本实用新型涉及语音报站器领域，特别涉及一种基于GPS的公交车语音报站器。
背景技术：
近年来中国在经济发展上取得了非常可喜的成绩，城市扩张非常迅速，人均可支配收入持续增加，私家车保有量连年递增，但是，雾霾及交通拥堵情况也越来越严峻，交通十分繁忙，在上下班高峰时期，交通拥堵尤其明显，很多时候机动车寸步难行。严重降低了城市道路的使用效率，降低了市民出行效率，同时增加了汽车燃油消耗量，从而对环境产生很多不利的影响。
公交车作为一种大众化的高载客率、高道路利用率、高效率，低成本、低排放、廉价的出行方式，越来越得到社会的认可和政府的推广，成为越来越多人出行的首选。然而，由于投资成本问题，很多地方仍在使用老旧公交，而公交报站系统往往也比较落后，这就大大降低了乘客的乘车舒适度。以前的人工报站方式已经不能满足现在的需求，在很多地方都实行无人售票的语音自动报站来进行报站和提示。
目前语音报站器技术主要有以下几种：
1)手动语音报站器：它是由乘务人员控制操作的，当公交车进站时，通过按下进站按钮来报站，当公交车出站时，按下出站按钮，开始预报下站的站名，通过序号来记录各个站点。优点是成本相对较低，缺点是司机需要注意站点的状态和站点的序号，驾车的安全性明显降低。报站的准确性取决于司机手动操作的熟练程度；
2)门控语音报站器：它通过连接开门，关门时的转换信号和语音报站器，在开门和关门时将进行自动报站。优点是成本较低，缺点是报站出现错误的频率较高，由于某种原因开关门而引起报站顺序混乱并且不会提前报站。它主要依靠开关门的动作是否正确；
3)无线信标语音报站器：它是通过已经在每个公交站点设置好发射的信标，当公交车靠近时，会收到信标信号，开始自动报站，当远离信标点时即出站，信号随之消失，开始预报下一站，此报站器优点是报站准确，缺点是无线发射信标需要在每一个站点建立，成本相当大，构建也十分麻烦，很多站点无电源供应，停靠的公交车数量多时，频率干扰十分严重，用户修改站点也不方便。
本实用新型的方案便是针对上述问题对现有语音报站器进行的改进。
技术实现要素：
为了克服现有技术中的不足，本实用新型提供一种基于GPS的公交车语音报站器，此报站器是在公交车上安装GPS自动语音报站器，自动识别站点并报告站点信息。报站精确、无需人工操作、无需建设任何车外设施是此方案最大的优点，GPS语音报站器是非常的准确、及时的，同时它已经彻底改变了传统手动公交车语音报站的落后方式。
为了达到上述实用新型目的，解决其技术问题所采用的技术方案如下：
一种基于GPS的公交车语音报站器，包括MCU模块、GPS模块、语音录放音模块、显示模块、按键电路模块和电源模块，其中：
所述GPS模块与所述MCU模块连接，用于通过天线获取公交车的实时经度、纬度、时间信息并发送给所述MCU模块；
所述语音录放音模块与所述MCU模块连接，用于提前预存各站点的经纬度信息及语音报站信息和用于在公交车靠站时通过所述MCU模块将实时的站点经纬度信息与预存的站点经纬度信息进行比对并播报相应的站点信息；
所述显示模块与所述MCU模块连接，用于显示公交车停靠站的当前时间及站点信息；
所述按键电路模块与所述MCU模块连接，用于对语音报站器进行手工控制；
所述电源模块与所述MCU模块连接，用于提供所述MCU模块的工作电源。
进一步的，所述语音录放音模块包括麦克风和扬声器，其中：
所述麦克风连接所述语音录放音模块的输入端，用于提前预存各站点的经纬度信息及语音报站信息；
所述扬声器连接所述语音录放音模块的输出端，用于在公交车靠站时播报所述语音录放音模块中预存的语音报站信息。
优选的，所述语音录放音模块使用ISD4004型语音报站芯片。
进一步的，还包括时钟电路模块，所述时钟电路模块与所述MCU模块连接，用于提供所述MCU模块工作的时钟信号。
优选的，所述时钟电路模块采用DS1302型低功耗实时时钟芯片。
进一步的，还包括晶振电路模块，所述晶振电路模块与所述MCU模块连接，用于提供所述MCU模块工作的时钟频率。
进一步的，还包括复位电路模块，所述复位电路模块与所述MCU模块连接，用于使得所述MCU模块可靠复位。
优选的，所述MCU模块采用STC89C54型单片机。
优选的，所述显示模块采用LCD12864型图形点阵液晶显示模块。
优选的，所述电源模块采用USB接口与所述MCU模块进行连接。
本实用新型由于采用以上技术方案，使之与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：
