GPS信息语音播报系统设计

GPS信息语音播报系统设计 ( 1 . 北 京 工 业 大 学 电 控 学 院, 北 京 100021 ; 2 . 北 京 中 青 世 纪 科 技 发 展 公 司, 北 京 100086 ) 摘 要 : 讨 论 了 由 GPS 接 收 模 块 、单 片 机 、语 音 芯 片 组 成 的 GPS 信 息 语 音 播 报 系 统 设 计 , 给 出 电 路 图 以 及 部 分 程 序 。 关 键 词 : GPS 接 收 模 块 GPS- 05 51 单 片 机 语 音 芯 片 PM50 随 着 全 球 定 位 系 统 GPS ( Global Position System) 应 用 1 GPS- 05 参 数 技 术 的 日 趋 完 善 , 在 各 行 业 中 的 应 用 正 在 迅 速 发 展 GPS 参 数 值 或 描 述 和 扩 大 。 尤 其 是 在 汽 车 运 营 系 统 中 , 的 应 用 已 经 十 GPS 接 收 模 式 分 广 泛 。 用 于 车 载 的 接 收 系 统 可 以 全 天 候 、高 精 度12 通 道 串 行 接 收 、1 个 搜 索 引 擎 GPS 给 出 车 辆 位 置 的 经 纬 度 信 息 。 结 合 电 子 地 图 , 可 以 极 大 接收频率1575 . 42MHz?1MHz, C /A 码 小 于 等 于 接 收搜 索- 145dBm地 方 便 驾 驶 员 寻 找 正 确 道 路 。 如 果 应 用 在 出 租 车 中 , 又 精 度 接 收小 于 等 于 - 130dBm可 以 实 现 运 行 监 控 , 既 便 于 公 司 对 车 辆 的 统 一 调 度 , 又 小 于 等 于 定 位 精 度150m(2drms ) 在 一 定 程 度 上 保 障 了 驾 驶 员 的 安 全 。 小 于 等 于 高 度18 288m但 是 , 目 前 市 场 上 使 用 的 大 部 分 导 航 系 统 都 是 GPS 范围速 率 小 于 等 于 1 850km/ h 通 过 液 晶 屏 显 示 的 方 式 给 出 导 航 信 息 。 在 一 些 场 合 ( 如 最 小 高 度 0 . 1m 车 辆 驾 驶 过 程 ) 中 , 路 面 情 况 复 杂 多 变 , 驾 驶 员 的 注 意 力 位 速 率 单0 . 1km/ h , 0 . 01knot 高 度 集 中 , 单 靠 眼 睛 查 看 信 息 有 所 不 便 。 GPS 向 方0 . 01 ? 本 文 设 计 的 具 有 语 音 播 报 信 息 功 能 的 电 路 系 GPS 定 位 模 式2D 或 3D 自 动统 , 采 用 单 片 机 读 取 接 收 模 块 的 定 位 信 息 , 在 进 行GPS 输 出 格 式 NMEA- 0183 协 议 标 准 分 析 处 理 后 自 动 转 换 为 控 制 代 码 , 通 过 语 音 组 合 形 成 定 + 2 . 9VDC~ + 3 . 3VDC 供 电 电 压位 信 息 的 语 音 播 报 。由 于 驾 驶 员 开 车 过 程 中 可 以 直 接 听 工 作45mA~ 65mA (VCC= + 3 . 0VDC, 到 有 关 导 航 信 息 , 减 轻 了 靠 眼 睛 观 察 的 负 担 , 从 而 提 高 工 作 状 态 @normal temp . ) 了 行 车 的 安 全 性 。 流 电 止 停小 于 等 于 9mA (VCC= + 3 . 0VDC, 1 系 统 电 路 设 计 态 状@normal temp . ) 本 系 统 主 控 芯 片 采 用 公 司 的 单 片 ATMEL 89C2051 工 作 温 度- 30 ~ + 70 ?C机 , 该 芯 片 的 最 大 特 点 是 使 用 方 便 , 价 格 低 廉 。模 块GPS 选 用 Position 公 司 的 GPS - 05 型 GPS 接 收 模 块 , 语 音 播命 令 格 式 : 均 采 用 ASCII 码 格 式 , 如 下 所 示 : 报 则 采 用 北 京 中 青 公 司 推 出 的 语 音 处 理 芯 片 。, $ PFST, < Command name > , < Parameter 1 > , PM50 (1 ) (2 ) (3 ) 型 接 受 模 块 介 绍1 . 