拉萨市公交车进站预报服务系统设计
开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇拉萨市公交车进站预报服务系统设计范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！
【摘要】当今，机动车尾气污染越来越严重，乘坐公共汽车出行成为减少汽车尾气污染的主要手段；加之公交车有快捷、方便、便宜等诸多优点，公交车将在未来的城市交通中继续扮演重要的角色。现今，无人售票车日益增多，公交车服务系统的作用越来越凸显。而拉萨市作为重要的旅游城市，基础服务设施的建设显得更加重要。本设计主要实现“藏、汉、英”三语语音播报、进出站预报、日期和时间显示、环境信息显示（如：天气状况、车室内外温度等温馨提示）、生活信息查询的功能。本设计采用凌阳单片机SPCE061A作为控制核心，实现语音的存储和回放，LCD进行三语显示，整个系统硬件设计包括键盘（触屏）控制模块、语音播报模块、液晶显示模块。
【关键词】单片机；自动报站系统；语音播报；文字显示
1.引言
随着现代科学技术的日益发展和不断进步，智能公交车将广泛应用于城市的大街小巷。此类公交车的应用大幅度减轻了乘务人员沿途报站、温馨提示等服务的工作压力，也给不熟悉公交线路的游客带来了方便。公交车通常为人们提供了方便、快捷、经济的服务，车内的服务系统直接影响城市交通的服务质量，而拉萨市是世界级的重要旅游城市，其对服务质量的要求显得更高。
近些年来，单片机微型计算机技术已经在许多领域得到了广泛的应用。[1]如凌阳单片机SPCE061A将微机技术与语音芯片相结合，使三语语音播报变得简单易行；其32个通用I/O口方便多个信息的输入输出，可以接入多个器件，为实现多功能的公交报站服务系统提供了硬件支撑，为提供更加人性化的服务创造了有利条件。由于传统公交车进站报站系统存在许多的不足之处，加之拉萨公交车的使用特点及实际营运环境与内地有较大的区别，设计一款由单片机控制的公交车自动报站系统变得迫切而重要。本系统功能强大而稳定，且有成本低，智能化（无需人工介入），语音音质好，实用性强，便于维护和修改等诸多优势。公交车自动报站器初始值存入的方式是在车上，单片机处于输入状态，车辆行驶一遍，将站与站之间的脉冲数写入片内，该方式有效的应对了公交车改变路线的问题；它替换了传统报站器必须由司机操控才能工作的落后方式，有效避免了由乘务员和司机造成的错报、漏报等问题，尽可能为市民及游客提供更加人性化，更加完善的服务。
2.基于凌阳SPCE061A单片机的多功能公交报站系统的模块设计
公交车智能报站功能的硬件设计：通过对车轮轴的转角的脉冲进行计数，将计数值与预置值相对比，就可以确定报站时刻。以SPCE061A单片机为主控芯片，对外来脉冲计数，结合语音芯片（自带）输出语音。[4]系统由脉冲检测、脉冲计数、CPU控制、键盘控制信号、语音芯片、输出显示及触屏输入、放音电路、数据采集、拓展串口、纠错复位等组成。[5]原理框图如图1所示。
2.1 脉冲检测
该子系统主要是对转轴所转过的圈数进行计数。在正常情况下，霍尔元件采集汽车轮轴所转圈数，汽车每转动一圈，传感器则采集到一个信号周期；考虑到车辆将在复杂的环境中运行，特采用可靠的霍尔元件DN6848作为信号的采集装置，再经光电耦合器4N25处理输入给单片机。单片机记录中断次数，将计数次数与内部预存值做比较，当两个值相同时单片机发送信号控制语音芯片开始播放相应的语音，同时控制液晶显示电路显示相关信息。[6]
2.2 脉冲计数
光电耦合器4N25过滤后的脉冲信号通过单片机的外部中断引脚进入单片机，这样单片机就可以对外来的脉冲信号进行计数了。
