公交车智能报站系统的设计与实现-技术方案

精品文档-下载后可编辑公交车智能报站系统的设计与实现-技术方案引言

伴随着国内公共交通事业的发展，公交车报站的方式已经有了很大的改变。它由传统的售票员喊话报站逐渐变为驾驶员使用报站器手动报站，这在一定程度上节约了人力和物力。但由于驾驶员既要保证安全驾驶又要兼顾报站，所以经常出现报站不及时，甚至出现错报、漏报的现象，而且让驾驶员在驾驶过程中进行报站，也存在安全隐患。

鉴于目前大部分城市公交系统均采用一人一车、自动投币、手动报站的实际情况，本文提出了一种利用GPS信号实现对站点自动播报的系统。该系统可以大大减轻驾驶员的工作量，并能够杜绝驾驶员在驾驶过程中由于兼顾报站器带来的安全隐患。

1硬件系统设计

1.1系统硬件结构

基于GPS的公交车智能报站系统是无线通信技术和GPS技术的结合，整个系统由SPCE061A开发板、GPS接收模块NAVMANJupiter30、NANDFlash存储器K9F1208和SPLC501液晶显示模组等组成。智能报站系统硬件电路的基本结构如图1所示。

本设计选用SPCE061A作为系统的芯片。

SPCE061A是凌阳科技公司开发的采用μ′nSPTM（mi2crocontrollerandsignalprocessor）内核的16位微控制器，内嵌32kB的FlashROM。在2.6～3.6V工作电压下，其工作速度范围为0.320～49.152MHz。高速μ′nSPTM内核能够非常容易而且快速地处理各种复杂的数字信号。SPCE061A芯片具有的特点还包括PLCC84封装、极低的功耗、32位可编程的多功能I/O端口、2个16位定时器/计数器、低电压复位/监测功能、8通道10位模/数转换输入功能、内置自动增益控制功能的麦克风输入方式以及双通道10位DAC方式的音频输出功能等，这使得它非常适合用作智能报站系统的芯片。此外，SPCE061A还内置在线仿真接口，可方便地完成程序和数据写入等工作。

1.2关键技术分析

系统的接口电路如图2所示，其中，主要的关键技术包括单片机与GPS模块Jupiter30的通信、单片机读写NANDFlash大容量存储器K9F1208以及3V/5V混合电源的转换。

1.2.1单片机与GPS模块的接口

由于Jupiter30GPS模块工作电压为3.0～3.6V,串口输出的CMOS信号电平与TTL电平基本兼容，故可直接与单片机的串口连接。默认情况下，通信采用异步串行模式，速率为9600bit/s,每个数据帧包括8个数据位、无奇偶校验位、1位停止位，GPS接收机的协议为NMEA,以1帧/s的速率依次输出＄GPGGA、＄GPGLL、＄GPGSA、＄GPGSV、＄GPRMC、＄GPVTG、＄GPZDA数据帧，所有数据帧都带有校验和。

1.2.2单片机与NANDFlash接口

K9F1280是Samsung公司生产的采用NAND技术的大容量、高可靠Flash存储器，存储容量为64MB,除此之外还有2048kB的空闲存储区。该器件采用TSSOP48封装，工作电压为2.7～3.6V。该芯片可以很好地与凌阳SPCE061A开发板协同工作，而且64MB的空间也足以使报站所需的语音信息能够全部得以保存。

1.2.3混合电压供电系统

便携式数字产品的发展使得体积小、功耗低的器件得到广泛应用。数字系统的工作电压已经从5V降至3V,甚至更低（例如2.5V和1.8V），但是目前仍存在许多5V电源的逻辑器件和数字器件。因此，在许多设计中3V（含3.3V）逻辑系统和5V逻辑系统共存，出现了不同的电源电压在同一电路板中混用的现象。

本系统的开发板内核电压通过芯片SPY0029稳定在3.3V,而I/O端口的电压可以选择3.3V,也可以选择5V。所以在开发板上存在5V和3.3V这2种工作电压，用户可以通过跳线J5对这2种电压进行选择，本系统选择使用3.3V电压。

1.3LCD显示模块

SPLC501液晶显示模组为128×64点阵，面板采用STN超扭曲向列技术制成，并且由128Segment和64Common组成，液晶显示模块LCM（liquidcrystalmodule）非常容易通过接口被访问。模组上的液晶显示器采用凌阳科技公司的SPLC501芯片作为LCD驱动和控制器，该液晶显示器为128×64点阵图形。

2软件系统设计

系统主程序主要包括各个模块的初始化、设置异步通信参数并启动通信、根据状态读取UART缓冲区数据、GPS数据处理以及语言播报程序调用等。语音播报程序中使用的文件格式为凌阳SACM-A2000,采用该格式只需在程序中直接调用语音播放函数即可。播放初始化程序完成初始化A/D和音量，播放程序从存储器中取出语音数据，然后对其进行解压，再经过D/A转换驱动扬声器发声。整个系统的软件开发工作主要是在μ′nSPTMIDE2.0.0开发环境下完成的。

2.1系统主程序设计

整个系统的软件设计流程如图3所示。

软件主要采用C语言编写，系统处于工作状态时，CPU将GPS接收器的信息串行读入，同存放在NANDFlash芯片中的车站位置信息相比较，选择需要播放的内容。键盘接口主要用来实现系统的手动/自动模式切换等设置。LCD显示屏则可以让驾驶员实时掌握机器的工作状况。

2.2GPS接收模块的软件设计

Jupiter30GPS接收模块主要负责GPS数据的接收和解析。由于GPS输出数据遵循NMEA20223协议，输出的数据帧具有多种格式，如“＄GPGGA”、“＄G2PGSA”等。本系统仅选择了其中的一种数据帧格式，即“＄GPRMC”（推荐数据量的GPS信息）。

CPU通过串行口得到定位数据帧后，通过搜寻ASCII码“＄GPRMC”来判断是否是数据帧头部，然后再对数据帧内容进行处理。由于帧内各数据段由逗号分割，因此，再通过对所经历逗号个数的计数来判断当前正在处理的是哪一种定位导航参数，并作出相应的处理。

3结语

GPS是近年来兴起的一种新技术，现已广泛应用于各个领域，并逐渐成为人们生活