公交车汉字显示系统.docx

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公交车汉字显示系统

合肥经济技术职业学院

毕业设计（论文）

论文题目公交车汉字显示系统

姓名王曼学号0926022

院系电子信息系专业电子信息工程技术

指导教师唐家运职称助教

二0一二年三月

合肥经济技术职业学院

毕业设计（论文）任务书

（2020—2021学年）

论文（设计）题目公交车汉字显示系统

院系名称合肥经济技术职业学院

专业班级电子信息工程技术

学生姓名王曼

学号0926022

指导教师__唐家运

发任务书日期2011年9月25日

一、毕业设计（论文）的主要内容

根据单片机课程和数字电路等相关课程的内容，设计显示系统，以加深对所学机知识的理解，增强对所学知识的运用能力，为以后的毕业设计和工作打下坚实基础。

二、毕业设计（论文）的基本要求

1、首先要查找相关资料，在熟悉声控开关电路原理的基础上将电路焊接好，并能实现其基本要求，满足基本技术指标。

2、根据课题的性质和要求，写出毕业论文，要求独立完成。

3、论文要求清晰、整洁、做到设计方案合理理论完整、分析正确、制图符合规定。

4、要注意结合计算机的应用，采用先进技术，尽量是毕业论文设计成果具有实用价值和经济效益。

5、通过这次的课题研究我们希望在理清它的发展脉络上进一步了解他的发明原理，将平时所学的知识运用到实验探索上，这对提高我们的动手能力，创新意识，及锻炼自己思维活动无疑是一个莫大的帮助。

三、应收集的资料及主要参考文献

[1][2]张友德，赵志英，徐时亮.单片微机原理应用与实验.复旦大学出版社，2000.

[3]张毅刚，彭善元，董继承.单片机原理及应用.高等教育出版社，2003.

四、毕业设计（论文）进度计划

起讫日期

工作内容

备注

论文选题确定指导老师

根据任务书和论文题目收集资料

拟定论文大纲

撰写论文（初稿）

撰写论文（终稿）

院评审组审阅毕业论文

毕业设计（论文）成绩评定书

学生姓名王曼专业电子信息工程技术

评阅意见（对论文选题意见、研究内容、实验设计、数据结果分析及论文协作等进行评阅）

指导教师

评语：

建议成绩：

指导教师：

系评分小组

评语：

成绩：

系负责人签字：

年月日

内容摘要…………………………………………………………………………1

关键词………………………………………………………………1

摘要

本设计基于ISD4004芯片设计的公交车汉字显示报站系统，介绍了STC89C52RC单片机语音汉字显示操纵系统，主若是通过单片机组成的应用系统来完成对语音的录制和播放，汉字的LED点阵显示和语音播放的操纵，从而实现了单片机对语音汉字的控制。

在正常情形下，通过ISD4004对语音报站信息进行播放和利用LED点阵进行相关提示汉字的显示，ISD4004芯片采纳CMOS技术,内含振荡器、防混淆滤波器、滑腻滤波器、音频放大器、自动静噪及高密度多电平闪烁存贮陈列。

芯片设计是基于所有操作必须由微操纵器操纵,操作命令可通过串行通信接口（SPI或Microwire）送入。

通过单片机对报站语音进行搜集处置，同时设定相关汉字显示信息；当到站按键按下时，该系统会发出到站站名及相关语音声音，同时让LED点阵进行汉字提示信息的显示，报站语音和汉字显示终止时等待下一个到站按键的触发。

