1. 研究目的与意义（文献综述包含参考文献）

文 献 综 述

一、研究背景及意义

目前，电子技术的应用已经惠及到人类社会生活的方方面面，特别在城市公共服务设施中得到了极大的应用。当下，各大城市的公交车一般都装有语音报站、液晶屏显示等一系列系统，给乘客带来了很好的便捷服务。不过一些中小型城市的语音报站系统都是人工控制，需要司机在一边注意保证安全的前提下一边进行报站的操作，所以经常会出现报站不及时，甚至错报、漏报的现象，而且让驾驶员在开车的过程中进行人工报站也存在行驶上的安全隐患。作为一个城市的公交企业，它既要体现当地城市的形象，还要创造良好的经济效益和社会效益。然而传统的公交运营系统模式不能达到二者的完美结合，因此公交智能报站系统应运而生。随着科学技术的进步，公交智能报站系统带给公交企业的不仅是形象和效益的增长，还体现了一个城市在人文关怀上的发展。

二、研究及应用现状

公交智能报站在公交事业中有着举足轻重的地位。目前公交报站有三种形式，一种是利用GPS全球卫星定位系统的公交报站系统，由一台液晶显示器和GPS信号接收器组成，公交车在语音报站的同时，通过液晶显示器还可以显示站名的字幕，让乘客们一目了然^[1]。当出现紧急情况时，调度中心将会给公交车发出相应的信息，以短信的形式传达到显示屏上。目前这种GPS卫星定位系统已经投入使用，其功能稳定，但投资昂贵。另外两种时手动电子报站以及人工报站的方式，这无疑加大了司乘人员的工作强度。且容易出现错报，误报的情况^[2-4]。

三、系统的总体结构及工作原理

公交智能报站系统由GPS接收模块、STC89C52单片机、LCD1602字符型液晶显示模块、WT588D语音模块和按键输入模块这几大部分组成^[5]。基于GPS的公交车自动报站系统利用GPS，通过GPS接收单元接收卫星发送的信号确认车辆的动态位置(经度、纬度)、时间、状态等信息,与公交线路信息库中存储的车站的位置进行比较，根据预先设定的距离和规则向乘客通报车站和线路的语音信息；并且能把车辆运行的详细情况记录下来，对公共汽车的运营状况进行全程监控并记录^[6,7]。

系统的组成模块见图1。按照功能可以划分为3部分，一是主控模块，运行自动报站管理系统，负责整个系统的控制和管理；二是信息输出模块，包括运营信息存储模块用来存储运营信息、音频功放模块用来输出声音信息以及可选的信息显示模块^[8]；三是GPS信息接收模块，用微型GPS接收机接收GPS信号获得车辆的位置、速度等即时信息。 具体模块的功能介绍以及系统结构图（图1）如下所示：

GPS接收模块

STC89C52

WT588D 语音模块

LCD1602 显示器

键盘模块

图1 系统整体框图

1、 主控模块

自动报站的主控模块采用STC89C52RC单片机。该单片机是MCS-51系列单片机中的一个型号，它是有深圳宏晶科技生产的。其基本内部结构和80C51类似，时80C51的兼容产品相比于ATMEL公司的AT89C52的单片机，它的性能更为可靠，价格实惠，功耗更低，编程更为方便^[9-12]。

STC89C52RC单片机有32各外部双向输入输出（I/O）端口，内含2各外部中断口，片内含有8KB可反复擦写的Flash只读存储器，和512Byte的随机存储器（RAM），3个16位定时计数器，具有ISP/IAP编译器，可通过串口直接下载用户程序，无需专用的下载器^[13]。

2、 信息输出模块

信息输出模块包括语音输出模块以及信息显示模块，语音输出模块和信息显示可以集成到一起，用听觉的视觉的手段向乘客通报行车信息。车辆运行中的状态控制。以前的手动报站系统中，公交车运行的各个状态需要驾驶员手动控制，在自动报站系统中，车辆的各种状态全部自动判断完成。

（1）WT588D语音模块

WT588D语音模块是一种拥有强大功能且存储空间可反复擦除烧写信息的语音单片机芯片。WT588D语音模块采用了高集成的单片机技术，无需合适的外围单片机电路，取代了传统语音模块的复杂的外围控制电路。在软件方面，若要对WT588D语音模块的控制模式进行更换时，只需通过与上位机配套的操作软件WT588D VoiceChip即可按照自己的意愿操作。在对语音模块进行语音更换时只要对语音文件下载到SPI-Flash上便可^[14-16]。

