賈俊榮

（閩江學院，福建 福州 350108）

公交智能報站系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)

賈俊榮

（閩江學院，福建 福州 350108）

系統(tǒng)以STC89C52RC單片機最小系統(tǒng)為控制核心，包含單片機控制器模塊、語音收錄發(fā)送模塊、無線發(fā)射接收模塊、顯示模塊、鍵盤控制模塊、電源模塊等。采用ISD4004為語音合成芯片,直接將語音數(shù)據(jù)寫進存儲單元；采用NRF24L01無線模塊，通過無線信號的接收與發(fā)送產(chǎn)生站點信息反饋，接受信號來編入站點地址，取出地址所對應的存儲語音信號進行報站，并且在液晶顯示屏上顯示要到達的站點名稱及數(shù)目編號。

ISD4004；NRF24L01無線模塊；單片機；智能報站

城鎮(zhèn)化建設帶動了公交系統(tǒng)的普及，公交車現(xiàn)在成為短距離交通的重點工具。在一線城市中地鐵和公交比較規(guī)范，且GPS的投入及使用使得公交聯(lián)網(wǎng)的規(guī)范化管理得到加強，但需要較大的成本。隨著普通城鎮(zhèn)居民乘坐公交的頻率增加，設計一款低成本的智能公交報站系統(tǒng)成為基礎性需求，可以更好的從人力、造價、普及性和性價比上服務社會和廣大人民群眾。

1 系統(tǒng)方案設計

本系統(tǒng)包含單片機控制器模塊、語音收錄發(fā)送模塊、無線發(fā)射接收模塊、顯示模塊、鍵盤控制模塊、電源模塊等。在單片機的控制下語音芯片通過讀取外部存儲器的語音信息來合并成語音信號，建立語音庫和語音地址。同時，通過無線信號的接收和發(fā)送產(chǎn)生站點信息反饋，接受到的站點信號來編入站點地址，取出地址所對應的已經(jīng)錄入的存儲語音信號模擬真人報站，并且在液晶顯示屏上顯示要到達的站點名稱及站點數(shù)目編號。

2 系統(tǒng)各部分模塊

（1）單片機控制模塊。系統(tǒng)以STC89C52RC單片機最小系統(tǒng)為控制核心，最小系統(tǒng)包括開關指示電路、復位電路、時鐘電路等主要控制錄制音頻編碼地址、無線接收地址信號、尋址播放對應音頻信號、文字顯示公交站點信息等。MOSI/MOSO為ISD4004語音芯片的輸入輸出端；MOSI1/MOSIO2為NRF24L01無線模塊的輸入輸出接口，P0讀口為液晶顯示12864的接口，CE1/SCLK1/IRQ1/CSN1，分別為無線模塊的發(fā)送或接收，時鐘信號，可屏蔽終端和片選信號端口的接入。

（2）語音模塊。系統(tǒng)采用ISD4004語音芯片實現(xiàn)，其外圍電路如圖1所示。單片機的P2.4和P2.5兩個按鍵錄入和播放語音信息，MOSI/MOSO是語音芯片的串行輸入和串行輸出端口，SCLK為時鐘信號輸入端口，控制輸入和輸出的同步性。語音功放電路如圖2所示電路，通過LM386電路模塊將語音信號放大并輸出，達到公交車上克服外界雜音播報站點的功能，同時過濾噪聲，優(yōu)化了聲音的品質。采用單片機存儲語音芯片的地址，以便其接收到站點發(fā)送的地址信號時對照相應的語音信號地址播放對應的語音。

