專利名稱：全球衛星定位自動電腦語音報站器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及語音自動報站器，特別提供了一種通過全球衛星定位系統實現全自動電腦語音報站的儀器。
背景技術：
目前國內現有的正在使用的公交車語音報站器產品大致分為以下幾類1、電腦語音報站器它的操作方式是，到站前由司乘人員按動“進站”按鈕開始報站，出站時由司乘人員按下“出站”，開始報下站站名。它的缺點是，需司乘人員時刻關注進、出站的狀態，這就影響了司乘人員的注意力，存在著駕車安全隱患問題。
2、門控語音報站器它的操作方式是，將開門、關門信號和語音報站器連接，開門和關門時，自動報站。它的缺點是，不能提前報站，報站時容易出現錯誤，中途由于某種原因開關門會引起報站順序混亂。
3、無線信標式自動語音報站器它的操作方式是，在公交車站設置發射信標點，公交車臨近到站點50米左右會收到信標信號，開始自動報站，出站50米后信號消失，開始預報下一站。它的缺點是，需要組建許多車站信標發射點，有些站點無電源供給；公交車數量較多時，存在頻率干擾問題，且較嚴重；系統維護成本高。

發明內容
本實用新型的目的在于提供一種能“即插即用”的名副其實的全自動語音報站器。
具體地，本實用新型提供了一種全球衛星定位自動電腦語音報站器，以微處理器CPU為核心，外部接有存儲器，通過語音合成電路接功率放大器，其特征在于所述微處理器CPU外接全球衛星定位接收機GPS。
本實用新型全球衛星定位自動電腦語音報站器中，所述存儲器最好為閃存存儲器FLASH，并且微處理器CPU外接485串行通訊接口電路。
本實用新型全球衛星定位自動電腦語音報站器中，微處理器CPU可以選用AT89C51RC單片機。此時應采用兩片16M位的大容量閃存存儲器FLASH。通訊接口電路宜采用通信電平轉換芯片SN75176。語音合成電路宜采用語音合成芯片MSM6585。
本實用新型全球衛星定位自動電腦語音報站器中，為了兼具現有電腦語音報站器的一般功能，還可以在所述微處理器CPU外部接LED顯示器、車門開關傳感器、通過鍵盤接口電路接鍵盤、通過計數接口電路接行車里程計數傳感器。
本實用新型設計中的微處理器是整個報站器的核心，如圖1，其內部裝有實現報站器的各種功能的程序，中央處理器通過不同的接口方式與外圍電路進行接口，在中央處理器的控制下，通過外圍電路的配合可以實現該報站器的所有功能。圖中的FLASH存儲器在設計中采用兩片16M位的大容量存儲器，即共32M位，當然隨不同的需要可以進行擴展，由于有比較大的存儲器，報站器可存儲多條線路的報站語音，通過按鍵即可選擇當前的線路；由于FLASH存儲器可以進行1萬次以上的在線擦除和寫入，所以該設計中的所有語音內容都可以通過計算機進行下傳，并且可將兩臺報站器的串行接口相對連，實現報站器之間相互復制功能。GPS全球定位衛星接收機可實時接收衛星下發的定位信息，并通過計算確定當前的經緯度，然后通過串行口傳給中央處理器，該數據是實現GPS衛星定位自動語音報站的根本。計數傳感器及計數電路用來對車輪轉過的圈數進行計數，以便當有立交橋等強遮擋時GPS衛星定位接收機失效時進行輔助自動報站的參考。語音合成電路可以將ADPCM格式的數字語音信息還原成模擬的聲音信號，ADPCM格式的數字語音是一種壓縮格式的數字語音，該格式語音即節省了存儲空間又保證了語音的質量。音量控制及功率放大電路將語音合成電路的聲音信號放大到合適的強度，最后再推動揚聲器發出聲音來，音量控制電路采用了數字電位器，可以通過按鍵來設定不同的內、外揚聲器音量。SRAM存儲器是系統的內存，是處理各種數據的緩沖區。