本实用新型的基于GPS的公交车语音报站器，整个系统使用集成电路，系统简洁大方，占用体积较小。每到一站可以语音报站也可以在显示屏上显示，STC89C54单片机作为主控制器控制LCD12864显示当前时间，当前站点，通过语音芯片ISD4004存储站点语音信息以及结合扬声器将语音播放出来。报站精确、无需人工操作、无需建设任何车外设施。能够实现友好人人机交互界实时显示当前时间，每到一站自动报出对应的站点名称，掉电后可以保存路线上的站点名称等信息不丢失，同时公交车报站器可以设置上下行路线，整个系统设计紧凑，结构合理，便于实际应用。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。附图中：
图1是本实用新型一种基于GPS的公交车语音报站器的系统框图；
图2是本实用新型一种基于GPS的公交车语音报站器中GPS模块的硬件接口电路以及下载程序接口图；
图3是本实用新型一种基于GPS的公交车语音报站器中语音录放音模块原理图；
图4是本实用新型一种基于GPS的公交车语音报站器中时钟电路模块图；
图5是本实用新型一种基于GPS的公交车语音报站器中晶振电路模块、复位电路模块和单片机原理图；
图6是本实用新型一种基于GPS的公交车语音报站器中显示模块原理图；
图7是本实用新型一种基于GPS的公交车语音报站器中按键电路模块图。
【主要符号说明】
1-MCU模块；
2-GPS模块；
3-语音录放音模块；
31-麦克风；
32-扬声器；
4-显示模块；
5-按键电路模块；
6-电源模块；
7-时钟电路模块；
8-晶振电路模块；
9-复位电路模块。
具体实施方式
以下将结合本实用新型的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述和讨论，显然，这里所描述的仅仅是本实用新型的一部分实例，并不是全部的实例，基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型的保护范围。
如图1所示，本实用新型公开了一种基于GPS的公交车语音报站器，包括MCU模块1、GPS模块2、语音录放音模块3、显示模块4、按键电路模块5和电源模块6，其中：
所述GPS模块2与所述MCU模块1连接，用于通过天线获取公交车的实时经度、纬度、时间信息并发送给所述MCU模块1，所述GPS模块2的硬件接口电路以及下载程序接口如图2所示；
所述语音录放音模块3与所述MCU模块1连接，用于提前预存各站点的经纬度信息及语音报站信息和用于在公交车靠站时通过所述MCU模块1将实时的站点经纬度信息与预存的站点经纬度信息进行比对并播报相应的站点信息；
所述显示模块4与所述MCU模块1连接，用于显示公交车停靠站的当前时间及站点信息；
所述按键电路模块5与所述MCU模块1连接，用于对语音报站器进行手工控制；
所述电源模块6与所述MCU模块1连接，用于提供所述MCU模块1的工作电源。本实施例中，所述电源模块6采用USB接口与所述MCU模块1进行连接。
进一步的，所述语音录放音模块3包括麦克风31和扬声器32，其中：
所述麦克风31连接所述语音录放音模块3的输入端，用于提前预存各站点的经纬度信息及语音报站信息；
所述扬声器32连接所述语音录放音模块3的输出端，用于在公交车靠站时播报所述语音录放音模块3中预存的语音报站信息，提醒乘客是否需要下站。
优选的，所述语音录放音模块3使用ISD4004型语音报站芯片。本实施例中，ISD4004型语音报站芯片能实现8至16分钟的长时间语音录放，完全可以满足报站的录音时间需求，ISD4004内部集成高质量的语音还原技术，芯片有十万次录音周期，完全满足要求，另外芯片掉电后的信息可以保存长达100年之久。事先人为的读出各个站台的名字逐个的录进芯片进行保存，ISD4004型语音报站芯片的工作电压3V，工作使用SPI串行接口即遵循同步串行数据传输协议。系统在8KHZ的采样深度下器件延时TPUD约为25ms，所以上电后必须等待TPUD的时间后才能发出第一条操作指令。ISD4004型语音报站芯片具有录放音质好，占用体积极小，所以十分适用于便携式设备，便于安装使用的特点。
语音报站芯片的原理图如图3所示，其中，连接单片机CS片选功能，当低电平时向ISD4004芯片发送指令，指令之间需要将置高电平。
MISO、MOSI是串行的输出以及输入端，SCLK串行时钟，信号由单片机产生，目的是使MOSI以及MISO的数据传输同步，SCLK在上升沿时数据要传输到ISD4004，当SCLK下降沿时将数据移出ISD。这些端口在此全部连接到单片机控制。
ANDOUT为音频输出端，最大可以驱动5KR的负载。芯片有自动降噪功能，在AMCAP端口对地连接1uF的电容，电容跟内部的信号峰值检测构成一体，当大信号来时，电路不衰减，当静音时衰减信号，当AMCAP接高电平时，不使用降噪功能。
