張代旗 陳浩楠 鄭琳

【摘要】本設(shè)計(jì)包括兩個(gè)模擬站臺(tái)模塊一個(gè)模擬地鐵模塊。其中包括紅外發(fā)射器和紅外接收器;處理器使用的是單片機(jī)STM32F103C8T6，以及使用BY8001-16P語(yǔ)音模塊為報(bào)站提供語(yǔ)音提醒等。并通過(guò)介紹電路和程序設(shè)計(jì)完成自動(dòng)提醒的調(diào)試和應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】紅外收發(fā)模塊;語(yǔ)音模塊;STM32單片機(jī)

一、系統(tǒng)硬件部分設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)是一個(gè)基于STM32單片機(jī)無(wú)線自動(dòng)報(bào)站的系統(tǒng)，通過(guò)紅外無(wú)線通信，完成數(shù)據(jù)的傳輸。發(fā)送模塊控制電路負(fù)責(zé)信號(hào)處理與控制，將信號(hào)通過(guò)無(wú)線發(fā)送電路發(fā)送給接收模塊，并將信號(hào)傳遞至顯示電路以顯示結(jié)果。測(cè)得的數(shù)據(jù)經(jīng)由控制器處理后，由液晶顯示器顯示以及通過(guò)無(wú)線發(fā)送電路傳出。接收模塊，通過(guò)無(wú)線模塊接受站點(diǎn)標(biāo)記并完成該站點(diǎn)應(yīng)展示的全部信息，實(shí)現(xiàn)其站點(diǎn)數(shù)據(jù)的接收和顯示。

（一）單片機(jī)硬件設(shè)計(jì)

用STM32f103C8T6 M3內(nèi)核架構(gòu)的單片機(jī)，處理器ARM Cortex-M3內(nèi)核的32位微控制器，具有高性能，實(shí)時(shí)性強(qiáng)，低功耗，便于低電壓操作等優(yōu)點(diǎn)。是高性價(jià)比的嵌入式應(yīng)用的主頻72MHz的ARM CORTEX-M3內(nèi)核，方便功能拓展。（見(jiàn)圖1）

（二）紅外無(wú)線接收電路設(shè)計(jì)

紅外接收電路內(nèi)部電路包括紅外監(jiān)測(cè)二極管，放大器，積分電路等。當(dāng)按鍵按下時(shí)接收電路接收到發(fā)射電路發(fā)出的經(jīng)過(guò)調(diào)制的編碼信號(hào)，將其通過(guò)放大電路進(jìn)行放大，然后將其輸入到解調(diào)電路，通過(guò)解調(diào)電路解調(diào)已調(diào)制的編碼信號(hào)。譯碼電路對(duì)編碼信號(hào)進(jìn)行譯碼，最后傳到揚(yáng)聲電路進(jìn)行報(bào)站。

（三）BY8001-16P語(yǔ)音模塊電路設(shè)計(jì)

采用BY8001-SSOP24 MP3主控芯片，支持MP3、WAV格式雙解碼。模塊內(nèi)置TF卡座，可插卡進(jìn)行更換語(yǔ)音內(nèi)容;也可外接U盤或USB數(shù)據(jù)線連接電腦更換TF內(nèi)容。該模塊內(nèi)置3W功放，可以直接驅(qū)動(dòng)3W的喇叭。

（四）LED12864顯示電路設(shè)計(jì)

LED12864顯示器參數(shù)是分辨率為 128*64，屏幕尺寸為 0.96 寸。由于其較小的尺寸和比較高的分辨率，該顯示器有著很好的顯示效果和便攜性。

（五）無(wú)線發(fā)送電路設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)采用無(wú)線控制方案，無(wú)線遙控是指實(shí)現(xiàn)對(duì)控制目標(biāo)的非直接接觸遠(yuǎn)程控制。無(wú)線遙控與有線和紅外設(shè)備相比，極大的提高了設(shè)備移動(dòng)的自由度。