顯示電路設計為LED數碼管顯示器，可以顯示當前的站號、工作狀態及GPS衛星信號是否有效等信息。按鍵的設計是設置某些參數和進行手動報站用的，如進入GPS衛星定位坐標學習狀態，選擇當前的線路，設置揚聲器的音量，報站器所接的麥克風可為司乘人員播報一些通知提供了方便。車門開關傳感器，可用于感知是否到站開關車門，并通過語音提醒乘客注意安全。該設計中的485串行接口是一個復用的接口，可以與有485轉換電路的PC機相連接，運行上位機的報站器應用程序，可將電腦上編輯好的語音下發到報站器的FLASH存儲器中，一臺語音內容完整的報站器與一臺待初始化的報站器通過該接口相相連，可將前一臺的所有內容原樣復制到后一臺報站器中。
該設計中的程序的運行過程如圖2，在車輛行駛的過程中衛星定位接收機GPS會將實時的位置信息傳送給中央處理器，中央處理器接到當前的位置信息后對數據進行處理，同時與FLASH中事學習記憶的報站坐標相比對，如當有車輛在某一報站坐標一定的范圍內，中央處理器會啟動語音播放功能，將該位置的語音信息從FLASH中讀取出來，然后送給語音合成電路再經過放大，最終通過揚聲器播放出來，在播放語音的同時，中央處理器通過串行接口向電子顯示屏送出與當前播放的語音相對應的標識信息或數據流，這樣可實現電子顯示屏與語音播放的同步。如果在車輛的運行當中出現GPS天線被遮擋，GPS無法接收到準確的定位信息，這時中央處理器會對計數器所計的車輪的計數值進行處理，同樣以存入FLASH中的學習記憶的計數值相比對，如果計數值接近所學某一點的計數值也將自動報出該站的語音。在程序工作的同時中央處理器要不斷地對按鍵進行掃描處理，可以根據按鍵的動作進行相應的處理，如進入GPS衛星定位坐標學習狀態，記錄當前GPS衛星定位接收機接收的當前坐標，記錄當前車輪計數器的計數值，將這些數據保存于FLASH中，為以后的自動報站提供了數據，通過按鍵可以進行線路選擇及音量調節等參數設置。在工作的同時為能及時響應上位機的下發數據的操作，串通訊是以中斷方式進行工作的，在中斷中接收上位機下發的報站語音數據，然后存于FLASH存儲器中。
總之，本實用新型全自動語音報站器的主要優點是1、報站準確，精度15m，完全滿足公交車的報站范圍需要；2、全自動報站，完全不用人工參與，徹底解放了司機對報站器的關注；3、更改語音信息方便，通過計算機直接下載，不必開蓋更換芯片；同時具備報站器之間拷貝功能，不必將每一臺報站器拆下去和計算機接口；4、報站位置學習方便，一條線路跑一圈下來就完成了所有報站位置的學習，不需要其他設備的參與；5、報站位置更改方便，如果需要可隨時更改；6、可以存儲多條線路報站信息，方便臨時更換線路。


圖1為GPS全自動電腦語音報站器原理框圖；圖2為GPS全自動電腦語音報站器工作流程圖；圖3為HY2900型GPS全自動電腦語音報站器電路原理圖；圖4為HY2900型GPS全自動電腦語音報站器外部結構示意。
具體實施方式
HY2900型GPS全自動電腦語音報站器外部結構如圖4所示，正面設置有數碼顯示管，及“出站”、“進站”、“重復”、“站號-”、“站號+”、“音量”、“設置”等7個按鍵。電路原理如圖3所示，圖中，U7為中央處理CPU，這里選用ATMEL公司的AT89C51RC單片機，其內部有32K個字節的程序存儲器，可以存下報站器的所有的程序，并且內部有看門狗，可以保證程序的可靠運行。U11為上電復位電路，該電路可以保證上電時CPU能夠可靠地復位。由于51系統單片機中的低八位地址與數據線是復用的，這里的U4為八位鎖存器74HC573，可以將總線的低八位地址鎖存。