目前，城市公交車報(bào)站方式主要有以下幾種：（1） 人工報(bào)站：車輛每到一個(gè)站點(diǎn)，司機(jī)都進(jìn)行口頭報(bào)站提醒乘客下車。這種報(bào)站方法弊端較大，在車內(nèi)乘客較多的情況下無法聽清站點(diǎn)名稱，而且司機(jī)大多使用方言報(bào)站，這對(duì)外來人員來說非常不方便，另外，司機(jī)報(bào)站時(shí)會(huì)分心，在人口較多的車站容易造成交通事故[1]。（2） 人機(jī)半自動(dòng)報(bào)站：車輛每到一個(gè)站點(diǎn)，司機(jī)需要按下相應(yīng)的按鈕來啟動(dòng)語音報(bào)站系統(tǒng)。這種報(bào)站方式也需要司機(jī)進(jìn)行手工操作，容易分心造成交通事，并且有時(shí)車輛到站時(shí)司機(jī)會(huì)忘記啟動(dòng)報(bào)站系統(tǒng)或按錯(cuò)鍵報(bào)出錯(cuò)誤站名誤導(dǎo)乘客下車。（3） 采用GPS定位系統(tǒng)報(bào)站：該報(bào)站方式的特點(diǎn)是全功能自動(dòng)報(bào)站，GPS車載終端根據(jù)每秒都獲得的車輛位置信息確定車輛的上下行關(guān)系以及所處的站點(diǎn)位置，報(bào)站非常準(zhǔn)確，但是其制作及運(yùn)行成本非常高，而且需要專業(yè)人員進(jìn)行維護(hù)，在現(xiàn)今條件下難以普及[2,3]。本系統(tǒng)針對(duì)上述報(bào)站弊端，設(shè)計(jì)一種基于無線數(shù)據(jù)收發(fā)原理的公交車自動(dòng)報(bào)站系統(tǒng)，用以改善公交車報(bào)站系統(tǒng)不規(guī)范的狀況。 1 系統(tǒng)方案論證 GPS定位系統(tǒng)公交報(bào)站的原理：車載終端系統(tǒng)根據(jù)每秒都獲得的車輛位置信息，與預(yù)存儲(chǔ)于終端內(nèi)的線路站點(diǎn)位置信息進(jìn)行比較，確定車輛的上下行關(guān)系以及所處的站點(diǎn)位置，在車輛進(jìn)站、出站、轉(zhuǎn)彎點(diǎn)等位置自動(dòng)播報(bào)語音信息提示乘客，同時(shí)還可以在多媒體廣告播放屏上顯示文字信息，全部操作由車載終端來進(jìn)行控制，報(bào)站準(zhǔn)確可靠，而且不需要駕駛員手工干預(yù)。如果將GPS的“點(diǎn)—面”定位方式改為“點(diǎn)—點(diǎn)”的定位方式，不但可以保持GPS的定位準(zhǔn)確的特點(diǎn)，還能降低電路操作的復(fù)雜性，同時(shí)大幅度降低制作成本，結(jié)合對(duì)自動(dòng)報(bào)站系統(tǒng)的改進(jìn)思路，得出以下兩種設(shè)計(jì)方案： 方案一：采用單片機(jī)對(duì)每一個(gè)車站進(jìn)行軟件編碼，然后通過無線數(shù)據(jù)發(fā)射模塊在一定空間范圍內(nèi)發(fā)射該編碼數(shù)據(jù)，當(dāng)汽車進(jìn)入接收范圍時(shí)車載系統(tǒng)收到數(shù)據(jù)，進(jìn)行軟件解碼，然后根據(jù)解碼后的數(shù)據(jù)確定車輛所到的站點(diǎn)，啟動(dòng)語音報(bào)站系統(tǒng)報(bào)出相應(yīng)的站名并進(jìn)行站點(diǎn)顯示。 　　方案二：采用編碼譯碼原理，應(yīng)用“接力棒”形式進(jìn)行自動(dòng)報(bào)站。每?jī)蓚€(gè)相鄰站點(diǎn)之間進(jìn)行相互通訊，當(dāng)公交車從第一站出發(fā)時(shí)，第一個(gè)站點(diǎn)發(fā)出的信息傳到第二站，第二站即進(jìn)行相應(yīng)顯示，同時(shí)第二站發(fā)出報(bào)站信號(hào)，車到達(dá)第二站時(shí)將會(huì)接收到報(bào)站信息，實(shí)現(xiàn)報(bào)站，依此類推。 　　