基于STC89C52的公交智能報(bào)站系統(tǒng)設(shè)計(jì)

摘 要： 設(shè)計(jì)一種由STC89C52單片機(jī)和nRF24L01無(wú)線模塊等組成的自動(dòng)報(bào)站系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要由發(fā)射模塊和接收模塊兩部分組成，接收模塊通過(guò)接收無(wú)線模塊發(fā)送的信號(hào)，再通過(guò)CPU發(fā)出指令，控制語(yǔ)音模塊，從而達(dá)到自動(dòng)識(shí)別、自動(dòng)報(bào)站的功能。該系統(tǒng)解決了一對(duì)一的單信道信息發(fā)送接收模式，實(shí)現(xiàn)了一對(duì)多的多信道信息發(fā)送接收模式，在設(shè)計(jì)成本上有極大的優(yōu)越性，提高了站臺(tái)的利用率，減少空間的占用，實(shí)現(xiàn)了城市公交報(bào)站的智能化。

關(guān)鍵字： 單片機(jī)； 發(fā)送模塊； 接收模塊； 智能報(bào)站

中圖分類號(hào)： TN965?34； TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1004?373X（2015）09?0104?02

Abstract： An automatically stops system composed of STC89C52 microcontroller， NRF24L01 wireless module， and other components is designed. The system is mainly composed with transmitting module and receiving module. The receiving module receives signals which are sent by the wireless module， then sends instructions by CPU to control voice module， and realizes the function of automatic identification and automatic stop announcing. The proposed system replaces one?to?one single channel information sending and receiving mode， while realizes one?to?many multi?channel information sending and receiving mode， also has great advantages in design cost， improves the utilization rate of the platform and reduces the occupied space， realizes the intelligence of city bus stops.

Keywords： STC89C52； transmitting module； receiving module； intelligent bus?stop announcement

0 引 言

隨著科學(xué)技術(shù)的日益發(fā)展和進(jìn)步，無(wú)人售票公交車在街頭日益增多，公交車語(yǔ)音報(bào)站器被大范圍應(yīng)用，不但減輕了乘務(wù)員的大部分工作壓力，同時(shí)對(duì)很多不熟悉路況的人有了很大幫助。公交車自動(dòng)報(bào)站器的設(shè)計(jì)主要是為了改變傳統(tǒng)語(yǔ)音報(bào)站器必須由司機(jī)控制才能工作的落后方式，它可以在進(jìn)出站時(shí)自動(dòng)播報(bào)所在車站的名稱[1?2]。利用無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，進(jìn)行自動(dòng)識(shí)別，自動(dòng)報(bào)站，從而不需要司機(jī)來(lái)干預(yù)，減少了駕駛員的操作，增強(qiáng)了公交車的安全性，降低了安全隱患[3?4]。

1 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)由固定發(fā)射裝置和接收裝置兩塊電路組成。固定發(fā)射裝置由單片機(jī)最小系統(tǒng)、無(wú)線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊組成。系統(tǒng)采用的單片機(jī)是STC89C52，用來(lái)作CPU，同時(shí)經(jīng)無(wú)線發(fā)射模塊進(jìn)行發(fā)射信息[5?6]。

接收裝置由單片機(jī)最小系統(tǒng)、無(wú)線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊以及語(yǔ)音、功放和喇叭組成。經(jīng)接收模塊接收信號(hào)，將信息送至CPU，由CPU發(fā)出指令，控制語(yǔ)音模塊，從而達(dá)到自動(dòng)識(shí)別、自動(dòng)報(bào)站的功能，如圖1所示。接收及語(yǔ)音控制系統(tǒng)如圖2所示。

1.1 接收發(fā)射模塊

nRF24L01是一款工作在2.4～2.5 GHz世界通用ISM頻段的單片無(wú)線收發(fā)器芯片。無(wú)線收發(fā)器包括：頻率發(fā)生器、增強(qiáng)型SchockBurstTM模式控制器、功率放大器、晶體振蕩器、調(diào)制器、解調(diào)器。輸出功率、頻道選擇和協(xié)議的設(shè)置可以通過(guò)SPI接口進(jìn)行設(shè)置。

1.2 語(yǔ)音及功放模塊

語(yǔ)音模塊由MP381組成，選擇該模塊的并行模式進(jìn)行語(yǔ)音控制，該模塊可控制超過(guò)兩百段語(yǔ)音，可完全滿足公交車的語(yǔ)音需求，并還可以添加其他的語(yǔ)音提示，如天氣，溫度等。

