張代旗 陳浩楠 鄭琳

【摘要】本設(shè)計包括兩個模擬站臺模塊一個模擬地鐵模塊。其中包括紅外發(fā)射器和紅外接收器;處理器使用的是單片機STM32F103C8T6，以及使用BY8001-16P語音模塊為報站提供語音提醒等。并通過介紹電路和程序設(shè)計完成自動提醒的調(diào)試和應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】紅外收發(fā)模塊;語音模塊;STM32單片機

一、系統(tǒng)硬件部分設(shè)計

本設(shè)計是一個基于STM32單片機無線自動報站的系統(tǒng)，通過紅外無線通信，完成數(shù)據(jù)的傳輸。發(fā)送模塊控制電路負(fù)責(zé)信號處理與控制，將信號通過無線發(fā)送電路發(fā)送給接收模塊，并將信號傳遞至顯示電路以顯示結(jié)果。測得的數(shù)據(jù)經(jīng)由控制器處理后，由液晶顯示器顯示以及通過無線發(fā)送電路傳出。接收模塊，通過無線模塊接受站點標(biāo)記并完成該站點應(yīng)展示的全部信息，實現(xiàn)其站點數(shù)據(jù)的接收和顯示。

（一）單片機硬件設(shè)計

用STM32f103C8T6 M3內(nèi)核架構(gòu)的單片機，處理器ARM Cortex-M3內(nèi)核的32位微控制器，具有高性能，實時性強，低功耗，便于低電壓操作等優(yōu)點。是高性價比的嵌入式應(yīng)用的主頻72MHz的ARM CORTEX-M3內(nèi)核，方便功能拓展。（見圖1）

（二）紅外無線接收電路設(shè)計

紅外接收電路內(nèi)部電路包括紅外監(jiān)測二極管，放大器，積分電路等。當(dāng)按鍵按下時接收電路接收到發(fā)射電路發(fā)出的經(jīng)過調(diào)制的編碼信號，將其通過放大電路進行放大，然后將其輸入到解調(diào)電路，通過解調(diào)電路解調(diào)已調(diào)制的編碼信號。譯碼電路對編碼信號進行譯碼，最后傳到揚聲電路進行報站。

（三）BY8001-16P語音模塊電路設(shè)計

采用BY8001-SSOP24 MP3主控芯片，支持MP3、WAV格式雙解碼。模塊內(nèi)置TF卡座，可插卡進行更換語音內(nèi)容;也可外接U盤或USB數(shù)據(jù)線連接電腦更換TF內(nèi)容。該模塊內(nèi)置3W功放，可以直接驅(qū)動3W的喇叭。

（四）LED12864顯示電路設(shè)計

LED12864顯示器參數(shù)是分辨率為 128*64，屏幕尺寸為 0.96 寸。由于其較小的尺寸和比較高的分辨率，該顯示器有著很好的顯示效果和便攜性。

（五）無線發(fā)送電路設(shè)計

本設(shè)計采用無線控制方案，無線遙控是指實現(xiàn)對控制目標(biāo)的非直接接觸遠程控制。無線遙控與有線和紅外設(shè)備相比，極大的提高了設(shè)備移動的自由度。

（六）電源電路

LM1117是一個低壓差電壓調(diào)節(jié)器系列。LM1117電源芯片是低壓差線性穩(wěn)壓器，簡稱LDO（low dropout regulator），是一種非隔離的電壓轉(zhuǎn)換芯片。因此，在使用的時候，盡量讓輸出電壓和輸入電壓的壓差不要太大。接觸的最大的壓差是15到3.3V。

二、系統(tǒng)軟件設(shè)計

基于STM32的無線自動到提醒系統(tǒng)的軟件開發(fā)部分，是基于KEIL C32平臺。Keil軟件不僅給用戶提供了豐富的庫函數(shù)而且有豐富的開發(fā)工具包，匯集了含有宏命令的匯編語言、C語言以及C語言編譯器。

（一）發(fā)射模塊程序設(shè)計

發(fā)射模塊按照紅外發(fā)射邊編碼規(guī)則進行數(shù)據(jù)發(fā)送，程序發(fā)送38khz載波信號，信號中含有要送的特定站臺編碼，持續(xù)發(fā)送當(dāng)前站臺的信號，本輪數(shù)據(jù)發(fā)送完畢后結(jié)束發(fā)送，循環(huán)進入下一輪的數(shù)據(jù)發(fā)送模式。不斷的進行站臺信號數(shù)據(jù)的發(fā)送。當(dāng)車輛經(jīng)過的時候，接受到發(fā)送的紅外信號，對于接受的紅外信號進行識別，播放對應(yīng)的站臺名字。（見圖2）

（二）接收程序設(shè)計

接收模塊對各個子模塊進行初始化，按照程序設(shè)計開始讀取接收器的數(shù)據(jù)，判定后進行數(shù)據(jù)處理與顯示，開始接受站臺信號，通過接收端讀取紅外接受的數(shù)據(jù)，解析紅外編碼，然后判斷是否接到數(shù)據(jù)。如果接收不到數(shù)據(jù)則繼續(xù)檢測，結(jié)收到站臺信息是對應(yīng)站臺發(fā)送的信號，這時候OLED12864顯示對應(yīng)的信息，語音模塊顯示對應(yīng)的聲音。

（三）OLED12864程序設(shè)計

OLED12864主程序設(shè)計主要通過I2C讀取來進行寫入數(shù)據(jù)。當(dāng)接受的信息是要的數(shù)據(jù)，通過I2C程序讓OLED12864，進行顯示切換，當(dāng)?shù)竭_站臺后接受到站臺信息后，顯示對應(yīng)的站臺信息和下站到達的站臺名稱。

三、結(jié)論

本設(shè)計為基于單片機的自動報站系統(tǒng)，實現(xiàn)了通過單片機STM32F103C8T6實現(xiàn)無線自動報站系統(tǒng)，具有電路簡單、成本低的特點，軟件執(zhí)行效率高穩(wěn)定性更好。

地鐵列車自動語音報站系統(tǒng)，可以滿足人們視覺上觀看列車的到站顯示，也可以讓人們在聽覺上聽見列車的到站提醒，但是整體的造價成本較低，方便安裝，站臺可以靈活的增減和減少。

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作者簡介：張代旗、陳浩楠，男，沈陽工學(xué)院;鄭琳（通訊作者），女，漢族，遼寧人，沈陽工學(xué)院，教師，講師，碩士學(xué)位。