經(jīng)過綜合分析，兩種方案的區(qū)別在于是采用數(shù)據(jù)單向通訊還是雙向通訊，通過對(duì)比試驗(yàn)，方案一較為成熟，其電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，系統(tǒng)功能齊全，且性能可靠，制作成本比方案二低，完全可以達(dá)到無線自動(dòng)報(bào)站的要求，因此本文選用方案一設(shè)計(jì)基于無線數(shù)據(jù)收發(fā)原理的公交車自動(dòng)報(bào)站系統(tǒng)。 　　 2 硬件電路設(shè)計(jì) 　　本系統(tǒng)硬件電路包括車站系統(tǒng)和車載系統(tǒng)兩個(gè)電路模塊，其中車站系統(tǒng)和車載系統(tǒng)均基于無線數(shù)據(jù)收發(fā)原理設(shè)計(jì)。 2.1 編碼數(shù)據(jù)發(fā)射系統(tǒng)（車站系統(tǒng)） 　　車站系統(tǒng)主要由單片機(jī)小系統(tǒng)、編碼設(shè)置電路、無線數(shù)據(jù)發(fā)射模塊三部分組成。 2.1.1 單片機(jī)小系統(tǒng) 　　為保持系統(tǒng)的穩(wěn)定，系統(tǒng)采用的是ATMEL公司低功耗，高性能CMOS 8位單片機(jī)AT89S51，芯片內(nèi)集成了通用8位中央處理器和ISP Flash存儲(chǔ)單元，設(shè)置4k Bytes Flash片內(nèi)程序存儲(chǔ)器，256 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM），32個(gè)外部雙向I/O口，5個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)2層中斷嵌套中斷，2個(gè)16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器，2個(gè)全雙工串行通信口，看門狗（WDT）電路，片內(nèi)時(shí)鐘振蕩器，完全可以滿足本設(shè)計(jì)的要求。 2.1.2 編碼設(shè)置電路 　　編碼設(shè)置電路負(fù)責(zé)對(duì)每一個(gè)車站點(diǎn)進(jìn)行編碼，該編碼經(jīng)過CPU處理后送入無線數(shù)據(jù)發(fā)射模塊進(jìn)行發(fā)射。電路中設(shè)八位撥碼開關(guān)，（實(shí)際產(chǎn)品可以將該編碼固定）共能實(shí)現(xiàn)256種組合方式，對(duì)于一路公交車來說已經(jīng)足夠。當(dāng)撥動(dòng)撥碼開關(guān)時(shí)，送入單片機(jī)I/O口的電平組合發(fā)生變化，單片機(jī)將此電平進(jìn)行編碼后以串行數(shù)據(jù)方式送入無線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊進(jìn)行發(fā)射。 2.1.3 無線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊 　　此處設(shè)計(jì)關(guān)鍵是無線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊，在此設(shè)計(jì)中該模塊所選用工作頻率為315M，采用聲表諧振器SAW穩(wěn)頻，頻率穩(wěn)定度極高，當(dāng)環(huán)境溫度在－25～＋85度之間變化時(shí)，頻漂僅為3ppm/度。電路采用ASK方式調(diào)制，當(dāng)數(shù)據(jù)信號(hào)停止時(shí)發(fā)射電流降為零，功耗很低。