【正文】 務(wù)質(zhì)量。近年來，隨著科學(xué)技術(shù)的日益發(fā)展和進(jìn)步，微型計(jì)算機(jī)技術(shù)已經(jīng)在許多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。 公交車報(bào)站系統(tǒng)主要由四個(gè)部分組成，即主控電路、脈沖檢測電路、語音電路以及 LED 點(diǎn)陣漢字顯示電路。為此，研究公交車自動(dòng)報(bào)站系統(tǒng)是非常必要的。第六周：完成論文，將論文與實(shí)際情況進(jìn)行論證。設(shè)計(jì)題目： 基 于 單 片 機(jī) 的 公 交 車 自 動(dòng) 報(bào) 站 器 的 設(shè) 計(jì)設(shè)計(jì)要求：設(shè)計(jì)進(jìn)度要求：第一周：確定設(shè)計(jì)題目,查找、搜集相關(guān)資料。 第五周：對自動(dòng)報(bào)站器進(jìn)行設(shè)計(jì)。 摘　　要供交車已經(jīng)成為一般工薪族和學(xué)生族出門必須的交通工具，目前公交車上采用的公交報(bào)站系統(tǒng)具有語音和顯示報(bào)站的基本功能，但由于報(bào)站時(shí)采用司機(jī)手動(dòng)切換，一方面增加了司機(jī)的勞動(dòng)強(qiáng)度，另一方面由于司機(jī)的誤報(bào)或漏報(bào)，造成乘客誤下或漏下，對于公交運(yùn)營產(chǎn)生了很大負(fù)面影響，更會對乘客造成很多不必要的影響。本設(shè)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音電路、漢字點(diǎn)陣顯示電路、電源電路等。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，為市民提供更人性化，更完善的服務(wù)。目前在美國部分城市 GPS 衛(wèi)星定位系統(tǒng)已經(jīng)投入使用，國內(nèi)也有此類產(chǎn)品的研制開發(fā)，其功能強(qiáng)大，系統(tǒng)穩(wěn)定，但其投資昂貴，尤其是一些中小城市無法承受。提供舒適，安全、便捷的乘車環(huán)境，對于公交企業(yè)來說，不僅是應(yīng)盡的責(zé)任，亦是不斷追求的目標(biāo)。以 AT89C51 為主控芯片，對外來脈沖計(jì)數(shù)，結(jié)合語音芯片 ISD4004 輸出語音。2. 脈沖計(jì)數(shù)：光電耦合器的信號進(jìn)入 C51 后，采用中斷方式對脈沖計(jì)數(shù)。6. 輸出顯示：LED 點(diǎn)陣漢字顯示。 主控電路的設(shè)計(jì) 關(guān)于 AT89C51 單片機(jī)AT89C 單片機(jī)的結(jié)構(gòu)框圖如圖 3－ 1 所示。在空閑方式中，CPU 停止工作，而 RAM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串行口和中斷系統(tǒng)都繼續(xù)工作。VSS：接地。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。并因此作為輸入時(shí)，P2 口的管腳被外部拉低，將輸出電流。P2 口在 FLASH 編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號和控制信號。P3 口也可作為 AT89C51 的一些特殊功能口，如下表所示：口管腳 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)存儲器寫選通） /RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通）P3 口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號。在 FLASH 編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。如想禁止 ALE 的輸出可在 SFR8EH 地址上置 0。 /PSEN：外部程序存儲器的選通信號。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)部程序存儲器。