【正文】 內(nèi)外概況 隨著城市交通的快速發(fā)展，公交汽車為外出的人們提供了方便快捷的服務(wù)。傳統(tǒng)報(bào)站方式是由乘務(wù)人員進(jìn)行人工報(bào)站，該方式因其效果太差和工作程度太大，在很多大城市已經(jīng)被淘汰。 公交應(yīng)用系統(tǒng)帶給公交企的將不僅是形象的提升，也是效益的增長(zhǎng)。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)已經(jīng)成為實(shí)現(xiàn)許多控制系統(tǒng)的常規(guī)性工具。由于單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的高可靠性，軟、硬件的高利用系數(shù)，優(yōu)異的性價(jià)比，使它的應(yīng)用范圍有傳統(tǒng)的過程控制，逐步進(jìn)入數(shù)值處理、數(shù)字信號(hào)處理以及圖象處理等高技術(shù)領(lǐng)域。這種將模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量的過程即是 A/D轉(zhuǎn)換。在這方面 ， SPCE061A做得很好?！?nSP 單片機(jī)的內(nèi)部集成了一個(gè) 10 位的 A/D 轉(zhuǎn)換器，它采用逐次逼近式原理實(shí)現(xiàn)模 /數(shù)轉(zhuǎn)換?！?nSP 中的 ADC 由以下幾部分組成：10 位數(shù) /模轉(zhuǎn)換器 DAC0、 10 位數(shù)據(jù)緩存器 DAR0、逐次逼近寄存器 SAR、比較器COMP 以及 ADC 控制寄存器。 MIC_IN 一般用于麥克風(fēng)通道輸入，對(duì)較弱的信號(hào)一般經(jīng)音頻放大器 AGC（ Automation Gain Control） 自動(dòng)增益控制放大后再進(jìn)行A/D 轉(zhuǎn)換。’nSP?內(nèi)核，具有豐富的硬件資源，并集成了 ICE（在線仿真 接口），可以直接利用該接口對(duì)芯片進(jìn)行下載（燒寫）、仿真、調(diào)試等操作。 SPCE061A能在 工作電壓范圍內(nèi)工作，時(shí)鐘頻率為 ，較高的工作速度使其能快速處理復(fù)雜的數(shù)字信號(hào)，因而大大地拓寬了其應(yīng)用領(lǐng)域。其特性參數(shù)表如下： 表 SPCE061A 特性參數(shù)表 工作電壓 (CPU)VDD ～ ,(I/O)VDDH為 VDD～ CPU工作頻率 ～ 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 2K Word SRAM 程序存儲(chǔ)器 32K Word FLASHRom I/O端口 2組 16位可編程輸入 /輸出端口 中斷 14個(gè)中斷源， FIQ和 IRQ兩個(gè)中斷優(yōu)先級(jí) 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 兩組 16位可編程定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器端口 模 /數(shù)轉(zhuǎn)換器 7共通道 10位電壓 ADC和單通道 10位聲音ADC 數(shù) /模轉(zhuǎn)換器 2過 10位 DAC輸出通道 UART 一個(gè)全雙工通用異步串行接口 SIO 一個(gè)同步串行設(shè)備接口 節(jié)電功能 具備弱振方式和睡眠方式 WatchDog功能 具備清除時(shí)間周期為 其他功能 低電壓復(fù)位、低電壓監(jiān)測(cè)、保密功能等 沈陽(yáng)工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 SPCE061A的內(nèi)部模塊主要分為： CPU、存儲(chǔ)模塊、定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器、 ADC、 I/O接口、電源電路模塊、音頻電路。 圖 SPCE061A 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 SPCE061A單片機(jī)具有一套易學(xué)易用且效率較高的指令系統(tǒng)和一個(gè)使用方便的集成開發(fā)環(huán)境。只要了解了庫(kù)函數(shù)的使用方法，就能很容易地完成語(yǔ)音錄放，所有這些都大大方便了軟件開發(fā)。這種將模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù) 字量的過程即是 A/D轉(zhuǎn)換。在這方面， SPCE061A做得很好。 u’nSP中的 ADC由以下幾部分組成： 10位數(shù) /模轉(zhuǎn)換器 DAC0、 10位數(shù)據(jù)緩存器 DAR0、逐次逼近寄存器 SAR、比較器 COMP以及 ADC控制寄存器。 MIC_IN一般用于麥克風(fēng)通道輸入，對(duì)較弱的信號(hào)一般經(jīng)音頻放大器 AGC（ Automation Gain Control） 自動(dòng)增益控制放大后再進(jìn)行 A/D轉(zhuǎn)換。 