ANA IN+为录音信号同相模拟输入端，当单端输入时，信号经过耦合电容输入，当差分信号驱动时结合ANA IN-端口，输入时信号最大幅值为峰峰值，信号经过耦合电容输入。电路中我使用0.1uF电容作为耦合电容传输信号。
RAC为行地址时钟，ISD4004内存储器一共两千四百行，一个RAC周期表示ISD的存储器进行了一行的操作。是ISD在做任意操作时，如果包括检测OVF标志即ISD的录放已经到达存储器的末尾以及检测EOM标志即放音过程中检测到内部的EOM标志，那么就变为低电平，低电平状态会在下个SPI周期开始之前置位。ISD4004音频输出端ANDOUT的信号不可以直接连接到扬声器使用，首先需要将音频信号放大，经过选择我设计以LM386音频集成功放为核心的功率放大器。
LM386自身的功耗极低仅有4mW，工作时电压范围要求低4V-12V，适合在恶劣环境下工作，LM386集成芯片为核心的功放电路所需外围的元器件较少，但同时又保持着较低的失真度。
VOUT后接输出耦合电容，作用一是隔断直流，直流电压较大时有可能会损坏扬声器的线圈，二是耦合音频的交流信号。当耦合电容跟扬声器组成一阶高通滤波器，电容减小时噪音冲击幅度减小，宽度变窄。因为频率fc＝1/(2π×RL×C)，当C减小频率会提高，经过调试得出电容220uF时最为合适。
进一步的，所述语音报站器还包括时钟电路模块7，所述时钟电路模块7与所述MCU模块1连接，用于提供所述MCU模块1工作的时钟信号。
优选的，所述时钟电路模块7采用DS1302型低功耗实时时钟芯片。采用DS1302时钟芯片，功能上可以对年、月、日、时、分、秒进行计数，自动调整是否闰年，无需人为干涉调整，可以年计数达2100年，远远满足当前的要求。芯片内部有31*8位的额外数据暂存寄存器，正常工作电压的要求宽泛在2.0-5.5V，可以兼容市场上常见的3.3V和5V单片机等IC控制芯片。DS1302芯片的外围极为简单，芯片有8只引脚的DIP封装和SOIC封装，配合一只32.768的晶振就可以正常使用，通过配合单片机将参数利用加以显示。使用DS1302方案的优点是离线式的，不需要依赖外界的网络，仅需要外接晶振就可以实现得到较高精度的时间，安全可靠。本实施例中，DS1302时钟电路需要系统5V供电，以及3.3V的纽扣电池，另外需要由晶振提供32.768K的信号给DS1302作为内部时钟的信号，在每个SCLK上升沿时将数据输入，下降沿时将数据输出，但一次只能写一位，8个脉冲读写一个字节，DS1302的外围电路如图4所示。
参考图5，所述语音报站器还包括晶振电路模块8，所述晶振电路模块8与所述MCU模块1连接，用于提供所述MCU模块1工作的时钟频率。本实施例中，晶振的选择由单片机的时钟要求决定，在此选择11.0592MHZ的晶振，两颗电容并联在晶振两端，使用33pF的瓷片电容。
参考图5，所述语音报站器还包括复位电路模块9，所述复位电路模块9与所述MCU模块1连接，用于使得所述MCU模块1可靠复位。本实施例中，复位电路使用10uF电容和10K的电阻就可以实现，单片机RST引脚为高时会引起单片机复位，所以平时RST引脚经过电阻连接到地，当按键按下时RST为高电平，电容充电过程中RST维持一段时间的高电平，从而使单片机可靠复位。
优选的，所述MCU模块1采用STC89C54型单片机。使用STC89C54单片机，51内核16K字节的Flash芯片，1280字节的RAM，满足系统要求。
优选的，所述显示模块4采用LCD12864型图形点阵液晶显示模块。LCD12864的外围电路较为简单，系统5V供电，亮度调节直接用电阻分压D0-D7为数据传输口，直接与单片机连接通讯，原理图见图6所示。LCD12864液晶模块的特性主要由其控制器ST7920决定。ST7920同时作为控制器和驱动器，它可提供33路com输出和64路seg输出。在驱动器ST7921的配合下，最多可以驱动256×32点阵液晶。LCD12864液晶模块使用的控制器芯片ST7920内带倍压单元，外挂2个极性电容，生成2倍于VCC的电压，通过Vout脚引出，通过电位器调节后，从接口的V0脚引入模块用来驱动LCD。直接驱动LCD的是V0，V0电压越高，对比度越深。
本实施例中，按键电路中的按键一为录音键，将站点录入，按键二为停止键，录入时一站一停止，按键三和按键四分为上下行切换，按键五为功能键，短时按为播放。单片机I/O平时经过电阻连接电源置位高电平，当按键按下时，I/O口接地，被置位低电平，实现按键功能，按键电路模块的原理如图7所示。
以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。