记忆单片机的GPS信息语音播报系统设计

　随着全球定位系统GPS(IGlobal Position System)应用技术的日趋完善，GPS在各行业中的应用正在迅速发展和扩大。尤其是在汽车运营系统中，GPS的应用已经十分广泛。用于车载的GPS接 收系统可以全天候、高精度给出车辆位置的经纬度信息。结合电子地图，可以极大地方便驾驶员寻找正确道路。如果应用在出租车中，又可以实现运行监控，既便于 公司对车辆的统一调度，又在一定程度上保障了驾驶员的安全。

　　但是，目前市场上使用的大部分GPS导航系统都是通过液晶屏显示的方式给出导航信息。在一些场合(如车辆驾驶过程)中，路面情况复杂多变，驾驶员的注意力高度集中，单靠眼睛查看GPS信息有所不便。

　　本文设计的具有语音播报GPS信息功能的电路系统，采用单片机读取GPS接收模块的定位信息，在进行分析处理后自动转换为控制代码，通过语音组合形成定位信息的语音播报。由于驾驶员开车过程中可以直接听到有关导航信息，减轻了靠眼睛观察的负担，从而提高了行车的安全性。

　　1 系统电路设计
   本系统主控芯片采用ATMEL公司的89C2501单片机．该芯片的最大特点是使用方便，价格低廉。GPS模块选用Position公司的GPS-05型GPS接收模块，语音播报则采用北京中青公司推出的PM50语音处理芯片。

　   1.1 GPS-05型GPS接受模块介绍
   
       Position公司产的GPS-05型GPS模块有体积小(25×25mm2)、精度高、易安装、控制方法简单(串口控制)、功能强大等特点，可以给出经度、纬度、高度、速度、运动方向等多种信息，具体参数如表1所示。

　　GPS-05的控制、输出格式为NMEA-0183协议标准的232串行数据传输。控制器用232串行接口对GPS-05进行设置，并读取其输出信息。协议简述如下。

　　通信设置：波特率默认为4800bps，从1200~115 200bps可选
   
       格式：1起始位，8位数据，1停止位，无效验。
 
       命令格式：均采用ASCII码格式。如下所示：

   
       (1)命令头，所有命令均以$PFST开头。

　　(2)命令名称，有多种格式的命令。

　　 (3)命令参数，可有多个参数。

　　 (4)命令结束标示。

　    例：GPS-05开始工作命令：发$PFST,START，，其中mode为0～2可选，0为自动，l为冷启动，2为热启动等等。

       GPS-05停止工作命令：发$PFST，STOP，，其中参数O表示直接停止工作，1表示停止并存储最后的定位信息。

　   输出格式：在自动输出模式下，GPS-05每秒钟发送一次信息。信息均以ASCII码格式输出，输出信息可通过命令定制，如：定制输出内容为GPRMC方式(输出GNSS信息)，则输出为：

    
       (1)表示时间，hh小时，mm分钟，ss.ss秒。
 
       (2)表示数据是否有效，A为有效，V为无效。
   
       (3)表示纬度数据，dd为度，mm.mmmm分o

　　(4)为南/北纬，N北纬，S南纬。

　　 (5)为经度，ddd度mm.mmmm分。

　　 (6)为东/西经，E东经，W西经。

　　 (7)为地面速率，单位0．01knot，Iknot=1862m／h。

　　 (8)为运动角度，正北向为O度，顺时针计算，正值。

　　 (9)为日期，dd日mm月yy年。

　　 (10)磁场变化率，单位0．1度。

　　 (11)磁场变化方向，E东，W西。

　　 (12)工作模式：A自动获取，V数据无效。

　　 此外，天气、卫星情况、电源稳定度、电磁干扰等因素会对精度有所影响。

　　 1．2 PMSO型语音芯片介绍
   
       PM50系列语音芯片是北京中青世纪科技发展公司2003推出的新型语音芯片。该系列芯片有采样率高、音质好、控制方便、可重复擦写等特 点，非常适合应甩于语音组合播报。芯片的录音时间从几秒到200秒，可分128段，每段语音长度不固定。该芯片的示意图及引脚说明分别如图l及表2所示。

PM50只需用3个引脚作为控制线，用其规定的串行口协议，可方便地控制组合播放多段语音。串行口控制时序如图2所示。

　　该串行模式下最大可分128段，Kl为数据端，K2为时钟端，01为忙信号端。时钟上升沿时数据端有效。语音段的地址为80H～FFH，第一段的地址 是80H，按顺序排列，最多128段语音。外部单片机直接送入要放音的段号数据，播放。该段语音播放结束时，PM50的忙信号拉低，外部单片机再送下一段语音的段号。

　    1．3 系统电路图
   
 

       系统电路如图3所示。单片机以UART同GPS-05相连，Pl.7、P1.6和P3.2同PM50的Kl、K2、01相连。P3.4接一 个按键，按下时播报GPS信息。PM50事先录好“位置”“速度”“高度”“运动方向”“南”“北”“东”“西”“经” “纬”“0”“1”……“9”“10”“百”“度”“点”“米”等所需的语音。

　   2 软件框图和部分子程序
  
       单片机对GPS芯片的控制和播报的软件框图如图4所示。

　    语音芯片播音子程序（参数Num为播报段数）：
 

　　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的效果。经过改进，配合电子地图，可以按语音方式播报出更多信息，获得更好的效果。