【正文】 外界影響 GPS 信號(hào)還可恢復(fù)成手動(dòng)操作進(jìn)行報(bào)站。系統(tǒng)的研究?jī)?nèi)容包括：車輛定位系統(tǒng)的軟件與硬件的設(shè)計(jì)與制作，即結(jié)合 GPS 和凌陽(yáng)單片機(jī)，對(duì) GPS 接收機(jī)接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，結(jié)合 LED 點(diǎn)陣顯示和 SPCE061A 的語(yǔ)音播報(bào)功能，并使用控制鍵盤電路來(lái)實(shí)現(xiàn)報(bào)站器的全自動(dòng)報(bào)站和手動(dòng)報(bào)站的功能，以及系統(tǒng)的整體測(cè)試與實(shí)際運(yùn)行。目前語(yǔ)音報(bào)站器技術(shù)主要有以下幾種：一般語(yǔ)音報(bào)站器,到站前由乘務(wù)人員按進(jìn)站按鈕開始報(bào)站，出站時(shí)由乘務(wù)人員按下出站按鈕，開始預(yù)報(bào)下站的站名，通過(guò)序號(hào)來(lái)記錄各個(gè)站點(diǎn)；第二種是門控語(yǔ)音報(bào)站器，將開門、關(guān)門時(shí)轉(zhuǎn)換信號(hào)和語(yǔ)音報(bào)站器連接，開門和關(guān)門時(shí)自動(dòng)報(bào)站；第三種是無(wú)線信標(biāo)語(yǔ)音報(bào)站器，它是在每個(gè)公交車站點(diǎn)設(shè)置發(fā)射信標(biāo)點(diǎn)，公交車臨近到站點(diǎn)左右會(huì)收到信標(biāo)信號(hào)，開始自動(dòng)報(bào)站，出站后信號(hào)消失，開始預(yù)報(bào)下一站，此報(bào)站器報(bào)站準(zhǔn)確，但需要為每個(gè)站點(diǎn)組建無(wú)線發(fā)射信標(biāo)，建設(shè)復(fù)雜、費(fèi)用高，大部分站點(diǎn)無(wú)電源供應(yīng)，公交車數(shù)量多時(shí)存在頻率干擾問(wèn)題，且較嚴(yán)重，用戶修改站點(diǎn)非常不方便，系統(tǒng)維護(hù)成本高；第四種就是 GPS 自動(dòng)語(yǔ)音報(bào)站器，此報(bào)器是在公交車上安裝 GPS 自動(dòng)語(yǔ)音報(bào)站器，自動(dòng)識(shí)別站點(diǎn)并報(bào)告站點(diǎn)信息。 主要設(shè)計(jì)內(nèi)容公交車報(bào)站器的設(shè)計(jì)包括以下設(shè)計(jì)內(nèi)容：1．可以完整地播報(bào)一條公交線路的站名，包括上行線路與下行線路。3．可以在 LED 點(diǎn)陣顯示屏上顯示時(shí)間、日期、報(bào)站信息、提示語(yǔ)和廣告。5．采用 GPS 衛(wèi)星定位技術(shù)，自動(dòng)、準(zhǔn)確地播報(bào)站名、服務(wù)用語(yǔ)、廣告等。2．使用 16128 的 LED 點(diǎn)陣，可以同時(shí)顯示 8 個(gè)漢字。4．GPS 定位精度在 60m 以內(nèi)。第二章 設(shè)計(jì)方案及論證 4 第二章 設(shè)計(jì)方案及論證隨著 GPS 衛(wèi)星定位技術(shù)的成熟，定位的精度與穩(wěn)定性的提高，使得利用衛(wèi)星定位進(jìn)行車輛自動(dòng)報(bào)站成為可能。 公交車報(bào)站器的硬件框圖圖 21 所示為公交車報(bào)站器的硬件框圖，主要由凌陽(yáng) SPCE061A 單片機(jī)、GPS 信號(hào)接收電路、SPR4096 存儲(chǔ)電路、LED 點(diǎn)陣顯示電路、音頻輸出電路和鍵盤控制電路組成。當(dāng)系統(tǒng)工作在全自動(dòng)報(bào)站方式時(shí)，凌陽(yáng)單片機(jī)接收 GPS 的信息，其中包括時(shí)間、地理位置、速度和方向等信息，GPS 通信遵循 NMEA0138 協(xié)議，凌陽(yáng)單片機(jī)按照協(xié)議提取有用信息，根據(jù)公交車的實(shí)時(shí)運(yùn)行信息，進(jìn)行上行、下行判斷，并準(zhǔn)確播報(bào)報(bào)站信息、廣告及提示語(yǔ)，在 LED 點(diǎn)陣顯示屏顯示，并通過(guò)揚(yáng)聲器播放出來(lái)。