一．方案概述　　

　　隨著(zhù)城市化進(jìn)程的加快,公共交通作為城市的基礎設施之一,仍然是絕大多數出行者的首選交通方式。為使得人們特別是為外來(lái)旅游、出差、就醫、求職等急需了解本地的公交路線(xiàn)的人提供高效、方便、快捷的公交系統,讓他們得到自己所需要的各種相關(guān)信息,以便減少各種可能產(chǎn)生不必要的交通流量,提高公交的運作效率。在計算機還未普及之前公交車(chē)報站管理都是由工作人員人工報站的方式來(lái)操作的。以前的公交車(chē)報站系統為司機手動(dòng)報站，經(jīng)常出現錯報或不報的現象，使得一些非本地或不熟悉路的乘客容易迷路，而且手動(dòng)報站還會(huì )影響司機的安全駕駛。隨著(zhù)社會(huì )的進(jìn)步和計算機科學(xué)的迅速發(fā)展GPS的大力普及，成本的大幅下降，利用GPS定位精度高（《10米），臨近到站或出站時(shí)就語(yǔ)音播報到站站名及下一站站名。司機還可手動(dòng)播放些安全或文明城市方面的宣傳語(yǔ)音。　　

　　因此公交車(chē)自動(dòng)語(yǔ)音報站系統也應運而生。自動(dòng)化語(yǔ)音播報不僅帶給公交企業(yè)形象的提升，而且增加上座率，提高企業(yè)的經(jīng)濟效率和城市文明程度。

　　二．硬件方案　　

　　2.1方案組成

　　本系統由stc51主控芯片，多功能按鍵語(yǔ)音芯片WT2003H,LED數碼顯示屏，GPS模塊,矩陣鍵盤(pán)組成。

　　2.2方案比較　　

　　傳統的方案是由錄放一體芯片ISD1400，打破了AD/DA的錄放語(yǔ)音模式，采用直接存貯模擬語(yǔ)音的方式，它使用簡(jiǎn)單，只需錄，放兩鍵就可實(shí)現語(yǔ)音的采集和播放。但它難以批量化燒錄生產(chǎn)（需錄音才有播放的音源）；每個(gè)產(chǎn)品音質(zhì)效果有差異很難做到標準統一化；沒(méi)有遠程音源升級更換功能（更換音源需重新錄音）；它的語(yǔ)音段地址是粗略估算的，精確的話(huà)要借助專(zhuān)業(yè)設備；不同語(yǔ)音長(cháng)度容量就要選擇不同的型號產(chǎn)品。

　　WT2003優(yōu)勢：

　　A.功能多：由于采用文件的方式錄音和播放，便于燒錄，傳輸，播放靈活（連播，組合播放，變速變音）,音質(zhì)統一，相比較于ISD1400,WT2003系列的芯片好處及功能數不服數。　　

　　B.開(kāi)發(fā)容易，上手快：同款芯片，可提供一線(xiàn)，二線(xiàn)，串口等不同接口，便于對接客戶(hù)的MCU，從一兩毛的（類(lèi)PIC單片機，如EM78P153，飛凌53），到一兩塊，十幾塊的51/ARM都可對接，實(shí)現控制語(yǔ)音的播放。　　

　　C.成本低：集成了按鍵，顯示，語(yǔ)音，串口通信，可省掉多顆單功能芯片；燒錄更換語(yǔ)音簡(jiǎn)單，降低燒錄成本和人工時(shí)間。　　

　　D.擴展性好：芯片IO口多，硬件資源豐富（串口，SPI,I2C,定時(shí)器，AD/DA等都具有），主頻高達120M，客戶(hù)可不改原電路板或庫存的情況下，可升級增加新的功能，

　　2.3芯片WT2003H介紹　

　　(僅列出SSOP24封裝芯片，其它芯片可上公司官網(wǎng)或向客服索取相關(guān)芯片資料)　　

　　WT2003H是一款功能強大的高品質(zhì)語(yǔ)音芯片，采用了高性能32位處理器、最高頻率可達120MHz。具有低成本、低功耗、高可靠性、通用性強等特點(diǎn)，可內置350秒\900秒語(yǔ)音容量?，F有WT2003HX-16S、WT2003HX-24SS、WT2003HP8-32N（體積小4*4MM） 三種封裝的芯片?？刂品绞届`活：支持UART控制模式；支持一線(xiàn)串口和兩線(xiàn)串口控制模式；支持按鍵控制模式(按鍵控制模式需要微定制)。

　　★ UART控制模式：標準UART通信接口，默認波特率9600；支持SPI-Flash作為存儲器。帶有文件索引播放、插播、單曲循環(huán)、所有曲目循環(huán)、隨機播放等功能。32級音量可調、最大可以支持外掛128Mbit的Flash；　　

