基于单片机公交车语音报站器设计Word文档格式.doc
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4.2录音/放音控制程序 21
4.3主程序设计 22
第五章系统的制作、焊接与调试 23
5.1系统的制作 23
5.2系统的焊接 23
5.3系统的调试 23
设计总结 25
参考文献 26
致谢 27
附录 28
附录一系统的主程序清单 28
附录二基于单片机公交车语音报站器设计的原理图 34
附录三基于单片机公交车语音报站器设计的PCB图 35
附录四基于单片机公交车语音报站器设计的元器件清单 36
附录五基于单片机公交车语音报站器设计的实物图 37
附录六基于单片机公交车语音报站器设计的使用说明 38
基于单片机公交车语音报站器设计
摘要
根据AT89S52单片机的特点和公交车报站的特点，本文提出了一种用单片机控制语音芯片进行公交车语音模拟报站的方法，同时给出了软硬件设计的方法，设计过程中包括硬件电路设计和软件程序编写两个方面。
本系统硬件利用AT89S52作为CPU进行总体控制，通过ISD2590P语音芯片建立语音信息库，对语音信息进行自由组合，形成变化多样的语音信息，利用LM386功放播出语音信息以及提示语音，同时运用LCD液晶显示器进行站数显示。
当公交车到达某站点，用键盘控制本系统工作，通过语音电路输出语音信息和提示，LCD液晶显示器同时显示时间、年、月、日、星期信息。
时间采用实时时钟芯片DS1302来获取信息，通过手动键盘，识别语音播放地址，驱动扬声器播放相应站名。
该公交车报站器结构简单，使用灵活，功能稳定，音质自然、清晰，无论对于社会或者科研都有一定的研究价值。
关键词：
公交车，液晶显示器，单片机，语音芯片
Thedesignofbusstation-voicereportedwerebasedontheMCU
Abstract
AccordingtothecharacteristicsoftheAT89S52microcontrollerandthecharacteristicsofbus-stop,thispaper,avoicechipwithamicroprocessorcontrolledvoicesynthesizerreportedthebusstation,andgivesthehardwareandsoftwaredesignmethods,designprocess,includinghardwaredesignandtwoaspectsofsoftwareprogramming.ThesystemhardwareusingAT89S52astheCPUforoverallcontrol,theestablishmentbyISD2590voicechipvoiceinformationdatabase,andafreecombinationofvoiceinformationtoformadiversevoicemessage,voicemessagebroadcastusingLM386amplifierandvoiceprompts,whiletheuseofLCD（liquidcrystaldisplay）tostationnumberdisplayed.Whenthebusreachesasite,usethekeyboardtocontrolthesystemwork,theoutputvoiceinformationthroughvoicecircuitsandtips,LCDsimultaneouslyshowstime,year,month,day,weekInformation,realtimeclockchipDS1302usedtoobtaintimeinformationbymanualkeyboard,voicebroadcastaddressrecognition,drivingspeakerbroadcaststationname.Thebus-stopdevicestructureissimple,flexible,functionalstability,andsoundnatural,clearly,regardlessofsocialorscientificresearchhassomevalue.
