公交车语音报站系统的设计

公交车语音报站系统的设计
梁清梅;杨立
【摘要】In the present time,public buses are still the best choice when people travel,though the private cars are more and more,because public buses are convenient,speedy,and the tickets are cheap.The bus system is designed primarily to compensate for changes in traditional artificial by cabin crew stations,because dialect and speed for passengers on and off the problems,at the convenience of the public at the time and date,learn about today′s temperature,a humanized,better services.%在当今社会,即使在私家车越来越多的今天,公交车仍然是人们出行的首选,因为公交车具有方便、快捷、车票便宜等优点。

公交车应用系统的设计主要是为了弥补改变传统由乘务人员人工报站,因方言和语速的快慢影响乘客上下车的问题,同时为了方便市民看时间和日期,了解当天的温度,为市民提供更人性化、更完善的服务。

【期刊名称】《黑龙江八一农垦大学学报》
【年(卷),期】2012(024)004
【总页数】3页(P68-70)
【关键词】AT89S51单片机;ISD4004语音芯片;DS1302芯片;DS18B20芯片
【作者】梁清梅;杨立
【作者单位】黑龙江八一农垦大学信息技术学院,大庆163319;黑龙江八一农垦大
学信息技术学院,大庆163319
【正文语种】中文
【中图分类】TP274
公共汽车为外出的人们提供了方便快捷的服务，传统由乘务人员人工报站因其效果太差和工作强度太大，在很多大城市已经被淘汰。

近年来，由于单片机与各种语音芯片的结合，可完成语音的合成技术[1-3]，而使得智能化汽车报站器的实现成为可能，并为市民提供了更加人性化的服务。

鉴于传统公交车应用系统的不足之处[4-5]，结合公交车辆的使用特点及实际营运环境，设计了一种低成本的由单片机控制的公交车应用系统[6]，包括语音报站，时间、日期的显示，和车内温度的显示[7]。

1 设计方案
系统以单片机作为控制器件，采用人工按键的操作方式，实现对公交车站名的语音提示和文字显示功能。

到达某站时，司机或乘务人员可通过按键，使单片机控制语音芯片。

图1 总体硬件设计框图Fig.1 Schematic diagram of hardware design
读取语音信息，通过语音输出电路进行语音报站提示。

同时，单片机通过程序读取文字信息，送入液晶模块显示站名，还可将当前的温度和时间显示出来。

因此得到一种公交车报站系统的低成本解决方案。

核心部分为单片机控制器，单元电路主要包括：时钟电路、显示部分、温度电路、语音播报电路。

单片机通过程序来控制各部分统一协调地来完成各项功能。

单片机选择AT89S52，外围电路由时钟芯片DS1302[8]、温度传感器DS18B20、LCD12864显示、功能键电路、语音芯片ISD4004等组成。

语音电路ISD4004具有记录时间长、开发应用所需外围电路简单的优点。

总体硬件设计框图如图1
所示。

2 系统硬件电路设计
2.1 单片机系统
设计采用STC89C52作为主控芯片。

STC89C52完全兼容传统51内核的单片机，因此使用的编译器和指令代码都和传统的51单片机是相同的，而且下载程序方式采用PC机串口下载，只需要做出电平转换电路即可方便的下载程序到单片机。

图2 单片机最小系统Fig.2 The smallest single-chip system
最小系统组成包括单片机，复位电路，振荡电路及电源。

当最小系统接通电源时，上电瞬间REST端电位与VCC相同，随充电电流减小REST端电位逐渐下降，复
位电路通过单片机复位信号输入端REST提供持续两个机器周期以上的复位电平使单片机复位。

振荡电路为单片机提供工作所需的时钟信号，以保证单片机的正常运转。

2.2 时钟与温度电路
时钟电路如图3所示。

DS1302工作电压为2.5～5.5 V。

采用三线接口与CPU进行同步通信，并可采用突发方式一次传送多个字节的时钟信号或RAM数据。

当复位/片选线RST为高电平时，所有的数据传送被初始化，允许对DS1302进行操作。

如果在传送过程中RST置为低电平，则会终止此次数据传送，I/O引脚变为高阻态。

温度传感器采用 DS18B20，工作电压源为3～5 V，在使用中不需要任何的外围
元器件，测量结果一般以9～12位数字量方式串行传送，测温范围为-55～125℃，固有测温分辨率0.5℃。