1 GP S - 05 GP S < Parameter X> < CR > < LF > 公 司 产 的 型 模 块 有 体 积 小Position GPS - 05 GPS 2 (4 ) ( ) 、精 度 高 、易 安 装 、控 制 方 法 简 单 ( 串 口 控 25 ×25mm 命 令 头 , 所 有 命 令 均 以 开 头 。(1 ) $ PFST 制 ) 、功 能 强 大 等 特 点 , 可 以 给 出 经 度 、纬 度 、高 度 、速 (2 ) 命 令 名 称 , 有 多 种 格 式 的 命 令 。 度 、运 动 方 向 等 多 种 信 息 , 具 体 参 数 如 表 1 所 示 。 命 令 参 数 , 可 有 多 个 参 数 。(3 ) 的 控 制 、输 出 格 式 为 协 议 标 准 GPS- 05 NMEA- 0183 命 令 结 束 标 示 。(4 ) 的 串 行 数 据 传 输 。 控 制 器 用 串 行 接 口 对 232 232 GPS - 例: GPS- 05 开始 工作 命令: 发$PFST, START, < LF > , 其 中 mode 为 0 ,2 可 选 , 0 为 自 动 , 1 为 冷 通信设置: 波特率默认为 , 从 4 800bps1 200,115 200bps 动 , 为 热 启 动 等 等 。2 可选 格 式 : 起 始 位 , 位 数 据 , 停 止 位 , 无 效 验 。1 8 1 停止工作命令: 发, , GPS- 05 $PFSTSTOP <1/0> 0 1 储 最 后 的 定 位 信 息 。 132 欢迎网上投稿 www.aetnet .cn www.aetnet .com .cn 《电子技术应用》2006 年第 6 期 输 出 格 式 : 在 自 动 输 出 模 式 下 , GPS- 05 每 秒 钟 发 送 引 脚 描 述表 2 一 次 信 息 。 信 息 均 以 码 格 式 输 出 , 输 出 信 息 可 通ASCII 脚 号 名 称 功 能 描 述 过 命 令 定 制 , 如 : 输 出 ( 定 制 输 出 内 容 为 GPRMC 方 式 1 GND 电 源 地GNSS 信 息 ) , 则 输 出 为 : 编 成 输 入 端 , 为 语 音 芯 片 3 、2 、 FA, FC, GPRMC, hhmmss . ss , A/ V, ddmm. mmmm, N/ S, 输入语音用, 另外可以实现 25 、26 、 FD, FK, ISP 在 线 编 辑 27 、28 (1 ) (2 ) (3 ) (4 ) FM, R dddmm. mmmm, E / W, ssss . ss , hhh . hh , ddmmyy, 4 ~ 11 K1 ~ K8 输 入 端 , 可 用 作 并 行 选 段 口 , (5 ) (6 ) (7 ) (8 ) (9 ) 也可编程定义, 其中 K1, K2 同 O1 一起作为串行控制输入端 ddd . d , E / W, A/ N < CR > < LF > 振 荡 电 阻 , 典 型 8k , 采 样 时 !(10 ) (11 ) (12 ) 12 ROSC 接 240k 到 地 ! (1 ) 表 示 时 间 , hh 小 时 , mm 分 钟 , ss . ss 秒 。 SP1 , SP2 喇叭段, 可直接喇叭或外接放大器13 、14 表 示 数 据 是 否 有 效 , 为 有 效 , 为 无 效 。(2 ) A V 15 VDD 电 源 地 表 示 纬 度 数 据 , 为 度 , 分 。(3 ) dd mm. mmmm 指 示 灯 端 16 LED1 为 南 北 纬 , 北 纬 , 南 纬 。(4 ) / N S 24 ~ 17 O8 ~ 01 输 出 端 为 经 度 , 度 分 。(5 ) ddd mm. mmmm 为 东 西 经 , 东 经 , 西 经 。(6 ) / E W 为地面速率, 单位 。(7 ) 0.01knot,1knot=1862m/h 为 运 动 角 度 , 正 北 向 为 度 , 顺 时 针 计 算 , 正 值 。(8 ) 0 为 日 期 , 日 月 年 。 (9 ) dd mm yy 磁 场 变 化 率 , 单 位 度 。 (10 ) 0 . 1 磁 场 变 化 方 向 , 东 , 西 。(11 ) E W (12 ) 工 作 模 式 : A 自 动 获 取 , V 数 据 无 效 。 