Keywords：
Bus,LCD,MCU,VoiceChip
前言
随着我国城市建设的发展，对城市服务行业的服务质量要求也越来越高。
公交车作为市民出行的主要交通工具，已经被越来越多的市民所熟悉，公交车服务质量它代表了一个城市交通发展的水平。
现如今由售票员人工售票，报站的公交车已经基本没有了，无人售票公交车在街头逐渐多起来了，语音报站器也被广泛使用，这在相当大的程度上免除了乘务人员沿途报站的麻烦，给许多不熟悉公交线路的乘客带来了方便。
随着电子技术的不断发展，单片机技术的日益成熟，和多媒体技术的普遍应用，使得公交车语音报站器服务更加完善。
本设计结合单片机的特点和公交车报站器的特点，提出了一种基于单片机AT89S52来控制语音芯片ISD2590进行公交车语音报站，并通过LCD1602来显示当前实时情况。
本设计的论文包括硬件电路设计和软件程序设计两个方面，其中前者主要在第三章中重点叙述，后者在第四章中叙述。
在本设计论文的结尾，分别附有与本设计相关的资料，包括设计系统主程序，系统原理图，系统PCB图，系统元件清单，系统实物图及系统使用说明。
第一章语音报站器设计的意义及任务
1.1语音报站器设计的意义
现如今由售票员人工售票，报站的公交车已经基本没有了，无人售票公交车在街头逐渐多起来了，语音报站器也被广泛使用，这在相当大的程度上免除了乘务人员沿途报站的麻烦，给许多不熟悉公交线路的乘客出行带来了方便。
1.2设计任务
设计过程中包括硬件电路设计和软件程序编写两个方面。
本系统硬件利用AT89S52作为CPU进行总体控制，通过ISD2590语音芯片建立语音信息库，对语音信息进行自由组合，形成变化多样的语音信息，利用LM386功放播出站号语音信息以及提示语音信息，同时运用LCD液晶显示器进行相应站好显示。
当公交车到达某站点时，用键盘控制本系统工作，通过语音电路输出语音信息和提示，LCD液晶显示器同时显示时间、年、月、日、星期信息，时间采用实时时钟芯片DS1302来获取时间，通过手动键盘，识别语音播放地址，驱动扬声器播放站名。
该公交车报站器设计结构简单，使用灵活，功能稳定，音质自然、清晰，无论对于社会或者科研也有一定的研究价值。
第二章系统的硬件设计和方案对比选择
本章重点主要是从系统结构图来阐述了硬件的设计以及从方案上对比选择各个电路部分的元件，目的是使系统达到一个低成本、高质量、稳定可靠的设计。
2.1系统设计结构图
根据系统设计的要求和设计思路，确定该系统的系统设计结构图。
如图2.1所示。
硬件电路主要由MCU微处理控制器单元、LCD液晶显示模块、语音芯片、功放、按键控制、实时时钟电路、晶振电路、串口部分等电路组成。
图2.1系统结构设计图
2.2系统设计方案对比选择
根据设计要求，结合实际情况和设计成本要求，对系统主要部分的电路方案叙述如下。
2.2.1MCU微处理控制器的方案对比选择
方案一：
MCU微处理控制器的种类很多，有ATMEL公司生产的AT89SXX系列单片机，其中有8位的单片机，也有16位的单片机。
AT89S52为8位的单片机，它是一种低损耗、高性能的CMOS微处理器，片内有8K字节的存储空间，128字节RAM、4个8位并口、1个全双工串行口、2个16位定时/计数器，寻址范围64K。
并且可以在线进行重复编程、快速擦除、快速写入程序，能重复擦除/写入1000次左右，数据保存时间为十年。
方案二：
微处理控制器也有凌阳公司生产的，同样有8位的CPU和16位的CPU。
它也有很多特点，比如：
体积小、集成度高、可靠性好、易于扩展；
具有较强的中断处理能力；
功能强、效率高的指令系统及低功耗、低电压。
但是其应用领域主要是为控制处理数据处理以及数字信号处理等领域，其中凌阳的16位单片机就是为适应这种发展而设计的。
综上所述，在本设计中，考虑到本人对单片机的运用熟练度和单片机的功能领域，选择ATMEL公司生产的AT89S52单片机作为本设计的微控制器。
2.2.2LCD液晶显示模块的方案对比选择
显示的方法有很多种，其中LED数码管是常用的一种显示方法。
在这个设计中，可以用LED数码管来显示相应站台的站号，提醒司机知道是去向或者是回向的第几站，让司机心里有数，同时增加显示数字的可读性。
该设计中，显示站号至少要2个LED数码管，显示时间信息要12个，显示星期信息要1个，总共需要15个LED数码管。