关键字：

ISD4004芯片STC89C52RCLED点阵汉字显示

CMOS技术

第一章绪论

概述

随着现代社会的建设，公共汽车愈来愈为公共所喜爱，不单单能够在低消费下达到目的地，同时也能很方便的省去很多的自驾麻烦。

是打工族和学生族的经常使用交通工具。

而随着人们利用公共汽车的普遍，车辆上一样都相当拥堵，造成许多的乘客未到站先下车或推延下车的情形，也加重了售票员的劳动强度。

随着信息社会的到来，单片机广泛的应用于工业操纵系统、数据搜集系统、自动测试系统、声学领域和微机技术等广漠的领域。

而利用单片机对语音芯片进行操纵能够达到语音报站的成效。

因此，了解并掌握单片机智能操纵技术工作原理及特性是超级重要的。

在一些自动语音报站系统中，普遍采纳的是通过利用语音芯片进行设计电路，然后通过MIC录音电路和功放电路进行语音的录制与播放，同时通过单片机对语音芯片进行选择和功能的操纵，从而完成语音报站。

可是由于传统的语音芯片的外围电路比较复杂，因此实现复杂、易受干扰、不易操纵且精度不高。

因此，本系统用一种比较昂贵且现代社会才方才经常使用的一种ISD4004系列语音芯片，不需复杂的外围电路和A／D转换电路能直接与单片机完成语音的录制和播放，实现方便、精度高，可依照不同需要用于各类场合；为了提高对语音芯片的熟悉和了解，尤其是对ISD4004系列的深切研究和其用法与用途，基于有效、普遍和典型的原那么而设计了本系统。

本设计基于ISD4004芯片设计的公交车汉字显示报站系统，介绍了STC89C52RC单片机语音汉字显示操纵系统，主若是通过单片机组成的应用系统来完成对语音的录制和播放，汉字的LED点阵显示和语音播放的操纵，从而实现了单片机对语音汉字的控制。

在正常情形下，通过ISD4004对语音报站信息进行播放和利用LED点阵进行相关提示汉字的显示，ISD4004芯片采纳CMOS技术,内含振荡器、防混淆滤波器、滑腻滤波器、音频放大器、自动静噪及高密度多电平闪烁存贮陈列。

芯片设计是基于所有操作必须由微操纵器操纵,操作命令可通过串行通信接口（SPI或Microwire）送入。

通过单片机对报站语音进行搜集处置，同时设定相关汉字显示信息；当到站按键按下时，该系统会发出到站站名及相关语音声音，同时让LED点阵进行汉字提示信息的显示，报站语音和汉字显示终止时等待下一个到站按键的触发。

目的及意义

第一是设计出一种的方便有效的公交车汉字显示报站系统。

单片机智能操纵技术广泛地应用于工业操纵、智能语音等方面，ISD4004系列工作电压3V,单片录放时刻8至16分钟,音质好,适用于移动及其他便携式电子产品中。

芯片采纳多电平直接模拟量存储技术,每一个采样值直接存贮在片内闪烁存贮器中,因此能够超级真实、自然地再现语音、音乐、音调和成效声,幸免了一样固体录音电路因量化和紧缩造成的量化噪声和"金属声"。

采样频率可为,,,,频率越低,录放时刻越长,而音质那么有所下降,片内信息存于闪烁存贮器中,可在断电情形下保留100年（典型值）,反复录音10万次。

而本系统那么大体完成了设计的任务要求，通过STC89C52RC单片机语音录放操纵系统，要紧是通过单片机组成的应用系统来完成对语音的搜集、语音的存储处置、提示汉字的显示和语音播放的操纵，从而实现了单片机对公交车到站的语音汉字显示功能。