功放模塊采用的是單功放LM386芯片，可以采用其他的雙功放芯片（語(yǔ)音模塊支持雙通道語(yǔ)音功放），語(yǔ)音模塊自身也有功放，但音量比較小。

1.3 單片機(jī)控制

單片機(jī)的作用是將已定義好的數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線接收模塊發(fā)射和接收， 并以此為標(biāo)準(zhǔn)讀取相應(yīng)的地址， 送給語(yǔ)音芯片， 啟動(dòng)語(yǔ)音芯片送出聲音信號(hào)進(jìn)行報(bào)站。接收模塊接收到發(fā)射模塊發(fā)射的信號(hào)時(shí)將其解調(diào)還原出有效數(shù)據(jù)， 經(jīng)隔離處理后送入CPU。由于系統(tǒng)采取自動(dòng)報(bào)站方式， 需要預(yù)錄取站名及提醒語(yǔ)句， 電路中必須加入語(yǔ)音電路， 語(yǔ)音電路采用MP381語(yǔ)音模塊。當(dāng)數(shù)據(jù)接收模塊將接收到的信號(hào)送入單片機(jī)時(shí)， 單片機(jī)將此信號(hào)進(jìn)行解碼， 信號(hào)經(jīng)過(guò)校驗(yàn)確認(rèn)正確后， 根據(jù)信號(hào)讀取相應(yīng)的地址給語(yǔ)音芯片， 啟動(dòng)語(yǔ)音芯片送出聲音信號(hào)， 完成語(yǔ)音報(bào)站。由于語(yǔ)音芯片輸出的音頻信號(hào)功率較小， 在報(bào)站時(shí)要求比較大的聲音， 這就需要對(duì)語(yǔ)音芯片輸出的聲音信號(hào)進(jìn)行功率放大。

自動(dòng)報(bào)站系統(tǒng)實(shí)物模型如圖3所示。

2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

在keil μVision軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境下，通過(guò)C51語(yǔ)言編程調(diào)試，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)該系統(tǒng)的功能。整個(gè)系統(tǒng)從軟件設(shè)計(jì)的角度主要編寫了語(yǔ)音控制模塊與無(wú)線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊的程序。

2.1 無(wú)線數(shù)據(jù)收發(fā)節(jié)點(diǎn)的軟件設(shè)計(jì)

在軟件設(shè)計(jì)中，通過(guò)對(duì)無(wú)線模塊的了解，編寫數(shù)據(jù)發(fā)送、數(shù)據(jù)接收功能的程序，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)發(fā)送后，經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)接收到信號(hào)，解密信息，傳輸?shù)絾纹瑱C(jī)控制中心，完成了信息的通信，達(dá)到該節(jié)點(diǎn)的功能。

2.2 語(yǔ)音控制上的軟件設(shè)計(jì)

在經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)的收發(fā)后，單片機(jī)收到解碼過(guò)的地址信息，通過(guò)地址信息，進(jìn)行精確的控制語(yǔ)音選擇性讀取，達(dá)到控制語(yǔ)音信息的目的，實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音輸出。

2.3 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

完成各模塊的軟件設(shè)計(jì)，使之連接在一起，通過(guò)調(diào)試運(yùn)行后，載有無(wú)線接收模塊的小車行駛過(guò)基站時(shí)，語(yǔ)音系統(tǒng)正常播報(bào)語(yǔ)音，達(dá)到語(yǔ)音智能報(bào)站的功能。

3 結(jié) 語(yǔ)

本文設(shè)計(jì)了一種用于城市無(wú)線公交車自動(dòng)報(bào)站系統(tǒng)， 實(shí)現(xiàn)了公交車的智能報(bào)站。該系統(tǒng)與其他方式的報(bào)站系統(tǒng)進(jìn)行比較，具有價(jià)格低廉， 且報(bào)站準(zhǔn)確率高的優(yōu)點(diǎn)。該系統(tǒng)還能實(shí)現(xiàn)多信道傳輸信號(hào)，可用于公交車網(wǎng)絡(luò)，在各個(gè)公交車交叉點(diǎn)可實(shí)現(xiàn)一站多車的報(bào)站，與GPS相比，節(jié)約了成本。

參考文獻(xiàn)

[1] 張雄希.無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)在城市智能公交系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].重慶交通大學(xué)學(xué)報(bào)，2009（6）：1064?1066.

[2] 林綠洲，王力超，陸起涌.基于GPS與GPRS的公交智能監(jiān)控系統(tǒng)[J].儀器儀表學(xué)報(bào)，2006（z1）：561?563.

[3] 張雅蘭.公交車自動(dòng)報(bào)站系統(tǒng)改進(jìn)研究[J].廣西工學(xué)院學(xué)報(bào)，2010（4）：22?25.

[4] 王娟，劉國(guó)堯.公交自動(dòng)報(bào)站系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].自動(dòng)化技術(shù)與應(yīng)用，2010（8）：74?76.

[5] 楊欣，萊·諾克斯，王玉鳳，等.電子設(shè)計(jì)從零開(kāi)始[M].北京：清華大學(xué)出版社，2010.

[6] 程國(guó)剛.案例解說(shuō)單片機(jī)C語(yǔ)言開(kāi)發(fā)[M].北京：電子工業(yè)出版社，2012.