基于CC1110单片机公交报站系统的设计与实现

随着信息技术的不断发展，人们对通信技术的需求越来越强，摆脱有线网络的束缚实现无线通信始终是大家关心的问题，当今无线通信研究越来越热，应用非常广泛，使人与人之间的通信更加方便快捷，更具有市场发展前景。现在大多数公交到站报站都是人工手动操作或者半自动实现，而且真正的无线语音自动报站系统及所谓的GPS卫星定位智能报站系统较贵还未形成市场，智能调度系统也只在极少数大城市使用。CC1110单片机芯片结合1个高性能DSSS(直接列扩频)射频收发器核心和1个工业级小巧高效的8051控制器，基于CC1110单片机公交报站系统的实现，将使公交车报站变为自动式，使司机能集中精力驾车，减少疲劳，也提高了交通安全系数，站台提示使在等车的乘客及时准备好上车，让城市公交更好地运营。现在的公交基本上都是手动报站，而基于CC1110单片机公交报站系统价格实惠，要全面实现智能语音报站，此需求量是巨大的价格也是易让人接受的，智能化是现代社会的需要。

1 无线语音自动报站系统的硬件设计
    基于CC1110单片机公交报站系统以高频无线模块CC1110为核心，高频无线模块CC1110外围电路如图1所示。系统分为两个部分，一部分是移动的，即车载无线系统；一部分是固定的，即安装在站牌上的无线系统。系统硬件结构框图如图2所示。

    车载无线系统通过CC1110内部的RF收发模块接收站点所发出的调制信号，当在RF无线收发覆盖范围时(CC1110为100m或800m可调)，由MCU确认信号，WT588D负责播报将到站点站牌名“XX站即将到了，请下车乘客做好下车准备”，OLCD屏显示“XX站即将到了，请下车乘客做好下车准备”，同时发送包含本公交车为几路及车行方向等信号到站牌无线系统，此时乘客可通过按钮提示司机到站要下车。当公交车到站后，根据车门的开信息，控制WT588D语音播报提示“XX站到了，请下车乘客下车，下车请注意安全”，在离站时，根据车门关的信息，自动控制WT588D播报下一站点站牌名。公交车和站牌的通信采用点对点的通信方式；站牌的CC1110系统通过高频模块的RF一直发送站牌相关信号，由MCU检测是否收到公交车返回的信号，若收到信号，确认后使站牌播报即将到来公交车为几路车，同时用OLCD显示屏显示“即将到站巴士：XXX路……”，并点亮该路车的将到信号灯，提醒乘客做好上车准备。
1．1 高频模块CC1110的特点
    高频无线模块CC1110内含1个真正的CMOS解决方案系统芯片(SoC)。这种解决方案能够提高ISM波段应用对低成本，低功耗的要求。它结合1个高性能DSSS(直接列扩频)射频收发器核心和1个工业级小巧高效的8051控制器。RF无线电收发机可工作于433 MHz、868／915 MHz频段，具有优良的无线接收灵敏度和强大的抗干扰性，高性能和低功耗的8051微控制器核，高达500 kBaud的可编程速率。硬件支持CSMA／CA功能，较宽的电压范围(2．0～3．6 V)，1个常规的16位计时器和2个8位计时器。
1．2 语音模块WT588D
    WT588D是一款由广州唯创科技有限公司生产的可重复擦除烧写的语音单片机芯片。WT588D让语音芯片直接与89C2051单片机相接，取代复杂的外围控制电路。该模块采用三线串口控制I／O口扩展输出模式应用电路，电路模块如图3所示。I／O口P01被定义为DATA数据口，P02为CS片选口，P03为CLK时钟口，单片机可通过3个控制口对WT588D语音模块进行控制。单片机向WT588D语音模块发送数据F5，从三线串口控制模式切换为三线串口控制I／O口扩展输出模式，并保持在三线串口控制模式下的最后一次工作状态。I／O口输出电压基本上与模块的输入电压相等。WT588D模块的VCC输入端的电压要保证在2．8～3．5 V，模块VCC的电压如果大于3．5 V，有可能会导致模块内部的存储器烧坏。在使用时只要用上位机软件对该模块烧写语音程序就可以了。

1．3 液晶显示模块OLCD12864
    显示部分采用点阵式OLCD12864扩展板，板上集成了OLCD，LED和按键，OS128064P型号的OLED，分辨率为128x64，可反色显示，该OLED和LCD功能一样，功耗比LCD小，可视角比LCD大，显示图案清晰。板上的4只按键，通常用来做菜单选择之用。OLCD液晶屏接口电路如图4所示。

2 CC1110无线部分的重要配置
    1)输出功率配置RF输出功率有2个可程控等级。首先，专用的PA_TABLE寄存器能保持8个用户选择输出功率设定；其次，3位REND0．PA_ POWER值选择PATABLE使用入口。这个两级功能在传输的开始和结束时提供灵活的PA功率的线性上升或下降以及ASK调试整形。在每种情况下，PA_TABLE中从序号0到FREND0．PA_POWER值的所有PA功率设定值都会用到。
    2)频率配置CC1110可以工作在315、433、868／915 MHz免费频段上。若要CC1110高频部分开始工作，则必须将它的工作频段配置到这些频段(300～348 MHz、391～464 MHz和728～928 MHz)。如果要设置这些参数，则需要有CHANNR、FSCTRL0、FREQ2、FREQ1、FREQ0等寄存器。
3)调制解调器和数据传输速率配置调制解调器通过配置MDMCFG4、MDMCFG3、MDMCFG2、MDMCFG1、MDMCFG0和DEVIATN，可以将它们的调制调解器的方式修改为2-FSK、GFSK和MSK等。CC1110的射频部分是一个可编程控制速率的芯片，最高速率可以达到500 kBaud。由于速率越高消耗的电流就越大，考虑到节能的问题，因而在不需要大速率的情况下，对数据传输速率进行相应的修改是很有必要的。

3 系统软件设计
    本系统软件设计主要包括初始化模块、无线收发模块、显示模块及语音控制模块。初始化主要完成CC1110高频模块输入输出I／O的配置、无线收发部分的重要配置、OLCD显示初始化及语音芯片WT588D初始化；无线收发部分程序是系统工作的关键部分，无线收发协议采用的是SimpliciTI网络协议，SimpliciTI网络协议支持各种网络拓扑，但是依然能够支持点对点通信，这种选择方案不仅可使用接入点设备来存储并发送消息，还能通过范围扩展器来扩大网络覆盖范围，以支持多次跳频；基于CC1110单片机公交报站系统工作于433 MHz频段，数据传输采用2-FSK调制方式，具有CRC校验，抗干扰能力强。车载无线系统和站台无线系统通过CC1110高频模块的RF部分进行无线数据的传送和接收，根据接收到的数据进行OLCD的显示控制及语音播报控制等相关控制。车载无线系统及站台无线系统程序流程图如图5、图6所示。

4 结束语
    基于C51RF-PS系统的智能无线公交语音自动报站系统实现的是为司机及乘客提供更好的服务的无线智能公交报站系统，采用性价比较高的CC1110无线高频模块作为主控芯片降低了系统成本，外接语音录放芯片WT588D，同时还采用了OLCD液晶模块显示。
    该产品具备新颖、方便、直观和可靠的特点。通过软件调试及硬件测试，本系统各部分均达到了预期的功能。另外，在该语音电路设计的基础上加以改动，还可以应用到公交车智能调度系统、公路收费系统、银行报号系统等各系统当中。