第二，为了理论联系实际，用大学所学的理论来进行实际工作，将知识转变成生产力。

通过大学本科四年的学习，已经初步具有了必然的分析和设计能力。

通过本次设计将大学所学的知识进行系统地梳理，归纳和总结，并综合运用这些所学的知识。

公共汽车为外出的人们提供了方便快捷的效劳，而公共汽车的报站直接阻碍效劳的质量。

传统由乘务人员人工报站，该方式因其成效太差和工作强度太大，在很多大城市已经被淘汰。

最近几年来，随着科学技术的日趋进展和进步，微型运算机技术已经在许多领域取得了普遍的应用。

在声学领域，微机技术与各类语音芯片相结合，即可完成语音的合成技术，使得汽车报站器的实现成为可能，从而为市民提供了加倍人性化的效劳。

鉴于传统公交车报站系统的不足的地方，结合公交车辆的利用特点及实际营运环境，设计了一种由单片机操纵的公交车语音报站显示系统。

公交车语音报站显示系统的设计主若是为了弥补人工报站的辛苦和误报的掉队方式，进站、出站播报站名及相关效劳用语，为市民提供更人性化，更完善的效劳。

第二章整体设计的原理及实现

方案论证

本设计主若是通过单片机组成的应用系统来完成对语音的录制、语音的存储处置、语音的播放和汉字显示的操纵，从而实现了单片机对语音报站汉字显示的操纵。

语音录放电路有一起的特点：

语音录制播放环境复杂、现场性强等。

假设采纳一样语音芯片采集语音信号，那么需要设计信号调理电路、A/D转换及相应的接口电路，才能把语音芯片输出的模拟信号转换成数字信号送到运算机去向理。

如此，由于各类因素会造成语音录放系统较大的误差，会使语音系统的稳固性和靠得住性下降。

因此要选择适合的方案，才能使设计取得最大的优化。

语音电路方案论证

方案一：

采纳一般的语音芯片，可知足达到报站信息录制和播放，但一般语音芯片录制语音成效不行，重复性差、靠得住性较差，关于高频率利用和方便录放时不适用。

对一些语音内容不固定并要求现场录音和放音的系统，采纳一样语音芯片实现，录放音的质量难以操纵。

而且在语音录放系统中,采纳一样语音芯片,比如华邦的W90P710系列、HELIOS公司的HZ24QP系列等.但这些芯片输出的都是模拟信号,必需通过进行A/D转换和紧缩处置等才能送给单片机，从而产生了失真、大大降低了录放音质量，并非具有抗断电、音质差、利用不方便、不能反复录放、需专用的语音开发工具、不能随意列改内容和耗电多等缺点。

另外,在语音录放系统中,采纳一般语音芯片.外围电路会比较复杂，而且在软件实现时也需要用到复杂的算法，必然程度上也增加了软件实现的难度。

方案二：

在语音录放系统中，传统的语音芯片是将模拟信号远距离采样进行AD转换，而为了取得较高的语音录放质量，就必需采纳方法解决由长线传输及放大电路零点漂移等造成的误差补偿问题。

采纳语音芯片ISD4004进行语音的录放，直接对模拟信号进行存储。

便于单片机处置及操纵，省去传统的语音录放的很多外围电路。

且该芯片的物理化学性很稳固，此元件线形较好。

对一些语音内容不固定并要求现场录音和放音的系统，采纳一样语音芯片实现，录放音的质量难以操纵。

美国ISD（InformationStorageDevices）公司的ISD系列芯片采纳直接模拟存储专利技术，把语音信号以原始的模拟形式直接存储在片内EEPROM存储器中，无需进行A/D转换和紧缩处置等，从而减少了失真、大大提高了录放音质量，并具有抗断电、音质好、利用方便、可反复录放、无需专用的语音开发工具、能随意列改内容和耗电省等优势，很适合于现场录放音系统。