　　★ 一線(xiàn)串口控制模式：可通過(guò)發(fā)碼端控制語(yǔ)音播放、停止、循環(huán)播放和音量大??；8級音量可調、支持 SPI-Flash做為存儲器：最大可以支持外掛 128Mbit 的 Flash；　　

　　★ 兩線(xiàn)串口控制模式：可通過(guò)發(fā)碼端控制語(yǔ)音播放、停止、循環(huán)播放和音量大??；8級音量可調、支持 SPI-Flash做為存儲器：最大可以支持外掛 128Mbit 的 Flash；　　

　　★ 按鍵控制模式：觸發(fā)方式靈活，可隨意設置任意按鍵為脈沖可重復觸發(fā)、脈沖不可重復觸發(fā)、無(wú)效按鍵、電平保持不可循環(huán)、電平保持可循環(huán)、電平非保持可循環(huán)、上一曲不循環(huán)、下一曲不循環(huán)、上一曲可循環(huán)、下一曲可循環(huán)、音量+、音量-、播放/暫停、停止、播放/停止等15種觸發(fā)方式，最多可用10個(gè)按鍵觸發(fā)控制輸出；　　

　　★ 上電默認不播放；具備BUSY狀態(tài)指示、BUSY平時(shí)為低電平，播放時(shí)為高電平；　　

　　★ 支持切換音頻輸出方式，樣品默認SPK輸出 ，如需DAC輸出，請參考音頻輸出切換指令；　　

　　★ 支持語(yǔ)音高品質(zhì)音頻格式，支持MP3和WAV格式，（音頻碼率支持8kbps~320kbps）聲音優(yōu)美；　　

　　★ 工作電壓：2.0-5.2V；　　

　　★ 內置0.5W D類(lèi)功放；　　

　　★ 兩個(gè)16位異步分頻器定時(shí)器；　　

　　★ 數字音頻流,IIS支持主機和從機模式；　　

　　★ 一個(gè)紅外遙控解碼器；　　

　　★ 16 bit高精度ADC和DAC；　　

　　★ 大功率IO驅動(dòng)能力，最高可直接驅動(dòng)64mA；　　

　　★ 單芯片使用（使用內置容量）時(shí)內置語(yǔ)音需出廠(chǎng)前寫(xiě)入。　　

　　★?支持UART更新程序以及語(yǔ)音。

　　三.方案設計描述　　

　　3.1 GPS報站原理　　

　　系統啟動(dòng)后，模塊接收GPS信息，然后解析出GPS信息，根據解析出來(lái)的經(jīng)緯度信息與數據區中存儲的站點(diǎn)信息比較，計算出實(shí)際距離。如果距離到達閥值時(shí)，啟動(dòng)GPS報站語(yǔ)音播報。該GPS模塊接收模塊遵循NMEA.0183協(xié)議，可以輸出多種格式的數據幀，均以MYM開(kāi)頭。輸出數據采用的是ASCII碼字符，內容包含了緯度、經(jīng)度、速度、日期、航向及衛星狀況等信息。　

　　假設第一點(diǎn)A的經(jīng) 緯度為(LonA, LatA)，第二點(diǎn)B的經(jīng)緯度為(LonB, LatB)，按照0度經(jīng)線(xiàn)的基準，東經(jīng)取經(jīng)度的正值(Longitude)，西經(jīng)取經(jīng)度負值(-Longitude)，北緯取90-緯度值(90- Latitude)，南緯取90+緯度值(90+Latitude)，則經(jīng)過(guò)上述處理過(guò)后的兩點(diǎn)被計為(MLonA, MLatA)和(MLonB, MLatB)根據三角推導，可以得到（北半球）計算兩點(diǎn)距離的如下公式：　　

　　C = sin(LatA)*sin(LatB) + cos(LatA)*cos(LatB)*cos(MLonA-MLonB)　　

　　Distance = R*Arccos(C)*Pi/180　　

　　從兩個(gè)gps坐標點(diǎn)（經(jīng)緯度）獲得兩點(diǎn)的直線(xiàn)距離，單位是米　

　　 int CalcDistance(float fLati1, float fLong1, float fLati2, float fLong2)　　

　　轉為函數為int Distance=CalcDistance(float latS, float lonS, float latAn, float lonAn),　　

　　說(shuō)明：　　

　?。?）上述（latS,lonS公交車(chē)行駛時(shí)的實(shí)時(shí)經(jīng)緯度，　　

　?。?）(latA1,lonA1).........(latAn,lonAn)為公交站1到公交站N的經(jīng)緯度，是個(gè)固定值，唯一值（這地理值非常重要，如果被敵國獲取，導彈輸入此參數就很危險了）。　　