时 钟 端 , O1 为 忙 信 号 端 。时 钟 上 升 沿 时 数 据 端 有 效 。语 此 外 , 天 气 、卫 星 情 况 、电 源 稳 定 度 、电 磁 干 扰 等 因 音 段 的 地 址 为 , 第 一 段 的 地 址 是 , 按 顺 序 80H ,FFH 80H 素 会 对 精 度 有 所 影 响 。 排 列 , 最 多 段 语 音 。 外 部 单 片 机 直 接 送 入 要 放 音 的128 1 . 2 P M50 型 语 音 芯 片 介 绍段 号 数 据 , 播 放 。 该 段 语 音 播 放 结 束 时 , 的 忙 信 号 PM50 系 列 语 音 芯 片 是 北 京 中 青 世 纪 科 技 发 展 公 司PM50 拉 低 , 外 部 单 片 机 再 送 下 一 段 语 音 的 段 号 。 推 出 的 新 型 语 音 芯 片 。 该 系 列 芯 片 有 采 样 率 高 、音 2003 1 . 3 系 统 电 路 图 质 好 、控 制 方 便 、可 重 复 擦 写 等 特 点 , 非 常 适 合 应 用 于 语 系 统 电 路 如 图 所 示 。 单 片 机 以 同 3 UART GPS - 05 音 组 合 播 报 。芯 片 的 录 音 时 间 从 几 秒 到 200 秒 , 可 分 128 相 连 , 、和 同 的 、、相 连 。P1 . 7 P1 . 6 P3 . 2 PM50 K1 K2 O1 段 , 每 段 语 音 长 度 不 固 定 。 该 芯 片 的 示 意 图 及 引 脚 说 明 接 一 个 按 键 , 按 下 时 播 报 信 息 。 事 先 录 P3 . 4 GPS PM50 分 别 如 图 及 表 所 示 。1 2 好“ 位 置 ”“ 速 度 ”“ 高 度 ”“ 运 动 方 向 ”“ 南 ”“ 北 ”“ 东 ”“ 西 ” 只 需 用 个 引 脚 作 为 控 制 线 , 用 其 规 定 的 串 PM50 3 “ 经 ”“ 纬 ”“0 ”“1 ” “9 ”“10 ”“ 百 ”“ 度 ”“ 点 ”“ 米 ”等 所 行 口 协 议 , 可 方 便 地 控 制 组 合 播 放 多 段 语 音 。 串 行 口 控 需 的 语 音 。 制 时 序 如 图 2 所 示 。2 软 件 框 图 和 部 分 子 程 序 该 串 行 模 式 下 最 大 可 分 段 , 为 数 据 端 , 为128 K1 K2 单 片 机 对 芯 片 的 控 制 和 播 报 的 软 件 框 图 如 图 GPS 4 133 本 刊 邮 箱 : e ta @ ncs e . com . cn 《电子技术应用》2006 年第 6 期 摘要 : 本 文 探 讨 高 速 数 字 电 路 PCB 设 计 中 的 阻 抗 控 制 技 术 。 关 键 词 :高 速 PCB 设 计 阻 抗 控 制 阻 抗 匹 配低 压 差 分 信 号 差 分 阻 抗 也 是 发 展 的 必 然 趋 势 。随 着 半 导 体 工 艺 的 飞 速 发 展 , IC 器 件 集 成 度 和 工 作 1 高 速 数 字 电 路 概 念 时 钟 频 率 不 断 提 高 。 以 往 在 一 块 比 较 复 杂 的 上 的PCB 高 速 网 线 只 有 几 根 或 几 十 根 , 现 在 则 是 在 一 块 PCB 上 什 么 是 高 速 数 字 电 路1 . 1 上 的 高 速 电 路 设 计 , 主 要 是 以 器 件 和 连 接 器PCB 只 有 几 根 或 几 十 根 网 线 不 是 高 速 信 号 线 ; 以 往 认 为 数 字 电 路 设 计 只 要 把 握 逻 辑 正 确 , 物 理 连 线 似 乎 只 要 连 接 上 的 印 制 线 为 主 要 分 析 对 象 的 。 以 往 在 器 件 的 时 钟 频 率就 能 使 电 路 正 常 工 作 ; 而 现 在 越 来 越 多 的 电 子 产 品 设 计 是 很 高 、时 钟 的 上 升 或 下 降 沿 变 化 不 是 很 陡 的 情 形 下 , 体 现 出 高 速 、高 性 能 、高 密 度 和 高 复 杂 度 的 特 点 , 尤 其 在 以 用 集 总 参 数 的 形 式 来 表 示 印 制 线 , 而 当 器 件 的 时 钟 通 讯 、计 算 机 、航 空 航 天 以 及 图 象 处 理 等 领 域 。