基于CC1110單片機公交報站系統的設計與實現

彭建盛

（河池學院物理與電子工程系，廣西宜州546300）

隨著信息技術的不斷發展，人們對通信技術的需求越來越強，擺脫有線網絡的束縛實現無線通信始終是大家關心的問題，當今無線通信研究越來越熱，應用非常廣泛，使人與人之間的通信更加方便快捷，更具有市場發展前景。現在大多數公交到站報站都是人工手動操作或者半自動實現，而且真正的無線語音自動報站系統及所謂的GPS衛星定位智能報站系統較貴還未形成市場，智能調度系統也只在極少數大城市使用[1]。CC1110單片機芯片結合1個高性能DSSS（直接列擴頻）射頻收發器核心和1個工業級小巧高效的8051控制器，基于CC1110單片機公交報站系統的實現，將使公交車報站變為自動式，使司機能集中精力駕車，減少疲勞，也提高了交通安全系數，站臺提示使在等車的乘客及時準備好上車，讓城市公交更好地運營。現在的公交基本上都是手動報站，而基于CC1110單片機公交報站系統價格實惠，要全面實現智能語音報站，此需求量是巨大的價格也是易讓人接受的，智能化是現代社會的需要。

1 無線語音自動報站系統的硬件設計

基于CC1110單片機公交報站系統以高頻無線模塊CC1110為核心，高頻無線模塊CC1110外圍電路如圖1所示。系統分為兩個部分，一部分是移動的，即車載無線系統；一部分是固定的，即安裝在站牌上的無線系統。系統硬件結構框圖如圖2所示。

車載無線系統通過CC1110內部的RF收發模塊接收站點所發出的調制信號，當在RF無線收發覆蓋范圍時（CC1110為100 m或800 m可調），由MCU確認信號，WT588D負責播報將到站點站牌名“XX站即將到了，請下車乘客做好下車準備”，OLCD屏顯示“XX站即將到了，請下車乘客做好下車準備”，同時發送包含本公交車為幾路及車行方向等信號到站牌無線系統，此時乘客可通過按鈕提示司機到站要下車。當公交車到站后，根據車門的開信息，控制WT588D語音播報提示“XX站到了，請下車乘客下車，下車請注意安全”，在離站時，根據車門關的信息，自動控制WT588D播報下一站點站牌名。公交車和站牌的通信采用點對點的通信方式；站牌的CC1110系統通過高頻模塊的RF一直發送站牌相關信號，由MCU檢測是否收到公交車返回的信號，若收到信號，確認后使站牌播報即將到來公交車為幾路車，同時用OLCD顯示屏顯示“即將到站巴士：XXX路……”，并點亮該路車的將到信號燈，提醒乘客做好上車準備。

圖1 CC1110無線高頻模塊電路Fig.1 CC1110 radio frequency module circuit

圖2 基于CC1110單片機公交報站系統框圖Fig.2 Block diagram of bus stop announcement system based on CC1110 MCU

1.1 高頻模塊CC1110的特點

高頻無線模塊CC1110內含1個真正的CMOS解決方案系統芯片（SoC）[2]。這種解決方案能夠提高ISM波段應用對低成本，低功耗的要求。它結合1個高性能DSSS（直接列擴頻）射頻收發器核心和1個工業級小巧高效的8051控制器。RF無線電收發機可工作于433 MHz、868/915 MHz頻段，具有優良的無線接收靈敏度和強大的抗干擾性，高性能和低功耗的8051微控制器核，高達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個常規的16位計時器和2個8位計時器。

1.2 語音模塊WT588D

WT588D是一款由廣州唯創科技有限公司生產的可重復擦除燒寫的語音單片機芯片。WT588D讓語音芯片直接與89C2051單片機相接，取代復雜的外圍控制電路。該模塊采用三線串口控制I/O口擴展輸出模式應用電路，電路模塊如圖3所示。I/O口P01被定義為DATA數據口，P02為CS片選口，P03為CLK時鐘口，單片機可通過3個控制口對WT588D語音模塊進行控制。單片機向WT588D語音模塊發送數據F5，從三線串口控制模式切換為三線串口控制I/O口擴展輸出模式，并保持在三線串口控制模式下的最后一次工作狀態。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，有可能會導致模塊內部的存儲器燒壞。在使用時只要用上位機軟件對該模塊燒寫語音程序就可以了[3]。