2.3 CPU（SPCE061A）控制
单片机就是单片计算机，是将CPU、存储器、接口电路、和程序（软件）都集成在一片硅片上，具备微型机的CPU+主板的功能的器件。单片机内部有的不含存储器，现在一般都有（本设计中采用的凌阳单片机SPCE061A就含有存储器），单片机一般没有显示器，键盘也只是数字键，没有复杂的键盘（但显示器和键盘都可以扩充），现在单片机的功能越来越强，完全可以实现一台微机的部分功能，不同型号的单片机功能也不相同。[7]
2.3.1 SPCE061A的主要特点
SPCE061A是继μ'nSPTM（Microcontroller and Signal Processor）系列产品SPCE500A等之后，凌阳科技公司推出的又一个16位结构的微控制器芯片。与SPCE500A不同的是，SPCE061A仅内置32k闪存FLASH，其较高的处理速度使1'nSP"能够非常容易地、快速地处理复杂的数字信号，因而特别适用于数字语音识别等应用领域。SPCE061A在2.6V-3.6V工作电压范围内的工作速度范围为0.32-49.152MHz，且具备8通道10位模-数转换输入功能，以及内置自动增益控制功能的麦克风输入方式；同时具有双通道10位DAC方式的音频输出功能。因此，SPCE061A是数字声音和语音识别产品的一种经济的应用方案。其主要性能如下：
一个16位/A'nSPTM微处理器；
工作电压范围：VDD为2.6-3.6V（CPU），Voo.为VDD"5.5V（I/0）；
CPU时钟：0.32-49.152MHz；
内置2k字的SRAM；
内置32k闪存FLASH；
具有可编程音频处理功能；
具备节电功能，在备用状态下（时钟处于停止状态）的耗电小于2mA.3.6V；
具有2个16位可编程定时器/计数器（可自动预置初始计数值）；
带有2个10位DAC（数-模转换）输出通道；
带有32位通用可编程输入/输出端口；
具有14个中断源，可通过定时器A/B时基的2个外部时钟源输入键来唤醒；
具备触键唤醒功能；
使用凌阳音频编码SACM-S240方式（2.4k位/秒），能容210秒的语音数据；
可通过锁相环PLL振荡器提供系统时钟信号；
带有32768Hz实时时钟；
带有7通道10位电压模-数转换器（ADC）和单通道声音模-数转换器；
声音模-数转换器输入通道内置麦克风放大器和自动增益控制（AGC）电路；
具备串行设备接口；
具有低电压复位（LVR）和低电压监测（LVD）功能；
具有内置的在线仿真电路（ICE In-Circuit Emulator）。[1][2]
2.3.2 SPCE061A的结构功能
SPCE061A单片微控制器的内部共有84个引脚，封装形式为PLCC84，各引脚有不同的功能。
SPCE061A的最小系统接线比较简单，在OSCO、OSCl端接上晶振及谐振电容，并在锁相环压控振荡器的阻容输入VCP端接上相应的电容和电阻即可工作。在其它不用的电源端和地端接上0.1YF或1001～F的去耦电容可以提高系统的抗干扰能力。[2]
程序中将计数值于预置值进行比较，判断是否到站，当到站时就输出信号控制语言芯片进行报站。
2.4 控制按键
用于手动控制、手动调整、预置值的输入等。键盘实际上是一组按键开关的集合，其中每一个按键就是一个开关量输入装置。键的闭合与否，取决于机械弹性开关的通、断状态。反应在电压上就是呈现出高电平或低电平，例如高电平表示断开，低电平表示闭合。所以，通过检测电平状态（高或低），便可确定按键是否已被按下。
为了缩小整个系统的规模，简化硬件线路，希望设置最少量的按键，获得更多的操作控制功能。
2.5 语音芯片
