駕校夜間燈光模擬考試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

廣東工貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 胡應(yīng)坤

駕校夜間燈光模擬考試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

廣東工貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 胡應(yīng)坤

1 引言

目前國內(nèi)外駕校考試中，科目三的模擬夜間燈光考試這一項(xiàng)目中，都是人工發(fā)出命令向?qū)W員提問問題，學(xué)員在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)把燈全部打正確了考試就通過，教練或考官在同一時(shí)間內(nèi)要重復(fù)很多次這樣的提問，一是造成教練的疲憊，二是教練如果疲憊走神的話，就有可能對學(xué)員的打燈動(dòng)作做出錯(cuò)誤判斷，造成練習(xí)效率、質(zhì)量下降。本模擬考試系統(tǒng)可用于車管所考試或駕校練習(xí)使用，代替人工，提高訓(xùn)練的效率、保證考試的公平公正。每一次考試，提問的問題是隨機(jī)抽取的，準(zhǔn)確的評分系統(tǒng)，學(xué)員操作正確與否一目了然，可讓學(xué)員快速掌握電子路考夜間燈光語音考試的要領(lǐng)，對車管所、駕校節(jié)省成本有很大幫助，整套設(shè)備成本低，運(yùn)行穩(wěn)定，具有廣泛推廣安裝的意義。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路

本設(shè)計(jì)旨在模擬駕校科目三電子路考夜間燈光語音模擬考試情景。考生聽到自己考號的考試命令后，開始夜間燈光模擬考試，通過用語音芯片播放語音的方式向?qū)W員提問問題，每一個(gè)問題都必須在規(guī)定的時(shí)間操作正確，如果超時(shí)或者在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)操作錯(cuò)誤，只要出現(xiàn)一次，就視為考試不合格。考試的題目是隨機(jī)抽取。另外本系統(tǒng)會(huì)把考試人數(shù)自動(dòng)記錄保存在內(nèi)部Flash，實(shí)現(xiàn)掉電保存。

3 系統(tǒng)整體框架

系統(tǒng)整體框架如圖1所示。用撥碼開關(guān)代替實(shí)際燈光，通過光耦隔離后把信號送到主芯片的IO口，主芯片再判斷操作正確與否。語音芯片把所要播放的語音通過功率放大器，再到喇叭播放出來。

圖1 系統(tǒng)硬件框架圖

圖2 主電路

4 硬件設(shè)計(jì)

4.1 主電路模塊

主電路如圖2所示。選用STM32F103ZE作為主微處理器，采用8MHz晶振，可倍頻到72MHz。引腳RESET接到按鍵復(fù)位電路，可上電復(fù)位及按鍵復(fù)位；BOOT0和BOOT1用于設(shè)置STM32的啟動(dòng)方式；PC0～7用于連接到8個(gè)撥碼開關(guān)；由于SYN6658有UART接口或SPI兩種接口通訊方式，本電路采用USART連接方式，選用串口2用于STM32與語音芯片的通信，串口1用于下載程序及調(diào)試程序之用。

4.2 撥碼開關(guān)和光耦模塊

圖3 八個(gè)撥碼開關(guān)電路圖

圖4 光耦隔離電路

8位撥碼開關(guān)為用戶輸入設(shè)備，電路如圖3所示，撥碼開關(guān)一端接地，一端接到光耦隔離電路的輸入端。用來代替實(shí)際汽車上的各種燈（實(shí)際使用時(shí)直接安裝在考試車上，不需要撥碼開關(guān)）。具體如表1所示。

表1 撥碼開關(guān)與實(shí)際燈光輸入設(shè)備對應(yīng)

光耦隔離電路如圖4所示，這里只選取了撥碼開關(guān)1的光耦電路，其余7個(gè)類似。撥碼開關(guān)的信號作為光耦的輸入，用來控制光耦的導(dǎo)通與否，再把光耦的輸出（高低電平）接到STM32的IO引腳，這樣STM32就能判斷相應(yīng)的燈光打開與否。光耦有兩個(gè)作用：一是把燈光的強(qiáng)電與微處理器的弱電相互隔離；二是能夠?qū)崿F(xiàn)電平匹配作用。

4.3 語音芯片模塊

本系統(tǒng)選取的中文語音合成芯片SYN6658是北京宇音天下科技有限公司于2012年最新推出的一款性/價(jià)比更高，效果更自然的一款高端語音合成芯片。SYN6658 通過 UART 接口或 SPI 接口通訊方式，接收待合成的文本數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)文本到語音（或 TTS 語音）的轉(zhuǎn)換。可以播放中文、數(shù)字，可控制播放語音的音量、語速、音調(diào)。硬件連接如圖5所示。TXD、RXD分別接到STM32的RXD、TXD，AO_P、AO_N分別接到功率放大器的正負(fù)輸入端，XTALI2MI、XTALI2MO接到12M晶振模塊，/RST接到電壓監(jiān)控芯片CAT811R。

圖5 語音芯片原理圖

圖6 系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)流程

5 程序流程說明

系統(tǒng)接通電源后，主芯片和語音芯片都開機(jī)復(fù)位，首先讀取存儲在STM32的flash的數(shù)據(jù)，播報(bào)“您是第幾位考生”，flash存儲著考試次數(shù)；接著提示關(guān)閉所有燈光，等到所有燈光關(guān)閉后，開始考試，提出問題1，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)（這里設(shè)為5s，可根據(jù)需要設(shè)置）回答正確，就提出問題2，依次類推，當(dāng)正確回答完所有的問題后，就提示“成績合格”，并退出當(dāng)次考試，等待下次考試；如果有一次回答錯(cuò)誤，或者有一次超時(shí)，就提示“成績不合格”，并退出考試。當(dāng)然本設(shè)計(jì)的每一次考試，提問的問題不是完全相同的，問題是隨機(jī)選取的，但總共都需要回答7個(gè)問題。

[1]陳立鵬.基于ARM的駕校考試身份認(rèn)證系統(tǒng)設(shè)計(jì)[C].太原科技大學(xué),2013.

[2]孫書鷹.新一代嵌入式微處理器STM32F103開發(fā)與應(yīng)用[J].微計(jì)算機(jī)應(yīng)用,2010.

[3]張紅英.SYN6658中文語音合成芯片在充電樁的應(yīng)用[J].家電科技,2016.

[4]劉琦.基于STM32的語音播報(bào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].科技廣場,2014.

胡應(yīng)坤，碩士，電子工程師，講師，研究方向：高校從事電子電氣、電動(dòng)汽車方面的教學(xué)科研工作。

本論文是源于廣東省大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實(shí)踐訓(xùn)練項(xiàng)目《可遠(yuǎn)程控制的駕校夜間燈光模擬考試系統(tǒng)》的成果。