【正文】 ng the public transportation operation, could have very many nonessential influences to the , studies the public transportation automatic newspaper station system is extremely essential. This topic main research is based on AT89C51 public transportation automatic newspaper station system front, this system stations of arrival the pronunciation newspaper station in the public transportation, and has the LED nixietube to demonstrate, to main terminal when the public transportation may station of arrival the information to the main terminal transmission, convenient main terminal arrangement public transportation coach topic request designs a public transportation automatic newspaper station system, realizes the public transportation pronunciation automatic newspaper station, namely is entering the station, outputting time disseminates news the voice prompt information and the service language automatically, simultaneously carries on the Chinese character demonstration using the LED lattice electric design request using AT89C51 took the master control chip pletes the master control electric circuit the design, auxiliary circuit request including pronunciation electric circuit, Chinese character lattice display circuit, power circuit and so on. The public transportation newspaper station system mainly is posed by four parts, namely master control electric circuit, pulse examination electric circuit, pronunciation electric circuit as well as LED lattice Chinese character display circuit. Keywords Automatic newspaper station。 公共汽車為外出的人們提供了方便快捷的服務(wù)，而公共汽車的報(bào)站直接影響服務(wù)的質(zhì)量。鑒于傳統(tǒng)公交車報(bào)站系統(tǒng)的不足之處，結(jié)合公交車輛的使用特點(diǎn)及實(shí)際營(yíng)運(yùn)環(huán)境，設(shè)計(jì)了一種由單片機(jī)控制的公交車自動(dòng)報(bào)站系統(tǒng) [1] 。 公交車報(bào)站器在公交事業(yè)中占有舉足輕重的地位，它直接影響到公交車的服務(wù)質(zhì)量。另外兩種是手動(dòng)電子報(bào)站和人工報(bào)站的方式，而它們都離不開司務(wù)人員，加大司乘人員的工作強(qiáng)度。 本課題要求設(shè)計(jì)一公交車自動(dòng)報(bào)站系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)公交車的語(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。傳統(tǒng)由乘務(wù)人員人工報(bào)站，該方式因其效果太差和工作強(qiáng)度太大，在很多大城市已經(jīng)被淘汰。 公交車自動(dòng)報(bào)站器的設(shè)計(jì)主要是為了彌補(bǔ)改變傳統(tǒng)語(yǔ)音報(bào)站器必須有司機(jī)操控才能工作的落后方式，進(jìn)站、出站自動(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)。目前公交車報(bào)站有三種方式，一種是利用 GPS 全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)的公交車報(bào)站系統(tǒng)，在司機(jī)座位后面隔板上，安裝了一臺(tái) 15 英寸的液晶電視和 GPS 信號(hào)接收器，安裝了這套設(shè)備后，公交車在語(yǔ)音報(bào)站的同時(shí)，通過(guò)液晶電視還可以顯示到站站名的字幕，這樣如果沒(méi)聽(tīng)清報(bào)站的話，通過(guò)顯示屏，乘客也可以一目了然。手動(dòng)電子報(bào)站一般有司機(jī)或者乘務(wù)員控制，經(jīng)常出現(xiàn)錯(cuò)報(bào)，誤報(bào)的情況。