電路本身未設(shè)編碼集成電路，而增加了一只數(shù)據(jù)調(diào)制三極管Q1，這種結(jié)構(gòu)使得它可以方便地和其它固定編碼電路、滾動(dòng)碼電路及單片機(jī)接口，而不必考慮編碼電路的工作電壓和輸出幅度信號(hào)值的大小。模塊輸出功率由電壓決定，電壓變化時(shí)發(fā)射頻率基本不變，發(fā)射電壓為3V時(shí)，空曠地傳輸距離約20 ～ 50m，發(fā)射功率較小，當(dāng)電壓5V時(shí)約100～200m，當(dāng)電壓9V時(shí)約300～500m，當(dāng)發(fā)射電壓為12V時(shí)，為最佳工作電壓，具有較好的發(fā)射效果，發(fā)射電流約60mA，空曠地傳輸距離700～800m，發(fā)射功率約500mW。綜合考慮路面狀況，通過試驗(yàn)選擇了200m左右的發(fā)射距離。 2.2 數(shù)據(jù)接收、語音報(bào)站系統(tǒng)（車載系統(tǒng)） 　　車載系統(tǒng)主要由單片機(jī)小系統(tǒng)、無線數(shù)據(jù)接收模塊、語音錄放電路、功放電路、顯示電路組成。 2.2.1 單片機(jī)小系統(tǒng) 　　車載系統(tǒng)中單片機(jī)的作用是將無線數(shù)據(jù)接收模塊傳過來的信號(hào)進(jìn)行解碼，并以此為標(biāo)準(zhǔn)讀取相應(yīng)的地址，一方面送給語音芯片，啟動(dòng)語音芯片送出聲音信號(hào)進(jìn)行報(bào)站，另一方面將相應(yīng)數(shù)據(jù)送數(shù)碼管顯示站名。 2.2.2 無線數(shù)據(jù)接收模塊 　　接收模塊的工作電壓為5伏，靜態(tài)電流4毫安，它為超再生接收電路，接收靈敏度為-105dbm ，超再生電路的優(yōu)點(diǎn)在于：（1） 天線輸入端有選頻電路，而不依賴1/4波長(zhǎng)天線的選頻作用，控制距離較近時(shí)可以剪短甚至去掉外接天線；（2） 輸出端的波形在沒有信號(hào)比較干凈，干擾信號(hào)為短暫的針狀脈沖，而不象其它超再生接收電路會(huì)產(chǎn)生密集的噪聲波形，所以抗干擾能力較強(qiáng)；（3） 模塊自身輻射極小，加上電路模塊背面網(wǎng)狀接地銅箔的屏蔽作用，可以減少自身振蕩的泄漏和外界干擾信號(hào)的侵入；（4） 采用帶骨 架的銅芯電感將頻率調(diào)整到315M后封固，這與采用可調(diào)電容調(diào)整接收頻率的電路相比，溫度、濕度穩(wěn)定性及抗機(jī)械振動(dòng)性能都有極大改善。 　　接收模塊接收到發(fā)射模塊發(fā)射出來的信號(hào)時(shí)將其解調(diào)還原出有效數(shù)據(jù)，經(jīng)隔離處理后送入CPU。 2.2.3 語音錄放電路 　　由于系統(tǒng)采取自動(dòng)報(bào)站方式，需要預(yù)錄取站名及提醒語句，電路中必須加入語音電路。本系統(tǒng)采用ISD4004－8語音錄放集成芯片。芯片采用多電平直接模擬量存貯技術(shù)，每個(gè)采樣值直接存貯在片內(nèi)的閃爍存貯器中，因此能夠非常真實(shí)、自然地再現(xiàn)語音，避免了一般固體錄音電路固置化和壓縮造成的量化噪聲和多屬聲。 　　由于CPU和ISD4004 之間的連接較少，其中P2.2口接ISD4004片選引腳/SS，控制ISD4004 的選通。P2.1口接ISD4004 的串行輸入引腳MOSI，從該引腳讀入放音的地址。P2.3 和P2.5 分別接ISD4004 的串行時(shí)鐘引腳SCLK和中斷引腳/INT。對(duì)于ISD4004 芯片所需要的連接還有音頻信號(hào)輸出引腳AUDOUT，該引腳通過一個(gè)濾波電容與功放電路連接，AMCAP 為自動(dòng)靜音端，使用時(shí)通過一個(gè)電容接地。