图3 时钟电路Fig.3 Clock circuit
2.3 语音播报电路
由单片机控制的语音播报电路部分如图4所示。

该电路由ISD4004语音芯片和功
率放大电路组成。

ISD4004采用多电平直接模拟量存储技术，每个采样值直接存贮在片内闪烁存贮器中，声音记录不需要A/D转换和压缩，因此能够非常真实、自然地再现声音，避免了一般固体录音电路因量化和压缩造成的量化噪声和“金属声”。

同相模拟输入(ANA IN+)是录音信号的同相输入端。

输入放大器可用单端或差分驱动。

单端输入时，信号由耦合电容输入，最大幅度为峰峰值32 mV，耦合电容和本端的3 KΩ电阻输入阻抗决定了芯片频带的低端截止频率。

差分驱动时，信号最大幅度为峰峰值16mV。

反相模拟输入（ANA IN-）差分驱动时，是录音信号的反相输入端。

信号通过耦合电容输入，最大幅度为峰峰值16mV。

音频输出（AUD OUT）可驱动5 KΩ的负载。

图4 语音播报电路Fig.4 Circuitof speech broadcast
功率放大电路部分，INPUT为音频输入端，接ISD语音芯片的音频输出端，即AUNOUT引脚。

调试时主要注意所接电容是否合理，输入电压大小如何。

图中POT2为电位器，起调节音量大小的作用。

用函数发生器输出一个频率为1 KHz 的SIN信号，将此信号从功率放大器的输入端INPUT口输入，然后用示波器观察TDA2822的输出端输出的波形，如果能得到稳定、不失真且幅值被放大的正弦波形，则可以证明此功率放大器已经通过调试。

2.4 键盘、显示电路
键盘部分把公交车的电门按钮与报站系统的报站按钮设置到一起，当公交车到达某站台时，按下此按钮同时完成开门和报站的操作。

当下一批乘客上车，公交车启动时，按下此按钮完成关门和播报下一站的站点信息工作；显示部分采用12864液晶显示。

利用该模块灵活的接口方式和简单方便的操作指令，可显示8×4行
16×16点阵的汉字，也可完成图形显示。

3 系统软件设计
3.1 日期与时间设置及显示流程图
图5 日期与时间设置及显示流程图Fig.5 Flowchartof date and time setting
and display
启动DS1302，然后判断是否有按键按下，如果有setkey被按下，进行修改时间，再判断是否有setkey按下，如果有根据相应的setkey的值，修改时间和日期。

直到有outkey按下时，退出时间的修改。

如果没有键按下，就直接读时间操作。

3.2 语音播报流程图
ISD4004上电，初始化，看是录音键按下还是放音按下，如果录音按下进行录音
操作，看是否正在录音，是就停止录音，不是就送录音命令；如果是放音键按下，就进行放音操作，看是否正在放音，如果正在放音就发送停止命令，否则就发送放音命令。

如果没有按键按下就等待按键按下。

图6 语音播报流程图Fig.6 Flowchartof circuit of speech broadcast
4 小结
在设计中，将所要播报的站名和服务语音录到ISD4004中，并在公交车到达某站点，用键盘控制系统工作，通过语音电路输出语音信息和提示，同时在液晶12864上显示时间、日期和温度，通过设置键来更改时间和日期。

最后，通过实
物焊接以及软件调试，验证了设计的可行性与实用价值。

【相关文献】
［1］胡伟.单片机C语言设计及应用实例［M］.北京：人民邮电出版社，2003.
［2］刘海成.单片机及应用系统设计原理与实践［M］.北京：北京航空航天大学出版社，2009. ［3］赵林惠.单片机应用技术［M］.北京：科学出版社，2008.
［4］周国雄，许明情.城市公交车自动报站系统设计及其应用［J］.装备制造技术，2007（4）：109-111.
［5］李吉志，邓发明.基于DS18B20与DS1302的公交车报站系统［J］.电子测试，2009（9）：42-44.
［6］郭琳审.音频功放设计手册［M］.北京：人民邮电出版社，2009.
［7］韩静，王熙.由单片机串口扩展的多位LED显示接口电路［J］.黑龙江八一农垦大学学报，2007（6）：42-45.
［8］王晨光，孙运强.串行时钟芯片DS1302在温度测量记录仪表中的应用［J］.电子测试，2008（12）：65-75.。