系 统 的 主 率 变 得 很 高 时 ( 比 如 : 超 过 ) , 时 钟 的 上 升 或 下 降 50MHz频 越 来 越 高 , 更 加 严 重 的 挑 战 来 自 半 导 体 工 艺 技 术 的 进 很 小 时 ( 一 般 地 在 之 间 ) , 这 时 就 不 能 将 印 制 1ns ~ 5ns 步 , 日 渐 精 细 的 工 艺 技 术 使 得 晶 体 管 尺 寸 越 来 越 小 , 因 用 集 总 参 数 来 表 示 , 必 须 引 入 分 布 参 数 来 表 示 印 制 线 而 器 件 的 信 号 跳 变 沿 也 就 越 来 越 快 , 从 而 导 致 更 加 严 重 性 , 这 就 是 传 输 线 的 概 念 图 。 关 于 传 输 线 的 分 析 是 (1 )的 高 速 数 字 电 路 系 统 设 计 领 域 的 信 号 完 整 性 问 题 : 传 输 速 设 计 当 中 最 基 本 也 是 最 核 心 的 部 分 , 下 面 简 要 PCB 线 效 应 ( 反 射 、时 延 、振 铃 、及 信 号 的 过 冲 与 欠 冲 ) 、信 号 绍 传 输 线 的 定 义 和 高 速 电 路 设 计 相 关 的 一 些 概 念 。 间 串 扰 等 。 为 此 , 电 子 系 统 设 计 师 必 须 从 传 统 的 设 计 方 国 际 上 通 常 对 上 的 传 输 线 没 有 确 切 的 具 体 PCB 法 向 现 代 的 电 子 系 统 设 计 方 法 转 变 , 这 既 是 形 势 需 要 , 义 , 现 在 被 大 家 普 遍 接 受 的 约 定 如 下 : 即 当 信 号 从 驱 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!( 接 上 页 ) / / 数 据 右 移 一 位 send_charyu = send_char / 2 ; / / k2 给 出 时 钟 信 号 PM50_K2 = 0 ; / / 延 时 Delay(10 ); PM50_K2 = 1 ; Delay(10 ); / / 延 时 } PM50_K1 = 1 ; / / 等 待 语 音 播 放 完 毕 {}; while (PM50_O1 ) } 本 文 所 讨 论 的 GPS 信 息 语 音 播 报 系 统 定 位 精 度 高 工 作 稳 定 、声 音 悦 耳 动 听 , 在 实 际 应 用 中 取 得 了 良 好 效 果 。经 过 改 进 , 配 合 电 子 地 图 , 可 以 按 语 音 方 式 播 报 更 多 信 息 , 获 得 更 好 的 效 果 。 所 示 。 参 考 文 献 语 音 芯 片 播 音 子 程 序 ( 参 数 为 播 报 段 数 ) : Num void Pm50_Play(unsigned char Num) 1 Thompson Mary Anne . IVHS: The Real Informa tion Highwa { ; [J ]. GPS world , 1994 (4 ): 35 ,38 unsigned char bit_counter , send_char ; 2 邓 中 卫 (D EN G Zhong2w ei ). GPS 技 术 、应 用 与 市 场 send_char = Num+ 0x80 ; / / PM50 段 数 为 80 到 FF (GPS technic , application and market ) [M]. 北 京 : 航 空 工 业 for (bit_counter = 0 ; bit_counter < 8 ; bit_counter + + ) { if((send_char&0x01 )= = 0 ) / / 串 行 发 送 8 位 , 由 低 到 高 出 版 社 , 1996 ; 78 ,85 3 Datsheet of GPS- 05 , Position Co. , Ltd . 2003 / / k1 口 给 出 数 据 {PM50_K1 = 0 ; } 4 PM50 芯 片 资 料 . 北 京 中 青 世 纪 科 技 发 展 公 司 资 料 汇 编 , else { PM50_K1 = 1 ; } 2005 ( 收 稿 日 期 : 2006 - 03 - 02 ) 欢迎网上投稿 www.aetnet .cn www.aetnet .com .cn 《电子技术应用》2006 年第 6 期 134