自适应智能语音报站系统

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1、自适应智能语音报站系统　　摘要公共交通是城市的重要基础设施，公共交通的发展会带动城市的发展，而语音报站则是公共交通系统的一个重要组成部分。本设计以STC89C52单片机为控制核心，包含控制模块和语音模块两部分。采用MIC接收语音，根据A/D转换将模拟量转换为数字量并计算出复杂环境下噪声的平均能量，并选定播报音量，最后用语音模块进行自动报站，以实现在不同环境下的自适应报站。本设计可以实时显示和上传噪声的能量，采用SD卡存储语音信息，结构简单具有通用性和开放性。　　【关键词】单片机噪声监测自适应调节语音播报　　1引言　　公共交通是城市的重要基础设

2、施，它的发展会带动城市的发展。公共交通具有低耗能、低成本、高效率等优点。近年来随着环境污染日益严重，公共交通已成为越来越多市民绿色出行的首选。　　目前，虽然在一些大城市的公交车上已经使用了GPS定位系统来实现自动报站，但因其造价昂贵难以普及，所以很多乡镇大多还是采取人工报站，这种报站方式会加大司机的劳动强度，而且易出现错报。所以针对目前常见公交报站系统所存在的基本缺陷，鉴于传统公交车应用系统的不足之处结合公交车辆的使用特点及实际营运环境，设计了一种由单片机控制的低成本的公交车应用的智能化语音报站系统。　　2研究目的及意?x　　随着社会的迅猛发

3、展和城市化的不断加快，人们对于出行的需求将会越来越大。我国是一个人口数量大、人口流动性强的国家。由于大量的人口向城市聚集，使得城市的规模越来越大。很多人居住地与工作的地方有一定的距离，公交车就变成了人们出行的首选。特别是这些年以来政府提倡绿色出行，公交车作为一种最大众的出行交通工具就更加地受到了人们的青睐。　　但目前公交车仅仅具有报站名的功能，并且音量大小需要人工调节。众所周知，公交车内环境是不断变化的，可能在某一时段或者某一路段很安静，而在另一个时段或者路段比较嘈杂，而这种环境的变化往往是不可预知的。如果司机在安静的时候设置合适的音量，那么

4、在嘈杂时段就会因为声音太小，致使乘客根本听不清报站声音；如果在嘈杂时段设置合适的音量，那么在安静时段就会因为声音较大，带来噪声污染，使乘客感到不适。　　本设计所研究的“自适应智能语音报站系统”就是基于这种需求研发的一种装置。它能根据车内环境自适应的调整音量大小，以满足各种环境的需要。　　3设计思想　　控制设备应实现高度自动化，才能减少不必要的操作负担，所以本设计不在车载系统内安装任何操作类按钮，车辆启动后系统自动上电开始工作。同时还应保证系统软硬件的通用性，本设计的硬软件系统是通用的，它的特殊性体现在一张SD卡的内容上，更换线路时只需要更换S

5、D卡即可。本设计不采用GPRS作为传输介质，因为这样增加设备成本和运行成本。　　项目采用麦克对现场语音进行实时采集，对麦克产生的电信号进行处理，得到短时平均能量估计值，将处理结果用来表示声音的能量大小，并将数值大小分别通过显示屏进行实时显示，同时还可通过串口将采集数据实时上传电脑以便智能化对数据进行分析，实现自学习功能。在对语音进行抽样计算分析之后，即可确定语音能量所属范围以及所对应的播报声音大小，之后便可通过语音模块对预先存储的报站语音进行播放。这样就实现了自适应智能化语音报站。　　4系统的基本结构　　本系统主要由控制模块和语音模块两部分组

6、成。控制模块包括STC89C52和PCF8591芯片。语音模块采用WM8978芯片。本系统在公交车到站的前1-2s时，通过MIC采集当前车内环境噪声，将噪声信号经过放大、滤波，A/D转换变为数字信号，存入STC89C52中计算其平均能量。将噪声能量与设定好的阈值进行比较，然后根据比较结果改变参数调节报站声音大小，通过扬声器播放报站信息。如图1。　　5硬件系统　　5.1噪声采集装置　　当MIC采集到模拟语音信号，将其转换成微弱的电信号，再经音频前置放大器和带通滤波器滤波后，由模数转换器A/D转换成数字信号存储在存储器中，以备计算。　　5.2A/

7、D转换　　A/D转换部分采用PCF8591芯片，它是一个单片集成、单独供电、低功耗、8-bit的CMOS数据获取器件。它具有4个模拟输入、1个模拟输出和1个串行I2C总线接口。PCF8591的3个地址引脚A0，A1和A2可用于硬件地址编程，允许在同个I2C总线上接入8个PCF8591器件，而无需额外的硬件。在PCF8591器件上输入输出的地址、控制和数据信号都是通过双线双向I2C总线以串行的方式进行传输。　　5.3STC89C52芯片　　STC89C52是一种低功耗、高性能的CMOS8位可编程Flash存储器。它具有传统51单片机的加强版，具

8、有传统51单片机所不具备的功能。它拥有8位CPU和可编程Flash，可以为很多嵌入式控制应用系统提供灵活有效的解决方案使。　　5.4语音模块　　本设计采用的播放模块