（六）電源電路

LM1117是一個(gè)低壓差電壓調(diào)節(jié)器系列。LM1117電源芯片是低壓差線性穩(wěn)壓器，簡(jiǎn)稱LDO（low dropout regulator），是一種非隔離的電壓轉(zhuǎn)換芯片。因此，在使用的時(shí)候，盡量讓輸出電壓和輸入電壓的壓差不要太大。接觸的最大的壓差是15到3.3V。

二、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

基于STM32的無(wú)線自動(dòng)到提醒系統(tǒng)的軟件開發(fā)部分，是基于KEIL C32平臺(tái)。Keil軟件不僅給用戶提供了豐富的庫(kù)函數(shù)而且有豐富的開發(fā)工具包，匯集了含有宏命令的匯編語(yǔ)言、C語(yǔ)言以及C語(yǔ)言編譯器。

（一）發(fā)射模塊程序設(shè)計(jì)

發(fā)射模塊按照紅外發(fā)射邊編碼規(guī)則進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送，程序發(fā)送38khz載波信號(hào)，信號(hào)中含有要送的特定站臺(tái)編碼，持續(xù)發(fā)送當(dāng)前站臺(tái)的信號(hào)，本輪數(shù)據(jù)發(fā)送完畢后結(jié)束發(fā)送，循環(huán)進(jìn)入下一輪的數(shù)據(jù)發(fā)送模式。不斷的進(jìn)行站臺(tái)信號(hào)數(shù)據(jù)的發(fā)送。當(dāng)車輛經(jīng)過(guò)的時(shí)候，接受到發(fā)送的紅外信號(hào)，對(duì)于接受的紅外信號(hào)進(jìn)行識(shí)別，播放對(duì)應(yīng)的站臺(tái)名字。（見(jiàn)圖2）

（二）接收程序設(shè)計(jì)

接收模塊對(duì)各個(gè)子模塊進(jìn)行初始化，按照程序設(shè)計(jì)開始讀取接收器的數(shù)據(jù)，判定后進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與顯示，開始接受站臺(tái)信號(hào)，通過(guò)接收端讀取紅外接受的數(shù)據(jù)，解析紅外編碼，然后判斷是否接到數(shù)據(jù)。如果接收不到數(shù)據(jù)則繼續(xù)檢測(cè)，結(jié)收到站臺(tái)信息是對(duì)應(yīng)站臺(tái)發(fā)送的信號(hào)，這時(shí)候OLED12864顯示對(duì)應(yīng)的信息，語(yǔ)音模塊顯示對(duì)應(yīng)的聲音。

（三）OLED12864程序設(shè)計(jì)

OLED12864主程序設(shè)計(jì)主要通過(guò)I2C讀取來(lái)進(jìn)行寫入數(shù)據(jù)。當(dāng)接受的信息是要的數(shù)據(jù)，通過(guò)I2C程序讓OLED12864，進(jìn)行顯示切換，當(dāng)?shù)竭_(dá)站臺(tái)后接受到站臺(tái)信息后，顯示對(duì)應(yīng)的站臺(tái)信息和下站到達(dá)的站臺(tái)名稱。

三、結(jié)論

本設(shè)計(jì)為基于單片機(jī)的自動(dòng)報(bào)站系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了通過(guò)單片機(jī)STM32F103C8T6實(shí)現(xiàn)無(wú)線自動(dòng)報(bào)站系統(tǒng)，具有電路簡(jiǎn)單、成本低的特點(diǎn)，軟件執(zhí)行效率高穩(wěn)定性更好。

地鐵列車自動(dòng)語(yǔ)音報(bào)站系統(tǒng)，可以滿足人們視覺(jué)上觀看列車的到站顯示，也可以讓人們?cè)诼?tīng)覺(jué)上聽(tīng)見(jiàn)列車的到站提醒，但是整體的造價(jià)成本較低，方便安裝，站臺(tái)可以靈活的增減和減少。

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作者簡(jiǎn)介：張代旗、陳浩楠，男，沈陽(yáng)工學(xué)院;鄭琳（通訊作者），女，漢族，遼寧人，沈陽(yáng)工學(xué)院，教師，講師，碩士學(xué)位。