单价是1.2元，那15个共需要15×
1.2=18（元）。
另外在PCB布线过程中很困难，给设计带来很不方便的使用。
LCD1602液晶显示器是一块价廉物美的器件，其体积小，控制简单，使用方便。
它能显示2行16列的数字或英文信息，另外连接它的线很少，只要8根数据线和3根控制线，这样给使用带来很大的方便，节约单片机I/O口。
市场上一块LCD1602的价格也只在15元左右，比数码管便宜。
方案三：
功能强大、可以显示中文文字的LCD12864液晶显示器，其价格贵，体积大，控制比LCD1602稍微复杂点，但是使用也是很方便的。
在控制使用上，需要8根数据线和3根控制线，其余的PSB、和BLA直接与VCC相连接。
但是在本设计中使用它的性价比不高，体积大，占用覆铜板面积大，而且笨拙。
综上所述，在LCD液晶显示模块上，选择方案二中的LCD1602液晶显示器作为本设计的显示模块。
显示时间、星期、去向或者是回向的站号信息，方便司机读取其上面的信息知道目前的实时情况。
2.2.3语音芯片的方案对比选择
台湾公司生产的APR9600语音录放芯片，是采用模拟存储技术的一款音质好、低噪音、不怕断电、可反复录放的新型语音芯片，单片可录放32-60秒，串行控制时可分256段以上，并行控制时最大可分8段。
与ISD同类芯片相比它具有：
价格便宜，有多种手动控制方式，分段管理方便、多段控制时电路简单、采样速度及录放音时间可调、每个单键均有开始停止循环多种功能等特点，同时保留了ISD2500芯片的一些特点，都是DIP28双列直插塑料封装，在管脚排列上也基本相同。
美国ISD公司生产的ISD2500系列芯片，按录放时间60秒、75秒、90秒和120秒可分成ISD2560、2575、2590和25120四种。
ISD2500系列语音电路具有抗断电、音质好，使用方便以及使用语音还原技术和自动静噪功能强等优点。
它的最大特点在于片内有E2PROM容量为480K的存储空间，所以录放时间长；
同时由于E2PROM可以电擦除，所以次芯片可以随录、随放，任意改写或删除，不需专用的语言固化开发系统进行编程和烧录；
重复录音次数为1万次以上，录放的信息可以保存l0年以上，断电后信息不会丢失。
它有10个地址输入端，寻址能力可达1024位；
最多能分600段；
设有OVF（溢出）端，便于多个器件级联。
综上所述，结合本设计的需要及控制情况，选择方案二最好。
台湾公司生产的APR9600语音录放芯片和美国ISD公司的ISD2590语音录放芯片相比，相同点都是DIP28双列直插塑料封装，在管脚排列上也基本相同，+5V电源供电，可以不加功放直接外接驱动扬声器。
但是不同点是ISD2590的录放时间为90s，在本设计中需要录音时间长点的，利于每个站台的录音和报站；
另外，在控制上，ISD2590可以直接通过地址的方式查询录音信息并通过扬声器报放录音信息；
最后也是最重要的，ISD2590具有录音结束标志，当录音结束后，单片机可以通过读取该标志产生中断信号，使、PD置高电平，从而控制ISD2590进入不工作节能状态。
2.2.4实时时钟电路的方案对比选择
DS1302是美国DALLAS公司推出的一种高性能、低功耗、带RAM的实时时钟电路芯片，它可以对年、月、日、星期、时、分、秒进行计时，具有闰年补偿功能，工作电压为2.5V～5.5V。
采用三线接口与CPU进行同步通信，并可采用突发方式一次传送多个字节的时钟信号或RAM数据。
DS1302内部有一个31×
8的用于临时性存放数据的RAM寄存器。
DS1302是有主电源/后背电源双电源引脚，可以同时对后背电源进行涓细电流充电。
DS12887也是是美国DALLAS半导体公司最新推出的串行接口实时时钟芯片，采用CMOS技术制成，内部具有晶振和时钟芯片备份锂电池。
采用DS12887芯片设计的时钟电路无需任何外围电路和器件，并具有良好的微机接口。
DS12887芯片具有微功耗、外围接口简单、精度高、工作稳定可靠等优点，可广泛用于各种需要较高精度的实时时钟系统中。
但是由于它是串行接口的，外接单片机需要接很多引脚，才能对它达到一个很好的控制。
综上所述，结合本设计的实际问题及单片机的I/O口线，选择方案一中的DS1302作为本设计的实时时钟电路的芯片。
