驾校夜间灯光模拟考试系统的设计

广东工贸职业技术学院 胡应坤

驾校夜间灯光模拟考试系统的设计

广东工贸职业技术学院 胡应坤

1 引言

目前国内外驾校考试中，科目三的模拟夜间灯光考试这一项目中，都是人工发出命令向学员提问问题，学员在规定的时间内把灯全部打正确了考试就通过，教练或考官在同一时间内要重复很多次这样的提问，一是造成教练的疲惫，二是教练如果疲惫走神的话，就有可能对学员的打灯动作做出错误判断，造成练习效率、质量下降。本模拟考试系统可用于车管所考试或驾校练习使用，代替人工，提高训练的效率、保证考试的公平公正。每一次考试，提问的问题是随机抽取的，准确的评分系统，学员操作正确与否一目了然，可让学员快速掌握电子路考夜间灯光语音考试的要领，对车管所、驾校节省成本有很大帮助，整套设备成本低，运行稳定，具有广泛推广安装的意义。

2 系统设计思路

本设计旨在模拟驾校科目三电子路考夜间灯光语音模拟考试情景。考生听到自己考号的考试命令后，开始夜间灯光模拟考试，通过用语音芯片播放语音的方式向学员提问问题，每一个问题都必须在规定的时间操作正确，如果超时或者在规定的时间内操作错误，只要出现一次，就视为考试不合格。考试的题目是随机抽取。另外本系统会把考试人数自动记录保存在内部Flash，实现掉电保存。

3 系统整体框架

系统整体框架如图1所示。用拨码开关代替实际灯光，通过光耦隔离后把信号送到主芯片的IO口，主芯片再判断操作正确与否。语音芯片把所要播放的语音通过功率放大器，再到喇叭播放出来。

图1 系统硬件框架图

图2 主电路

4 硬件设计

4.1 主电路模块

主电路如图2所示。选用STM32F103ZE作为主微处理器，采用8MHz晶振，可倍频到72MHz。引脚RESET接到按键复位电路，可上电复位及按键复位；BOOT0和BOOT1用于设置STM32的启动方式；PC0～7用于连接到8个拨码开关；由于SYN6658有UART接口或SPI两种接口通讯方式，本电路采用USART连接方式，选用串口2用于STM32与语音芯片的通信，串口1用于下载程序及调试程序之用。

4.2 拨码开关和光耦模块

图3 八个拨码开关电路图

图4 光耦隔离电路

8位拨码开关为用户输入设备，电路如图3所示，拨码开关一端接地，一端接到光耦隔离电路的输入端。用来代替实际汽车上的各种灯（实际使用时直接安装在考试车上，不需要拨码开关）。具体如表1所示。

表1 拨码开关与实际灯光输入设备对应

光耦隔离电路如图4所示，这里只选取了拨码开关1的光耦电路，其余7个类似。拨码开关的信号作为光耦的输入，用来控制光耦的导通与否，再把光耦的输出（高低电平）接到STM32的IO引脚，这样STM32就能判断相应的灯光打开与否。光耦有两个作用：一是把灯光的强电与微处理器的弱电相互隔离；二是能够实现电平匹配作用。

4.3 语音芯片模块

本系统选取的中文语音合成芯片SYN6658是北京宇音天下科技有限公司于2012年最新推出的一款性/价比更高，效果更自然的一款高端语音合成芯片。SYN6658 通过 UART 接口或 SPI 接口通讯方式，接收待合成的文本数据，实现文本到语音（或 TTS 语音）的转换。可以播放中文、数字，可控制播放语音的音量、语速、音调。硬件连接如图5所示。TXD、RXD分别接到STM32的RXD、TXD，AO_P、AO_N分别接到功率放大器的正负输入端，XTALI2MI、XTALI2MO接到12M晶振模块，/RST接到电压监控芯片CAT811R。

图5 语音芯片原理图

图6 系统程序设计流程

5 程序流程说明

系统接通电源后，主芯片和语音芯片都开机复位，首先读取存储在STM32的flash的数据，播报“您是第几位考生”，flash存储着考试次数；接着提示关闭所有灯光，等到所有灯光关闭后，开始考试，提出问题1，在规定的时间内（这里设为5s，可根据需要设置）回答正确，就提出问题2，依次类推，当正确回答完所有的问题后，就提示“成绩合格”，并退出当次考试，等待下次考试；如果有一次回答错误，或者有一次超时，就提示“成绩不合格”，并退出考试。当然本设计的每一次考试，提问的问题不是完全相同的，问题是随机选取的，但总共都需要回答7个问题。

[1]陈立鹏.基于ARM的驾校考试身份认证系统设计[C].太原科技大学,2013.

[2]孙书鹰.新一代嵌入式微处理器STM32F103开发与应用[J].微计算机应用,2010.

[3]张红英.SYN6658中文语音合成芯片在充电桩的应用[J].家电科技,2016.

[4]刘琦.基于STM32的语音播报系统的设计[J].科技广场,2014.

胡应坤，硕士，电子工程师，讲师，研究方向：高校从事电子电气、电动汽车方面的教学科研工作。

本论文是源于广东省大学生创新创业实践训练项目《可远程控制的驾校夜间灯光模拟考试系统》的成果。