隨著全球定位系統(tǒng)GPS(IGlobal Position System)應(yīng)用技術(shù)的日趨完善，GPS在各行業(yè)中的應(yīng)用正在迅速發(fā)展和擴(kuò)大。尤其是在汽車運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)中，GPS的應(yīng)用已經(jīng)十分廣泛。用于車載的GPS接收系統(tǒng)可以全天候、高精度給出車輛位置的經(jīng)緯度信息。結(jié)合電子地圖，可以極大地方便駕駛員尋找正確道路。如果應(yīng)用在出租車中，又可以實(shí)現(xiàn)運(yùn)行監(jiān)控，既便于公司對(duì)車輛的統(tǒng)一調(diào)度，又在一定程度上保障了駕駛員的安全。
但是，目前市場(chǎng)上使用的大部分GPS導(dǎo)航系統(tǒng)都是通過(guò)液晶屏顯示的方式給出導(dǎo)航信息。在一些場(chǎng)合(如車輛駕駛過(guò)程)中，路面情況復(fù)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(shè)計(jì)的具有語(yǔ)音播報(bào)GPS信息功能的電路系統(tǒng)，采用單片機(jī)讀取GPS接收模塊的定位信息，在進(jìn)行分析處理后自動(dòng)轉(zhuǎn)換為控制代碼，通過(guò)語(yǔ)音組合形成定位信息的語(yǔ)音播報(bào)。由于駕駛員開(kāi)車過(guò)程中可以直接聽(tīng)到有關(guān)導(dǎo)航信息，減輕了靠眼睛觀察的負(fù)擔(dān)，從而提高了行車的安全性。
1 系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)
本系統(tǒng)主控芯片采用ATMEL公司的89C2051單片機(jī)．該芯片的最大特點(diǎn)是使用方便，價(jià)格低廉。GPS模塊選用Position公司的GPS-05型GPS接收模塊，語(yǔ)音播報(bào)則采用北京中青公司推出的PM50語(yǔ)音處理芯片。
1.1 GPS-05型GPS接受模塊介紹
Position公司產(chǎn)的GPS-05型GPS模塊有體積小(25×25mm2)、精度高、易安裝、控制方法簡(jiǎn)單(串口控制)、功能強(qiáng)大等特點(diǎn)，可以給出經(jīng)度、緯度、高度、速度、運(yùn)動(dòng)方向等多種信息，具體參數(shù)如表1所示。
GPS-05的控制、輸出格式為NMEA-0183協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)的232串行數(shù)據(jù)傳輸?？刂破饔?32串行接口對(duì)GPS-05進(jìn)行設(shè)置，并讀取其輸出信息。協(xié)議簡(jiǎn)述如下。
通信設(shè)置：波特率默認(rèn)為4800bps，從1200~115 200bps可選
格式：1起始位，8位數(shù)據(jù)，1停止位，無(wú)效驗(yàn)。
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$PFST開(kāi)頭。
(2)命令名稱，有多種格式的命令。
(3)命令參數(shù)，可有多個(gè)參數(shù)。
(4)命令結(jié)束標(biāo)示。
例：GPS-05開(kāi)始工作命令：發(fā)$PFST,START，
GPS-05停止工作命令：發(fā)$PFST，STOP，
輸出格式：在自動(dòng)輸出模式下，GPS-05每秒鐘發(fā)送一次信息。信息均以ASCII碼格式輸出，輸出信息可通過(guò)命令定制，如：定制輸出內(nèi)容為GPRMC方式(輸出GNSS信息)，則輸出為：
(1)表示時(shí)間，hh小時(shí)，mm分鐘，ss.ss秒。
(2)表示數(shù)據(jù)是否有效，A為有效，V為無(wú)效。
(3)表示緯度數(shù)據(jù)，dd為度，mm.mmmm分o
(4)為南/北緯，N北緯，S南緯。
(5)為經(jīng)度，ddd度mm.mmmm分。
(6)為東/西經(jīng)，E東經(jīng)，W西經(jīng)。
(7)為地面速率，單位0．01knot，Iknot=1862m／h。
(8)為運(yùn)動(dòng)角度，正北向?yàn)镺度，順時(shí)針計(jì)算，正值。
(9)為日期，dd日mm月yy年。
(10)磁場(chǎng)變化率，單位0．1度。
(11)磁場(chǎng)變化方向，E東，W西。
(12)工作模式：A自動(dòng)獲取，V數(shù)據(jù)無(wú)效。
此外，天氣、衛(wèi)星情況、電源穩(wěn)定度、電磁干擾等因素會(huì)對(duì)精度有所影響。
1．2 PMS0型語(yǔ)音芯片介紹
PM50系列語(yǔ)音芯片是北京中青世紀(jì)科技發(fā)展公司2003推出的新型語(yǔ)音芯片。該系列芯片有采樣率高、音質(zhì)好、控制方便、可重復(fù)擦寫等特點(diǎn)，非常適合應(yīng)甩于語(yǔ)音組合播報(bào)。芯片的錄音時(shí)間從幾秒到200秒，可分128段，每段語(yǔ)音長(zhǎng)度不固定。該芯片的示意圖及引腳說(shuō)明分別如圖l及表2所示。
PM50只需用3個(gè)引腳作為控制線，用其規(guī)定的串行口協(xié)議，可方便地控制組合播放多段語(yǔ)音。串行口控制時(shí)序如圖2所示。
該串行模式下最大可分128段，Kl為數(shù)據(jù)端，K2為時(shí)鐘端，01為忙信號(hào)端。時(shí)鐘上升沿時(shí)數(shù)據(jù)端有效。語(yǔ)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(yǔ)音。外部單片機(jī)直接送入要放音的段號(hào)數(shù)據(jù)，播放。該段語(yǔ)音播放結(jié)束時(shí)，PM50的忙信號(hào)拉低，外部單片機(jī)再
送下一段語(yǔ)音的段號(hào)。
1．3 系統(tǒng)電路圖
系統(tǒng)電路如圖3所示。單片機(jī)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(gè)按鍵，按下時(shí)播報(bào)GPS信息。PM50事先錄好“位置”“速度”“高度”“運(yùn)動(dòng)方向”“南”“北”“東”“西”“經(jīng)”“緯”“0”“1”……“9”“10”“百”“度”“點(diǎn)”“米”等所需的語(yǔ)音。
2 軟件框圖和部分子程序
單片機(jī)對(duì)GPS芯片的控制和播報(bào)的軟件框圖如圖4所示。
語(yǔ)音芯片播音子程序（參數(shù)Num為播報(bào)段數(shù)）：
本文所討論的GPS信息語(yǔ)音播報(bào)系統(tǒng)定位精度高、工作穩(wěn)定、聲音悅耳動(dòng)聽(tīng)，在實(shí)際應(yīng)用中取得了良好的效果。經(jīng)過(guò)改進(jìn)，配合電子地圖，可以按語(yǔ)音方式播報(bào)出更多信息，獲得更好的效果。