基于单片机的公交车自动报站系统设计与实现

聂 茹

(华南理工大学广州学院电子信息工程学院，广州 510800)

1 引言

随着我国城市建设的发展，公交车已成为人们的主要交通工具，公交车的服务质量代表了一个城市交通发展的水平。如今由售票员人工售票，报站的公交车已经基本没有了，无人售票公交车在街头逐渐多起来了，语音报站器也被广泛使用，这在相当大程度上免除了乘务人员沿途报站的麻烦，给许多不熟悉公交线路的乘客带来了方便。随着单片机技术的日益成熟，多媒体技术的普通应用，公交车语音报站器系统的服务得到进一步完善。

在结合单片机和公交车报站器特点的基础上，设计了一种基于单片机STC89C52来控制语音芯片ISD4004进行公交车语音报站，并通过LCD1602来显示当前实时情况的公交车自动报站系统。该公交车报站器系统结构简单，音质清晰，可以在各种公交车上提供及时报站服务，具有很强的实用性。

2 系统功能

公交车自动报站系统的主要功能如下:

(1)不同公交线路站名的输入和更换。

(2)实现完整手动播报一条公交线路的站名，包括上行线路与下行线路。

(3)进行语音播报，使报站器更人性化。

(4)可以在LED显示屏上显示时间、日期、报站信息、提示语和广告。

(5)利用汽车后门的打开与关闭实现对当前站名的播报和下一站的预报，当播报出错时还可以利用调试按钮对播报系统进行调试。

3 系统硬件设计

本系统硬件部分主要包括MCU微处理控制器单元、LCD液晶显示模块、语音芯片、功放、按键控制、红外电路模块、温度测试模块、实时时钟电路、晶振电路、电源模块等电路。

3.1 系统结构图

系统结构图如图1所示。

图1 系统结构图

3.2 系统主要硬件部分实现

系统以STC89C52单片机为CPU进行系统搭建，它是宏晶科技推出的新一代高速、低功耗、超强抗干扰的单片机，具有8K可编程Flash存储器，512字节RAM，32位I/O口线，指令代码完全兼容传统8051［1］。

系统利用液晶1602模块进行显示。LCD1602是一种用5×7点阵图形来显示字符的液晶显示器模块，它显示的容量为2行16个字。它的显示内容丰富、体积小、美观和易于控制都是本设计选择它作为显示模块的原因。常以I/O口方式进行读写访问，在该设计中，我们使用P0口直接驱动1602，由P2.0、P2.1、P2.2 这3 个引脚做控制端。

语音芯片采用 ISD4004。美国 ISD公司的ISD4004芯片是一种功能非常强大的语音芯片［2］，它的录放时间为8至16分钟，而本公交车系统的录音时间长，采用ISD4004利于每个站台的录音和报站。另外在控制上，ISD4004可以直接通过地址方式查询录音信息并通过扬声器报放录音信息。最后也是最重要的，ISD4004具有录音结束标志，当录音结束后，单片机可以通过读取该标志产生中断信号，使CE、PD置高电平，从而控制ISD4004进入不工作节能状态。

红外无线控制电路，由发射和接收两大部分组成，应用编/解码专用集成电路芯片来进行控制操作。发射部分包括键盘矩阵、编码调制、LED红外发送器;接收部分包括光、电转换放大器、解调、解码电路。

实时时钟模块采用DS1302时钟芯片实现。DS1302是美国DALLAS公司推出的一种高性能、低功耗、带RAM的实时时钟电路［3］，它可以对年、月、日、星期、时、分、秒计时，DS1302与单片机之间用同步串行的方式进行通信，用RST(复位)、I/O(数据线)、SCLK(串行时钟)这三个接口线进行连接。

温度传感模块采用单总线数字温度传感器DS18B20，单总线即只有一根数据线，系统中的数据交换，控制都由这根线完成。DALLAS公司的DS18B20是这样一种独特的温度传感器，它只需一个接口引脚即可通信，可用数据线供电，并具备多点测温能力［4］。DS18B20具有测温系统简单、测温精度高、连接方便、占用口线少等优点［5］，本设计在P3.3悬挂该温度传感器。

按键控制模块使用简单的独立式按键来控制报站信息，同时设置系统在不同功能下单个按键的功能也随之不同。按键采用重复使用功能，这使系统看起来较简便，控制简单，设计新颖。

4 系统软件设计

系统的软件设计包括中断服务程序、录音/放音控制程序、红外遥控解码程序及主程序的设计。

4.1 中断服务程序

在CPU工作的同时，它也在查询INTO是否有中断信号(低电平有效)产生。当检查到有中断信号时，CPU发出让显示器和ISD4004工作的控制信号，把接收到的站牌信息显示并播报出来，播报结束后，系统返回到相应的主程序。图2为本设计使用的中断服务程序流程图。

图2 中断服务流程图

4.2 录音/放音控制程序

如果有按键按下，电路将执行该按键指向的工作程序。有放音键，停止键，加一，减一键以及特殊语键。在待机状态下，如果放音键首次被按下，程序将首先判断是去还是回(公交车路径一般是既去又回的)，并点亮相应的指示灯。自动读出第一站的放音内容，站号显示1。如果不是首次按下，程序则首先判断当前站号，并以该站号为依据获得存放该站放音内容的首地址。调用放音子程序，读入前面获得的本站放音内容首地址，开始放音。每一句放音完毕后，ISD4004的中断引脚(25脚)会自动送一低电平信号。在硬件设计中，该引脚与单片机的P3.3连接。因此，会引起一次中断，在中断子程序中会有一个计数器记录中断次数，从而判断何时一站结束，站号加一并刷新显示。加一键按下后则使程序放音内容转向下一站，减一键则使程序放音内容转向上一站，相应的站号显示也将随之刷新。特殊语键按下后，程序转向执行特殊语放音(比如拐弯请注意等语句)。停止键被按下将中止当前的放音状态。

4.3 主程序流程图

系统的主程序设计是用来控制整个系统运行的时序工作状态，因此，完善的程序设计是本设计的重点内容。图4是本设计使用的主程序设计流程图。

图3 录音/放音程序流程图

图4 主程序流程图

5 结 束 语

以STC89C52单片机为核心设计公交车自动报站系统。系统经过实际调试，可以正常运行，音质清晰，在各种公交车上都可以提供及时报站服务，具有很强的实用性。

［1］刘维红，谭永超.基于STC89C52单片机的电子时钟研究［J］.机电产品开发与创新，2012(9):57－58.

［2］靖大同，吴向前，司志泽.基于ISD4004芯片的电梯智能语音系统的设计［J］.电子世界，2012(11):35－36.

［3］裘昌利，金美善，杨坤.串行时钟芯片DS1302在单片机系统中的应用［J］.现代教育科学，2010(1):96－97.

［4］何慧娟，何芝仙，赵转哲.基于DS18B20的单片机温控系统［J］.科技信息，2008(13):149－150.

［5］王琪，朱光衡.一种基于DS18B20的单点测温方法的研究［J］.科技传播，2011(17):223－224.