目前，我國一些大中城市的公交車報站系統(tǒng)主要有三種方式：人工報站，一般報站人員都是當?shù)厝耍梅窖赃M行報站，這給外地的乘客帶來很大的不便，這種報站方式逐漸被其他方式取代；半自動報站，這種報站方式一般是司機控制的，比前一種有了較大的改進，但是有時由于司機疏忽，也會出現(xiàn)錯報、誤報的現(xiàn)象，同時，由于需要司機參與，也有一定的安全隱患；自動報站，這種報站方式實現(xiàn)了智能化，無需司機的參與，系統(tǒng)自動識別車站，而且比較準確，現(xiàn)在研究這種方式的比較多，本文設計的系統(tǒng)是運用紅外線技術作為發(fā)射和接收信號來實現(xiàn)的，成本較低，有利于推廣。本系統(tǒng)是一種自動播報公交車站名的智能系統(tǒng)，它由車載設備及車站設備兩大部分組成。該系統(tǒng)采用一塊單片機(AT89C51)作為自動報站的檢測和驅(qū)動核心，以及ISD4004語音芯片控制報站。車載紅外接收機接收到車站發(fā)出的紅外信號后，經(jīng)過單片機處理后，決定語音芯片中哪段音進行播音，語音芯片根據(jù)該播放地址由揚聲器播放特定的語音信息，它具有公交汽車行駛中能自動播放站點，并適時向乘客報站。

系統(tǒng)組成

本系統(tǒng)的基本組成是：紅外發(fā)射裝置、紅外接收裝置、AT89C51單片機、ISD4004語音芯片和揚聲器等。

該系統(tǒng)的硬件電路原理框圖如上圖所示，其基本的工作原理是：車站的紅外發(fā)射裝置發(fā)出紅外信號，車載系統(tǒng)的接收裝置通過紅外光電傳感器檢測到的信號，經(jīng)過信號處理電路后，把光信號轉換成電信號，同時把電信號送給單片機進行處理，再發(fā)出指令，執(zhí)行語音模塊，完成對自動報站。

系統(tǒng)工作原理

1、紅外線發(fā)射和接收模塊

紅外線發(fā)射和接收是利用光電轉換原理，紅外線發(fā)射裝置把電信號轉換成光信號，將電信號轉換成光信號的核心器件是三只紅外發(fā)光二極管，在其兩端加上固定電壓產(chǎn)生連續(xù)的光信號。

紅外接收裝置采用光敏三極管來實現(xiàn)，從而又能夠把紅外發(fā)光二極管所發(fā)出的紅外光轉換成電信號，但由于此時的電信號較弱，不足以驅(qū)動電路及負載正常工作，故采用模擬放大電路對信號進行放大處理，使其能夠保證后面的電路及負載正常工作。

由于紅外線發(fā)射裝置和紅外線接收裝置的有效作用距離有限，所以必須盡量減少光源能量的損失，為使發(fā)光二極管的光源能量能最大限度地被光敏三極管接收，采用透鏡聚光技術來實現(xiàn)，使其作用距離可達到8～9m，甚至更遠，這樣就可以滿足公交車報站的需要。

在站臺上裝上紅外線發(fā)射裝置，在公交車上裝上紅外線的接收裝置，當公交車即將到達站臺時，紅外線接收裝置的光敏三極管收到紅外線發(fā)射裝置的光信號，經(jīng)過模擬放大電路，輸出電平為低電平，這時單片機就會控制語音芯片，實現(xiàn)報站的功能，當公交車沒有到達站臺時，模擬電路輸出電平為高電平，單片機就不執(zhí)行相應的操作。

2、單片機模塊

單片機模塊是該系統(tǒng)的核心模塊，采用AT89C51單片機，AT89C51是一種低功耗、高性能的8位單片機，它采用了CO-MOS工藝和Atmel公司的高密度非易失性存儲器技術。包含一個8位中央處理器、256個RAM單元，其中能作為寄存器供用戶使用的僅有前面的128個，余下的被專用寄存器占用：片內(nèi)含有4k字節(jié)的Flash可編程可擦除的存儲器；有4個8位的I/O口，1個全雙工串行口以及5個中斷源。它能夠滿足本系統(tǒng)開發(fā)的需要。

當單片機的相應引腳接收到紅外接收裝置的低電平信號時，就會通過軟件的方式來控制語音芯片，從而實現(xiàn)報站，當單片機的相應引腳沒有接收到紅外信號（高電平）時，不執(zhí)行相應的操作。3、語音模塊該模塊采用ISD4004芯片實現(xiàn)語音報站。ISD4004的特點是記錄聲音沒有段長度限制，并且聲音記錄不需要/VD轉換和壓縮，其采用快速閃存作為存儲介質(zhì)，無需電源可保存數(shù)據(jù)長達100年，重復記錄10000次以上，記錄時間長，開發(fā)應用所需外圍電路簡單。

由于ISD4004工作電壓是3V，而單片機工作電壓是5V，因此，需要變壓電路；此外由于ISD4004的工作功率比較小，需要通過功放電路實現(xiàn)播報。本文主要介紹播報已經(jīng)錄制好的語音，至于錄音的過程在此不做介紹。

系統(tǒng)硬件電路設計

本文主要討論單片機控制電路、語音芯片電路以及相關的變壓電路和功放電路，硬件電路圖如下圖所示：紅外接收電路連接Pl.0、P1.1、P1.2引腳，用來連接紅外接收裝置的電信號，紅外電路在此不作詳細介紹。

控制部分則主要由單片機AT89C51構成，包含必要的晶振電路、復位電路及其與ISD4004的連接電路等外圍電路，放音部分主要由ISD4004構成，包含相應的變壓電路，功放電路等。

從上面的圖中可以看出AT89C51和ISD4004之間的連接較少，單片機的P1.0～P1.3引腳接紅外接收電路，控制報站器工作過程中是否放音。P1.6接ISD4004的片選引腳/SS，控制ISD4004的選通與否。P1.7接ISD4004的串行輸入引腳MOSI，從該引腳讀入放音的地址，從單片機輸出數(shù)據(jù)，ISD4004接收數(shù)據(jù)。P3.2和P3.3分別接ISD4004的串行時鐘引腳SCLK和中斷引腳/INT。對于ISD4004芯片所需要的連接還有音頻信號輸出引腳AUDOUT，該引腳通過一個濾波電容與功放電路連接，AM-CAP為自動靜音端，使用時通過一個電容接地。為了使ISD4004正常工作，變壓電路如下圖所示：

軟件設計

根據(jù)設計需要，運用單片機實現(xiàn)自動報站的程序設計過程如下：

程序流程圖如下圖：

程序如下：