基于单片机控制的语音自动报站系统设计思路

ID:194604 · 发表于 2021-4-16 21:51

设计一个基于单片机控制的语音自动报站系统，要求实现的功能如下：

（1）可以设置上、下行路线；

（2）可以显示当前的站名、下一站的站名、日历、温度，并能进行对日期和时间进行设置；

（3）具备手动和自动报站两种功能；（4）方便用户修改站名和站数，更新快捷方便。

ID:194604 · 发表于 2021-4-16 21:51

2.1系统设计的任务
设计一个基于单片机控制的语音自动报站系统，要求实现的功能如下：
（1）可以设置上、下行路线；
（2）可以显示当前的站名、下一站的站名、日历、温度，并能进行对日期和时间进行设置；
（3）具备手动和自动报站两种功能；
（4）方便用户修改站名和站数，更新快捷方便。
2.2系统方案选择
（1）采用STC89C52单片机作为系统设计的核心
51系列单片机具有高效能、资源占用率低等特点。目前51系列单片机的应用非常广泛。结合C语言、汇编等程序，单片机可以实现丰富的功能，并且部分设计可以直接在Proteus环境上进行仿真实现相应的功能。
（2）语音播报
方案一、采用专门的语音芯片[3]
该类芯片有ISD、PM、ALPHA等系列。常用的如ISD4004，可以录入长达8分钟的语音，8K采样率。虽然这些语音芯片音质失真度较小，但背景噪声很大，还得额外加功放，无额外发挥功能。
方案二、采用SYN6288语音合成模块
SYN6288语音合成模块通过异步串口接收待合成的文本，实现文本到声音（TTS）的转换。文本识别智能、语音合成效果和智能识别效果非常优越。还具有体积小、硬件接口简单、性价比高的优点。
考虑报站需良好音质，而且要求控制方便，所以决定采用方案二。
（3）自动报站实现方案
方案一：采用GPS定位系统，对公交车定位，当公交车的经纬度与车站的经纬度相接近时便报站。此方案精度高，稳定性好，但GPS价高几百，且必须先对车站的经纬度进行精确勘察，编程难度大、数据处理复杂、精确度要求很高，其工作量可谓艰巨。
方案二：采用现成的无线收发模块，如PT2272/PT2262收发模块[4]，价格只需10元左右，虽廉价但稳定性极高，距离几十米到上百米，调节方便，信号传输的距离达到报站的要求；PT2272/PT2262最多可有12位（A0—A11）三态地址端管脚（悬空，接高电平，接低电平），任意组合可提供531441种地址码，对一个城市来说已够用，故选用此方案。
（4）人机界面信息的显示
采用LCD12864大液晶进行信息的显示。LCD12864可以显示字符、汉字、图片等大量信息，而且控制简单。传统的数码管、1602液晶等器件显示的信息有限，并且这些器件只能显示字符和数字，不能显示汉字。所以本系统选择性价比高的LCD12864大液晶进行信息显示。
2.3系统设计的体系结构
公交语音报站系统有两种报站模式：手动模式和自动模式。
（1）手动模式
手动模式的方框图如图2-1所示。在公交车即将到站时，由驾驶员人手操作按键，进行站名的播报。

图2-1手动模式方框图
（2）自动模式
自动模式的方框图如图2-2所示。其工作原理如下：

图2-2自动模式方框图
在公交车站台设置无线遥控发射器，当公交车离站台一定距离时（距离可根据具体环境进行调整），接收器接收到发射器的信号，经过编码验证后，将信号送入主控制器电路板。主控制器电路板由单片机控制，通过编写程序，按照顺序发出控制信号给语音合成模块，调用语音模块中的语音信息，自动播报如“XX车站到了，下车的乘客后门请”等信息，整个过程完全由单片机控制完成，无需公交车驾驶员参与。
2.4 本章小结
本章简要讲述了自动报站系统的设计任务，针对课题的要求提出了相关的方案并分别进行了详细的说明比较。通过比较，选择出最佳的方案作为最后的设计方案。

ID:194604 · 发表于 2021-4-16 21:55

（1）采用STC89C52单片机作为系统设计的核心
51系列单片机具有高效能、资源占用率低等特点。目前51系列单片机的应用非常广泛。结合C语言、汇编等程序，单片机可以实现丰富的功能，并且部分设计可以直接在Proteus环境上进行仿真实现相应的功能。
（2）语音播报
方案一、采用专门的语音芯片[3]
该类芯片有ISD、PM、ALPHA等系列。常用的如ISD4004，可以录入长达8分钟的语音，8K采样率。虽然这些语音芯片音质失真度较小，但背景噪声很大，还得额外加功放，无额外发挥功能。
方案二、采用SYN6288语音合成模块
SYN6288语音合成模块通过异步串口接收待合成的文本，实现文本到声音（TTS）的转换。文本识别智能、语音合成效果和智能识别效果非常优越。还具有体积小、硬件接口简单、性价比高的优点。
考虑报站需良好音质，而且要求控制方便，所以决定采用方案二。
（3）自动报站实现方案
方案一：采用GPS定位系统，对公交车定位，当公交车的经纬度与车站的经纬度相接近时便报站。此方案精度高，稳定性好，但GPS价高几百，且必须先对车站的经纬度进行精确勘察，编程难度大、数据处理复杂、精确度要求很高，其工作量可谓艰巨。
方案二：采用现成的无线收发模块，如PT2272/PT2262收发模块[4]，价格只需10元左右，虽廉价但稳定性极高，距离几十米到上百米，调节方便，信号传输的距离达到报站的要求；PT2272/PT2262最多可有12位（A0—A11）三态地址端管脚（悬空，接高电平，接低电平），任意组合可提供531441种地址码，对一个城市来说已够用，故选用此方案。
（4）人机界面信息的显示
采用LCD12864大液晶进行信息的显示。LCD12864可以显示字符、汉字、图片等大量信息，而且控制简单。传统的数码管、1602液晶等器件显示的信息有限，并且这些器件只能显示字符和数字，不能显示汉字。所以本系统选择性价比高的LCD12864大液晶进行信息显示。

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