【正文】 語(yǔ)音芯片調(diào)試 ...................................................................................... 29 系統(tǒng)調(diào)試 ............................................................................................... 29 小結(jié) ................................................................................................................. 30 5 總 結(jié) ........................................................................................................................ 32 參考文獻(xiàn) ...................................................................................................................... 33 致 謝 .......................................................................................................................... 34 附錄 .............................................................................................................................. 35 1 1 緒論 課題研究的背景及意義 隨著鄉(xiāng)鎮(zhèn)城市化的加快 ， 客運(yùn)汽車交通作為鄉(xiāng)鎮(zhèn)基礎(chǔ)設(shè)施之一 ， 仍然是絕大多數(shù)出行者的首選交通方式。為使得人們特別是為外來(lái)旅游、出差、就醫(yī)、求職等急需了解本地的客運(yùn)汽車路線的人提供高效、方便、快捷的客運(yùn)汽車系統(tǒng) ， 讓他們得到自己所需要的各種相關(guān)信息 ， 以便減少各種可能產(chǎn)生不必要的交通流量 ,提高客運(yùn)汽車的運(yùn)作效率，客運(yùn)汽車自 動(dòng)報(bào)站系統(tǒng)便應(yīng)運(yùn)而生。在計(jì)算機(jī)還未普及之前客運(yùn)汽車報(bào)站管理都是由工作人員人工報(bào)站的方式來(lái)操作的。隨著社會(huì)的進(jìn)步和計(jì)算機(jī)科學(xué)的迅速發(fā)展，便有了客運(yùn)汽車自動(dòng)報(bào)站系統(tǒng)的出現(xiàn)?？瓦\(yùn)汽車應(yīng)用系統(tǒng)帶給公交企業(yè)的將不僅是形象的提升，也是效益的增長(zhǎng)。 現(xiàn)今社會(huì)，客運(yùn)汽車事業(yè)關(guān)乎到大多數(shù)鄉(xiāng)鎮(zhèn)人民的出行，可客運(yùn)汽車的傳統(tǒng)的人工按鍵報(bào)站依然無(wú)法滿足大家對(duì)其的要求。主要表現(xiàn)為：傳統(tǒng)報(bào)站方式是由乘務(wù)人員進(jìn)行人工報(bào)站，因方言或擁擠等情況，該方式工作強(qiáng)度太大其效果往往也太差。為了改變這種狀況，本文設(shè)計(jì)了客運(yùn)汽車的智能報(bào)站系統(tǒng)，在到站時(shí)進(jìn)行語(yǔ)音報(bào)站的同時(shí)并在液晶模塊上進(jìn)行漢字顯示站名。 報(bào)站器的動(dòng)態(tài)發(fā)展趨勢(shì) 從 1831英國(guó)人沃爾特 ?漢考克為他的國(guó)家制造出了世界上第一輛裝有發(fā)動(dòng)機(jī)的汽車起，到今天，客運(yùn)汽車已經(jīng)歷經(jīng)了將近 200 年的發(fā)展過(guò)程 ；從人工報(bào)站到半自動(dòng)語(yǔ)音報(bào)站，客運(yùn)汽車向著越來(lái)越人性化的方向發(fā)展 。 20 世紀(jì) 80 年代中期，Intel 公司將 8051內(nèi)核使用權(quán)以專利互換或出售的形式轉(zhuǎn)給世界許多著名 IC制造廠商，這樣 8051 就變成有眾多制造廠商支持的，發(fā)展出上百個(gè)品種的大家族。到目前為止，其它任何一個(gè)單片機(jī)系列均未發(fā)展到如此的規(guī)模。 客運(yùn)汽 車自動(dòng)報(bào)站器的設(shè)計(jì)主要是為了彌補(bǔ)傳統(tǒng)人工語(yǔ)音報(bào)站的落后方式，使進(jìn)站、出站信息自動(dòng)播報(bào)站名及服務(wù)用語(yǔ)，為市民提供更人性化，更完善的服務(wù) [1]。 目前語(yǔ)音報(bào)站器技術(shù)主要有以下幾種 [2]： 一般語(yǔ)音報(bào)站器，到站前由乘務(wù)人員按動(dòng)進(jìn)站按鈕開始報(bào)站，出站時(shí)由乘務(wù)人員按下出站按鈕，開始預(yù)報(bào)下站的站名，通過(guò)序號(hào)來(lái)記錄各個(gè)站點(diǎn) ；第二種是門控語(yǔ)音報(bào)站器，將開門、關(guān)門時(shí)轉(zhuǎn)換信號(hào)和語(yǔ)音報(bào)站器連接，開門和關(guān)門時(shí)自動(dòng)報(bào)站；第三種是無(wú)線信標(biāo)語(yǔ)音報(bào)站器，它是在每個(gè)客運(yùn)車站點(diǎn)設(shè)置發(fā)射信標(biāo)點(diǎn)，客運(yùn)汽車臨近到站點(diǎn)左右會(huì)收到信標(biāo)信號(hào)，開始自動(dòng)報(bào)站， 出站后信號(hào)消失，開始預(yù)報(bào)下一站，此 報(bào)站器報(bào)站準(zhǔn)確，但 2 需要為每個(gè)站點(diǎn)組 提供序號(hào)。 