[6] 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 3－ 3 所示，由一個(gè)單級反相器組成。在組成一個(gè)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)時(shí)，多數(shù)采用圖 3－ 5 所示的方法，這種方式的結(jié)構(gòu)緊湊，成本低廉，可靠性高。有時(shí)，在某些應(yīng)用場合，為了降低成本，晶體振蕩器可用陶瓷振蕩器代替。CL（負(fù)載電容）：30pF+3pF。89 系列單片機(jī)的復(fù)位信號是從 RST 引腳輸入到芯片內(nèi)的施密特觸發(fā)器中的。在 RST 端電壓變低后，經(jīng)過 12 個(gè)機(jī)器周期后退出復(fù)位狀態(tài)，重新啟動(dòng)時(shí)鐘，并恢復(fù) ALE 和/PSEN 的狀態(tài)。當(dāng)人為按下按鈕時(shí)，則 VCC 的+5V 電平就會直接加到 RST 端。對于 CMOS 型單片機(jī)，由于在 RST 端內(nèi)部有一個(gè)下拉電阻，故可將外部電阻去掉，而將外接電容減至 1uF。另外，在復(fù)位期間，端口引腳處于隨機(jī)狀態(tài)，復(fù)位后，系統(tǒng)將端口置為全“1”態(tài)。VccAT89C51RST10uF +VccGND 表 3－ 1 各特殊功能寄存器的復(fù)位值專用寄存器 復(fù)位值 專用寄存器 復(fù)位值PC 0000H TCON 00HACC 00H B 00HPSW 00H SP 07HDPTR 0000H P0P3 FFHIP 00000B IE 000000BTMOD 00H TH0 00HTL0 00H TH1 00HTL1 00H SCON 00HSBUF 不定 PCON（ CHMOS） 00000B在本設(shè)計(jì)中復(fù)位電路采用的是上電復(fù)位，即如圖 3－ 9 所示。 集成穩(wěn)壓器是指將不穩(wěn)定的直流電壓變?yōu)榉€(wěn)定的直流電壓的集成電路。 78xx 系列集成穩(wěn)壓器是常用的固定正輸出電壓的集成穩(wěn)壓器，輸出電壓有 5V、6V、9V、12V、15V、18V、24V 等規(guī)格，最大輸出電流為 。 127805324V++5V+ 圖 3－ 10 電壓變換電路 脈沖檢測電路的設(shè)計(jì) 霍爾器件簡介霍爾器件是一種磁傳感器?；魻柧€性器件的精度高、線性度好；霍爾開關(guān)器件無觸點(diǎn)、無磨損、輸出波形清晰、無抖動(dòng)、無回跳、位置重復(fù)精度高（可達(dá) um 級） 。按照被檢測的對象的性質(zhì)，可將它們的應(yīng)用分為直接應(yīng)用和間接應(yīng)用。在空氣隙中，磁感應(yīng)強(qiáng)度會隨距離增加而迅速下降。 因?yàn)榛魻柶骷枰ぷ麟娫?，在作運(yùn)動(dòng)或位置傳感時(shí)，一般令磁體隨被檢測物體運(yùn)動(dòng)，將霍爾器件固定在工作系統(tǒng)的適當(dāng)位置，用它去檢測工作磁場，再從檢測結(jié)果中提取被檢信息。輸出管導(dǎo)通時(shí)，它的輸出端和線路的公共端短路。若在Io 為 20mA（霍爾電路輸出管允許吸入的最大電流） ，發(fā)光二極管的正向壓降VLED=，電源電壓 VCC=5V，所需的負(fù)載電阻器的阻值 ????（） 圖 3－ 11 霍爾開關(guān)與發(fā)光二極管X①②③+5VR .2. 32 光電耦合器簡介光電耦合器是一種電信號的耦合器件，它一般是將發(fā)光二極管和光敏三極管的光路耦合在一起，輸入電信號加于發(fā)光二極管上，輸出信號由光敏三極管取出。無觸點(diǎn)且輸入與輸出在電氣上完全隔離等特點(diǎn)，因而在各種電子設(shè)備上得到廣泛的應(yīng)用。[10] 脈沖檢測電路的設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是對轉(zhuǎn)軸所轉(zhuǎn)過的圈數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)，考慮到車輛將在復(fù)雜的環(huán)境中運(yùn)行，而霍爾元件具有耐震動(dòng)，不怕灰塵、油污、水汽及鹽霧等的污染或腐蝕的優(yōu)點(diǎn)，故采用可靠的霍爾元件 DN6848 作為信號采集裝置，再經(jīng)過光電耦合器 4N25輸入給單片機(jī)。