由于 SPCE061A 內(nèi)部集成了 D/A 轉(zhuǎn)換器，不需任何語(yǔ)音芯片就可直接實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音播報(bào)功能。點(diǎn)陣顯示部分：采用 LED 點(diǎn)陣顯示形式，利用單片機(jī)對(duì)其逐點(diǎn)掃描，實(shí)現(xiàn)報(bào)站信息和廣告的顯示。SPR4096 模組主要是為了擴(kuò)展單片機(jī)的存儲(chǔ)空間，以便存儲(chǔ)大量的語(yǔ)音素材，使報(bào)站器更人性化。SPCE061 還具有 32 位通用可編程輸入/ 輸出端口，一個(gè)通用串口，有多達(dá)十四個(gè)中斷源等豐富的片內(nèi)資源，可擴(kuò)展鍵盤和 SPR4096 模組，實(shí)現(xiàn)LED 點(diǎn)陣顯示。該設(shè)計(jì)方案從理論上符合實(shí)際運(yùn)行的要求，工作原理可行，各單元電路采用模塊化設(shè)計(jì)，實(shí)用性強(qiáng)，易檢修，若能用于實(shí)際應(yīng)該對(duì)公交行業(yè)提供較好的技術(shù)支持。第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 7 第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)公交車報(bào)站器硬件電路包括：凌陽(yáng) SPCE061A 單片機(jī)、 GPS 信號(hào)接收電路、SPR4096 存儲(chǔ)電路、 LED 點(diǎn)陣顯示電路、音頻輸出電路和鍵盤控制電路組成。 SPCE061A單片機(jī)簡(jiǎn)介SPCE061A 是繼 μ’nSP?系列產(chǎn)品 SPCE500A 等之后凌陽(yáng)科技推出的又一款 16 位結(jié)構(gòu)的微控制器。SPCE061A 的主要性能特點(diǎn)是：采用 16 位 μ’nSP?微處理器，工作電壓(CPU) VDD 為 ~，(I/O)VDDH 為 ~，當(dāng)系統(tǒng)處于備用狀態(tài)下(時(shí)鐘處于停止?fàn)顟B(tài)) ，耗電僅為 ，CPU 時(shí)鐘為 ~，內(nèi)嵌 32K 字（Word）閃存（ FLASH），2K 字（Word）SRAM，內(nèi)置十位ADC、 DAC，可編程音頻處理，2 個(gè) 16 位可編程定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，32 位通用可編程輸入/輸出端口，1 個(gè) UART 和 SIO 接口，有多達(dá)十四個(gè)中斷源等豐富的片內(nèi)資源，同時(shí)還具備觸鍵喚醒、在線仿真、文件保密、WatchDog 等功能。本系統(tǒng)中采用 PLCC84 封裝，在 PLCC84 封裝中，有 15 個(gè)空余腳，用戶使用時(shí)這 15 個(gè)空余腳懸浮。第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 8 SPCE061A 的結(jié)構(gòu)如圖 31 所示：16 位微控制器 μ’nSP?＋I(xiàn)CEFlashRAM雙 16 位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器時(shí)基中斷控制器鎖相環(huán)振蕩器CPU 時(shí)鐘實(shí)時(shí)時(shí)鐘7 通道 10ADC單通道 ADC+AGC雙通道 10 位 DAC串行輸入輸出接口32 管腳的通用輸入輸出管腳低電壓檢測(cè)/低電壓復(fù)位Watchdog串行異步通信接口IOB7(RXD) IOB10(TXD) IOB0(SCK) IOB1(SDA)… …IOA15~0 IOB15~0AUD2MIC_INAUD1ICE_ENICE_SCKICE_SDAXI/RVcpXO圖31 SPCE061A的結(jié)構(gòu)根據(jù)公交車報(bào)站器的硬件設(shè)計(jì)要求，對(duì) SPCE061A 單片機(jī)的硬件資源分配見表 31。IOA7~IOA0 用于 LED 點(diǎn)陣的八位列控制線。IOA 口IOA15~IOA12 用于 LED 點(diǎn)陣的行控制線。IOB1 用于 SPR4096 的 SDK 信號(hào)。IOB7 用于通用串口 Rx。