公交车语音报站器设计【毕业论文】.doc

1、 本科毕业设计 (论文 ) ( 届 ) 论文题目 公交车语音报站器设计 (英文 ) Design of the Speech bus station reporter 所在学院 电子信息学院 专业班级 电子信息 工程 学生姓名 学号 指导教师 职称 完成日期 年 月 日 摘 要 随着我国经济的 快速 发展 ， 城市化进程的加深 和 城市人口 的增加 ， 随之 机动车辆 跟着 急剧 增多 ，城市交通压力 变得 越来越大。 而 发展公共交通事业是为居民提供安全有序的出行方式 的保障 ， 高质量的 公共交通管理和 人性化的 公共服务水平是吸引居民采用公交出行的有效途径，是 解决现今 交通问题的重要

2、措施 。公交车 语音 报站系统是公共交通系统的一个重要的组成部分，设计先进的报站系统 能够给大多数的 居民乘车提供优质的服务， 使得 公交系统的服务水平 加以提高 。 本设计采用了凌阳公司的 SPCE061A 单片机来设计一个公交语音自动报站系统。用凌 阳公司的 SPLC501 模块来显示站台的信息；以 SPCE061A 自带的语音功能来对语音进行各种操作；并采用 nRF2401 无模块来实现信号的接收与识别 ,每隔 3 秒接收系统进行地址扫描，一旦无线模块收发端的地址一致，接受端就进行数据的接收，通过接收到的数据进行语音播报和显示；最后经 SPCE061A 对各个模块的控制实现无线收发与识别

3、、信息显示及语音报站任务，实现了 8 个站点的播报。 关键词： SPCE061A;SPLC501;nRF2401;4*4 键盘 Abstract With the development of the economy and the deepening of the process of urbanization,and the increasing of the urban population. Then the pressure on urban traffic become lager and lager.But the development of public transport

4、is to provide a safe and orderly way of travel and irreplaceable way . It is an effective way to improve public transport management quality and raise the level of public service humanization level to attract residents used public transport travel. It is an important measure for Chinas transportatio

5、n problems.The bus stop reporting system is an important component of the public traffic system.It can for the majority of residents travel to bring high quality services, improve the public traffic system service level by the design of advanced reporting station system The paper design a bus voice

6、system with Sunplus Companys SPCE061A single-chip. Using SPLC501 LCD to display the stations information, As SPCE061A with voice function, we can carry out various operations of the speech. nRF2401 wireless transceiver module to achieve the signals wireless transmission and identification through th

7、e receiving system at intervals of 3 seconds address scanning.Once they have the same address, the receiver to begin receiving data, then broadcast the voice and display the information by the data.the received data through the voice broadcast and display.Finally, the SPCE061A on each module of the

8、control realization of wireless transceiver and recognition, information display and voice station reporting tasks,implemented the broadcast of the 8 stations. Key Words:microprocessor SPCE061A;SPLC501;nRF2401;4*4 Keyboard 目 录 摘 要 . 2 ABSTRACT . 3 1 引言 . 1 2 总体设计 . 3 2.1 设计思路 . 3 2.2 系统框图 . 3 2.3 公交

9、车语音报站系统 . 4 2.3.1 手动按键报站 . 4 2.3.2 自动报站 . 4 2.4 国内外现状及发展趋势 . 5 2.5 SPCE061A 与其他主流单片机的 对比 . 6 3 硬件设计 . 7 3.1.主控芯片 SPCE061A 的相关模块 . 7 3.2 NRF2401 芯片介绍 . 8 3.2.1 nRF2401 简介 . 8 3.2.2 nRF2401 工作原理 . 9 3.2.3 ShockBurst工作模式 . 10 3.2.4 DuoCeiver的双信道接收模式 . 10 3.2.5 单向通信结构 . 10 3.3 SPLC501 液晶显示模块 . 11 3.4 4*

10、4 按键模块 . 13 3.5 语音处理模块 . 13 4 软件设计 . 16 4.1 开发环境 IDE. 16 4.2 公交车手动按键报站流程图 . 16 4.3 公交车自动报站流程图 . 17 4.4 手动按键报站系统 . 18 4.5 自动报站系统 . 22 5 制作和调试 . 25 5.1 NRF2401 模块所要注意的问题 . 25 5.2 仿真软件 NSP IDE 3.0.4 . 25 5.3 语音压缩文件生成 . 25 5.4 字模提取 . 28 5.5 SPLC501. 29 5.6 NRF2401 的配置字 . 29 5.7 程序编写中遇到的问题 . 30 6 结论 . 31