設(shè)計(jì)的主要目標(biāo)任務(wù) 本課題要求設(shè)計(jì)一 個(gè) 鄉(xiāng)鎮(zhèn)客運(yùn)汽車報(bào)站系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)客運(yùn)汽車的語(yǔ)音自動(dòng)報(bào)站，即在進(jìn)站、出站時(shí)候自動(dòng)播報(bào)語(yǔ)音提示信息及服務(wù)用語(yǔ)，同時(shí)利用 LED 點(diǎn)陣電路進(jìn)行漢字顯示。本設(shè)計(jì)要求利用 SCT89C52 作為主控芯片完成主控電路的設(shè)計(jì)，輔助電路要求包括語(yǔ)音電路、漢字點(diǎn)陣顯示電路、電源電路等 。 技術(shù)指標(biāo) 工作電壓 ： 12V(52 單片機(jī)為 5V,語(yǔ)音芯片 )； 靜態(tài)功耗 ： ? 6W； 音頻輸出 ： ? 10W； 信噪比 ： 34DB； 系統(tǒng)容量 ： 可容納 300 個(gè)站點(diǎn)信息和 8 分鐘語(yǔ)音廣告信息 ； 環(huán)境溫度 ： 30℃～ 80℃ ； 最大廣 告 條數(shù) ： 100 條 。 本文 所做的工作 本文主要介紹了本課題在研發(fā)和設(shè)計(jì) 中的思路與過(guò)程 。 根據(jù)收集的資料及自己的見解，決定將系統(tǒng)分為四個(gè)功能小模塊： 按鍵、語(yǔ)音、液晶顯示、 MCU 模塊，重點(diǎn)分析語(yǔ)音、液晶顯示和按鍵模塊及各模塊軟硬的實(shí)現(xiàn)。硬件方面，首先是元器件的選取，經(jīng)過(guò)反復(fù)測(cè)試與對(duì)比，最后決定語(yǔ)音采用 ISD400液晶用 LCD12864。其次為原理圖的設(shè)計(jì)及 PCB 的制版。軟件方面，先將自己所需路線進(jìn)行錄音，每到一個(gè)站點(diǎn)時(shí)，按下相應(yīng)的按鍵，將 ISD4004中的 Data 傳送給 MCU，通過(guò) MCU 的處理在 LCD12864 液晶上顯示該站點(diǎn)的信息并用小喇叭播放聲音。 基于以上的構(gòu)思，設(shè)計(jì)出硬件的原理圖及畫出軟件的流程圖，通過(guò)軟硬件反復(fù)調(diào)試，最后初步實(shí)現(xiàn)了預(yù)期的效果 。 3 2 硬件電路的設(shè)計(jì) 客運(yùn)汽車報(bào)站系統(tǒng)主要由三 個(gè)部分組成，即主控電路、語(yǔ)音電 路 及 LED 點(diǎn)陣漢字顯示電路 和鍵盤控制電路 。各部分電路的設(shè)計(jì)在本章中 做了詳細(xì)的說(shuō)明。 主控電路的設(shè)計(jì) 關(guān)于 STC89C52 單片機(jī) STC89C52 是一種低功耗、高性能 CMOS8 位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程 Flash 存儲(chǔ)器 [3]。在單芯片上，擁有靈巧的 8 位 CPU 和在系統(tǒng)可編程 Flash， 使得 STC89C52 為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。 具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 8k 字節(jié) Flash， 512 字節(jié) RAM， 32 位 I/O 口線，看門狗定時(shí)器，內(nèi)置 4KB EEPROM， MAX810 復(fù)位電路，三個(gè) 16 位 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器，一個(gè) 6 向 量 2 級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口。另外 STC89C52 可降至 0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持 2 種軟件可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下， CPU 停止工作，允許 RAM、定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護(hù)方式下， RAM 內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。最高運(yùn)作頻率 35Mhz， 6T/12T 可選。 STC89C52 引腳圖如圖 21 所示 [4]。 圖 21 STC89C52 引腳圖 4 VCC：供電電壓。 VSS：接地。 P0 口： P0 口為一個(gè) 8 位漏級(jí)開路雙 向 I/O 口，每腳可吸收 8 個(gè) TTL 門電流。當(dāng) P1 口的管腳第一次寫 1 時(shí)，被定義為高阻輸入。 P0 能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù) /地址的 低 八位。在 FIASH 編程時(shí)， P0 口作為原碼輸入口，當(dāng) FIASH 進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)， P0 輸出原碼，此時(shí) P0 外部必須被拉高。 P1 口： P1 口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P1 口緩沖器能接收輸出 4TTL 門電流。 P1 口管腳寫入 1 后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入， P1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。 P2 口： P2 口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 口緩沖器可接收，輸出 4 個(gè) TTL 門電流，當(dāng) P2 口被寫 “ 1” 時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)， P2 口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。 P2 口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或 16 位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)， P2 口輸出地址的高八位。