基于單片機控制的語音自動報站系統設計思路

ID:194604 · 發表于 2021-4-16 21:51

設計一個基于單片機控制的語音自動報站系統，要求實現的功能如下：

（1）可以設置上、下行路線；

（2）可以顯示當前的站名、下一站的站名、日歷、溫度，并能進行對日期和時間進行設置；

（3）具備手動和自動報站兩種功能；（4）方便用戶修改站名和站數，更新快捷方便。

ID:194604 · 發表于 2021-4-16 21:51

2.1系統設計的任務
設計一個基于單片機控制的語音自動報站系統，要求實現的功能如下：
（1）可以設置上、下行路線；
（2）可以顯示當前的站名、下一站的站名、日歷、溫度，并能進行對日期和時間進行設置；
（3）具備手動和自動報站兩種功能；
（4）方便用戶修改站名和站數，更新快捷方便。
2.2系統方案選擇
（1）采用STC89C52單片機作為系統設計的核心
51系列單片機具有高效能、資源占用率低等特點。目前51系列單片機的應用非常廣泛。結合C語言、匯編等程序，單片機可以實現豐富的功能，并且部分設計可以直接在Proteus環境上進行仿真實現相應的功能。
（2）語音播報
方案一、采用專門的語音芯片[3]
該類芯片有ISD、PM、ALPHA等系列。常用的如ISD4004，可以錄入長達8分鐘的語音，8K采樣率。雖然這些語音芯片音質失真度較小，但背景噪聲很大，還得額外加功放，無額外發揮功能。
方案二、采用SYN6288語音合成模塊
SYN6288語音合成模塊通過異步串口接收待合成的文本，實現文本到聲音（TTS）的轉換。文本識別智能、語音合成效果和智能識別效果非常優越。還具有體積小、硬件接口簡單、性價比高的優點。
考慮報站需良好音質，而且要求控制方便，所以決定采用方案二。
（3）自動報站實現方案
方案一：采用GPS定位系統，對公交車定位，當公交車的經緯度與車站的經緯度相接近時便報站。此方案精度高，穩定性好，但GPS價高幾百，且必須先對車站的經緯度進行精確勘察，編程難度大、數據處理復雜、精確度要求很高，其工作量可謂艱巨。
方案二：采用現成的無線收發模塊，如PT2272/PT2262收發模塊[4]，價格只需10元左右，雖廉價但穩定性極高，距離幾十米到上百米，調節方便，信號傳輸的距離達到報站的要求；PT2272/PT2262最多可有12位（A0—A11）三態地址端管腳（懸空，接高電平，接低電平），任意組合可提供531441種地址碼，對一個城市來說已夠用，故選用此方案。
（4）人機界面信息的顯示
采用LCD12864大液晶進行信息的顯示。LCD12864可以顯示字符、漢字、圖片等大量信息，而且控制簡單。傳統的數碼管、1602液晶等器件顯示的信息有限，并且這些器件只能顯示字符和數字，不能顯示漢字。所以本系統選擇性價比高的LCD12864大液晶進行信息顯示。
2.3系統設計的體系結構
公交語音報站系統有兩種報站模式：手動模式和自動模式。
（1）手動模式
手動模式的方框圖如圖2-1所示。在公交車即將到站時，由駕駛員人手操作按鍵，進行站名的播報。

圖2-1手動模式方框圖
（2）自動模式
自動模式的方框圖如圖2-2所示。其工作原理如下：

圖2-2自動模式方框圖
在公交車站臺設置無線遙控發射器，當公交車離站臺一定距離時（距離可根據具體環境進行調整），接收器接收到發射器的信號，經過編碼驗證后，將信號送入主控制器電路板。主控制器電路板由單片機控制，通過編寫程序，按照順序發出控制信號給語音合成模塊，調用語音模塊中的語音信息，自動播報如“XX車站到了，下車的乘客后門請”等信息，整個過程完全由單片機控制完成，無需公交車駕駛員參與。
2.4 本章小結
本章簡要講述了自動報站系統的設計任務，針對課題的要求提出了相關的方案并分別進行了詳細的說明比較。通過比較，選擇出最佳的方案作為最后的設計方案。

ID:194604 · 發表于 2021-4-16 21:55

（1）采用STC89C52單片機作為系統設計的核心
51系列單片機具有高效能、資源占用率低等特點。目前51系列單片機的應用非常廣泛。結合C語言、匯編等程序，單片機可以實現豐富的功能，并且部分設計可以直接在Proteus環境上進行仿真實現相應的功能。
（2）語音播報
方案一、采用專門的語音芯片[3]
該類芯片有ISD、PM、ALPHA等系列。常用的如ISD4004，可以錄入長達8分鐘的語音，8K采樣率。雖然這些語音芯片音質失真度較小，但背景噪聲很大，還得額外加功放，無額外發揮功能。
方案二、采用SYN6288語音合成模塊
SYN6288語音合成模塊通過異步串口接收待合成的文本，實現文本到聲音（TTS）的轉換。文本識別智能、語音合成效果和智能識別效果非常優越。還具有體積小、硬件接口簡單、性價比高的優點。
考慮報站需良好音質，而且要求控制方便，所以決定采用方案二。
（3）自動報站實現方案
方案一：采用GPS定位系統，對公交車定位，當公交車的經緯度與車站的經緯度相接近時便報站。此方案精度高，穩定性好，但GPS價高幾百，且必須先對車站的經緯度進行精確勘察，編程難度大、數據處理復雜、精確度要求很高，其工作量可謂艱巨。
方案二：采用現成的無線收發模塊，如PT2272/PT2262收發模塊[4]，價格只需10元左右，雖廉價但穩定性極高，距離幾十米到上百米，調節方便，信號傳輸的距離達到報站的要求；PT2272/PT2262最多可有12位（A0—A11）三態地址端管腳（懸空，接高電平，接低電平），任意組合可提供531441種地址碼，對一個城市來說已夠用，故選用此方案。
（4）人機界面信息的顯示
采用LCD12864大液晶進行信息的顯示。LCD12864可以顯示字符、漢字、圖片等大量信息，而且控制簡單。傳統的數碼管、1602液晶等器件顯示的信息有限，并且這些器件只能顯示字符和數字，不能顯示漢字。所以本系統選擇性價比高的LCD12864大液晶進行信息顯示。

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