一、方案概述
随着城市化进程的加快，公共交通作为城市的基础设施之一，仍然是绝大多数旅行者的首选。为了让人们提供高效、方便、快速的公交系统，特别是那些急需了解当地公交路线的人，如旅游、商务旅行、医疗和求职，让他们获得他们需要的各种相关信息，以减少不必要的交通流量，提高公交车的运行效率。
在计算机普及之前，公交报站管理由工作人员手动报站操作。以前的公交车报站系统为司机手动报站，经常出现错报或不报的现象，使得一些非本地或不熟悉路线的乘客容易迷路，而且手动报站还会影响司机的安全驾驶。随着社会的进步和计算机科学的快速发展GPS大力普及，成本大幅下降，利用GPS定位精度高(10米)，语音播报到站名和下一站名。司机还可以手动播放安全或文明城市的宣传语音。
因此，公交自动语音站系统也应运而生。自动语音广播不仅提高了公交企业的形象，而且提高了出席率，提高了企业的经济效率和城市文明。
二、硬件方案
2.1方案组成
本系统由stc51主控芯片，多功能按键语音芯片WT2003H，LED数字显示屏，GPS由矩阵键盘组成的模块。
2.2方案比较
传统的方案是录放一体芯片ISD1400，打破了AD/DA录音模式，采用直接存储模拟语音的方式，使用简单，只需录音，放两键即可实现语音的收集和播放。但难以批量燃烧生产（需要录音才能播放音源）；各产品音质效果不同，难以实现标准统一；无远程音源升级更换功能（更换音源需要重新录音）；语音段地址粗略估计，专业设备准确；不同语音长度容量选择不同型号的产品。
WT2003的优势：
A. 功能：由于文件的录制和播放，易于录制、传输、播放灵活（连续播放、组合播放、变速变音），音质统一，与ISD1400,WT2003系列芯片的优点和功能数不服数。
B. 易于开发和快速启动：同一芯片可提供一线、二线、串口等不同接口，便于与客户对接MCU，从一两毛(类)PIC单片机，如EM78P153、飞凌53)51/ARM可对接，控制语音播放。
C. 低成本：集成按钮、显示、语音、串口通信，可节省多个单功能芯片；简单语音简单，降低成本和劳动时间。
D. 扩展性好：芯片IO硬件资源丰富(串口，SPI,I2C,定时器，AD/DA都有)，主频高达120M，不改变原电路板或库存的客户可以升级新功能，
2.3芯片WT2003H介绍
(仅列出SSOP24包装芯片，其他芯片可到公司官网或向客服索取相关芯片信息)
WT2003H采用高性能32位处理器，最高频率可达120高品质语音芯片MHz。可内置350秒，成本低，功耗低，可靠性高，通用性强\语音容量900秒。现有 WT2003HX-16S、WT2003HX-24SS、WT2003HP8-32N（体积小4*4MM） 三种包装芯片。灵活控制：支持UART控制模式；支持一线串口和两线串口控制模式；支持按键控制模式(按键控制模式需要微定制)。
WT2003H功能特点
（1）UART控制模式：标准UART默认波特率9600，支持通信接口 SPI-Flash作为存储器。文件索引播放、插播、 单曲循环、所有曲目循环、随机播放等功能。 级音量可调，最大支持插件 128Mbit 的 Flash；
(2)一线串口控制模式:语音播放、停止、循环播放、音量大小可通过发码端控制；8级音量可调，支持 SPI-Flash作为一个存储器，最大限度地支持插件 128Mbit 的 Flash；
(3)两线串口控制模式:语音播放、停止、循环播放、音量大小可通过发码端控制；8级音量可调，支持 SPI-Flash作为一个存储器，最大限度地支持插件 128Mbit 的 Flash；
(4)按键控制模式:触发模式灵活，任何按键可随意设置为脉冲可重复触发、脉冲不可重复触发、无效按键、电平保持不可循环、电平保持不可循环、上一曲不循环、下一曲不循环、下一曲可循环、音量 、音量-15种触发方法，如播放/暂停、停止、播放/停止，最多可用10个按钮触发控制输出；
(5)默认不播放上电；有BUSY状态指示、BUSY平时低电平，播放时高电平；
(6)支持音频输出模式的切换，样品默认SPK输出 ，如需DAC请参考音频输出切换指令输出；
(7)支持高质量的语音音频格式MP3和WAV格式(音频码率支持8kbps~320kbps）声音优美；
(8)工作电压:2.0-5.2V；
（9）内置0.5W D类功放；
(10)两个16位异步分频器定时器；
(11)数字音频流，IIS支持主机和从机模式；
(12)红外遥控解码器；
（13）16 bit高精度ADC和DAC；
（14）大功率IO最高可直接驱动64mA；
(15)使用单芯片(使用内置容量)时，出厂前应写入内置语音。
