記憶單片機的GPS信息語音播報系統設計

　隨著全球定位系統GPS(IGlobal Position System)應用技術的日趨完善，GPS在各行業中的應用正在迅速發展和擴大。尤其是在汽車運營系統中，GPS的應用已經十分廣泛。用于車載的GPS接 收系統可以全天候、高精度給出車輛位置的經緯度信息。結合電子地圖，可以極大地方便駕駛員尋找正確道路。如果應用在出租車中，又可以實現運行監控，既便于 公司對車輛的統一調度，又在一定程度上保障了駕駛員的安全。

　　但是，目前市場上使用的大部分GPS導航系統都是通過液晶屏顯示的方式給出導航信息。在一些場合(如車輛駕駛過程)中，路面情況復雜多變，駕駛員的注意力高度集中，單靠眼睛查看GPS信息有所不便。

　　本文設計的具有語音播報GPS信息功能的電路系統，采用單片機讀取GPS接收模塊的定位信息，在進行分析處理后自動轉換為控制代碼，通過語音組合形成定位信息的語音播報。由于駕駛員開車過程中可以直接聽到有關導航信息，減輕了靠眼睛觀察的負擔，從而提高了行車的安全性。

　　1 系統電路設計
本系統主控芯片采用ATMEL公司的89C2501單片機．該芯片的最大特點是使用方便，價格低廉。GPS模塊選用Position公司的GPS-05型GPS接收模塊，語音播報則采用北京中青公司推出的PM50語音處理芯片。

　 1.1 GPS-05型GPS接受模塊介紹

Position公司產的GPS-05型GPS模塊有體積小(25×25mm2)、精度高、易安裝、控制方法簡單(串口控制)、功能強大等特點，可以給出經度、緯度、高度、速度、運動方向等多種信息，具體參數如表1所示。

　　GPS-05的控制、輸出格式為NMEA-0183協議標準的232串行數據傳輸。控制器用232串行接口對GPS-05進行設置，并讀取其輸出信息。協議簡述如下。

　　通信設置：波特率默認為4800bps，從1200~115 200bps可選

格式：1起始位，8位數據，1停止位，無效驗。

命令格式：均采用ASCII碼格式。如下所示：

(1)命令頭，所有命令均以$PFST開頭。

　　(2)命令名稱，有多種格式的命令。

　　(3)命令參數，可有多個參數。

　　 (4)命令結束標示。

　例：GPS-05開始工作命令：發$PFST,START，，其中mode為0～2可選，0為自動，l為冷啟動，2為熱啟動等等。

GPS-05停止工作命令：發$PFST，STOP，，其中參數O表示直接停止工作，1表示停止并存儲最后的定位信息。

　 輸出格式：在自動輸出模式下，GPS-05每秒鐘發送一次信息。信息均以ASCII碼格式輸出，輸出信息可通過命令定制，如：定制輸出內容為GPRMC方式(輸出GNSS信息)，則輸出為：

(1)表示時間，hh小時，mm分鐘，ss.ss秒。

(2)表示數據是否有效，A為有效，V為無效。

(3)表示緯度數據，dd為度，mm.mmmm分o

　　(4)為南/北緯，N北緯，S南緯。

　　 (5)為經度，ddd度mm.mmmm分。

　　 (6)為東/西經，E東經，W西經。

　　 (7)為地面速率，單位0．01knot，Iknot=1862m／h。

　　 (8)為運動角度，正北向為O度，順時針計算，正值。

　　 (9)為日期，dd日mm月yy年。

　　 (10)磁場變化率，單位0．1度。

　　 (11)磁場變化方向，E東，W西。

　　 (12)工作模式：A自動獲取，V數據無效。

　　 此外，天氣、衛星情況、電源穩定度、電磁干擾等因素會對精度有所影響。

　　 1．2 PMSO型語音芯片介紹

PM50系列語音芯片是北京中青世紀科技發展公司2003推出的新型語音芯片。該系列芯片有采樣率高、音質好、控制方便、可重復擦寫等特 點，非常適合應甩于語音組合播報。芯片的錄音時間從幾秒到200秒，可分128段，每段語音長度不固定。該芯片的示意圖及引腳說明分別如圖l及表2所示。

PM50只需用3個引腳作為控制線，用其規定的串行口協議，可方便地控制組合播放多段語音。串行口控制時序如圖2所示。

　　該串行模式下最大可分128段，Kl為數據端，K2為時鐘端，01為忙信號端。時鐘上升沿時數據端有效。語音段的地址為80H～FFH，第一段的地址 是80H，按順序排列，最多128段語音。外部單片機直接送入要放音的段號數據，播放。該段語音播放結束時，PM50的忙信號拉低，外部單片機再送下一段語音的段號。

　1．3 系統電路圖

系統電路如圖3所示。單片機以UART同GPS-05相連，Pl.7、P1.6和P3.2同PM50的Kl、K2、01相連。P3.4接一 個按鍵，按下時播報GPS信息。PM50事先錄好“位置”“速度”“高度”“運動方向”“南”“北”“東”“西”“經” “緯”“0”“1”……“9”“10”“百”“度”“點”“米”等所需的語音。

　 2 軟件框圖和部分子程序

單片機對GPS芯片的控制和播報的軟件框圖如圖4所示。

　 語音芯片播音子程序（參數Num為播報段數）：

　　本文所討論的GPS信息語音播報系統定位精度高、工作穩定、聲音悅耳動聽，在實際應用中取得了良好的效果。經過改進，配合電子地圖，可以按語音方式播報出更多信息，獲得更好的效果。