11、 参考文献 . 33 附录 1 系统实物图 . 35 附录 2 毕业设计作品说明书 . 36 1 引言 自 从英国人沃尔特汉考克 于 1831 年 制造出世界上第一辆 带有 发动机的公共汽车起，公交车 至今 已 有了 181 年的发展过程。 虽说公交系统越来越向着人性化发展，然而 近 些 年来， 对于 我国城市交通的现状 ， 政府 、 公众、社会各界 投以了极大的 关注 。 一些 交通工程师们 和专家学者有鉴于其他国家各 城市交通 的 发展经验，找到了一条 适合于解决 我国城市交通问题的有效 方法 ，即优先发展城市 的 公共交通 事业 ， 通过发展 公共交通 系统来缓解 城市 对于 交通需求

12、的 总量， 使 道路交通基础设施发展与交通需求增长 实现良性发展 。 针对 我国城市 公交 问题 ，通过施行 “公交优先” 来对其加以缓解是比较合理的。 公交智能化是智能交通的一个重要 的研究 领域，同时也 对 社会经济和谐 发展与 城市交通 有着很大的影响 。 通过 提高公交服务 的 质量， 来实现 公交智能化 显得任重道远。 本文设计的公交车语音报站器就 就是为了 解 决这方面的问 题来加以设计的 ,随着公交智能化，城市的公交形象也得到了提升 1。 半自动语音报站方式仍为我国 主要大城市公交车 采用的报站方式 ,即一 旦到达莫一站点，就 由司机或者乘务员来进行 站点播报，提醒乘客下车 。

13、然而 有时由于受到如雨雪天路 面变得很滑 、 上班时车上人增多变得 拥挤 不堪 等各种因素的影响 ,会出现 司机 报错 了 站 点 ,漏报 了某一个 站 点 的情况 ,给乘客特别是不 了解 本市地形的乘客 造成了极大的 麻烦 ,从 而使得 城市的形象 大大受损 。开发研制 好的 语音报站系统 也就迫在眉睫 。 由于 单片机体积小，重量轻，灵活性 很强 且价格便宜， 受到了 越来 越 人的青睐而加以广泛的应用到现实生活中来。比方说 工业控制领域、家 用电子类的产品 ，智能化仪 表器械 ，计算机 外围 设备 。同时通过学习 单片 机来为 学习其他嵌入式控制器如 ARM、 DSP 打下一个坚实的 基

14、础 。 任何嵌入式控制器都离不开单片机种所包括 的如中央处理器， I/O 口控制器 、 中断控制器 、 定时器 诸如此类的 概念。因而 学好单片机，再去学习其他嵌入式控制器 就显得相对容易些 ,能够快速上手 。 公交车报站器就是 利用 SPCE061A 单片机、 SPLC501 液晶模块以及 nRF2401无线数据收发模块来实现所 要求 的功能。 为了能有效 的减少 公交车 司机 的工作量， 让 大家的生活更加 便利快 捷， 尽量减少 司机 报站 报错站、漏报站 等问题 。通过 单片机技术、语音芯片技术、无线收发技术以及液晶 显示 技术 来 设计出既能手动 按键播报站点 又能自动报站的公交车

15、语音报站系统，使每辆公交车都能 准确 的实现 站点播报 ，让每 个 乘客知道自己的 位置 所在 2。 2 总体设计 2.1 设计思路 本系统采用自动模式和手动模式两种方式。当自动模式一旦出现问题时，可以切换到手动模式，通过按键进行相应的操作，保证公交车的正常运行。本次设计采用了以 SPCE061A 单片机作为接收端的控制器。在每个站点上 配备无线发射装置，信号通过 nRF2401 发送模块不断向一定半径范围内发射无线信号。接收端则包含了 LCD501 液晶显示模块、 nRF2401 接收模块、语音播报模块等。在发送端，将资源数据通过无线模块发射；在接收端，每隔 3 秒，判断发送端地址是否与接收

16、端地址一样，一旦相同，将资源数据接收并通过喇叭把数据进行播报，同时在 SPLC501 上显示相应站点的信息。 2.2 系统框图 手动按键的系统框图如图 2-1 所示： S P C E 0 6 1 A 系统S P L C 5 0 1显 示 模 块4 * 4 键 盘键 盘 输 入 模 块图 2-1 系统框图 (手动按键报站方式 ) 自动报站的体统框图如图 2-2 所示： S P C E 0 6 1 A系 统S P L C 5 0 1显 示 模 块n R F 2 4 0 1无 线 接 收模 块 （ 每隔 3 S 地 址扫 描 ）S P C E 0 6 1 A系 统n R F 2 4 0 1无 线 发