本設(shè)哈爾濱理工大學(xué)遠(yuǎn)東學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 2 計(jì)要求利用 AT89C51 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。以 AT89C51 為主控芯片，對(duì)外來(lái)脈沖計(jì)數(shù)，結(jié)合語(yǔ)音芯片 ISD4004 輸出語(yǔ)音。 2. 脈沖計(jì)數(shù)：光電耦合器的信號(hào)進(jìn)入 C51 后，采用中斷方式對(duì)脈沖計(jì)數(shù)。 6. 輸出顯示： LED 點(diǎn)陣漢字顯示。 圖 22 原理框圖 本系統(tǒng)使用 8031 作為 CPU，由 CPU來(lái)控制語(yǔ)音合成芯片 TC8830AF，使其工作在 CPU控制模式下。 方案選擇 將方案一與方案二進(jìn)行比較，方案二是采用 8031 單片機(jī)控制，通過(guò)鍵盤來(lái)控制報(bào)站時(shí)刻，并不完全符合設(shè)計(jì)的要求，它仍然需要操作員員手動(dòng)控制，所以本課題決定選用方案一，它使用 AT89C51 作為主控制芯片，通過(guò)對(duì)里程 的計(jì)數(shù)來(lái)控制報(bào)站時(shí)刻，完全無(wú)需人工介入，選用的語(yǔ)音芯片是美國(guó) ISD 公司的 ISD4004，該芯片與其它語(yǔ)音芯片相比較，其語(yǔ)音音質(zhì)好，錄放時(shí)間長(zhǎng) 。它主要由下面幾個(gè)部分組成： 1 個(gè) 8 位中央處理單元 (CPU)、片內(nèi) Flash 存儲(chǔ) 器、片內(nèi) RAM、 4 個(gè) 8 位的雙向可尋址 I/O 口、 1 個(gè)全雙工 UART(通用異步接收發(fā)送器 )的串行接口、 2 個(gè) 16 位的定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器、多個(gè)優(yōu)先級(jí)的嵌套中斷結(jié)構(gòu)，以及一個(gè)片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路。在掉電方式中 ，片內(nèi)振蕩器停止工作，由于時(shí)鐘被 “凍結(jié) ”，使一切功能都暫停，故只保存片內(nèi) RAM中的內(nèi)容，直到下一個(gè)硬件復(fù)位為止。 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。 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。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。 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。 RST：復(fù)位輸入。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。此時(shí)， ALE 只有在執(zhí)行 MOVX， MOVC 指令是ALE 才起作用。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。在 FLASH 編程期間，此引腳也用于施加 12V編程電源 (VPP)。 XTAL1 為反相器的輸入， XTAL2 為反相器的輸出。 振蕩器的等效電路如圖 35 上部所示。如果使用陶瓷振蕩器，則 電容 C1， C2 的值取 47pF。 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。當(dāng)系統(tǒng)處于正常工作狀態(tài)時(shí)，且振蕩器穩(wěn)定后，如RST 引腳上有一個(gè)高電平并維持 2 個(gè)機(jī)器周期 (24 個(gè)振蕩周期 )，則 CPU就可以響應(yīng)并將系統(tǒng)復(fù)位。如果在系統(tǒng)復(fù)位期間將 ALE 和 /PSEN 引腳拉成低電平，則會(huì)引起芯片進(jìn)入不定狀態(tài) 。由于人的動(dòng)作很快也會(huì)使按鈕保持接通達(dá)數(shù)十毫秒，所以，保證能滿足復(fù)位的時(shí)間要求。 | S5 | S6 | S1 | S2 | S3 | S4 | S5 | S6 | S1 | S2 | S3 | S4 | S5 | S6 | S1 | S2 | S3 | RST： INST ADDR INST ADDR INST ADDR INST ADDR INST ADDR INST ALE： /PSEN： P0： 11 振蕩周期 19 振蕩周期 Vcc AT89C51 RST GND 10uF + Vcc 哈爾濱理工大學(xué)遠(yuǎn)東學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 11 上電復(fù)位的過(guò)程是在加電時(shí)，復(fù)位電路通過(guò)電容加給 RST 端一個(gè)短暫的高電平信號(hào)，此高電平信號(hào)隨著 Vcc 對(duì)電容的充電過(guò)程而逐漸回落，即 RST 端的高電平信號(hào)必須維持足夠長(zhǎng)的時(shí)間。 如果系統(tǒng)在上電時(shí)得不到有效的復(fù)位，則在程序計(jì)數(shù)器 PC 中將得不到一個(gè)合適的初值，因此， CPU可能會(huì)從一個(gè)未被定義的位置開始執(zhí)行程序。 電壓變換電路的設(shè)計(jì) 公交車上所使用的電源電壓為 24V，而 AT89C51 芯片的工作電壓為 5V，所以需要將24V 的電壓轉(zhuǎn)換成 5V 電壓。由于集成穩(wěn)壓器具有穩(wěn)壓精度高、工作穩(wěn)定可靠、外圍電路簡(jiǎn)單、體積小、重量輕等顯箸優(yōu)點(diǎn)，在各種電源電路中得到了普遍的應(yīng)用。