而且语音录放系统中,采纳一般语音芯片.外围电路会比较复杂，而是用ISD4004芯片直接利用简单的外围电路即可。

而且在软件实现时也不需要用到复杂的算法，必然程度上也减轻了软件实现的难度。

采纳语音芯片ISD4004系列，能够表现系统芯片化那个趋势。

部份功能电路的集成，使整体电路更简练，搭建电路和焊接电路时更快。

而且，集成块的利用，有效地避免外界的干扰，提高语音录放电路的质量和有效性。

因此集成芯片的利用将成为电路进展的一种趋势。

本方案应用这一语音芯片

设计系统方案论证

该系统要紧由语音录放和汉字显示两部份组成。

下面列举两种实现方案：

方案一：

语音录放能够利用一样的语音芯片，汉字显示部份那么利用比较美观的而且内含相当多的字模的液晶显示模块。

考虑到一样语音芯片存储的是数字信号，因此还要设计相应的模数转换电路。

而模拟信号转数字信号进程中，信号失真是令人伤脑筋的问题。

此方案由于利用液晶显示模块，需要进行其驱动的攥写，而且硬件复杂，若是信号产生失真，都将会致使误差的产生，难以完全清除，而且本钱会有较大增加幅度。

方案二：

利用ISD语音芯片和LED点阵模块组成。

其具有以下特点：

①具有高的语音录放质量及有效性，可重复利用；②抗干扰能力强，稳固性好；③信号易于处置、传送和自动操纵；④便于现场录制播放，播放语音显示成效好⑤安装方便，保护简单，工作靠得住性高。

ISD语音芯片能够采纳美国ISD（InformationStorageDevices）公司的ISD4004系列芯片，这种芯片采纳直接模拟存储专利技术，把语音信号以原始的模拟形式直接存储在片内EEPROM存储器中，无需进行A/D转换和紧缩处置等，从而减少了失真、大大提高了录放音质量，并具有抗断电、音质好、利用方便、可反复录放、无需专用的语音开发工具、能随意列改内容和耗电省等优势，很适合于现场录放音系统。

比较两个方案后能够发觉，方案二更适合于用作本系统的实施方案。

尽管方案二不第需要A/D，但考虑到系统扩充等因素，单片性能够选用STC89C52RC。

电路原理的整体设计

基于ISD4004语音芯片的语音报站汉字显示系统的设计研制进程要紧包括：

整体设计、硬件设计、软件设计、仿真调试等几个时期。

关于整体设计，主若是画出原理框图、确信出要紧技术指标。

如图所示：

图系统整体设计框图单片机芯片是与MCS-51兼容的STC89C52RC，STC89C52RC单片机带8K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的低电压、高性能8位微处置器。

语音录放电路利用的是ISD4004-8MS和其外围录放电路，外围电路相当简单；由于其能够进行直接模拟信号的存储，省去了信号模数转换的相关电路，使得信号加倍的稳固、录放音质量好。

同时单片8至16分钟语音录放，内置微操纵器串行通信接口，3V单电源工作，多段信息处置，工作电流25-30mA,维持电流1μA，不耗电信息保留100年（典型值），高质量、自然的语音还原技术，10万次录音周期（典型值），自动静噪功能，片内免调整时钟,可选用外部时钟。

利用9014三极管对录制语音进行放大处置，同时通过LM386及喇叭，对输出语音信号进行放大播放，让语音质量和稳固性加倍高。

汉字显示电路采纳的是16*16LED点阵显示。

一种方式属于静态显示。

显然，静态显示需占用较多的I/O口线。

另一种是动态扫描显示。

通过操纵各个显示器公共阳极轮流接高电平的方法，逐连续番地启动各个LED。

动态显示法是目前各类单片机采纳的流行方式。

其优势是硬件简单，“动态”由软件实现。

因此选用动态显示的方式。

电源电路是给语音芯片ISD4004提供3V稳压电源，利用LM317，通过电阻分压，输出稳固的3V稳固电源，让语音芯片能够正常的工作。

实现语音录制播放功能。

按键操纵电路完成对语音播放和汉字显示开始的操纵，通过对单片机相关引脚的高地电平的操纵，从而完成对语音芯片的操纵，从而达到完成语音报站汉字显示功能。

本章节方案比较后能够发觉，完成了基于ISD4004的语音报站显示的单片机系统的方案论证，选择了更适合于用作本系统的实施方案，完成了电路的整体设计。

第三章硬件部份的设计

硬件组成部份

基于ISD4004语音芯片的语音报站汉字显示系统的硬件设计要紧包括：

（1）电源电路（为语音芯片提供3V稳压电源）；

（2）LED汉字显示电路（完成汉字显示）；（3）ISD4004语音录放电路（完成语音录制放音）；（4）按键操纵电路（完成按键操纵播放录音功能）（5）单片机（电路的核心系统）五部份组成，具体的电路介绍本部份就先不进行详细的介绍，在论文的硬件各部份设计中将会对各个部份的电路进行详细的介绍。