1.3 液晶顯示模塊OLCD12864

顯示部分采用點陣式OLCD12864擴展板，板上集成了OLCD，LED和按鍵，OS128064P型號的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，通常用來做菜單選擇之用[4]。OLCD液晶屏接口電路如圖4所示。

2 CC1110無線部分的重要配置

1）輸出功率配置RF輸出功率有2個可程控等級。首先，專用的PA_TABLE寄存器能保持8個用戶選擇輸出功率設定；其次，3位REND0.PA_POWER值選擇PATABLE使用入口。這個兩級功能在傳輸的開始和結束時提供靈活的PA功率的線性上升或下降以及ASK調試整形。在每種情況下，PA_TABLE中從序號0到FREND0.PA_POWER值的所有PA功率設定值都會用到。

圖3 WT588D語音模塊電路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）。如果要設置這些參數，則需要有CHANNR、FSCTRL0、FREQ2、FREQ1、FREQ0等寄存器。

3）調制解調器和數據傳輸速率配置調制解調器通過配置MDMCFG4、MDMCFG3、MDMCFG2、MDMCFG1、MDMCFG0和DEVIATN，可以將它們的調制調解器的方式修改為2-FSK、GFSK和MSK等。CC1110的射頻部分是一個可編程控制速率的芯片，最高速率可以達到500 kBaud。由于速率越高消耗的電流就越大，考慮到節能的問題，因而在不需要大速率的情況下，對數據傳輸速率進行相應的修改是很有必要的[5]。

3 系統軟件設計

本系統軟件設計主要包括初始化模塊、無線收發模塊、顯示模塊及語音控制模塊。初始化主要完成CC1110高頻模塊輸入輸出I/O的配置、無線收發部分的重要配置、OLCD顯示初始化及語音芯片WT588D初始化；無線收發部分程序是系統工作的關鍵部分，無線收發協議采用的是SimpliciTI網絡協議，SimpliciTI網絡協議支持各種網絡拓撲，但是依然能夠支持點對點通信，這種選擇方案不僅可使用接入點設備來存儲并發送消息，還能通過范圍擴展器來擴大網絡覆蓋范圍，以支持多次跳頻；基于CC1110單片機公交報站系統工作于433 MHz頻段，數據傳輸采用2-FSK調制方式，具有CRC校驗，抗干擾能力強［6］。車載無線系統和站臺無線系統通過CC1110高頻模塊的RF部分進行無線數據的傳送和接收，根據接收到的數據進行OLCD的顯示控制及語音播報控制等相關控制。車載無線系統及站臺無線系統程序流程圖如圖5、圖6所示。

圖5 車載無線系統程序流程圖Fig.5 Flow chart of vehicle wiveless system

圖6 站臺無線系統程序流程圖Fig.6 Flow chart of platform wiveless system

4 結束語

基于C51RF-PS系統的智能無線公交語音自動報站系統實現的是為司機及乘客提供更好的服務的無線智能公交報站系統，采用性價比較高的CC1110無線高頻模塊作為主控芯片降低了系統成本，外接語音錄放芯片WT588D，同時還采用了OLCD液晶模塊顯示。

該產品具備新穎、方便、直觀和可靠的特點。通過軟件調試及硬件測試，本系統各部分均達到了預期的功能。另外，在該語音電路設計的基礎上加以改動，還可以應用到公交車智能調度系統、公路收費系統、銀行報號系統等各系統當中。

[1]楊瑞霞.GPS公交車智能報站系統的實現[J].電子技術，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無線單片機和無線自組織網絡入門與實戰[M].北京：北京航空航天大學出版社，2008：30-48.

[3]廣州市唯創科技有限公司.WT588D語音模塊應用電路.[EB/OL].（2008）.http：//www.w1999c.com/UploadFiles/20098893750557.pdf.

[4]彭建盛，何奇文，廖維斌，等.基于無線單片機CC2510的智能家居系統的設計[J].河池學院學報，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的田間無線數據采集系統[J].農業網絡信息，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.基于無線單片機CC2510的多點超聲波測距系統[J].河池學院學報，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.