基于STC89C52的公交智能報站系統(tǒng)設(shè)計

摘 要： 設(shè)計一種由STC89C52單片機和nRF24L01無線模塊等組成的自動報站系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要由發(fā)射模塊和接收模塊兩部分組成，接收模塊通過接收無線模塊發(fā)送的信號，再通過CPU發(fā)出指令，控制語音模塊，從而達到自動識別、自動報站的功能。該系統(tǒng)解決了一對一的單信道信息發(fā)送接收模式，實現(xiàn)了一對多的多信道信息發(fā)送接收模式，在設(shè)計成本上有極大的優(yōu)越性，提高了站臺的利用率，減少空間的占用，實現(xiàn)了城市公交報站的智能化。

關(guān)鍵字： 單片機； 發(fā)送模塊； 接收模塊； 智能報站

中圖分類號： TN965?34； TP393 文獻標識碼： A 文章編號： 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)展和進步，無人售票公交車在街頭日益增多，公交車語音報站器被大范圍應(yīng)用，不但減輕了乘務(wù)員的大部分工作壓力，同時對很多不熟悉路況的人有了很大幫助。公交車自動報站器的設(shè)計主要是為了改變傳統(tǒng)語音報站器必須由司機控制才能工作的落后方式，它可以在進出站時自動播報所在車站的名稱[1?2]。利用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，進行自動識別，自動報站，從而不需要司機來干預(yù)，減少了駕駛員的操作，增強了公交車的安全性，降低了安全隱患[3?4]。

1 系統(tǒng)硬件設(shè)計

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)射裝置由單片機最小系統(tǒng)、無線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊組成。系統(tǒng)采用的單片機是STC89C52，用來作CPU，同時經(jīng)無線發(fā)射模塊進行發(fā)射信息[5?6]。

接收裝置由單片機最小系統(tǒng)、無線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊以及語音、功放和喇叭組成。經(jīng)接收模塊接收信號，將信息送至CPU，由CPU發(fā)出指令，控制語音模塊，從而達到自動識別、自動報站的功能，如圖1所示。接收及語音控制系統(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頻段的單片無線收發(fā)器芯片。無線收發(fā)器包括：頻率發(fā)生器、增強型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SPI接口進行設(shè)置。

1.2 語音及功放模塊

語音模塊由MP381組成，選擇該模塊的并行模式進行語音控制，該模塊可控制超過兩百段語音，可完全滿足公交車的語音需求，并還可以添加其他的語音提示，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（語音模塊支持雙通道語音功放），語音模塊自身也有功放，但音量比較小。

1.3 單片機控制

單片機的作用是將已定義好的數(shù)據(jù)通過無線接收模塊發(fā)射和接收， 并以此為標準讀取相應(yīng)的地址， 送給語音芯片， 啟動語音芯片送出聲音信號進行報站。接收模塊接收到發(fā)射模塊發(fā)射的信號時將其解調(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)采取自動報站方式， 需要預(yù)錄取站名及提醒語句， 電路中必須加入語音電路， 語音電路采用MP381語音模塊。當數(shù)據(jù)接收模塊將接收到的信號送入單片機時， 單片機將此信號進行解碼， 信號經(jīng)過校驗確認正確后， 根據(jù)信號讀取相應(yīng)的地址給語音芯片， 啟動語音芯片送出聲音信號， 完成語音報站。由于語音芯片輸出的音頻信號功率較小， 在報站時要求比較大的聲音， 這就需要對語音芯片輸出的聲音信號進行功率放大。

自動報站系統(tǒng)實物模型如圖3所示。

2 系統(tǒng)軟件設(shè)計

在keil μVision軟件開發(fā)環(huán)境下，通過C51語言編程調(diào)試，以此來實現(xiàn)該系統(tǒng)的功能。整個系統(tǒng)從軟件設(shè)計的角度主要編寫了語音控制模塊與無線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊的程序。

2.1 無線數(shù)據(jù)收發(fā)節(jié)點的軟件設(shè)計

在軟件設(shè)計中，通過對無線模塊的了解，編寫數(shù)據(jù)發(fā)送、數(shù)據(jù)接收功能的程序，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)發(fā)送后，經(jīng)過數(shù)據(jù)接收到信號，解密信息，傳輸?shù)絾纹瑱C控制中心，完成了信息的通信，達到該節(jié)點的功能。

2.2 語音控制上的軟件設(shè)計

在經(jīng)過數(shù)據(jù)的收發(fā)后，單片機收到解碼過的地址信息，通過地址信息，進行精確的控制語音選擇性讀取，達到控制語音信息的目的，實現(xiàn)語音輸出。

2.3 系統(tǒng)實現(xiàn)

完成各模塊的軟件設(shè)計，使之連接在一起，通過調(diào)試運行后，載有無線接收模塊的小車行駛過基站時，語音系統(tǒng)正常播報語音，達到語音智能報站的功能。

3 結(jié) 語

本文設(shè)計了一種用于城市無線公交車自動報站系統(tǒng)， 實現(xiàn)了公交車的智能報站。該系統(tǒng)與其他方式的報站系統(tǒng)進行比較，具有價格低廉， 且報站準確率高的優(yōu)點。該系統(tǒng)還能實現(xiàn)多信道傳輸信號，可用于公交車網(wǎng)絡(luò)，在各個公交車交叉點可實現(xiàn)一站多車的報站，與GPS相比，節(jié)約了成本。

參考文獻

[1] 張雄希.無線傳感器網(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，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，2006（z1）：561?563.

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

[4] 王娟，劉國堯.公交自動報站系統(tǒng)的設(shè)計[J].自動化技術(shù)與應(yīng)用，2010（8）：74?76.

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

[6] 程國剛.案例解說單片機C語言開發(fā)[M].北京：電子工業(yè)出版社，2012.