎn)

高頻無(wú)線模塊CC1110內(nèi)含1個(gè)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(duì)低成本，低功耗的要求。它結(jié)合1個(gè)高性能DSSS（直接列擴(kuò)頻）射頻收發(fā)器核心和1個(gè)工業(yè)級(jí)小巧高效的8051控制器。RF無(wú)線電收發(fā)機(jī)可工作于433 MHz、868/915 MHz頻段，具有優(yōu)良的無(wú)線接收靈敏度和強(qiáng)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(gè)常規(guī)的16位計(jì)時(shí)器和2個(gè)8位計(jì)時(shí)器。

1.2 語(yǔ)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(yǔ)音單片機(jī)芯片。WT588D讓語(yǔ)音芯片直接與89C2051單片機(jī)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(kuò)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(shí)鐘口，單片機(jī)可通過(guò)3個(gè)控制口對(duì)WT588D語(yǔ)音模塊進(jìn)行控制。單片機(jī)向WT588D語(yǔ)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(kuò)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(huì)導(dǎo)致模塊內(nèi)部的存儲(chǔ)器燒壞。在使用時(shí)只要用上位機(jī)軟件對(duì)該模塊燒寫語(yǔ)音程序就可以了[3]。

1.3 液晶顯示模塊OLCD12864

顯示部分采用點(diǎn)陣式OLCD12864擴(kuò)展板，板上集成了OLCD，LED和按鍵，OS128064P型號(hào)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(lái)做菜單選擇之用[4]。OLCD液晶屏接口電路如圖4所示。

2 CC1110無(wú)線部分的重要配置

1）輸出功率配置RF輸出功率有2個(gè)可程控等級(jí)。首先，專用的PA_TABLE寄存器能保持8個(gè)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(gè)兩級(jí)功能在傳輸?shù)拈_始和結(jié)束時(shí)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(hào)0到FREND0.PA_POWER值的所有PA功率設(shè)定值都會(huì)用到。

圖3 WT588D語(yǔ)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(fèi)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(guò)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(gè)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(wèn)題，因而在不需要大速率的情況下，對(duì)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(jì)

本系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)主要包括初始化模塊、無(wú)線收發(fā)模塊、顯示模塊及語(yǔ)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(wú)線收發(fā)部分的重要配置、OLCD顯示初始化及語(yǔ)音芯片WT588D初始化；無(wú)線收發(fā)部分程序是系統(tǒng)工作的關(guān)鍵部分，無(wú)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(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信，這種選擇方案不僅可使用接入點(diǎn)設(shè)備來(lái)存儲(chǔ)并發(fā)送消息，還能通過(guò)范圍擴(kuò)展器來(lái)擴(kuò)大網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍，以支持多次跳頻；基于CC1110單片機(jī)公交報(bào)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(yàn)，抗干擾能力強(qiáng)［6］。車載無(wú)線系統(tǒng)和站臺(tái)無(wú)線系統(tǒng)通過(guò)CC1110高頻模塊的RF部分進(jìn)行無(wú)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(yǔ)音播報(bào)控制等相關(guān)控制。車載無(wú)線系統(tǒng)及站臺(tái)無(wú)線系統(tǒng)程序流程圖如圖5、圖6所示。

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

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

4 結(jié)束語(yǔ)

基于C51RF-PS系統(tǒng)的智能無(wú)線公交語(yǔ)音自動(dòng)報(bào)站系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的是為司機(jī)及乘客提供更好的服務(wù)的無(wú)線智能公交報(bào)站系統(tǒng)，采用性價(jià)比較高的CC1110無(wú)線高頻模塊作為主控芯片降低了系統(tǒng)成本，外接語(yǔ)音錄放芯片WT588D，同時(shí)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(diǎn)。通過(guò)軟件調(diào)試及硬件測(cè)試，本系統(tǒng)各部分均達(dá)到了預(yù)期的功能。另外，在該語(yǔ)音電路設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上加以改動(dòng)，還可以應(yīng)用到公交車智能調(diào)度系統(tǒng)、公路收費(fèi)系統(tǒng)、銀行報(bào)號(hào)系統(tǒng)等各系統(tǒng)當(dāng)中。

[1]楊瑞霞.GPS公交車智能報(bào)站系統(tǒng)的實(shí)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(wú)線單片機(jī)和無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)入門與實(shí)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(yǔ)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(wú)線單片機(jī)CC2510的智能家居系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].河池學(xué)院學(xué)報(bào)，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(wú)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(wú)線單片機(jī)CC2510的多點(diǎn)超聲波測(cè)距系統(tǒng)[J].河池學(xué)院學(xué)報(bào)，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.