下面我就先对硬件电路设计中利用的要紧器件的技术资料进行相关的介绍。

让咱们对硬件进行整体的了解。

相关芯片介绍

STC89C52RC单片机芯片

STC89C52RC是STC公司生产的低电压，高性能CMOS8位单片机，片内含8Kb的可反复擦写的Flash只读程序存储器和512b的随机存取数据存储器（RAM），器件采纳高密度，非易失性存储技术生产，兼容标准MCS—51指令系统，片内置通用中央处置器（CPU）和Flash存储单元，功能壮大STC89C52RC单片机可为您提供许多高性价比的应用处合，可灵活应用于各类操纵领域。

单片机的可擦除只读存储器能够反复擦除100000次。

将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，是一种高效微操纵器，STC89C52RC单片机为很多嵌入式操纵系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。

如图图STC89C52RC管脚图第7页共61页STC89C52RC有P0、P一、P二、P3四个端口，共有32I/O口，P3口也可作为一些特殊功能口，如下表所示：

表口线P3口的第二功能第二功能P3.4P3.5P3.6P3.7RXDTXDINT0INT1T0T1WRRD串行数据接收（输入）端串行数据发送（输出）端外部中断0输入端外部中断0输入端按时/计数器T0的外部输入端按时计数器T1的外部输入端外数据存储器写选通信号，低电平有效外数据存储器读选通信号，低电平有效P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些操纵信号。

STC89C52RC单片机要紧性能参数：

时钟频率（HZ）：

0~80M8Kash程序存储器512内程序存储器（RAM）2个数据指针3个16位按时器/计数器T0/T14个8位输入输出接口（P0~P3）,共32根I/O口线8个中断源4个优先级看门狗电路

ISD4004语音芯片

Winbond公司的ISD系列语音芯片采纳了“直接模拟量存储”（DAST）专利技术，信号无需通过D/A，A/D转换，数字紧缩和语音合成等复杂的数字信号处置进程，减少了失真，使其声音存贮成效较以前产品有大幅提高，实际试听主观评判能够达到磁带录音机的水平，是目前市场上录放成效最好的语音电路之一。

ISD4004语音芯片采纳CMOS技术，内含晶体振荡器、防混叠滤波器、滑腻滤波器、第8页共61页自动静噪、音频功率放大器及高密度多电平闪烁存储陈列等（见图１），因此只需很少的外围器件就可组成一个完整的声音录放系统。

芯片设计是基于所有操作由微操纵器操纵，操作命令通过串行通信接口（SPI或Micwire）送入。

采样频率可为、、、频率越低，录放时刻越长，而音质那么有所下降。

片内信息存于闪烁存储器中，可在断电情形下保留100年（典型值）反复录10万次。

器件工作电压3Ｖ，工作电流25~30mA，维持电流1uA，单片录放语音时刻8~16min，音质好，适用于移动机及其它便携式电子产品中。

如图、图所示。

图：

ISD4004系列语音芯片内部框图图ISD4004系列语音芯片外部引脚图一、简述●单片8分钟语音录放第9页共61页●内置微操纵器串行通信接口●3V单电源工作●多段信息处置●工作电流25-30mA,维持电流1μA●不耗电信息保留100年（典型值）●高质量、自然的语音还原技术●10万次录音周期（典型值）●自动静噪功能●片内免调整时钟,可选用外部时钟ISD4004系列工作电压3V,单片录放时刻8至16分钟,音质好,适用于移动及其他便携式电子产品中。

芯片采纳CMOS技术,内含振荡器、防混淆滤波器、滑腻滤波器、音频放大器、自动静噪及高密度多电平闪烁存贮陈列。

芯片设计是基于所有操作必需由微操纵器操纵,操作命令可通过串行通信接口（SPI或Microwire）送入。

芯片采纳多电平直接模拟量存储技术,每一个采样值直接存贮在片内闪烁存贮器中,因此能够超级真实、自然地再现语音、音乐、音调和成效声,幸免了一样固体录音电路因量化和紧缩造成的量化噪声和"金属声"。