它的內(nèi)部含有限流保護(hù)、過(guò)熱保護(hù)和過(guò)壓保護(hù)電路，采用了噪聲低、溫度漂移小的基準(zhǔn)電壓源，工作穩(wěn)定可靠 [9] 。用它們可以檢測(cè)磁場(chǎng)及其變化，可在各種與磁場(chǎng)有關(guān)的場(chǎng)合中使用。取用了各種補(bǔ)償和保護(hù)措施的霍爾器件的工作溫度范圍寬，可達(dá) 55℃ ～ 150℃ 。前者是直接檢測(cè)出受檢測(cè)對(duì)象本身的磁場(chǎng)或磁特性，后者是檢測(cè)受檢對(duì)象上人為設(shè)置的磁場(chǎng)，用這個(gè)磁哈爾濱理工大學(xué)遠(yuǎn)東學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 13 場(chǎng)來(lái)作被檢測(cè)的信息的載體，通過(guò)它，將許多非電、非磁的物理量例如力、力矩、壓力、應(yīng)力、位置、位移、速度、加 速度、角度、角速度、轉(zhuǎn)數(shù)、轉(zhuǎn)速以及工作狀態(tài)發(fā)生變化的時(shí)間等，轉(zhuǎn)變成電量來(lái)進(jìn)行檢測(cè)和控制。為保證霍爾器件，尤其是霍爾開關(guān)器件的可靠工作，在應(yīng)用中要考慮有效工作氣隙的長(zhǎng)度。 工作磁體和霍爾器件間的運(yùn)動(dòng)方式有： (a)對(duì)移； (b)側(cè)移； (c)旋轉(zhuǎn)； (d)遮斷。因此，必須外接一個(gè)電阻器 (即負(fù)載電阻器 )來(lái)限制流過(guò)管子的電流，使它不超過(guò)最大允許值 (一般為 20mA)，以免損壞輸出管。光電耦合器以光X ① ② ③ +5V R 哈爾濱理工大學(xué)遠(yuǎn)東學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 14 電轉(zhuǎn)換原理傳輸信息，它不僅使信息發(fā)出端 (一次側(cè) )與信息接收并輸出端 (二次側(cè) )是 絕緣的，從而對(duì)地電位差干擾有很強(qiáng)的抑制能力，而且有很強(qiáng)的抑制電磁干擾能力。光電耦合器可用于隔離電路、負(fù)載接口及各種家用電器等電路中。光電耦合器的電流傳輸比為 10%～ 250%，響應(yīng)時(shí)間小于 10us，其電路如圖 212 所示。 ISD1100 系列中有 10s 和 12s 的單片聲音錄放器件 ISD1110 和 ISD1112。 ISD2500 系列中有 32s、 40s、 48s、 64s 和 60s、 75s、 90s、 120s 的單片聲音錄放器件ISD253 ISD25 ISD254 ISD2564 和 ISD2560、 ISD257 ISD2590、 ISD120。 語(yǔ)音芯片 ISD4004 ISD4000 系列單片聲音錄放器件是用 CMOS 工藝實(shí)現(xiàn)的高語(yǔ) 音質(zhì)量、 3V 工作電壓的集成電路芯片，特別適用于移動(dòng)電話和各種便攜式產(chǎn)品。錄音數(shù)據(jù)被存放方法是通過(guò) ISD 的多級(jí)存儲(chǔ)專利技術(shù)實(shí)現(xiàn)的，用聲音和聲頻信號(hào)的自然形式直接存放在故態(tài)存儲(chǔ)器中，從而提供高質(zhì)量回放語(yǔ)音的保真度。輸入放大器可用單端或差分驅(qū)動(dòng)。信號(hào)通過(guò)耦合電容輸入 ,最大幅度為峰峰值 16mV 音頻輸出 (AUD OUT)：提供音頻輸出 ,可驅(qū)動(dòng) 5KΩ的負(fù)載。 ISD 未選中時(shí) ,本端呈高阻態(tài)。 ISD 在任何操作 (包括快進(jìn) )中檢測(cè)到 EOM 或 OVF時(shí) ,本端變低并保持。 EOM 標(biāo)志 只在放音中檢測(cè)到內(nèi)部的 EOM 標(biāo)志時(shí) ,此狀態(tài)位才置 1。快進(jìn)哈爾濱理工大學(xué)遠(yuǎn)東學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 17 模式下， RAC 的 是高電平， 為低電平。商業(yè)級(jí)芯片在整個(gè)溫度和電壓范圍內(nèi) , 頻率變化在 +%內(nèi)。輸入時(shí)鐘的占空比無(wú)關(guān)緊要 ,因內(nèi)部首先進(jìn)行了分頻。檢出的峰值電平與內(nèi)部設(shè)定的閾值作比較 ,決定自動(dòng)靜噪功能的翻轉(zhuǎn)點(diǎn)。 3. 極限參數(shù) (1)支流電源電壓范圍 (Vcc～ Vss)： ～ + (2)輸入電壓范圍 (所有引腳 )： ()～ (Vcc+) (3)輸入電壓范圍 (所有引腳，輸入電流不超過(guò) 177。 (1)所有串行數(shù)據(jù)傳送都是由 /SS 引腳上的下降沿開始。 (5)輸入操作碼和地址的格式如下： 8 位控制碼 和 16 位地址 (6)每個(gè)由 EOM 或溢出產(chǎn)生的結(jié)果信號(hào)都將產(chǎn)生中斷，包括報(bào)文周期插入周期。有可能在同一個(gè) SPI 周期讀中斷數(shù)據(jù)和啟動(dòng)一個(gè)新的操作。 以下是控制寄存器的說(shuō)明： (1)N 控制寄存器：用于控制操作。當(dāng)其為 1 時(shí)，允許報(bào)文插入；當(dāng)其為 0時(shí)，關(guān)閉報(bào)文插入功能。當(dāng)其為 1 時(shí)，忽略輸入地址寄存器的內(nèi)容A9A0/A15A0。存儲(chǔ)器管理時(shí)，RAC(行地址時(shí)鐘 )引腳和 IAB 可以用來(lái)繞著存儲(chǔ)器分段移動(dòng)。典型的被存儲(chǔ)信息可以保存時(shí)間高達(dá) 100 年，同一個(gè)