　　A.可設距離遞減段：Distance<50米啟動(dòng)到位提示；<5米啟動(dòng)上下車(chē)開(kāi)門(mén)提示；　　

　　B.可設距離遞增段：Distance>50米啟動(dòng)下一站提示；　　

　　C.啟點(diǎn)站出發(fā)設定是上行還是下行。　　

　　D.鍵盤(pán)可自定義各種功能鍵或單獨播放廣告和安全文明宣傳語(yǔ)，如“請文明乘車(chē)，注意清潔衛生”，“車(chē)啟動(dòng)，請抓緊扶手，以防摔倒”，，，

　　3.2 報站器的功能設計　　

　?。?）本設計播報主要有兩種方式，其一是當到達播報站點(diǎn)時(shí)，司機按下對應按鍵進(jìn)行播報；另一種是全自動(dòng)語(yǔ)音播報方式，到達播報站點(diǎn)時(shí)，設計會(huì )自動(dòng)進(jìn)行播報。　　

　?。?）自帶時(shí)鐘顯示，并且設有GPS自動(dòng)校時(shí)；每次上電后接收到有效的GPS數據，會(huì )自動(dòng)校時(shí)一次當前時(shí)間數據。　　

　?。?）可通過(guò)按鍵調整語(yǔ)音播報音量的大小。　　

　?。?）針對自動(dòng)播報時(shí)的經(jīng)緯度數據，有三種修改方式，一種是程序固化，不可修改，一種是自定義經(jīng)緯度數據，用戶(hù)可拿著(zhù)設備站在想要播報的位置，選擇好對應菜單，在GPS數據穩定時(shí)按下對應按鍵來(lái)錄入該站序號的經(jīng)緯度數據,另一種是公交站的經(jīng)緯坐標以文件的形式下載到芯片，可隨時(shí)更換公交路線(xiàn)所對應經(jīng)緯度文件。

　　四．部分設計電路圖　　

　　3.1功放電路

　　3.2 WT2003H接口電路

　　3.3 GPS模塊　　

　　選用六線(xiàn)GPS模塊

　　3.4數碼管顯示

　　3.5按鍵電路

　　四．串口控制協(xié)議　　

　　4.1協(xié)議命令格式　　

　　標準UART異步串口接口，屬于3.3V TTL電平接口。通訊數據格式是：起始位：1位；數據位：8位；奇偶位：無(wú)；停止位：1位。標準UART通信接口，默認波特率9600；使用電腦串口調試助手，需要正確設置串口的參數，設置如圖：　　

　　注意：“長(cháng)度”是指長(cháng)度+命令碼+參數+校驗和的長(cháng)度，“累加和校驗”是指長(cháng)度+命令碼+參數的累加和的低字節。　　

　　注意：所有的Flash語(yǔ)音播放都是指外部FLash的語(yǔ)音播放操作。主要可以先實(shí)現FLash索引播放，組合播放，插播等指令；

　　4.2 通信控制指令

　　五、公司簡(jiǎn)介　　

　　深圳唯創(chuàng )知音電子有限公司，位于廣東省深圳市寶安區，1999年成立于廣州。歷經(jīng)20多年的發(fā)展，公司已成為集研發(fā)、生產(chǎn)、銷(xiāo)售和服務(wù)于一體的，專(zhuān)注于語(yǔ)音技術(shù)研究、語(yǔ)音產(chǎn)品方案設計及控制等軟、硬件設計的國家高新技術(shù)企業(yè)。在北京、廣州、武漢、上海等地擁有多家子公司，構筑了面向全國的經(jīng)營(yíng)和服務(wù)網(wǎng)絡(luò )，涵蓋家電、醫療器械、安防報警、汽車(chē)電子、多媒體、通信、電話(huà)錄音、工業(yè)自動(dòng)化控制、玩具及互動(dòng)消費類(lèi)產(chǎn)品等領(lǐng)域，公司的集成芯片和模塊主要有：播放類(lèi)、錄音類(lèi)、MP3類(lèi)、藍牙WiFi類(lèi)、語(yǔ)音識別類(lèi)、功放類(lèi)、顯示驅動(dòng)類(lèi)。唯創(chuàng )知音已經(jīng)形成標準的品質(zhì)保障流程和高效的服務(wù)體系。芯片資料可向公司官網(wǎng)或客服索取相關(guān)資料，如果有訂制需求，也可向客服咨詢(xún)，可提供更多的技術(shù)服務(wù)。公司成品線(xiàn)主要產(chǎn)品涵蓋有工地安全、電梯安全（語(yǔ)音廣告）、森林防火安全提示、垃圾分類(lèi)提示、娛樂(lè )、店鋪迎賓等業(yè)務(wù)領(lǐng)域，涉及政府、工業(yè)、文教、交通、能源和企業(yè)等行業(yè)應用。