采样频率可为,,,,频率越低,录放时刻越长,而音质那么有所下降,片内信息存于闪烁存贮器中,可在断电情形下保留100年（典型值）,反复录音10万次。

二、引脚描述电源:

（VCCA,VCCD）为使噪声最小,芯片的模拟和数字电路利用不同的电源总线,而且别离引到外封装的不同管脚上,模拟和数字电源端最好别离走线,尽可能在靠近供电端处相连,而去耦电容应尽可能靠近器件。

地线:

（VSSA,VSSD）芯片内部的模拟和数字电路也利用不同的地线。

同相模拟输入（ANAIN+）这是录音信号的同相输入端。

输入放大器可用单端或差分驱动。

单端输入时,信号由耦合电容输入,最大幅度为峰峰值32mV,耦合电容和本端的3KΩ电阻输入阻抗决定了芯片频带的低端截止频率。

差分驱动时,信号最大幅度为峰峰值16mV，为ISD33000系列相同。

反相模拟输入（ANAIN-）差分驱动时,这是录音信号的反相输入端。

信号通过耦合电容输入,最大幅度为峰峰值16mV音频输出（AUDOUT）提供音频输出,可驱动5KΩ的负载。

片选（SS）此端为低,即向该ISD4004芯片发送指令，两条指令之间为高电平。

第10页共61页串行输入（MOSI）此端为串行输入端，主操纵器应在串行时钟上升沿之前半个周期将数据放到本端,供ISD输入。

串行输出（MISO）ISD的串行输出端。

ISD未选中时,本端呈高阻态。

串行时钟（SCLK）ISD的时钟输入端,由主操纵器产生,用于同步MOSI和MISO的数据传输。

数据在SCLK上升沿锁存到ISD,在下降沿移出ISD。

中断（/INT）本端为漏极开路输出。

ISD在任何操作（包括快进）中检测到EOM或OVF时,本端变低并维持。

中断状态在下一个SPI周期开始时清除。

中断状态也可用RINT指令读取。

OVF标志----指示ISD的录、放操作已抵达存储器的未尾。

EOM标志----只在放音中检测到内部的EOM标志时,此状态位才置1。

行地址时钟（RAC）漏极开路输出。

每一个RAC周期表示ISD存储器的操作进行了一行（ISD4004系列中的存贮器共2400行）。

该信号175ms维持高电平,低电平为25ms。

快进模式下,RAC的μs是高电平,μs为低电平。

该端可用于存储治理技术。

外部时钟（XCLK）本端内部有下拉元件。

芯片内部的采样时钟在出厂前已调校,误差在+1%内。

商业级芯片在整个温度和电压范围内,频率转变在+%内。

工业级芯片在整个温度和电压范围内,频率转变在-6/+4%内,现在建议利用稳压电源。

假设要求更高精度,可从本端输入外部时钟（如前表所列）。

由于内部的防混淆及滑腻滤波器已设定,故上述推荐的时钟频率不该改变。

输入时钟的占空比无关紧要,因内部第一进行了分频。

在不外接地时钟时,此端必需接地。

自动静噪（AMCAP）当录音信号电平下降到内部设定的某一阈值以下时,自动静噪功能使信号虚弱,如此有助于养活无信号（静音）时的噪声。

通常本端对地接1mF的电容,组成内部信号电平峰值检测电路的一部份。

检出的峰值电平与内部设定的阈值作比较,决定自动静噪功能的翻转点。

大信号时,自动静噪电路不衰减,静音时衰减6dB。

1mF的电容也阻碍自动静噪电路对信号幅度的响应速度。

本端接VCCA那么禁止自动静噪。

3、SPI（串行外设接口）ISD4004工作于SPI串行接口。

SPI协议是一个同步串行数据传输协议,协议假定微控制器的SPI移位寄放器在SCLK的下降沿动作,因此对ISD4004而言,在时钟止升沿锁存MOSI引脚的数据,在