U6為隨機存儲器，型號為HY62WT081，它是32K個字節的SRAM，作為臨時數據存儲。U1為FLASH存儲器，型號為HY29LV160，存儲容量為16M位，存儲報站器的全部的語音信息。U8，U9，U10都為八位鎖存器74HC574，鎖存U1的地址。U13，U14也都為八位鎖存器74HC574，其中U13為八位輸出端口，起到控制音量，鍵盤掃描的作用，U14為八位輸入端口，起到判斷內外揚聲器，鍵盤掃描回饋的作用。U3為語音合成芯片MSM6585，將報站中存儲的數字化的語音信息合成為語音模擬量，通過揚聲器播出。U5為八位鎖存器74HC574，為U3提供一個地址端口。U2為一個GAL，型號為ATF16V8B，它在整個電路中起地址譯碼的作用。U14為通信電平轉換芯片，型號為SN75176，它將TTL電平與RS485電平互相轉換，實現RS485通信。P4為鍵盤接口。P1為GPS接口，實現報站器與GPS通信，實時從GPS獲得定位信息。P3為顯示接口，控制LED的顯示。
具備上述硬件設施的HY2900型GPS全自動電腦語音報站器，通過圖2所示流程的軟件編程可以實現以下基本功能；1、基本報站功能報站器用兩位0.5寸的數碼管作顯示，同時有兩只發光二極管作為上下行指示，在正常報站過程中，數碼管顯示當前的站號，站號以BCD碼格式顯示。
當上行指示燈亮時，每過一站，或者按“站號+”鍵，站號加1，這時按“站號-”鍵時，站號減1。
當下行指示燈亮時，每過一站，或者按“站號+”鍵，站號減1，這時按“站號-”鍵，站號加1。
“清除”鍵可用來清除當前的狀態，回到第一站的上行狀態下，如果正在播放時，停止播放。
“音量”鍵按后，上下行指示燈滅，第一位數碼顯示“A”，表示車內音量，后面的數值表示音量值，數值越大表示音量越大，這時可按“+”或“-”鍵來改變音量，再按一下“音量”鍵，第一位顯示“b”，表示設置車外音量。再按一下“音量”鍵，回到正常報站狀態。如果當前正在播放，將不會產生影響，只是對應的音量發生改變，所以設置音量時，最好先進入播放狀態，然后再設置音量，這樣可以很容易設定到理想的音量值。
“暫停”鍵可用來暫停當前的播放，如果正在播放，按一下該鍵可暫停播放，再按一下可繼續播放，如果在暫停狀態下，按其它鍵將退出暫停狀態。
“出站”鍵，車起步時按該鍵，站號先加1，然后報當前顯示的前方到站，當學習狀態下，按該鍵也實現同樣的播放，并將當前的坐標存入E2，“進站”鍵，車到站時按該鍵，站號保持不變，報出當前站的站名。在學習狀態下，按該鍵也實現同樣的播放，并將當前的坐標存入E2。
“重復”鍵，重復上次播放的語音。
“設置”鍵，進入參數設置狀態。
報站器上有一只話筒，話筒上有兩只按鍵，一只鍵表示車內揚聲器，另一只鍵表示車外揚聲器，這兩只鍵的任一只按下可進行講話，分別通過指定的揚聲器進行播出。
2、與信息顯示屏的接口功能報站器有一個485接口，是半雙工模式工作的，通過該接口，每次播放語音前，向屏發出當前信息的編號，這樣信息顯示屏可以顯示與語音報站內容相同的信息。
3、語音的下載功能報站器的標準485接口，在不向信息顯示屏發送報站信息時，可以接收外來的數據，如果這時外接的是PC機，則可通過PC機的上位機程序對語音報站器進行各種參數設置及語音內容的下載。
下發的數據主要有以下幾種上行出站語音索引表上行進站語音索引表下行出站語音索引表下行進站語音索引表服務用語語音索引表語音組合索引表語音存儲索引表語音文件存儲表參數設置表以上上下行進出站及服務用語語音索引表，分別保存的是播放一段完整的語音的編號。通過該編號可以定位語音在語音組合索引表中的位置。
語音組合索引表用來保存每一段完整的語音的各段語音的組合。也就是保存了各段基本語音的編號。通過它可以定位語音存儲索引表。