其控制方便、占单片机I/O口线少、体积小、价格便宜，方便本设计的使用。
2.2.5串口部分的方案选择
AT89S52单片机有一个全双工的串行通讯口，所以单片机和电脑之间可以方便地进行串口通讯。
但是进行串行通讯时需要满足一定的条件，比如电脑的串口是RS-232电平的，而单片机的串口是TTL电平的，两者之间必须有一个电平转换电路，在本设计中采用了专用芯片MAX232进行电平转换，它是美信公司专门为电脑的RS-232标准串口芯片设计的接口电路芯片，使用+5V单电源供电。
第三章系统的硬件设计电路及元件说明
本章根据系统设计结构图来对每个部分的电路进行分析和说明，重点讲述微控制器AT89S52、语音芯片ISD2590、液晶显示模块LCD1602、实时时钟芯片DS1302和串口部分的MAX232芯片。
该系统中AT89S52是核心器件，系统的设计原理图如附录二所示。
3.1MCU微控制器电路
AT89S52的塑封图如图3.1所示，它为DIP40双列直插塑料封装。
AT89S52作为系统的核心控制元件，只有它能正常工作后才能使其它的元件进入正常工作状态。
因此，下面对AT89S52进行必要的说明，AT89S52的管脚如图3.2所示。
图3.1AT89S52的塑封图图3.2AT89S52的管脚图
1）VCC：
40脚，供电电压，一般接+5V电压。
2）GND：
20脚，接工作地。
3）P0口：
1～8脚，P0口是一个8位漏极开路的双向I/O口。
作为输出口，每位能驱动8个TTL逻辑电平。
对P0端口写“1”时，引脚用作高阻抗输入。
当访问外部程序和数据存储器时，P0口也被作为低8位地址/数据复用。
在这种模式下，P0具有内部上电阻。
但是P0口在程序校验作为输出指令字节时，需要外部加上拉电阻，一般上拉电阻选4.7K～10K为宜。
本设计中用5.1K的排阻对P0口进行上拉电平。
4）P1口：
32～39脚，P1口是一个内部具有上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4个TTL门电流。
P1端口写入“1”后，被内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为作输入口使用。
作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流。
5）P2口：
20～27脚，P2口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平。
对P2端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。
6）P3口：
10～17脚，P3口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口，P3输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平。
对P3端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。
7）RESET：
9脚，复位输入端。
当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。
8）：
30脚，当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。
在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。
在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。
因此它可用作对外部输出的脉冲或用于系统校验。
9）PSEN：
29脚，外部程序存储器的选通信号。
10）：
31脚，访问外部程序存储器控制信号。
当为低电平时，读取外部程序存储器；
当端为高电平时，则读取内部程序存储器，设计中一般接高电平。
11）XTAL1：
19脚，振荡器反相放大器和内部时钟发生电路的输入端。
如采用外部时钟源时，XTAL1为输入端。
12）XTAL2：
18脚，振荡器反相放大器的输出端。
如采用外部时钟源时，XTAL2应悬空不接。