（16）支持UART更新程序和语音
2.4 公司简介
位于广东省深圳市宝安区的深圳唯创知音电子有限公司成立于1999年。经过20多年的发展，公司已成为集R&D、生产、销售、服务于一体的国家高新技术企业，专注于语音技术研究、语音产品方案设计和控制等软硬件设计。
在北京、广州、武汉、上海等地拥有多家子公司，建立全国运营和服务网络，涵盖家电、医疗设备、安全报警、汽车电子、多媒体、通信、电话录音、工业自动化控制、玩具和互动消费品，公司集成芯片和模块主要包括：播放、录音、MP3类、蓝牙WiFi类，语音识别类。
唯创知音形成了标准的质量保证流程和高效的服务体系。芯片信息可以向公司官网或客服索取相关信息。如有定制需求，也可咨询客服，提供更多技术服务。公司成品线的主要产品包括现场安全、电梯安全（语音广告）、森林消防安全提示、垃圾分类提示、娱乐、商店欢迎等业务领域，涉及政府、工业、文化教育、交通、能源和企业的应用。
三.方案设计描述
3.1 GPS报站原理
系统启动后，模块接收GPS信息，然后解析出GPS根据分析的经纬度信息和存储在数据区的网站信息进行比较，计算实际距离。如果距离达到阀值，则启动GPS语音播报站。
该GPS遵循模块接收模块NMEA.0183协议可以输出多种格式的数据帧MYM开始。输出数据使用ASCII代码字符包含纬度、经度、速度、日期、航向和卫星状况。
假设第一点A经 纬度为(LonA, LatA)，第二点B的经纬度为(LonB, LatB)，根据0度经线的基准，东经取经的正值(Longitude)，西经取经负值(-Longitude)，北纬取90-纬度值(90)- Latitude)，南纬取90 纬度值(90 Latitude)，上述处理后的两点计算为(MLonA, MLatA)和(MLonB, MLatB)根据三角推导，计算两点距离的公式如下：
C = sin(LatA)*sin(LatB) cos(LatA)*cos(LatB)*cos(MLonA-MLonB)
Distance = R*Arccos(C)*Pi/180
从两个gps坐标点(经纬度)获得两点的直线距离，单位为米 int (float fLati1, float fLong1, float fLati2, float fLong2)
转为函数为int Distance=(float latS, float lonS, float latAn, float lonAn),
说明：
（1）.上述（latS,lonS公交车行驶时的实时经纬度，
（2）.(latA1,lonA1)...(latAn,lonAn)从公交车站1到公交车站N的经纬度是一个固定值和唯一值个地理值很重要，如果被敌人获得，导弹输入这个参数是非常危险的)。
A. 可设置距离递减段：Distance<50米启动到位提示；<5米启动上下车开门提示；
B. 可设距离递增段：Distance>下一站提示50米启动；
C. 启点站的出发设置是向上还是向下。
D. 键盘可定制各种功能键或单独播放广告和安全文明口号，如请文明乘车，注意清洁卫生
3.2 报站器功能设计
（1）本设计主要有两种广播方式，一种是到达广播网站时，司机按相应的按钮广播；另一种是自动语音广播方式，到达广播网站时，设计将自动广播。
（2）自带时钟显示，并且设有GPS自动学校；每次上电后接收有效学校GPS当前时间数据将自动校时。
(3)语音广播音量的大小可以通过按钮进行调整。
（4）修改自动广播中的经纬度数据有三种方法，一种是程序固化，不可修改，另一种是定制经纬度数据。用户可以站在他们想要广播的位置，选择相应的菜单GPS当数据稳定时，按相应的按钮输入车站序列号的经纬度数据。另一个是公交车站的经纬度坐标以文件的形式下载到芯片中，可以随时更换公交线路对应的经纬度文件。
四．部分设计电路图
3.1功放电路
3.2 WT2003H接口电路
3.3 GPS模块
选用六线GPS模块
3.4数码管显示
3.5按键电路
四．串口控制协议
4.1协议命令格式
标准UART异步串口接口，属于3.3V TTL电平接口。通讯数据格式是：起始位：1位；数据位：8位；奇偶位：无；停止位：1位。标准UART通信接口，默认波特率9600
使用电脑串口调试助手，需要正确设置串口的参数，设置如图：
注意：“长度”是指长度+命令码+参数+校验和的长度，“累加和校验”是指长度+命令码+参数的累加和的低字节。
注意：所有的Flash语音播放都是指外部FLash的语音播放操作。主要可以先实现FLash索引播放，组合播放，插播等指令；
4.2 通信控制指令
4.2通信查询命令
END