基于單片機(jī)控制的語音自動報站系統(tǒng)設(shè)計思路

ID:194604 · 發(fā)表于 2021-4-16 21:51

設(shè)計一個基于單片機(jī)控制的語音自動報站系統(tǒng)，要求實(shí)現(xiàn)的功能如下：

（1）可以設(shè)置上、下行路線；

（2）可以顯示當(dāng)前的站名、下一站的站名、日歷、溫度，并能進(jìn)行對日期和時間進(jìn)行設(shè)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(shù)，更新快捷方便。

ID:194604 · 發(fā)表于 2021-4-16 21:51

2.1系統(tǒng)設(shè)計的任務(wù)
設(shè)計一個基于單片機(jī)控制的語音自動報站系統(tǒng)，要求實(shí)現(xiàn)的功能如下：
（1）可以設(shè)置上、下行路線；
（2）可以顯示當(dāng)前的站名、下一站的站名、日歷、溫度，并能進(jìn)行對日期和時間進(jìn)行設(shè)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(shù)，更新快捷方便。
2.2系統(tǒng)方案選擇
（1）采用STC89C52單片機(jī)作為系統(tǒng)設(shè)計的核心
51系列單片機(jī)具有高效能、資源占用率低等特點(diǎn)。目前51系列單片機(jī)的應(yīng)用非常廣泛。結(jié)合C語言、匯編等程序，單片機(jī)可以實(shí)現(xiàn)豐富的功能，并且部分設(shè)計可以直接在Proteus環(huán)境上進(jìn)行仿真實(shí)現(xiàn)相應(yīng)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(dá)8分鐘的語音，8K采樣率。雖然這些語音芯片音質(zhì)失真度較小，但背景噪聲很大，還得額外加功放，無額外發(fā)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(shí)現(xiàn)文本到聲音（TTS）的轉(zhuǎn)換。文本識別智能、語音合成效果和智能識別效果非常優(yōu)越。還具有體積小、硬件接口簡單、性價比高的優(yōu)點(diǎn)。
考慮報站需良好音質(zhì)，而且要求控制方便，所以決定采用方案二。
（3）自動報站實(shí)現(xiàn)方案
方案一：采用GPS定位系統(tǒng)，對公交車定位，當(dāng)公交車的經(jīng)緯度與車站的經(jīng)緯度相接近時便報站。此方案精度高，穩(wěn)定性好，但GPS價高幾百，且必須先對車站的經(jīng)緯度進(jìn)行精確勘察，編程難度大、數(shù)據(jù)處理復(fù)雜、精確度要求很高，其工作量可謂艱巨。
方案二：采用現(xiàn)成的無線收發(fā)模塊，如PT2272/PT2262收發(fā)模塊[4]，價格只需10元左右，雖廉價但穩(wěn)定性極高，距離幾十米到上百米，調(diào)節(jié)方便，信號傳輸?shù)木嚯x達(dá)到報站的要求；PT2272/PT2262最多可有12位（A0—A11）三態(tài)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(jī)界面信息的顯示
采用LCD12864大液晶進(jìn)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(tǒng)的數(shù)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(shù)字，不能顯示漢字。所以本系統(tǒng)選擇性價比高的LCD12864大液晶進(jìn)行信息顯示。
2.3系統(tǒng)設(shè)計的體系結(jié)構(gòu)
公交語音報站系統(tǒng)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(jìn)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(shè)置無線遙控發(fā)射器，當(dāng)公交車離站臺一定距離時（距離可根據(jù)具體環(huán)境進(jìn)行調(diào)整），接收器接收到發(fā)射器的信號，經(jīng)過編碼驗(yàn)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(jī)控制，通過編寫程序，按照順序發(fā)出控制信號給語音合成模塊，調(diào)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(jī)控制完成，無需公交車駕駛員參與。
2.4 本章小結(jié)
本章簡要講述了自動報站系統(tǒng)的設(shè)計任務(wù)，針對課題的要求提出了相關(guān)的方案并分別進(jìn)行了詳細(xì)的說明比較。通過比較，選擇出最佳的方案作為最后的設(shè)計方案。

ID:194604 · 發(fā)表于 2021-4-16 21:55

（1）采用STC89C52單片機(jī)作為系統(tǒng)設(shè)計的核心
51系列單片機(jī)具有高效能、資源占用率低等特點(diǎn)。目前51系列單片機(jī)的應(yīng)用非常廣泛。結(jié)合C語言、匯編等程序，單片機(jī)可以實(shí)現(xiàn)豐富的功能，并且部分設(shè)計可以直接在Proteus環(huán)境上進(jìn)行仿真實(shí)現(xiàn)相應(yīng)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(dá)8分鐘的語音，8K采樣率。雖然這些語音芯片音質(zhì)失真度較小，但背景噪聲很大，還得額外加功放，無額外發(fā)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(shí)現(xiàn)文本到聲音（TTS）的轉(zhuǎn)換。文本識別智能、語音合成效果和智能識別效果非常優(yōu)越。還具有體積小、硬件接口簡單、性價比高的優(yōu)點(diǎn)。
考慮報站需良好音質(zhì)，而且要求控制方便，所以決定采用方案二。
（3）自動報站實(shí)現(xiàn)方案
方案一：采用GPS定位系統(tǒng)，對公交車定位，當(dāng)公交車的經(jīng)緯度與車站的經(jīng)緯度相接近時便報站。此方案精度高，穩(wěn)定性好，但GPS價高幾百，且必須先對車站的經(jīng)緯度進(jìn)行精確勘察，編程難度大、數(shù)據(jù)處理復(fù)雜、精確度要求很高，其工作量可謂艱巨。
方案二：采用現(xiàn)成的無線收發(fā)模塊，如PT2272/PT2262收發(fā)模塊[4]，價格只需10元左右，雖廉價但穩(wěn)定性極高，距離幾十米到上百米，調(diào)節(jié)方便，信號傳輸?shù)木嚯x達(dá)到報站的要求；PT2272/PT2262最多可有12位（A0—A11）三態(tài)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(jī)界面信息的顯示
采用LCD12864大液晶進(jìn)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(tǒng)的數(shù)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(shù)字，不能顯示漢字。所以本系統(tǒng)選擇性價比高的LCD12864大液晶進(jìn)行信息顯示。

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