3.2LCD液晶显示电路
液晶显示器以其微功耗、体积小、显示内容丰富、超薄轻巧的诸多优点，在各种小系统中得到了更广泛的应用。
本设计中使用的液晶显示模块是LCD1602。
图3.3所示为本设计LCD1602的连接图。
图3.3LCD1602的连接图
LCD1602是一种用5x7点阵图形来显示字符的液晶显示器模块，它显示的容量为2行16个字。
其实物如图3.4和图3.5所示，它的显示内容丰富、体积小、美观和易于控制都是本设计选择作为显示模块的原因。
其引脚结构图如图3.6所示。
图3.4LCD1602正面图
图3.5LCD1602反面图
图3.6LCD1602引脚结构图
关于LCD1602的引脚说明如下：
1）第1脚：
GND为地电源。
2）第2脚：
VCC接+5V电源。
3）第3脚：
VEE为液晶显示器对比度调整端。
接+5V电源时对比度最弱，接地电源时对比度最高，对比度过高时会产生“鬼影”，使用时可以通过一个10K的精密电位器调整对比度，一般对比电压为0.7V左右。
4）第4脚：
RS为寄存器选择。
高电平时选择数据寄存器，否则选择指令寄存器。
5）第5脚：
为读写信号线。
高电平时进行读操作，低电平时进行写操作。
当RS和共同为低电平时可以写入指令或者显示地址，当RS为低电平为高电平时可以读出忙信号，当RS为高电平为低电平时可以写入数据。
6）第6脚：
E端为使能端。
当E端由高电平跳变成低电平时，液晶模块执行命令。
7）第7～14脚：
D0～D7为8位双向数据线。
8）第15脚：
背光灯VCC，一般直接和+5V电源相连接。
9）第16脚：
背光灯GND。
LCD1602液晶模块内部的字符发生存储器已经存储了160个不同的点阵字符图形，这些字符图有：
阿拉伯数字、英文字母的大小写、常用的符号、和日文假名等，每一个字符都有一个固定的代码，比如大写的英文字母“A”的代码是01000001B（41H），显示时模块把地址41H中的点阵字符图形显示出来，我们就能看到字母“A”。
LCD1602液晶模块内部的控制器共有11条控制指令，如表3.1所示。
表3.1控制指令表
指令
RS
R/W
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
清显示
1
光标返回
*
置输入模式
I/D
S
显示开/关控制
D
C
B
光标或字符移位
S/C
R/L
置功能
DL
N
F
置字符发生存贮器地址
字符发生存贮器地址
置数据存贮器地址
显示数据存贮器地址（ADD）
读忙标志或地址
BF
计数器地址（AC）
写数到CGRAMD或DRAM
要写的数
从CGRAMD或DRAM读数
读出的数据
它的读写操作、屏幕和光标的操作都是通过指令编程来实现的（说明：
1为高电平，0为低电平）。
指令1：
清显示，指令码01H，光标复位到地址00H位置。
指令2：
光标复位，光标返回到地址00H。
指令3：
光标和显示模式设置I/D：
光标移动方向，高电平右移，低电平左移。
S：
屏幕上所有文字是否左移或者右移。
高电平表示有效，低电平则无效。
指令4：
显示开关控制。
D：
控制整体显示的开与关，高电平表示开显示，低电平表示关显示。
C：
控制光标的开与关，高电平表示有光标，低电平表示无光标。
B：
控制光标是否闪烁，高电平闪烁，低电平不闪烁。
指令5：
光标或显示移位S/C：
高电平时移动显示的文字，低电平时移动光标。
指令6：
功能设置命令DL：
高电平时为4位总线，低电平时为8位总线。
N：
低电平时为单行显示，高电平时双行显示。
F：
低电平时显示5X7的点阵字符，高电平时显示5x10的点阵字符（有些模块是DL：
高电平时为8位总线，低电平时为4位总线）。
指令7：
字符发生器RAM地址设置。
指令8：
DDRAM地址设置。
指令9：
读出忙信号和光标地址。
BF为忙标志位，高电平表示忙，此时模块不能接收命令或者数据，如果为低电平表示不忙，模块就能接收相应的命令或者数据。
指令10：
写数据。
指令11：
读数据。
液晶显示模块是一个慢显示器件，所以在执行每条指令之前一定要确认模块的忙标志位是不是为低电平，是低电平则表示不忙，否则此指令失效。
要显示字符时要先输入显示字符地址，也就是告诉模块在哪里显示字符。
表3.2为
升级会员 