凌阳单片机SPCE061A自身含有语音芯片，可擦写，便于在不同公交线上使用，可以根据实际线路进行录音。
2.6 输出显示
LED点阵三语文字显示。液晶显示器LCD （Liquid Crystal Display）广泛应用于微型计算机系统中，具有功率低，抗干扰能力强，体积小，价格低廉等优点。另外，LCD在大小和形状上很灵活，接口简单，不但可以显示数字、字符，而且可以显示文字和图形。
字符和数字的简单显示，不能满足图形曲线和文字显示的要求。点阵式LCD不仅可以显示字符、数字，还可以显示各种图形、曲线及文字，并且可以实现屏幕上下左右滚动、动画、分区开窗口、反转、闪烁等功能，用途十分广泛。[8]现在，随着液晶技术的突破，液晶显示器的质量有了很大的提高，品种也在不断推陈出新，不但有各种规模的黑白液晶显示器，还有绚丽多彩的彩色液晶显示器。在点阵式液晶显示器中，把控制驱动电路与液晶点阵集成在一起，组成一个显示模组，可与八位微处理器接口直接连接，不但使用方便，而且价格也比较便宜。
TH12864液晶显示模组是128×64点阵的文字图形型液晶显示模组，内置国标GB2312码简体中文字库（16×16点阵）、ASCII码字符集（8×16点阵）和64×256点阵显示RAM（GDRAM绘图区域）；可与凌阳SPCE061A单片机直接接口，提供两种界面来连接微处理机（八位并行及串行连接方式）；具有光标显示、画面移位和睡眠模式等多种功能。[9]
本设计中要求三语播报，三语显示，其中藏文显示的意义重大，需要建立藏文数据库。
2.7 预置存储
采用两种方式存储，一种是在烧写器上将数据写入，便于预存一些数据；另一种是在车上，单片机处于输入状态，车辆行驶一遍，将站与站之间的脉冲数写入片内，便于对比和更正。
3.总结
公交车已经成为一般工薪族和学生族出门必须的交通工具，是体现拉萨市公共服务质量的重要手段，因此智能公交服务系统在公交事业中占有举足轻重的地位。本文介绍了公交车服务系统在拉萨的现状以及发展趋势，还分析了现阶段拉萨市公交的运营环境和境况。
综合以上分析，目前拉萨及周边地区需要一套使用范围广泛、适合当地情况的公交服务系统，因此既廉价又有完善服务功能的公交系统设计已经成为必然。
参考文献
[1]潘新民，王燕芳.微型计算机控制技术[M].北京：电子工业出版社，2006.
[2]胡汉才.单片机原理及其接口技术[M].北京：清华大学出版社，2004.
[3]王东等.基于GPS的公交车自动报站系统的设计[J].微型机与应用，2010.
[4]杨烈军.基于RFID的智能公交报站系统[J].长春理工大学学报，2011.
[5]王娟，等.公交自动报站系统的设计[J].自动化技术与应用，2010.
[6]袁成.自动报站设备[J].城市公用事业，2003，17（3）：42-43.
[7]罗亚非，等.凌阳16位单片机应用基础[M].北京航空航天大学出版社.
[8]徐爱钧，彭秀华.NRF401无线收发模块应用[M].北京：电子工业出版社，2001.
[9]韦宏利.语音芯片在报站器中的应用[J].现代电子技术，2003（13）：30-31.
基金项目：自治区国家大学生创新性实验计划项目拉萨市公交车进站预报服务平台阶段性成果（编号：201310694012）；2011年度国家自然科学基金项目（编号：61163013）资助。
作者简介：
普顿，日喀则人，大学工学院电子信息系副教授，主要研究方向：通信工程，嵌入式技术。
陈丹，甘肃定西人，大学本科，现就读于大学工学院电子信息系。
朱亮吉，四川汶川人，大学本科，现就读于大学工学院电子信息系。
马永福，甘肃定西人，大学本科，现就读于大学工学院电子信息系。
吴霞，山东德州人，大学本科，现就读于大学工学院电子信息系。