第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 9 Timer 使用情況TimerA 放音時(shí)使用。FIQ_TimerA 中斷用于放音。IRQ5_4KHz 中斷在設(shè)置時(shí)間時(shí)的閃爍效果。 SPCE061A 單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)最小系統(tǒng)接線如圖 32 所示，在 OSCO、OSCI 端接上晶振及諧振電容，在鎖相環(huán)壓控振蕩器的阻容輸入 VCP 端接上相應(yīng)的電容電阻后即可工作，其他不用的電源端和地端接上 的去耦電容提高抗干擾能力。所以，在電路設(shè)計(jì)上具有兩種工作電壓：5V 和 。圖 33 SPCE061A 電源電路原理圖SPY0029 是凌陽(yáng)公司設(shè)計(jì)的電壓調(diào)整 IC，采用 CMOS 工藝。圖 33 圖中的 VDDH 為 SPCE061A 的 I/O 電平參考，接 SPCE061A 的5575 腳；VDDP 為 PLL 鎖相環(huán)電源，接 SPCE061A 的 7 腳；VDD 和VDDA 分別為數(shù)字電源與模擬電源，分別接 SPCE061A 的 15 腳和 36 腳；AVSS1 是模擬地，接 SPCE061A 的 24 腳；VSS 是數(shù)字地，接 SPCE061A 的 38腳；AVSS2 接音頻輸出電路的 AVSS2。廣泛應(yīng)用于汽車、通訊新產(chǎn)品、資訊新產(chǎn)品、消費(fèi)性新產(chǎn)品、交通信號(hào)標(biāo)志及大型資訊顯示屏等方面。 LED 點(diǎn)陣掃描原理本系統(tǒng)中的 LED 點(diǎn)陣屏采用動(dòng)態(tài)掃描的方式顯示，即逐行掃描，工作時(shí)先將一行點(diǎn)陣字模文件通過(guò)列輸出，然后運(yùn)用譯碼器選中對(duì)應(yīng)行，使該行得以顯示，接著再送下一行數(shù)據(jù)，再選中下一行有效，直到 16 行全被掃描一遍。然后在多次掃描這 16 行直至顯示新的信息。根據(jù)視覺滯留原理，根據(jù)視覺滯留原理，每屏的完整的顯示時(shí)間應(yīng)控制在 20ms 之內(nèi)，即 50Hz，人眼看上去才不會(huì)覺得閃爍。16=，同時(shí)也不是每行的掃描時(shí)間越短越好，因?yàn)?LED 的亮度同電流的大小和維持時(shí)間的長(zhǎng)短有關(guān)。在維持時(shí)間恒定的情況下，電流越大（不超過(guò)額定電流），點(diǎn)陣亮度也越亮，而在電流恒定的情況下，需要一段維持時(shí)間來(lái)保持亮度。由于設(shè)計(jì)時(shí)設(shè)置 SPCE061A 單片機(jī)的系統(tǒng)時(shí)鐘頻率為 24MHz，而每次傳送移行的字模數(shù)據(jù)有 64 位，經(jīng)計(jì)算傳輸所需的時(shí)間小于 1ms，這樣就能充分利用列驅(qū)動(dòng)的鎖存功能，即在它接收下一行待顯示的數(shù)據(jù)，還沒有鎖存新數(shù)據(jù)的這段時(shí)間來(lái)顯示本行的內(nèi)容，這樣就不需要額外加延時(shí)來(lái)增加顯示屏的亮度。 SPCE061A 實(shí)現(xiàn)點(diǎn)陣顯示方案鑒于 SPCE061A 單片機(jī)比傳統(tǒng)的 51 系列 8 位單片機(jī)具有更加豐富的資源，而且數(shù)據(jù)處理速度快，將顯示數(shù)據(jù)通過(guò)并行(一般為 8 位)方式送入驅(qū)動(dòng)電路，這樣的好處是：相對(duì)于串行控制而言，數(shù)據(jù)的刷新速度快，在處理同等數(shù)量的數(shù)據(jù)時(shí)，對(duì)處理速度要求可以大大降低，從而提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。首先要確定點(diǎn)陣信息提取方案。這種方法占用空間少，程序?qū)崿F(xiàn)簡(jiǎn)單，顯示速度快。但是，要想顯示大量的漢字信息或直接對(duì)顯示信息進(jìn)行更新，則幾乎是不可能的事。