基于CC1110單片機(jī)公交報(bào)站系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，人們對(duì)通信技術(shù)的需求越來越強(qiáng)，擺脫有線網(wǎng)絡(luò)的束縛實(shí)現(xiàn)無線通信始終是大家關(guān)心的問題，當(dāng)今無線通信研究越來越熱，應(yīng)用非常廣泛，使人與人之間的通信更加方便快捷，更具有市場發(fā)展前景。現(xiàn)在大多數(shù)公交到站報(bào)站都是人工手動(dòng)操作或者半自動(dòng)實(shí)現(xiàn)，而且真正的無線語音自動(dòng)報(bào)站系統(tǒng)及所謂的GPS衛(wèi)星定位智能報(bào)站系統(tǒng)較貴還未形成市場，智能調(diào)度系統(tǒng)也只在極少數(shù)大城市使用。CC1110單片機(jī)芯片結(jié)合1個(gè)高性能DSSS(直接列擴(kuò)頻)射頻收發(fā)器核心和1個(gè)工業(yè)級(jí)小巧高效的8051控制器，基于CC1110單片機(jī)公交報(bào)站系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)，將使公交車報(bào)站變?yōu)樽詣?dòng)式，使司機(jī)能集中精力駕車，減少疲勞，也提高了交通安全系數(shù)，站臺(tái)提示使在等車的乘客及時(shí)準(zhǔn)備好上車，讓城市公交更好地運(yùn)營。現(xiàn)在的公交基本上都是手動(dòng)報(bào)站，而基于CC1110單片機(jī)公交報(bào)站系統(tǒng)價(jià)格實(shí)惠，要全面實(shí)現(xiàn)智能語音報(bào)站，此需求量是巨大的價(jià)格也是易讓人接受的，智能化是現(xiàn)代社會(huì)的需要。

1 無線語音自動(dòng)報(bào)站系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)
    基于CC1110單片機(jī)公交報(bào)站系統(tǒng)以高頻無線模塊CC1110為核心，高頻無線模塊CC1110外圍電路如圖1所示。系統(tǒng)分為兩個(gè)部分，一部分是移動(dòng)的，即車載無線系統(tǒng)；一部分是固定的，即安裝在站牌上的無線系統(tǒng)。系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示。

    車載無線系統(tǒng)通過CC1110內(nèi)部的RF收發(fā)模塊接收站點(diǎn)所發(fā)出的調(diào)制信號(hào)，當(dāng)在RF無線收發(fā)覆蓋范圍時(shí)(CC1110為100m或800m可調(diào))，由MCU確認(rèn)信號(hào)，WT588D負(fù)責(zé)播報(bào)將到站點(diǎn)站牌名“XX站即將到了，請(qǐng)下車乘客做好下車準(zhǔn)備”，OLCD屏顯示“XX站即將到了，請(qǐng)下車乘客做好下車準(zhǔn)備”，同時(shí)發(fā)送包含本公交車為幾路及車行方向等信號(hào)到站牌無線系統(tǒng)，此時(shí)乘客可通過按鈕提示司機(jī)到站要下車。當(dāng)公交車到站后，根據(jù)車門的開信息，控制WT588D語音播報(bào)提示“XX站到了，請(qǐng)下車乘客下車，下車請(qǐng)注意安全”，在離站時(shí)，根據(jù)車門關(guān)的信息，自動(dòng)控制WT588D播報(bào)下一站點(diǎn)站牌名。公交車和站牌的通信采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通信方式；站牌的CC1110系統(tǒng)通過高頻模塊的RF一直發(fā)送站牌相關(guān)信號(hào)，由MCU檢測是否收到公交車返回的信號(hào)，若收到信號(hào)，確認(rèn)后使站牌播報(bào)即將到來公交車為幾路車，同時(shí)用OLCD顯示屏顯示“即將到站巴士：XXX路……”，并點(diǎn)亮該路車的將到信號(hào)燈，提醒乘客做好上車準(zhǔn)備。
1．1 高頻模塊CC1110的特點(diǎn)
    高頻無線模塊CC1110內(nèi)含1個(gè)真正的CMOS解決方案系統(tǒng)芯片(SoC)。這種解決方案能夠提高ISM波段應(yīng)用對(duì)低成本，低功耗的要求。它結(jié)合1個(gè)高性能DSSS(直接列擴(kuò)頻)射頻收發(fā)器核心和1個(gè)工業(yè)級(jí)小巧高效的8051控制器。RF無線電收發(fā)機(jī)可工作于433 MHz、868／915 MHz頻段，具有優(yōu)良的無線接收靈敏度和強(qiáng)大的抗干擾性，高性能和低功耗的8051微控制器核，高達(dá)500 kBaud的可編程速率。硬件支持CSMA／CA功能，較寬的電壓范圍(2．0～3．6 V)，1個(gè)常規(guī)的16位計(jì)時(shí)器和2個(gè)8位計(jì)時(shí)器。
1．2 語音模塊WT588D
    WT588D是一款由廣州唯創(chuàng)科技有限公司生產(chǎn)的可重復(fù)擦除燒寫的語音單片機(jī)芯片。WT588D讓語音芯片直接與89C2051單片機(jī)相接，取代復(fù)雜的外圍控制電路。該模塊采用三線串口控制I／O口擴(kuò)展輸出模式應(yīng)用電路，電路模塊如圖3所示。I／O口P01被定義為DATA數(shù)據(jù)口，P02為CS片選口，P03為CLK時(shí)鐘口，單片機(jī)可通過3個(gè)控制口對(duì)WT588D語音模塊進(jìn)行控制。單片機(jī)向WT588D語音模塊發(fā)送數(shù)據(jù)F5，從三線串口控制模式切換為三線串口控制I／O口擴(kuò)展輸出模式，并保持在三線串口控制模式下的最后一次工作狀態(tài)。I／O口輸出電壓基本上與模塊的輸入電壓相等。WT588D模塊的VCC輸入端的電壓要保證在2．8～3．5 V，模塊VCC的電壓如果大于3．5 V，有可能會(huì)導(dǎo)致模塊內(nèi)部的存儲(chǔ)器燒壞。在使用時(shí)只要用上位機(jī)軟件對(duì)該模塊燒寫語音程序就可以了。

