智能公交車報站器的研制

陳星 張偉 劉祥 白杰

（西安文理學院物理與機械電子工程學院，陜西 西安 710065）

0 引言

在我國，傳統的交通工具報站方式主要由乘務工作人員完成，傳統的人工報站方式，不僅增加了乘務工作人員的勞動強度，而且有時會出現報站錯誤，效果不佳，影響了服務質量。本世紀剛開始，隨著經濟的高速發展，城市規模不斷擴大，交通工具的發展也得到了快速的發展，隨即出現了有司機手工按鍵報站的方式。傳統的乘務人員報站方式被由司機的人工按鍵語音報站方式所取代，該報站方式的出現，雖然減輕了乘務人員的勞動強度，減少了報站的錯誤率，但其加大了司機的勞動強度，在一定程度上分散了司機的開車注意力，加大了交通事故發生的幾率。鑒于這些隱患問題，本設計研制了一種手動和自動互相切換的多功能的語音報站器，在為市民提供人性化服務的同時，也緩解城市交通擁擠，有效地解決城市交通問題。

1 設計研究的背景與意義

智能公交報站系統有利于公交車的合理調度、媒體信息傳播及方便人們的出行，對緩解城市的交通壓力有較大的幫助作用。目前，在我國已有部分城市和地區安裝使用，但大多處于試用階段，并且目前使用的智能公交報站系統大多采用GPS衛星定位系統采集公交信息，由于GPS定位具有成本高、定位精度低等缺點，使得電子站牌報時不準。介于這些缺點，使得智能公交報站系統發展緩慢，難以普及。

公交車自動報站器的設計主要是為了彌補改變傳統語音報站器必須有司機操控才能工作的落后方式，利用低廉的單片機及輔助模塊進行進站、出站自動播報站名及服務用語，為市民提供更人性化，更完善的服務。

2 系統總體結構的設計

本智能公交報站器主要由四個部分組成，即主控電路、脈沖檢測電路、語音電路以及LED漢字顯示。

本具體實施方式主要是利用單片機來對系統加以控制，用主控芯片完成主控電路的設計，輔助電路包括語音電路，漢字顯示電路、電源電路等。系統由脈沖檢測、脈沖計數、CPU控制、控制信號、語音模塊、輸出顯示、進出站識別系統等組成，其原理如圖1系統總體結構所示。單片機的高速計數器端口進行脈沖計數，以距離和進出站的識別來控制報站時刻并通過LCD顯示出報站信息。無需人工介入，很好地實現了車輛報站的自動化。

2.1 系統模塊功能

圖1 系統總體結構

2.1.1 脈沖檢測與計數

該系統關鍵是對轉軸所轉過的圈數進行計數，考慮到車輛將在復雜的環境中運行，故采用可靠的霍爾元件作為信號的采集裝置輸入給單片機。信號進入主控芯片后，采用中斷方式對脈沖計數，并將計數值送入CPU控制中。

2.1.2 CPU控制

單片機最小系統包括復位電路和晶振電路等，利用STC89C52單片機來對系統加以控制，將計數值于預置值進行比較，判斷是否到站，當到站時就輸出信號控制語言芯片進行報站。

2.1.3 控制按鍵

在系統中，控制按鍵包括正反向報站按鈕、手自動報站切換按鈕和手動報站按鍵等，在系統上電工作后，司機可以選擇車輛的行駛正反向，也可以選擇此次報站是手動報站還是自動報站，選用不同的方式，其執行的程序也是不同的。

2.1.4 語音模塊

該模塊中的語音芯片主要用于存儲語音信息，可采用ISD4004芯片，此芯片可以提供高質量回放語音并且它的這種快擦寫存儲器斷電不會丟失數據，所以保存數據不需要耗電。典型的被存儲信息可以保存時間高達100年，同一個存儲單元可以反復被錄音10萬次，可擦寫，便于在不同公交線上使用。在此語音模塊中集成了語音的錄放功能，可以方便的進行站點信息的錄入。

2.1.5 輸出顯示裝置

本系統采用LCD12864顯示屏進行文字顯示，可以用于站點信息及提示語的顯示，方便乘客及時知道車輛的行駛地點與下一站的信息。

2.1.6 預置存儲裝置

對于預置信息的輸入可采用兩種方式存儲，一種是在燒寫器上將數據寫入，另一種是在車上，單片機處于輸入狀態，車輛行駛一遍，將站與站之間的脈沖數寫入片內。

2.1.7 進站識別系統

該系統主要是實現公交車進站的識別，其目的是為了公交車在繞道的情況下錯誤報站。當公交車由一站出來時，由于道路等問題使得車輛繞道而行，而單靠脈沖計數會有錯誤報站的情況，此時，可利用近站識別系統來加以控制，在站牌與公交車之間加入進站識別系統，讓公交車為卡，站牌為卡槽，當卡與卡槽之間有信號傳輸時，報站器方可報站。在進站識別系統與脈沖報站系統相沖突時，無條件執行進站識別系統指令。

2.1.8 電壓變換電路

如圖2電壓變換電路所示，公交車上常使用的電源電壓一般為24V，而主控芯片的工作電壓一般為5V，故要采用電壓變換電路來實現電壓的轉換。在電子制品中應用較多的是三端固定輸出穩壓器而實現電壓變換。

3 系統軟件流程圖設計

基于之上的設計思路，在軟件設計過程中，系統加入了手動報站與自動報站的雙重選擇，其流程圖如圖3系統流程圖所示。

系統在上電后，有司機選擇車輛行駛的正反向，來確定報站的正反向，當反向鍵按下時，系統將執行反向程序的報站，這里的反向程序主要是通過修改計數初值來實現，在正向行駛時，將每一站的距離轉換成脈沖個數按順序儲存在一個一位數組中，當反向時，可以改變調用數組元素的方式來實現。在正反向選擇之后，司機可以選擇手動報站和自動報站兩種方式，手動報站主要是避免自動報站出錯時使用。當選擇自動報站時，車輛開始行駛，脈沖開始計數，當計數值與本站初值相等時開始報站，顯示此站的信息，此時相應的計數標志位加1，目的是進行下一站計數初值的選擇，依次重復，進行報站。

為了突出設計的無誤性，此設計加入了進出站識別系統，讓公交車為卡，站牌為卡槽，當卡與卡槽之間有信號傳輸時，報站器方可報站。在進站識別系統與脈沖報站系統相沖突時，無條件執行進站識別系統指令。

圖3 系統流程圖

4 小結

本設計智能公交報站器最終實現了在實現公交車的自動報站功能的同時，在此基礎上添加了手動報站，實現了手動與自動報站的靈活切換，彌補了之前報站的不足，提高了報站的可靠性，具有很好的開發性，是將來公交車報站的發展方向，具有潛在的價值。

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