圖1 語音模塊電路

圖2 語音功放電路

（3）無線模塊。系統(tǒng)采用NRF24L01無線模塊進行數(shù)據(jù)的發(fā)射接收。數(shù)據(jù)發(fā)射時候，將初始化的無線設為發(fā)射模式，然后寫入TX_ADDR,TX_DATA，將CE拉高保持130us后，如果接收到自動應答信號則表明數(shù)據(jù)發(fā)射完畢且正常，發(fā)射端進入接收模式，接收應答信號。若沒接收到應答信號，則在沒有達到最大重發(fā)上限時候MAX_RT=1重發(fā)數(shù)據(jù)FIFO中的保留數(shù)據(jù)。達到上限則向單片機發(fā)射中斷信號。發(fā)射完畢后進入模式一。接收數(shù)據(jù)時候，先初始化無線模塊，配置好接收模式，拉高CE=1，延時130us。有效地址檢測完成是，RX_FIFO數(shù)據(jù)包自動存儲在芯片中，并產(chǎn)生中斷標志位RX_DR=1；IRQ=0.此時控制芯片接收中斷提取存儲的數(shù)據(jù)保存。如果接收啟動自動應答模式，則接收模式自動在接到應答信號時候進入發(fā)射模式將信號回復發(fā)送給發(fā)射方。接收成功，CE=0，進入模式一。

（4）顯示模塊。系統(tǒng)實驗采用的顯示是LCD12864液晶顯示，在公交車上的顯示是不能滿足用戶的需求，所以需要延伸到乘客和公交部門所能接受的顯示屏幕。按照性價比分析，室內適合采用單基色紅色模塊LED點陣屏，分辨率Φ5為佳；室外車頭車尾選擇雙基色或單基色Φ8為佳。

（5）電源模塊。交流220V電源通過變壓器降壓，橋式整流濾波后采用LM7805和LM1117兩款電壓轉換芯片電路轉換轉換成相應5V和3.3V的直流電壓。該電源電路可以穩(wěn)定的輸出干擾性小，精度高的低電壓為本系統(tǒng)供電。

（6）按鍵模塊。系統(tǒng)按鍵模塊包含兩個按鍵K1/K2，分別為語音芯片提供錄音和播放的功能（其中播放可軟件代替），按鍵采用軟件消抖，防止人為和機械抖動。按鍵錄音是采用長按的方式，直到錄音完畢才松開按鍵。

3 系統(tǒng)軟件設計

軟件部分包過：語音錄入輸出（地址記錄），無線發(fā)射和接收（對應地址校驗），液晶顯示和最小系統(tǒng)控制幾部分組成。

系統(tǒng)主流程如圖3所示。單片機預先錄好站點的報站語音信息，并且存儲相關信息的音頻地址在相關變量中。判斷是否接收到無線發(fā)射的信號，如果有便校驗該信號所發(fā)射的內容（即地址）與音頻信號的地址哪個相同，播放相同地址的音頻信號。通過液晶顯示相關站點的文字顯示。接著判斷是否為終點站，如果已達終點站，播報和顯示相關終點信息，歡迎乘客下次乘車。

語音模塊流程，首先按照編址方式錄音，存儲有效的音頻段起始和終止地址，并存儲語音信號。然后判斷是否接收到無線信號，若有接收到則校驗其接收內容與哪段音頻信號起始地址形同，播放對應地址音頻內容，并液晶顯示文字信息。若無，則繼續(xù)接收無線信號。最后，若達到最后一站，則報道終點下車信息，復位單片機，以便下次乘車使用。

圖3 系統(tǒng)程序主流程圖

4 結語

經(jīng)調試，本系統(tǒng)通過接收不同站點的無線信號，能夠準確的對即將到達的站點進行語音播報，并把站點的相關信息通過文字的方式顯示在液晶顯示屏幕上。聲音音質清晰，噪聲控制在可接受范圍內，聲音放大程度達到公交車廂內可接聽的范圍，更好地服務了社會和廣大人民群眾。

［1］鄭啟忠，朱宏輝，耿四軍，等．系統(tǒng)級RF芯片nRF24E1收發(fā)原理與應用編程［J］.新器件新技術，2004，（7）：42～45.

［2］陳麗娟，常丹華．基于nRF2401芯片的無線數(shù)據(jù)通信［J］.電子器件，2006，（3）：249～250.

賈俊榮（1980-），女，碩士，講師，主要研究方向：電子技術應用。