1．3 液晶顯示模塊OLCD12864
    顯示部分采用點(diǎn)陣式OLCD12864擴(kuò)展板，板上集成了OLCD，LED和按鍵，OS128064P型號(hào)的OLED，分辨率為128x64，可反色顯示，該OLED和LCD功能一樣，功耗比LCD小，可視角比LCD大，顯示圖案清晰。板上的4只按鍵，通常用來做菜單選擇之用。OLCD液晶屏接口電路如圖4所示。

2 CC1110無線部分的重要配置
    1)輸出功率配置RF輸出功率有2個(gè)可程控等級(jí)。首先，專用的PA_TABLE寄存器能保持8個(gè)用戶選擇輸出功率設(shè)定；其次，3位REND0．PA_ POWER值選擇PATABLE使用入口。這個(gè)兩級(jí)功能在傳輸?shù)拈_始和結(jié)束時(shí)提供靈活的PA功率的線性上升或下降以及ASK調(diào)試整形。在每種情況下，PA_TABLE中從序號(hào)0到FREND0．PA_POWER值的所有PA功率設(shè)定值都會(huì)用到。
    2)頻率配置CC1110可以工作在315、433、868／915 MHz免費(fèi)頻段上。若要CC1110高頻部分開始工作，則必須將它的工作頻段配置到這些頻段(300～348 MHz、391～464 MHz和728～928 MHz)。如果要設(shè)置這些參數(shù)，則需要有CHANNR、FSCTRL0、FREQ2、FREQ1、FREQ0等寄存器。
3)調(diào)制解調(diào)器和數(shù)據(jù)傳輸速率配置調(diào)制解調(diào)器通過配置MDMCFG4、MDMCFG3、MDMCFG2、MDMCFG1、MDMCFG0和DEVIATN，可以將它們的調(diào)制調(diào)解器的方式修改為2-FSK、GFSK和MSK等。CC1110的射頻部分是一個(gè)可編程控制速率的芯片，最高速率可以達(dá)到500 kBaud。由于速率越高消耗的電流就越大，考慮到節(jié)能的問題，因而在不需要大速率的情況下，對(duì)數(shù)據(jù)傳輸速率進(jìn)行相應(yīng)的修改是很有必要的。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
    本系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)主要包括初始化模塊、無線收發(fā)模塊、顯示模塊及語音控制模塊。初始化主要完成CC1110高頻模塊輸入輸出I／O的配置、無線收發(fā)部分的重要配置、OLCD顯示初始化及語音芯片WT588D初始化；無線收發(fā)部分程序是系統(tǒng)工作的關(guān)鍵部分，無線收發(fā)協(xié)議采用的是SimpliciTI網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，SimpliciTI網(wǎng)絡(luò)協(xié)議支持各種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌且廊荒軌蛑С贮c(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信，這種選擇方案不僅可使用接入點(diǎn)設(shè)備來存儲(chǔ)并發(fā)送消息，還能通過范圍擴(kuò)展器來擴(kuò)大網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍，以支持多次跳頻；基于CC1110單片機(jī)公交報(bào)站系統(tǒng)工作于433 MHz頻段，數(shù)據(jù)傳輸采用2-FSK調(diào)制方式，具有CRC校驗(yàn)，抗干擾能力強(qiáng)。車載無線系統(tǒng)和站臺(tái)無線系統(tǒng)通過CC1110高頻模塊的RF部分進(jìn)行無線數(shù)據(jù)的傳送和接收，根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行OLCD的顯示控制及語音播報(bào)控制等相關(guān)控制。車載無線系統(tǒng)及站臺(tái)無線系統(tǒng)程序流程圖如圖5、圖6所示。

4 結(jié)束語
    基于C51RF-PS系統(tǒng)的智能無線公交語音自動(dòng)報(bào)站系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的是為司機(jī)及乘客提供更好的服務(wù)的無線智能公交報(bào)站系統(tǒng)，采用性價(jià)比較高的CC1110無線高頻模塊作為主控芯片降低了系統(tǒng)成本，外接語音錄放芯片WT588D，同時(shí)還采用了OLCD液晶模塊顯示。
    該產(chǎn)品具備新穎、方便、直觀和可靠的特點(diǎn)。通過軟件調(diào)試及硬件測試，本系統(tǒng)各部分均達(dá)到了預(yù)期的功能。另外，在該語音電路設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上加以改動(dòng)，還可以應(yīng)用到公交車智能調(diào)度系統(tǒng)、公路收費(fèi)系統(tǒng)、銀行報(bào)號(hào)系統(tǒng)等各系統(tǒng)當(dāng)中。