一种基于ISD1760公交车语音报站系统设计论文

一种基于ISD1760的公交车语音报站系统设计摘要：设计了一种基于isd1760语音芯片的公交车语音报站演示系统。

主控芯片采用了基于首款采用arm cortex m3内核的stellaris系列中具有代表性的lm3s811，通过isd1760的独立按键模式录制语音信息，然后利用isd1760的ssi模式接口和lm3s811同步串行端口连接通信，实现语音芯片按照主控芯片发送的信息组合语音片段，让语音芯片一定逻辑播放语音提示信息。

搭建并调试了电路，结果表明，该系统能准确的进行语音报站。

abstract： bus stops speech system was designed based on isd1760. master chip adopt the stellaris texas instruments，the representative lm3s811 isd1760 independent button mode through recorded voice messages， then use the ssi model isd1760 interfaces and lm3s811 synchronous serial port to the communications， realize voice chip send information according to the main control chip vocal segments， realize the combination of voice chip certain logic broadcast audio information. build and debug the circuit， the results show that the system can accurately voice stop.
关键词： lm3s811；isd1760；ssi；语音报站
key words： lm3s811；isd1760；ssi；bus stops speech
中图分类号：tp39 文献标识码：a 文章编号：
1006-4311（2012）31-0182-02
0 引言
随着国民经济的持续发展和各级政府对县域经济的高度关注，乡镇的城市化正在全国如火如荼地展开，基础设施得到了突飞猛进的发展。

在这个过程中，乘坐公交车逐步取代了以前落后的出行方式，成为广大城乡人民短途出行的首选。

近年来城市公交事业迅速发展，以前靠售票员报站的方式已经不能满足实际需要，很多大中城市都在推广实行无人售票。

在广大乡镇，公交车如何实现自动报站还缺乏人们的重视。

目前，公交车自动报站主要有以下几种方式[1]：一种是通过全球定位系统（gps）的用户终端接收工作卫星的导航信息，从而解算出车辆的经纬度信息，进而计算出实时坐标，将其与站点坐标相比较，当车辆驶入站点一定距离范围内时，不用人工干预，系统自动报站；另一种是利用无线射频识别（radio frequency identification）技术，在每一个公交站台设置一个具有唯一id 的射频发射器，采用间歇工作方式发射信号，当公交车即将到达车站时，车载系统接收到站信号并解码出站台的id号，由单片机控制自动播放对应站台编号的报站语音；还有一种是对车轮轴的转角脉冲进行计数，将计数值和预置值对比，即可确定报站时刻，达到准确报站的目的。

然而，这三种方式都不太适合乡镇的发展现状。

第一种设备造价过高，定位精度也难以达到要求；第二种站台建设投入较大，站点一旦变更，射频发射装置即须移动，较为麻烦；第
三种需要公交线路严格固定，稍有改变，报站就难以准确。

为此，本文设计了一种既方便易行又经济实惠的公交车自动报站系统。

1 设计框图
系统由lm3s811，语音模块，液晶模组以及若干电阻、电容元件等组成，系统框图如图1所示。

主控芯片采用了基于arm cortex m3内核的stellaris系列中具有代表性的lm3s811[2]，语音提示模块采用isd1760语音芯片和isd语音芯片的外部元件，其中包括麦克风、扬声器、按键开关和少数电阻电容再加上电源或电池，就构成了一个完整的语音录放系统，显示模组采用12864液晶屏作为显示单元[3]。

通过lm3s11控制语音模块对站名进行语音提示，并控制显示模组在液晶屏上显示站数和站名。

采用同步串行接
口的控制方式，实现公交车对站名的语音提示和文字显示功能。

2 硬件设计
2.1 lm3s811介绍[4] arm控制器凭借其功耗低、性
价比高、代码密度高三大特色成为行业公认的嵌入式risc处理器标准。

lm3s811是stellaris系列中最具代表的产品。

lm3s811
芯片具有下列主要特点：
①工作频率：0～50mhz；②32可编程i/o口；③3个定时模块，提供6个16位定时器；④具有8个中断优先级和26个中断；⑤64k 单周期flash，8k单周期访问sram；⑥内置看门狗；⑦向量中断控制器，可配置优先级和向量地址；⑧低功耗设计：具备睡眠模式和
深度睡眠模式；⑨支持4通道模数转换器，500000次/秒的采样率；⑩内置温度传感器；{11}内置模拟比较器；{12}2个异步收发器模块；{13}支持freescale ssi、microwire、和德州仪器三中格式同步串行接口；{14}拥有3个pwm发生器模块等。

2.2 isd1760介绍 isd1760isd公司生产的语音录放芯片，与apr9600相比具有价格低、稳定可靠、实用方便等有点。

同时，由于apr一般适用于按键控制，串行控制比较复杂，而isd1760具有专门的串行控制口（mosi、miso、ss、sclk），按照ssi协议就可以用主控芯片来控制实现定点播放。

芯片主要特点如下：
①处理多大160段以上的信息；②闲置低功耗模式；③独立按键和ssi两种工作模式；④麦克风输入和模拟语音信号输入两种录音方式；⑤通过利用震荡电阻来设定采样率，确定录放时间；⑥直接存储模拟信号，减少采样失真；⑦4段内置提示语音等。

2.3 isd1760外围电路设计在工作之前首先要给芯片设置适合的采样频率，在适合的采样频率下芯片才能录制优质的语音，这就必须设置合适的震荡电阻，由芯片的采样频率记录音时间表可以知道isd1760的录音时间范围是40s～120s，通过手册查到isd1760在8khz的采样频率下，芯片的录音效果是最好的。

我们所采用的是4khz的频率，这样的话可以最大限度的利用录音时间，可以达到120s，这样才有更好的实用价值。

isd1760外围电路设计如图2所示[5]。

2.4 电源电路的设计由于lm3s811的工作电压是
3.3v，而我们经常用的外部电源无法提供这个电压，因此，需要一个电压转换电路。

利用tlv1117固定低压稳压器组成一个输入为5v输出为3.3v的电源模块。

设计的电源电路如图3所示。

显示模块采用的lcd液晶显示器，型号为qc12864b，和以往所用的th12864有差异，qc12864b默认是并口输入，通过查阅资料得知，需要把显示器上的r9电阻断开接到r10上去才能进行串口输入，即可清晰完整的显示所要求的内容。

3 软件设计
系统软件流程图如图4所示。

设计采用了lm3s811的同步串行端口和语音芯片连接，虽然
lm3s811支持freescale ssi、microwire、texas instruments3种帧格式，但是isd1760的ssi模式数据处理格式是从低位到高位的，和lm3s811下任何一种格式都不符合，因此需要将lm3s811的数据进行转换后才能发送给isd1760。

4 结束语
本设计采用同步串行模式控制大大减少了管脚的使用量，同时具有高速传输的特点，在实际应用中具有一定的优势。

参考文献：
[1]邓坚，熊廷瑞，全书海.基于isd1760的智能电梯语音报站系统[j].中国水利，2009，09（2）∶120-121.
[2]姚文祥，宋岩.arm cortex-m3权威指南[m].北京：北京航空航天大学出版社，2009.
[3]周立功，王祖麟，陈明计.arm嵌入式系统基础教程[m].北京：北京航空航天大学出版社，2005.
[4]王东，张海辉，路燕巧.基于gps的公交车自动报站系统的设计[j].微型机与应用，2010.
[5]王娟，刘国尧.公交自动报站系统的设计[j].自动化技术与应用，2010.。