此外由于ISD4004 的工作電壓為3 伏，而單片機(jī)所需供電電壓為5 伏，因此需要采用穩(wěn)壓電路得到3 伏電壓供ISD4004 使用。 　　數(shù)據(jù)接收模塊將接收到的信號(hào)送入單片機(jī)，單片機(jī)將此信號(hào)進(jìn)行解碼，信號(hào)經(jīng)過校驗(yàn)確認(rèn)正確后，一方面轉(zhuǎn)換為BCD碼送給74LS48譯碼，然后通過數(shù)碼管顯出來；另一方面根據(jù)信號(hào)讀取相應(yīng)的地址，送給語音芯片，啟動(dòng)語音芯片送出聲音信號(hào)，完成語音報(bào)站。 2.2.4 功放電路 　　由于語音芯片輸出的音頻信號(hào)功率較小，在報(bào)站時(shí)要求比較大的聲音，這就要求對(duì)語音芯片輸出的聲音信號(hào)進(jìn)行功率放大，因此電路采用的TDA2822 是雙聲道音頻功率放大電路，電源電壓范圍寬（1.8～15V），低至1.8V 仍能工作，因此，該電路適合在低電源電壓下工作；它的特點(diǎn)在于靜態(tài)電流小，交越失真很小，適用于單聲道橋式（BTL）和立體聲線路兩種工作狀態(tài)；本系統(tǒng)采用BTL連接方式，最大輸出功率可達(dá)3W，可以驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器發(fā)出足夠大的聲音，滿足系統(tǒng)的要求。 2.2.5 顯示電路 　　單片機(jī)驅(qū)動(dòng)LED數(shù)碼管有很多方法，按顯示方式可分靜態(tài)顯示和動(dòng)態(tài)顯示，按譯碼方式可分硬件譯碼和軟件譯碼。靜態(tài)顯示就是顯示驅(qū)動(dòng)電路具有輸出鎖存功能，單片機(jī)將所要顯示的數(shù)據(jù)送出后就不再管，直到下一次顯示數(shù)據(jù)需要更新時(shí)再傳送一次新數(shù)據(jù)，顯示數(shù)據(jù)穩(wěn)定，占用很少的CPU時(shí)間。動(dòng)態(tài)顯示需要CPU時(shí)刻對(duì)顯示器件進(jìn)行數(shù)據(jù)刷新，顯示數(shù)據(jù)有閃爍感，占用的CPU時(shí)間多。這兩種顯示方式各有利弊：靜態(tài)顯示雖然數(shù)據(jù)穩(wěn)定，占用很少的CPU時(shí)間，但每個(gè)顯示單元都需要單獨(dú)的顯示驅(qū)動(dòng)電路，使用的硬件較多；動(dòng)態(tài)顯示雖然有閃爍感，占用的CPU時(shí)間多，但使用的硬件少，能節(jié)省線路板空間。硬件譯碼就是顯示的段碼由硬件完成，CPU只要送出標(biāo)準(zhǔn)的BCD碼，硬件接線有一定標(biāo)準(zhǔn)。軟件譯碼是用軟件來完成硬件的功能，硬件簡(jiǎn)單，接線靈活，顯示段碼由軟件來處理。本設(shè)計(jì)需要驅(qū)動(dòng)兩位數(shù)碼管，采用動(dòng)態(tài)掃描的方式能固然節(jié)省電路，但是考慮到無線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊和語音芯片的工作需要一個(gè)比較好的環(huán)境，采用動(dòng)態(tài)掃描時(shí)產(chǎn)生的頻率干擾可能會(huì)影響他們的正常工作，因此該系統(tǒng)選用了靜態(tài)顯示的方法，并選用硬件譯碼74LS48驅(qū)動(dòng)的方法，此方法雖然增加了電路，但是完全保證了系統(tǒng)穩(wěn)定可靠的工作。 　　 3 軟件設(shè)計(jì) 　　系統(tǒng)軟件采用模塊化結(jié)構(gòu)，根據(jù)系統(tǒng)功能得到車站系統(tǒng)和車載系統(tǒng)流程圖如圖1。 [align=center] 圖1 程序流程圖[/align] 從軟件流程圖可以看出，車站系統(tǒng)不斷循環(huán)發(fā)送屬于自己的唯一的編碼，當(dāng)汽車行駛到距離某一個(gè)站點(diǎn)200米左右時(shí)，車載系統(tǒng)將接收到車站系統(tǒng)發(fā)射出來的具有唯一性的編碼數(shù)據(jù)，通過解碼還原出包含有站點(diǎn)信息的數(shù)據(jù)并根據(jù)該數(shù)據(jù)自動(dòng)判斷出是否應(yīng)該在該站?？?，如需要，則發(fā)出指令啟動(dòng)語音芯片，進(jìn)行相應(yīng)的尋址以報(bào)出相應(yīng)的站名，如不需要?？?，則自動(dòng)忽略解碼出來的數(shù)據(jù)，并不啟動(dòng)報(bào)站系統(tǒng)，以防誤報(bào)。 4 運(yùn)行情況 為了測(cè)試系統(tǒng)能否達(dá)到設(shè)計(jì)要求，下面對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行功能測(cè)試，并將其與類似產(chǎn)品進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果如下。 4.1 指標(biāo)測(cè)試 　　設(shè)計(jì)要求是當(dāng)公交車距車站200米左右時(shí)自動(dòng)報(bào)站，經(jīng)實(shí)際測(cè)試，200米距離時(shí)接收效果較好，靈敏在度較高，顯示與站點(diǎn)編號(hào)符合，障礙物區(qū)距離稍有減小，靈敏度稍低。但不會(huì)影響正常使用，達(dá)到設(shè)計(jì)要求。 4.2 功能比較 　　將本系統(tǒng)與當(dāng)前比較流行的報(bào)站方式進(jìn)行列表比較：其系統(tǒng)功能比較見表1。由表1可知，本文所設(shè)計(jì)的無線自動(dòng)報(bào)站系統(tǒng)具有較好的優(yōu)勢(shì)，其成本不過百元卻能夠較好的完成站點(diǎn)的自動(dòng)識(shí)別、顯示與語音報(bào)站等功能，避免了手動(dòng)按鍵式報(bào)站的種種弊端，維護(hù)簡(jiǎn)單，無需專業(yè)人員操縱，完全可以代替GPS等昂貴且操作復(fù)雜的報(bào)站系統(tǒng)，可擴(kuò)展性很強(qiáng)，非常適合各大中小城市推廣使用。 [align=center]表1 運(yùn)行功能比較 [/align] 5、結(jié)語 　　針對(duì)當(dāng)前公交車上人工報(bào)站的弊端，設(shè)計(jì)了一種基于無線數(shù)據(jù)收發(fā)原理的公交車自動(dòng)報(bào)站系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了公交車的智能報(bào)站功能。通過系統(tǒng)測(cè)試以及與其它方式的報(bào)站，本系統(tǒng)具有系統(tǒng)價(jià)格低廉，且報(bào)站準(zhǔn)確率高，具有較好的推廣性，不失為公交車上的一種智能裝置。 　　本文作者創(chuàng)新點(diǎn)：系統(tǒng)根據(jù)無線數(shù)據(jù)收發(fā)原理，采用單片機(jī)對(duì)每一個(gè)車站進(jìn)行編碼，然后通過無線數(shù)據(jù)發(fā)射模塊在一定空間范圍內(nèi)發(fā)射該編碼數(shù)據(jù)，當(dāng)汽車進(jìn)入接收范圍時(shí)車載系統(tǒng)收到數(shù)據(jù)，并對(duì)數(shù)據(jù)解碼，最后根據(jù)解碼后的數(shù)據(jù)確定車輛所到的站點(diǎn)，啟動(dòng)語音報(bào)站系統(tǒng)報(bào)出相應(yīng)的站名，實(shí)現(xiàn)了公交車的智能報(bào)站功能。