17、 送模 块图 2-2 系统框图 (自动 报站方式） 2.3 公交车语音报站系统 公交车语音报站系统主要分为手动按键和自动报站两部分，一旦自动报站系统不能正常工作，司机可以用按键进行手动操作。系统由 4*4 按键模块， SPLC501液晶显示模块， nRF2401 无限模块和单片机 SPCE061A 组成。 2.3.1 手动按键报站 本系统 4*4 键盘只用到了 6 个按键，其他 8 个按键可用于其他功能，如公共语言的插入等，能够实现 8 个站点的播报 . 按键表如表 2-1 所示： 表 2-1 4*4 按键表 6 个按键的相应功能如下： (1)、按键 0：播报下车的相应站点，如“ XX 站点到

18、了，请注意下车”。起点站不播报 (即站点 0)，从站点 1 播报到站点 7(站点 7 为终点站 ) ，随后从站点 6播报到站点 0(即起点站 )。如此往复循环。 (2)、按键 1： 返回上一站点。 (3)、按键 2：显示并播报“上车每位两元，上车请投币或刷卡”。 (4)、按键 3：显示并播报“车辆起步，请坐好站稳”。 (5)、按键 4：显示并播报“车辆转弯，请坐好站稳”。 (6)、按键 5： 显示并播报“车辆行人，请注意安全”。 2.3.2 自动报站 本系统需要两套系统，即系统 A 和系统 B。 A 套系统通过 nRF2401 来发送数据，比如 1,2,3。 B 套系统则每隔 3 秒地址的扫描

19、，若 B 套系统接收到的地址与 A 套系统发送的地址一致， B 套系统将接收数据，并将接收到的数据进行语音播报和显示。 按键 15 按键 11 按键 7 按键 3 按键 14 按键 10 按键 6 按键 2 按键 13 按键 9 按键 5 按键 1 按键 12 按键 8 按键 4 按键 0 2.4 国内外现状及发展趋势 现 如今 ，大多数城市居民 选择乘坐公交车 出行， 然而 大家 对于 公交车上的报站系统 的要求仍旧无法满足 。 目前我国城市公交报站主要有 以下 三 种报站 方式： (1)、 人工报站：一般是由 司机或乘务员 进行 站点播报 ，这 样 使得不熟悉当地方言的 外地乘客 很不习惯

20、 ， 往往因此而错过了站点，而 这种方式 现如今也已经被逐渐替换了 。 (2)、 半自动报站：这种报站方式是现在 各大城市公交车报站 运用 最 普遍的，但由于此报站系统需要驾驶员来 手动按键来进行相应的操作 ， 因而会出现报错站 、 错报站的情况 ，并且还 存在着一些 安全隐患。 (3)、 自动报站：这种报站方式实现了智能化， 不需要司机 参与，系统 就能够自动报站 ， 虽然 比较准确，但 也很容易 出现问题 ，如受到环境的干扰自动系统不能正常工作，且 GPS 等无线传输模块的价格也比较贵 。 虽然国能外都在研究公交 车 自动报站系统 ，但 使用 的 方式和采用的技术都不经相同 ， 比 如：

21、通过 GPS 定位系统 进行 自动报站等。这些 系统 开发成本 相对来说较 高， 由于 一些中小城市 难以负担这个价格而被普及开来 ，故 研发 一种 使用 性强的、价格 较 低、 能得到推广 的系统是公交事业 所迫切需要的 。 人工按键报站系统 现在为大部分城市所采用 ，此系统 也 存在 着两 个 不足之处 ： (1)、不能准确进行站点播报 ：因 公交车司机手动按键时可能 会按错键或 忘记了去 按键，而且在系统 在调整 时会连续 播报几 个站点，这样 给 不熟悉 站点 的乘客 带来了极大的不方便 。 (2)、 存在一定的 安全 隐患 ：每次报站 ，都 需要由 公交车 司机 对报站器进行相应的按键操作 ，而在 公交车开始 起动和进站时路面情况 也变得很是复杂 ，这样司机 既要对行驶中的公交车进行 按键输入 ，同时还要 兼顾 报站系统，因此 会给过马路的行人 和 行驶中的车辆 带来一 些 安全隐患 1,2。