ISD 系列語音芯片有 ISD1100 系列、ISD1200 系列、ISD1400 系列、ISD2500 系列、ISD4000 系列和 ISD5000 系列幾種。ISD1800 系列中有 8s、10s、12s 和 16s 的單片單段聲音錄放器件 ISD1810。其中 ISD1100 系列、ISD1200 系列和 ISD1400 系列都是獨(dú)立使用；ISD2500 系列是手動(dòng)切換或則與微控制器兼容，放音時(shí)可以用邊沿或電平進(jìn)行觸發(fā)；ISD4000系列、ISD5000 系列都帶有微控制器 SPI 或 Microwire 串行接口。這個(gè)系列的新片要求用于微處理器或微控制器系列，通過串行外圍接口 SPI 或 Microwire 串行接口進(jìn)行尋址和控制。同相模擬輸入(ANA IN+)： 這是錄音信號的同相輸入端。反相模擬輸入(ANA IN)：差分驅(qū)動(dòng)時(shí),這是錄音信號的反相輸入端。串行輸出(MISO)：ISD 的串行輸出端。中斷(/INT)：本端為漏極開路輸出。OVF 標(biāo)志指示 ISD 的錄、放操作已到達(dá)存儲器的未尾。該信號 175ms 保持高電平，低電平為25ms。芯片內(nèi)部的采樣時(shí)鐘在出廠前已調(diào)校,誤差在 +1%內(nèi)。由于內(nèi)部的防混淆及平滑濾波器已設(shè)定,故上述推薦的時(shí)鐘頻率不應(yīng)改變。通常本端對地接 1mF 的電容,構(gòu)成內(nèi)部信號電平峰值檢測電路的一部分。本端接 VCCA 則禁止自動(dòng)靜噪。而對 ISD4004 數(shù)據(jù)輸入是由 MOSI 引腳上的上升沿驅(qū)動(dòng)，數(shù)據(jù)輸出是由 MISO引腳上的下降沿驅(qū)動(dòng)。（4） 錄音和放音操作的初始化是通過把/SS 引腳為低電平使能芯片，把操作碼和地址串行輸入。需要注意的是，移入的數(shù)據(jù)與當(dāng)前系統(tǒng)的操作是一致的。SPI 控制寄存器用于各個(gè)期間功能的控制，這些控制包括放音、錄音、報(bào)文插入、上電和掉電、啟動(dòng)和停止操作以及忽略地址指針等。當(dāng)其為 1 時(shí)選擇放音操作；R當(dāng)其為 0 時(shí)，選擇錄音操作。當(dāng)其為 1 時(shí)，控制上電；當(dāng)其為 0 時(shí)，掉電進(jìn)入節(jié)能狀態(tài)。為了連續(xù)放音或錄音，IAB 應(yīng)該在相應(yīng)行結(jié)束前變?yōu)?1，否則將會從同一行的地址處重復(fù)操作。[12] 錄音、放音電路的設(shè)計(jì)ISD4004 聲音錄放器件的采樣頻率為 ，它單片錄放時(shí)間有8min、10min、12min 和 16min 幾種，其采用內(nèi)置非易失性 FLASH 存儲器，這種快擦寫存儲器斷電不會丟失數(shù)據(jù)，所以保存數(shù)據(jù)不需要耗電。功放電路連線圖如圖 3－ 15 所示。當(dāng)其為 1 時(shí)，忽略輸入結(jié)構(gòu)和外接元件如圖3－ 15 所示。24VD1R1+6V100U6LM317/CYL312VINADJVOUT380 10uFD2R21uF圖 3－ 17 電壓變換電路 錄音設(shè)計(jì)電路的連線圖如圖 3－ 18 所示，MIC 是麥克風(fēng)，即語音信號的輸入端，輸出的模擬語音信號經(jīng)過三極管組成的放大器放大后加到 ISD4004 語音芯片的 ANA IN反向模擬輸入端。LED 可看承具有恒壓特性，其正向壓降變化不大，有一定的穩(wěn)定作用，其發(fā)光強(qiáng)度隨工作電流增大而增大。構(gòu)成方式有兩大類：一是筆段字符式，一般又有三種：7 段（/8 段）數(shù)碼管、15 段（ /17 段）數(shù)碼管和 6 段符號顯示器；二是點(diǎn)陣字符式，一般有 5588 和 1616 等若干種點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)。這種器件根據(jù)顯示數(shù)位分類，可以分為一位、雙位和多位LED 顯示器，一位 LED 顯示器就稱作 LED 數(shù)碼管，兩位以上的一般就稱作 LED 顯示器。