语音模块采用三线串口控制模式，由三条通信线路组成，这三条线路分别是片选线CS，数据线DATA，时钟线CLK，时序根据标准的SPI，通信方式。语音芯片的语音播放、命令控制同样可以通过三线串口模式实现。

公交车的在每两个站点之间的运行要经历下面3个状态：

u 靠近车站，预报站名；

u 到站，报告到站信息, 开车门下客, 向车下乘客报告车辆行驶方向；

u 出站，报告起车信息驶出站台。

状态	判断依据	语音播报
靠站	距离站点很近20m	前方到站XXX
进站	距离站点在5m内	XXX站到了
出站	距离站点大于5m	公交出站XXX

图2 语音播报状态表

除了始点和终点稍有差别需要报告终点站和起始站的信息外, 其它各站都是以上这3个过程的循环，这3个状态判断的依据和需要执行的动作如图2所示。这3个状态的判断依据，完全是根据GPS实时接收的位置信息和数据库中存储的站点位置和线路信息进行比较，根据车辆和车站之间的相对位置来进行状态切换^[21]。

（2）LCD1602显示器

我打算采用1602显示器。它是一种字符型液晶显示模块，是一种专门用于显示字母、数字、符号等点阵式LCD，目前常用16*1，16*2，20*2和40*2行等的模块^[17]。相当于其他显示器来说，它显示字母和数字比较方便，控制简单，成本较低。

3、 键盘模块

自动报站器虽然可以在无人工参加的情况下实现自动报站，但从现实的使用情况去考虑，为了一些突发的情况报站器的自动报站模式出现故障时依然可以通过人工报站的方式报站，还是很有必要保留电子手动报站功能的^[18]。系统的手动按键采用独立式按键，设有4各功能键，分别为：K1为自动/手动报站模式选择键；K2为上下行选择键；K3为上一站、下一站按键，进行相应的站台提示信息；系统还设有一个红色发光的二极管，当K2未按下时表示公交车运行在上行方向，K2按下时发光二极管不亮表示下行方向。

4、 GPS接收模块

系统的GPS接收模块采用GP3SF1513F1接收模块。接收板使用NMEA-0183V3.0协议,支持GGA、GLL、GSA、GSV、RMC、VTG等6种数据格式，使用最多的是RMC格式。

下面是一个接收到卫星信号的正确例子：$GPRMC,204700,A,3403.868,N,11709.432,W,001.9,336.9,170698,013.6,E*6E

数据说明如下：

$GPRMC： 代表 GPS 推荐的最短数据；

204700： UTC_TIME 24h 制的标准时间，按照 h/min/s 的格式；

A： A 或者 V， A 表示数据"OK"，V 表示一个警告；

3403.868： LAT 纬度值，精确到小数点前 4 位，后 3 位；

N： LAT_DIR N 表示北纬，S 表示南纬；

11709.432： LON 经度值，精确到小数点前 5 位，后 3 位；

W： LON_DIR W 表示西经，E 表示东经；

如果当前没有和卫星取得联系，那么字符串的格式为：

$GPRMC,UTC_TIME,V,...

下面是一个接收不到卫星信号的例子：

$GPRMC,204149,V,,,,,,,170698,*3A

此GPS接收模块的即时定位精度在10～20m之间，完全满足自动报站系统的需要。这种GPS接收模块是通过RS232串口或者USB端口进行数据传输的。依据这些基本数据，进行数据处理来取得当前车辆的坐标^[19,20]。

GPS接收机不停地接收定位信息，将它作为GPS包传至CPU,经CPU进行检查，处理，校验，只要当GPS包收到并格式正确，数据有效才可以进入下一步的自动服务，播放语音，并把相关的信息分发给调度中心。这个GPS数据即当前车辆所处的瞬间位置，当收不到GPS包或是格式不对时都需要驾驶员按键或补偿方式实现各项服务。

四、总结

公交智能报站系统是一种基于STC89C52及GPS的公交车自动报站系统的设计。通过GPS定位，准确获知并且确定车辆位置，然后通过液晶显示站点信息，再由音频系统自动播报站名，并且具有限制车辆超速作用。该系统功能强、成本低、系统稳定、无需人工介入、语音音质好、抗干扰能力强、存储方便、能够准确的实现车辆的报站自动化，具有很强的实用性，提高了公交系统的服务质量和安全性。促进了城市经济和交通事业的和谐发展。

参考文献

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2. 研究的基本内容、问题解决措施及方案

1. 如何实现数据的压缩和预存

2. 如何实现50m距离公交站台内的距离差距的处理和识别

3. 如何实现语音模块报站