語音存儲索引表，相當于語音文件的目錄，保存了語音體的實現存儲位置及長度信息，根據它可以定位某一段語音數據的具體位置。
語音文件存儲表，是連續保存的ADPCM格式的語音數據內容。也就是最終送給語音合成電路進行回放的語音信息的數據。
4、相互拷貝功能將兩臺報站器通過458接口對連，通過設置主控報站器進入拷貝狀態，這時可將主控報站器內的各種設置參數原樣復制到另一臺報站器中。也就是說時復制了一臺與原報站器一樣的報站器。
5、GPS自動語音報站功能如果站器有內置的GPS接收機，并且將GPS自動報站功能打開，這樣可以實現自動報站功能。
自動報站的報站點是通過在實際路線上跑車并通過按鍵的配合自學習進行設置的。
學習報站點的工作過程如下例如現在位置是第2站上行進站時的報站位置，這時將報站器設置到上行第2站的狀態，然后按設置鍵進入站點坐標學習狀態，這時報站器會采集當前的坐標，當提示數據穩定后可按“進站”鍵，這時報站器會將該點的坐標記錄下來，通過同樣的方法，可將所有的報站點都學習并記錄下來。包括上行出站點，上行進站點，下行出站點，下行進站點。
學好所有站點坐標后的報站器，可以將該報站器與其它該線的報站器相連，將該報站器學習的坐標復制到其它報站器中。
當報站器自動報站時就是當從GPS得到的數據在以上設置的報站點的一定的范圍內，則進行相應的報站語音的播放。
6、8條線路更換報站功能；可設定八條公交線路，根據不同線路的設定報不同的站名信息和廣告信息。
權利要求1.一種全球衛星定位自動電腦語音報站器，以微處理器CPU為核心，外部接有存儲器，通過語音合成電路接功率放大器，其特征在于所述微處理器CPU外接全球衛星定位接收機GPS。
2.按照權利要求1所述全球衛星定位自動電腦語音報站器，其特征在于所述存儲器為閃存存儲器FLASH，并且微處理器CPU外接485串行通訊接口電路。
3.按照權利要求2所述全球衛星定位自動電腦語音報站器，其特征在于所述微處理器CPU選用51系列單片機。
4.按照權利要求3所述全球衛星定位自動電腦語音報站器，其特征在于采用兩片16M位或單片32M位的大容量閃存存儲器FLASH。
5.按照權利要求4所述全球衛星定位自動電腦語音報站器，其特征在于所述通訊接口電路采用通信電平轉換芯片SN75176。
6.按照權利要求5所述全球衛星定位自動電腦語音報站器，其特征在于所述語音合成電路采用語音合成芯片MSM6585。
7.按照權利要求1或2所述全球衛星定位自動電腦語音報站器，其特征在于所述微處理器CPU外部接LED顯示器、車門開關傳感器、通過鍵盤接口電路接鍵盤、通過計數接口電路接行車里程計數傳感器。
專利摘要一種全球衛星定位自動電腦語音報站器，以微處理器CPU為核心，外部接有存儲器，通過語音合成電路接功率放大器，其特征在于所述微處理器CPU外接全球衛星定位接收機GPS。本實用新型報站準確，精度15m，完全滿足公交車的報站范圍需要；可以實現全自動報站，完全不用人工參與，徹底解放了司機對報站器的關注；更改語音信息方便，通過計算機直接下載，不必開蓋更換芯片；同時具備報站器之間拷貝功能，不必將每一臺報站器拆下去和計算機接口；報站位置學習方便，一條線路跑一圈下來就完成了所有報站位置的學習，不需要其他設備的參與；報站位置更改方便，如果需要可隨時更改；可以存儲多條線路報站信息，方便臨時更換線路。
文檔編號G06F13/00GK2632775SQ0321428
公開日2004年8月11日 申請日期2003年7月25日 優先權日2003年7月25日
發明者王寶利, 秦緒國 申請人:沈陽市恒遠電子有限公司