15 段與 17 段顯示器的區(qū)別在于外框上下兩橫結(jié)構(gòu)不一樣，17 段顯示器的上橫和下橫分別被分成兩個(gè)筆段，而 15 段顯示器則分別為一個(gè)筆段。而點(diǎn)陣式 LED 顯示器就可以解決這個(gè)問題，常見的點(diǎn)陣式 LED 顯示器有5588 和 1616 等若干種點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)。（1）硬件譯碼常用的硬件譯碼器有 BCD—7 段譯碼器 MC14558，把譯碼器與驅(qū)動(dòng)電路集成在一起的 BCD—7 段譯碼驅(qū)動(dòng)器 MC14547，進(jìn)一步把鎖存器、譯碼器和驅(qū)動(dòng)器集成在一起的 BCD—7 段鎖存譯碼驅(qū)動(dòng)器 MC14513 和十六進(jìn)制輸出的鎖存譯碼驅(qū)動(dòng)器MC14495 等。（1）靜態(tài)顯示驅(qū)動(dòng)當(dāng) LED 顯示器工作于靜態(tài)顯示驅(qū)動(dòng)方式時(shí)，不同數(shù)位 LED 數(shù)碼管的公共極（共陰極或共陽極）將被連接在一起并接地或+5V ，而每個(gè)數(shù)位的 8 段筆段分別與一個(gè) 8 位鎖存器相連。每一個(gè)數(shù)位上的字符顯示都需要靠筆段字形驅(qū)動(dòng)和數(shù)位驅(qū)動(dòng)相配合，如果數(shù)位顯示該位字符，持續(xù)施加一段時(shí)間的電壓，然后再顯示下一個(gè)數(shù)位的字符。4. 數(shù)據(jù)輸入接口方式數(shù)據(jù)輸入接口方式有并行輸入方式和串行輸入方式兩種。RAM 的缺點(diǎn)是數(shù)據(jù)的易失性，即一旦掉電，所存的數(shù)據(jù)全部丟失。表 3－ 2 靜態(tài) RAM6116 工作方式與控制信號之間的關(guān)系 /CS /OE /WE A0A10 D0D7 工作狀態(tài)1 高阻態(tài) 低功耗維持0 0 1 穩(wěn)定 輸出 讀0 0 穩(wěn)定 輸入 寫 LED 點(diǎn)陣漢字顯示電路的設(shè)計(jì)電路圖如圖 3－ 20 所示。243。190。顯示屏分 32 頁，每頁由 16 行 8 列 LED 發(fā)光二極管構(gòu)成，在 LED 點(diǎn)陣顯示屏中，用一片 416 譯碼器 74LS154 進(jìn)行行譯碼，將地址 A0A3 譯碼形成行信號，用兩片 416 譯碼器 74LS154 組成一個(gè) 532 譯碼器，進(jìn)行頁譯碼，將地址 A4A8 譯碼形成頁選通信號，分別用以選通一片 74LS244，系統(tǒng)通過此74LS244 的數(shù)據(jù)線向該頁的某行（由 A0A3 譯碼選通）上的 8 個(gè)發(fā)光二極管送入顯示信息。顯存中的數(shù)據(jù)由單片機(jī)在需要時(shí)寫入，寫入時(shí)，單片機(jī)的 置低電平( 平時(shí)為高電平) ，封鎖計(jì)數(shù)器 U13 的計(jì)數(shù)脈沖 CP(注：CP 為占空比為10：1 的方波信號)，同時(shí)選通緩沖器 U8 和 U9 的第 2 組通道(經(jīng)非門 U11A 反向輸出的高電平封鎖緩沖器 U7 和 U9 的第 1 組通道)，使單片機(jī)送入的地址信號 A0—A8通過緩沖器(UU9) 作為顯存的地址信號，單片機(jī)送來的數(shù)據(jù)(P0 ．0—P0．7)就可以通過緩沖器 U12 寫入 顯存( 已為低電平)中的對應(yīng)地址單元內(nèi)，顯示信息完全寫入后， 被置成高電平 (緩沖器 U8 和 U9 的第 2 組通道被封鎖，緩沖器 U7和 U9 的第 1 組通道開鎖)，計(jì)數(shù)脈沖 CP 開鎖，計(jì)數(shù)器 U13 工作，循環(huán)提供 9 位地址信號，使顯存中的點(diǎn)陣數(shù)據(jù)被循環(huán)送入顯示屏(此時(shí)，U12 輸出高阻態(tài)，實(shí)現(xiàn)顯示屏的數(shù)據(jù)總線與單片機(jī)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)總線間的隔離)，以實(shí)現(xiàn)漢字提示信息的顯示輸出。本章主要講了主控部分、語音輸出部分以及 LED 顯示部分的程序設(shè)計(jì)