智能公交车报站器的研制

陈星 张伟 刘祥 白杰

（西安文理学院物理与机械电子工程学院，陕西 西安 710065）

0 引言

在我国，传统的交通工具报站方式主要由乘务工作人员完成，传统的人工报站方式，不仅增加了乘务工作人员的劳动强度，而且有时会出现报站错误，效果不佳，影响了服务质量。本世纪刚开始，随着经济的高速发展，城市规模不断扩大，交通工具的发展也得到了快速的发展，随即出现了有司机手工按键报站的方式。传统的乘务人员报站方式被由司机的人工按键语音报站方式所取代，该报站方式的出现，虽然减轻了乘务人员的劳动强度，减少了报站的错误率，但其加大了司机的劳动强度，在一定程度上分散了司机的开车注意力，加大了交通事故发生的几率。鉴于这些隐患问题，本设计研制了一种手动和自动互相切换的多功能的语音报站器，在为市民提供人性化服务的同时，也缓解城市交通拥挤，有效地解决城市交通问题。

1 设计研究的背景与意义

智能公交报站系统有利于公交车的合理调度、媒体信息传播及方便人们的出行，对缓解城市的交通压力有较大的帮助作用。目前，在我国已有部分城市和地区安装使用，但大多处于试用阶段，并且目前使用的智能公交报站系统大多采用GPS卫星定位系统采集公交信息，由于GPS定位具有成本高、定位精度低等缺点，使得电子站牌报时不准。介于这些缺点，使得智能公交报站系统发展缓慢，难以普及。

公交车自动报站器的设计主要是为了弥补改变传统语音报站器必须有司机操控才能工作的落后方式，利用低廉的单片机及辅助模块进行进站、出站自动播报站名及服务用语，为市民提供更人性化，更完善的服务。

2 系统总体结构的设计

本智能公交报站器主要由四个部分组成，即主控电路、脉冲检测电路、语音电路以及LED汉字显示。

本具体实施方式主要是利用单片机来对系统加以控制，用主控芯片完成主控电路的设计，辅助电路包括语音电路，汉字显示电路、电源电路等。系统由脉冲检测、脉冲计数、CPU控制、控制信号、语音模块、输出显示、进出站识别系统等组成，其原理如图1系统总体结构所示。单片机的高速计数器端口进行脉冲计数，以距离和进出站的识别来控制报站时刻并通过LCD显示出报站信息。无需人工介入，很好地实现了车辆报站的自动化。

2.1 系统模块功能

图1 系统总体结构

2.1.1 脉冲检测与计数

该系统关键是对转轴所转过的圈数进行计数，考虑到车辆将在复杂的环境中运行，故采用可靠的霍尔元件作为信号的采集装置输入给单片机。信号进入主控芯片后，采用中断方式对脉冲计数，并将计数值送入CPU控制中。

2.1.2 CPU控制

单片机最小系统包括复位电路和晶振电路等，利用STC89C52单片机来对系统加以控制，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。

2.1.3 控制按键

在系统中，控制按键包括正反向报站按钮、手自动报站切换按钮和手动报站按键等，在系统上电工作后，司机可以选择车辆的行驶正反向，也可以选择此次报站是手动报站还是自动报站，选用不同的方式，其执行的程序也是不同的。

2.1.4 语音模块

该模块中的语音芯片主要用于存储语音信息，可采用ISD4004芯片，此芯片可以提供高质量回放语音并且它的这种快擦写存储器断电不会丢失数据，所以保存数据不需要耗电。典型的被存储信息可以保存时间高达100年，同一个存储单元可以反复被录音10万次，可擦写，便于在不同公交线上使用。在此语音模块中集成了语音的录放功能，可以方便的进行站点信息的录入。

2.1.5 输出显示装置

本系统采用LCD12864显示屏进行文字显示，可以用于站点信息及提示语的显示，方便乘客及时知道车辆的行驶地点与下一站的信息。

2.1.6 预置存储装置

对于预置信息的输入可采用两种方式存储，一种是在烧写器上将数据写入，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。

2.1.7 进站识别系统

该系统主要是实现公交车进站的识别，其目的是为了公交车在绕道的情况下错误报站。当公交车由一站出来时，由于道路等问题使得车辆绕道而行，而单靠脉冲计数会有错误报站的情况，此时，可利用近站识别系统来加以控制，在站牌与公交车之间加入进站识别系统，让公交车为卡，站牌为卡槽，当卡与卡槽之间有信号传输时，报站器方可报站。在进站识别系统与脉冲报站系统相冲突时，无条件执行进站识别系统指令。

2.1.8 电压变换电路

如图2电压变换电路所示，公交车上常使用的电源电压一般为24V，而主控芯片的工作电压一般为5V，故要采用电压变换电路来实现电压的转换。在电子制品中应用较多的是三端固定输出稳压器而实现电压变换。

3 系统软件流程图设计

基于之上的设计思路，在软件设计过程中，系统加入了手动报站与自动报站的双重选择，其流程图如图3系统流程图所示。

系统在上电后，有司机选择车辆行驶的正反向，来确定报站的正反向，当反向键按下时，系统将执行反向程序的报站，这里的反向程序主要是通过修改计数初值来实现，在正向行驶时，将每一站的距离转换成脉冲个数按顺序储存在一个一位数组中，当反向时，可以改变调用数组元素的方式来实现。在正反向选择之后，司机可以选择手动报站和自动报站两种方式，手动报站主要是避免自动报站出错时使用。当选择自动报站时，车辆开始行驶，脉冲开始计数，当计数值与本站初值相等时开始报站，显示此站的信息，此时相应的计数标志位加1，目的是进行下一站计数初值的选择，依次重复，进行报站。

为了突出设计的无误性，此设计加入了进出站识别系统，让公交车为卡，站牌为卡槽，当卡与卡槽之间有信号传输时，报站器方可报站。在进站识别系统与脉冲报站系统相冲突时，无条件执行进站识别系统指令。

图3 系统流程图

4 小结

本设计智能公交报站器最终实现了在实现公交车的自动报站功能的同时，在此基础上添加了手动报站，实现了手动与自动报站的灵活切换，弥补了之前报站的不足，提高了报站的可靠性，具有很好的开发性，是将来公交车报站的发展方向，具有潜在的价值。

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