基于GPS的校车自动报站系统设计
摘要自动报站系统，具有GPS定位功能、语音播报功能、液晶显示功能，使校车运行时能够自动播报站点和提示语，将完全取代人工提醒乘客的方式。并且，系统能根据乘客的不同需求，选择性地播报需要停靠的站点。这节省了乘客乘车的时间，提高了校车运行的效率，实现了校车运行的智能化。
【关键词】GPS 自动 校车 播报
1 系统总体设计
本系统将单片机控制，GPS定位，触摸显示屏，语音播报等功能有机结合。GPS模块实时收集校车位置信息，并传输到控制模块。触摸显示屏模块收集上车乘客需要校车停靠的站点信息，并传输到控制模块。控制模块接收和处理相关数据，并发送指令使语音模块发出指定的音频。
2 硬件电路设计
2.1 单片机控制模块
系统选用MSP430F5529单片机作为控制模块，一方面采集并处理班车路线和站点的信息以及GPS信息，一方面控制语音模块。系统工作时单片机以1Hz的频率采集GPS的数据，并计算与目标站点的距离差，当距离到达200m范围内时，发送指令控制语音模块发声进行报站。
2.2 GPS模块
GPS模块是集成RF射频芯片、基带芯片和核心CPU，并加上相关外围电路而组成的一个集成电路。GPS模块选用HOLUX GPS模块 M87 M-8729 MTK。此模块体积小巧，可最多同时接收20个卫星，增益高，精度高，有1Hz更新频率，采用NMEA 数据输出协议，功耗极低，冷启动时间短。电源范围3V-5.5V，通过UART与单片机进行通信。
2.3 触摸显示屏模块
系统使用PS-LCD触摸屏。此LCD液晶屏有7寸大的体积，可视化触控界面，方便人机交互，分辨率设为800*480，集成图形显示控制卡，显示图片色彩鲜艳逼真，有接口可与单片机进行通信，易于控制，有上位机软件可进行图形编程，容易开发。
2.4 语音模块
本系统采用WT588D模块。此款语音芯片有32M的语音存储容量，200多段语音地址，可灵活安排顺序，专业上位机软件烧写站点的音频文件，可驱动普通功率的扬声器，多种工作模式，单片机易于控制，响应速度快，宽电压工作范围，功耗很低等优点。
3 软件设计
3.1 触摸显示模块软件设计
LCD显示屏设计分为主界面和多个从界面，主界面上显示1号，2号，3号和5号路线的按钮，供不同班次的班车选择路线。进入某一特定路线的子界面后，将本班次中所有需要停靠的站点以触控按钮的形式呈现，供上车的乘客触控选中需要停靠的站点，司机则根据以上信息优化行驶路线。每个界面还另外设置有复位、上行下行路线切换、确认、返回等触控按钮。复位按钮用于初始化显示屏的所有状态；从朝晖校区或者屏峰校区发车时需要使用上行、下行路线切换按钮；确认按钮功能是在发车前，司机按下此按钮将路线和需要停靠的站点信息通过UART通信方式传输到单片机主控制器，由单片机接收并存储，同时产生语音“路线设置成功”作为响应；返回按钮则用于返回主界面切换到其它线路。此外，为了使显示屏界面设计简洁大方、信息清晰可见、人机交互和谐，界面布局设计和颜色对比度设计需适合乘客的观看。
3.2 语音模块软件设计
为了能够准确播报所有站点语音，WT588D的EEPROM中存储有1,2,3,5号路线全部的站点名称语音和少量礼貌提示语音总共102段，根据自制的语音地址与路线及站点对应表按顺序的烧写到芯片中[6]。WT588D采用独有的三线串口工作模式与单片机进行通信。由于单片机内部预先存储所有路线站点的坐标数据，在到达某一站点时，单片机通过CS,DATA,CLK引脚传输此站点的语音地址数据到WT588D，其通过驱动外接扬声器播报该站点的语音，包括站点语音和礼貌提示音，播放语音过程中BUSY引脚反馈信号到单片机，RST复位引脚信号用于重新启用下一次播报语音功能。
4 结语
本研究设计根据校车报站的实际需要，设计并实现了基于GPS的校车自动报站系统。该系统具有如下几个优点：
（1）单片机最小系统实现了校车的自动报站，性能稳定、体积小、功耗低。
（2）先进的全球卫星定位技术，精度较高，站点播报准确，抗干扰能力强，并且所有的站点坐标可以预先全部存储入系统，方便系统随时更换运行路线，使系统实用性更强。
（3）采用语音播放技术报站，改变了过去由司机喊话报站提醒的方式，不仅给司机减轻了工作压力，而且给乘客及时地提供更直观、人性化的语音提醒服务。
（4）使用触摸显示屏供路线选择与优化，既提供了良好的人机交互服务，又减少了校车线路空跑的现象，便于校车班次和路线进行管理，从而达到节省燃油消耗，降低校车运行时间和成本，节能减排的效果。
参考文献
[1]任保宏.MSP430单片机原理与应用 MSP430F5xx/6xx系列单片机入门、提高与开发[M].北京:电子工业出版社,2014:29-42.
[2]杨艳琴,翟晓曙,沈建华.MSP430系列16位超低功耗单片机实践与系统设计[M].北京: 清华大学出版社,2005:10-23.
[3]黄劲松,李征航.GPS测量与数据处理[M].武汉:武汉大学出版社，2005:78-83.
[4]许连华,李学庆.基于GPS的公交车自动报站系统[J].计算机工程,2005,31(23):191-192.
[5]杨伟平,刘剑飞,李 娟,等.基于nRF905的公交车自动报站系统[J].通信技 术,2009,10(42):134-136.
[6]张永生,文科.基于GPS/GPRS的公交车自动报站系统设计[J].现代电子技 术,2009,32(19):212-214.
作者单位
浙江工业大学 信息工程学院浙江省杭州市310023