方案二：將標(biāo)準(zhǔn)的點(diǎn)陣信息字模數(shù)據(jù)的字庫(kù)文件（可以采用漢字庫(kù)文件HZK1ASCII 碼庫(kù)文件 ASC16）裝入外擴(kuò) ROM 存儲(chǔ)器，采用與 PC 機(jī)相同的編碼（機(jī)內(nèi)碼），先進(jìn)行基于 PC 機(jī)的預(yù)處理，提取需顯示內(nèi)容的機(jī)內(nèi)碼，通過(guò)串口發(fā)給單片機(jī)，單片機(jī)首先進(jìn)行判斷，若是 ASCII 碼，則直接計(jì)算出起始地址，在 ASC16 文件中指定位置取出連續(xù)的 16 個(gè)字節(jié)即為其字模信息；若為漢字，單片機(jī)將機(jī)內(nèi)碼轉(zhuǎn)換為區(qū)碼和位碼，再計(jì)算出起始地址，在 HZK16文件中指定位置取出連續(xù)的 32 個(gè)字節(jié)即為其字模信息，然后送到顯示器去顯示。這樣既可以減輕單片機(jī)的負(fù)擔(dān)，而且可以根據(jù)要求隨時(shí)改變顯示內(nèi)容，非常簡(jiǎn)單靈活，但對(duì)于本系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求來(lái)說(shuō)，第一種方案就可以很容易實(shí)現(xiàn)，且編程簡(jiǎn)單，顯示速度也能達(dá)到設(shè)計(jì)要求。第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 13 SEL1 SEL15 SEL16. . . . . . . . . . . . . . .U221 1616LED個(gè)個(gè)個(gè)個(gè) 8個(gè)1616LED個(gè)個(gè)個(gè)個(gè)A23 B22 C21D20G118 G2190 11 22 33 44 55 66 77 88 99 1010 1111 1312 1413 1514 1615 17U220474LS154SEL1SEL2SEL3SEL4SEL5SEL6SEL7SEL8SEL9SEL10SEL11SEL12SEL13SEL14SEL15SEL16r1r2r3r4r5r6r7r8r9r10r11r12r13r14r15r16IOA8IOA9IOA10IOA11 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1A12 1A24 1A361A48 2A1112A213 2A315 2A4171Y1 181Y2 161Y3 141Y4 122Y1 92Y2 72Y3 52Y4 31G1 2G19U20274LS2401A12 1A24 1A361A48 2A1112A213 2A315 2A4171Y1 181Y2 161Y3 141Y4 122Y1 92Y2 72Y3 52Y4 31G1 2G19U20174LS240A23 B22 C21D20G118 G2190 11 22 33 44 55 66 77 88 99 1010 1111 1312 1413 1514 1615 17U20374LS154row1row3row4row5row6row7row2row8row9row10row11row12row13row14row15row16IOA12IOA13IOA14IOA15Q2018050R217240Q2028050R218240Q2158050R231240Q2168050R232240個(gè)5Vrow15 row16row1r1 r2 r15 r16row2 . . . . . . . . . .16個(gè)8050個(gè)個(gè)1A121A241A361A482A1112A2132A3152A4171Y1181Y2161Y3141Y4122Y192Y272Y352Y431G12G19U20674LS2401A121A241A361A482A1112A2132A3152A4171Y1181Y2161Y3141Y4122Y192Y272Y352Y431G12G19U20574LS24012345678910J202 IOA6IOA5IOA0VSVDHIOA7IOA4IOA2IOA1IOA312345678910J201 IOA14IOA13IOA8VSVDHIOA15IOA12IOA10IOA9IOA111A121A241A361A482A1112A2132A3152A4171Y1181Y2161Y3141Y4122Y192Y272Y352Y431G12G19U21974LS2401A121A241A361A482A1112A2132A3152A4171Y1181Y2161Y3141Y4122Y192Y272Y35