在給出地址 “ 1” 時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)， P2 口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2 口在 FLASH 編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。 P3 口： P3 口管腳是 8 個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O 口，可接收 輸出 4 個(gè)TTL 門電流。當(dāng) P3 口寫入 “ 1” 后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平， P3 口將輸出電流（ ILL）這是由于上拉的緣故。 P3 也可作為 STC89C52 的一些特殊功能口，如下所示： 管腳 備選功能 RXD（串行輸入口） TXD（串行輸出口） /INT0（外部中斷 0） /INT1（外部中斷 1） T0（記時(shí)器 0 外部輸入） T1（記時(shí)器 1 外部輸入） /WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通） /RD（外 部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通） P3 口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。 RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持 RST 腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。 5 ALE/PROG：當(dāng)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在 FLASH 編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)， ALE 端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的 1/6。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過(guò)一個(gè) ALE 脈沖 。 電源（ VPP） XTAL1：反向振蕩放大器的 輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入 。 XTAL2：來(lái)自反向振蕩器的輸出 。 如想禁止 ALE 的輸出可在 SFR8EH 地址上置 0。此時(shí)， ALE 只有在執(zhí)行MOVX， MOVC 指令是 ALE 才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài) ALE 禁止，置位無(wú)效。 /PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次 /PSEN 有效。但在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的 /PSEN 信號(hào)將不出現(xiàn)。 /EA/VPP：當(dāng) /EA 保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（ 0000HFFFFH），不管是 否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式 1 時(shí)， /EA 將內(nèi)部鎖定為 RESET；當(dāng) /EA 端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在 FLASH 編程期間，此引腳也用于施加 12V 編程 。 振蕩器電路的設(shè)計(jì) 89 系列單片機(jī)的內(nèi)部振蕩器電路如圖 22 所示，由一個(gè)單級(jí)反相器組成。XTAL1 為反相器的輸入， XTAL2 為反相器的輸出?？梢岳盟鼉?nèi)部的振蕩器產(chǎn)生時(shí)鐘，只要在 XTAL1 和 XTAL2 引腳上外接一個(gè)晶體及電容組成的并聯(lián)諧振電路，便構(gòu)成一個(gè)完整的振蕩信號(hào)發(fā)生器，如圖 23 所 示，此方法稱為內(nèi)部方式。 圖 22 STC89C52單片機(jī)內(nèi)部振蕩器電路 XTAL2 XTAL1 內(nèi)部定時(shí) /PD 400? D1 D2 Q1 Rf Q2 VCC Q3 Q4 6 圖 23 片內(nèi)振蕩器等效電路 另一種使用方法如圖 24 所 示，由外部時(shí)鐘源提供一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)到 XTAL1端輸入，而 XTAL2 端浮空。在組成一個(gè)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)時(shí)，多數(shù)采用圖 23 所示的方法，這種方式的結(jié)構(gòu)緊湊，成本低廉，可靠性高。 振蕩器的等效電路如圖 23 上部所示 [5]。在圖中給出了外接元件，即外接晶體及電容 C1， C2，并組成并聯(lián)諧振電路。在電路中，對(duì)電容 C1 和 C2 的值要求不是很嚴(yán)格，如果用高質(zhì)的晶振，則不管頻率為多少， C1， C2 通常都選擇 30pF。有時(shí)，在某些應(yīng)用場(chǎng)合，為了降低成本，晶體振蕩器可用陶瓷振蕩器代替。如果使用陶瓷振蕩器，則電容 C1， C2 的值取 47pF。 圖 24 外部時(shí)鐘接法 通常，在單片機(jī)中對(duì)所使用的振蕩晶體的參數(shù)要求如下： ESR（等效串聯(lián)電阻）：根據(jù)所需頻率按圖 25 選取。 C0（并聯(lián)電容）：最大 。 CL（負(fù)載電容）： 30pF+3pF。 通常，其誤差及溫度變化的范圍要按系統(tǒng)的要求來(lái)確定 [6]。 XTAL2 XTAL1 GND NC CMOS 門 外部振蕩信號(hào) 600 500 400 300 200 100 0 4