公交車報(bào)站器 5 表 A/D 轉(zhuǎn)換中的量化和編碼 B15 B14 B13~ B3 B2 B1 B0 控制功能描述 Read_ mux FALL Channel_sel 1 10 位模 /數(shù)轉(zhuǎn)換未完成 0 10 位模 /數(shù)轉(zhuǎn)換完成 0 0 0 模擬信號(hào)電壓通過 MIC＿ INO輸 入 0 0 1 模擬信號(hào)電壓通過 MIC＿ IN1輸入 0 1 0 模擬信號(hào)電壓通過 MIC＿ IN2輸入 0 1 1 模擬信號(hào)電壓通過 MIC＿ IN3輸入 1 0 0 模擬信號(hào)電壓通過 MIC＿ IN4輸入 1 0 1 模擬信號(hào)電壓通過 MIC＿ IN5輸入 1 1 0 模擬信號(hào)電壓通過 MIC＿ IN6輸入 1 1 1 模擬信號(hào)電壓通過 MIC＿ IN7輸入 SPCE061A內(nèi)嵌了最新的 16位微處理器 181。它內(nèi)含有 8個(gè)寄 存器： 4個(gè)通用寄存器 R1～ R4， 1個(gè)程序計(jì)數(shù)器 PC， 1個(gè)堆棧指針 SP， 1個(gè)基址指針 BP和 1個(gè)段寄存器 SR。此外， SPCE061A有 3個(gè) FIQ中斷和 14個(gè) IRQ中斷，并且?guī)в幸粋€(gè)由指令 BREAK控制的軟中斷。’nSP?不僅可以進(jìn)行加、減等基本算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算，還可以完成用于數(shù)字信號(hào)處理的乘法運(yùn)算和內(nèi)積運(yùn)算。外圍基本模塊包括：晶振輸入模塊（ OSC）、鎖相環(huán) 外圍電路（ PLL）、復(fù)位電路（ RESET）、指示燈（ LED）等。61板為 Probe和 EZ_Probe各自提供了一組接口，可通過 S5跳線來選擇使用的接口類型。 圖 ICE 電路框圖 公交車報(bào)站器 7 3 系統(tǒng)方案 系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求 要求設(shè)計(jì)一個(gè)操作友好且成本很低的公交車報(bào)站器，具體要求如下： ① 可以存放較多的服務(wù)用語(yǔ)和廣告詞（ 10 條以上） ； ② 要求操作簡(jiǎn)單，每站只需按一次鍵即可播報(bào)全部報(bào)站內(nèi)容（前方將要到達(dá)的站名，上下車提示服務(wù)用語(yǔ)） ； ③ 要求具有跳站、上行、下行切換控制功能； ④ 要求語(yǔ)音播報(bào)具有 16 檔音量調(diào)節(jié)功能； ⑤ 要求站牌信息及服務(wù)信息等都能通過液晶屏顯示出來； ⑥ 時(shí)間、日歷播報(bào)、顯示和調(diào)整功能。為存儲(chǔ)語(yǔ)音資源，在 51單片機(jī) 外圍配備一塊 K9F1208 FLASH 芯片，作為存儲(chǔ)器，另外再外擴(kuò)一片專用語(yǔ)音處理芯片?？驁D如圖 ： 圖 方案一系統(tǒng)框圖 沈陽(yáng)工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 方案二： 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，選用 SPCE061A單片機(jī)作為主控芯片，由于這顆芯片是 SOC ，使用較少的外圍器件就能實(shí)現(xiàn)最小系統(tǒng)。外圍擴(kuò)展鍵盤、顯示器件，擴(kuò)展 SPR4096 FLASH芯片 存儲(chǔ)語(yǔ)音資源。 SPCE061A單片機(jī)是 SOC 的，只需使用較少的外圍器件即可組成最小系統(tǒng)，大大降低了系統(tǒng)的復(fù)雜性，提高了穩(wěn)定性。 SPR4096 是 4Mbit 的 NOR FLASH，可以存儲(chǔ)設(shè)計(jì)要求的語(yǔ)音資源，而三星的 K9F1208是大容量的 NAND FLASH，在存儲(chǔ)空間上嚴(yán)重浪費(fèi)，而且 NAND FLASH 在操作起來比較復(fù)雜，增加了開發(fā)難度。 SPCE061A是整個(gè)設(shè)計(jì)的核心控制器件，負(fù)責(zé)控制液晶屏輸出，鍵盤信息的采集輸入和語(yǔ)音資源的播報(bào)。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，規(guī)劃系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)如圖 ： 公交車報(bào)站器 9 圖 系統(tǒng) 硬件結(jié)構(gòu)圖 其中， SID、 SCLK分別為 12864液晶顯示器的串行數(shù)據(jù)輸入端和時(shí)鐘輸入端，IOB0~1與 SPR4096的 SCK和 SDA相連接， IOB8~15與 4*4鍵盤相連接。采用鍵控結(jié)構(gòu)。 SPY0029是凌陽(yáng)公司設(shè)計(jì)的電壓調(diào)整 IC，采用 CMOS工藝，具有靜態(tài)電流低、驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)、線性調(diào)整出色等特點(diǎn)。公交車報(bào)站器 11 VDDP為 PLL鎖相環(huán)電源，接 SPCE061A的 7腳； VDD和 VDDA分別為數(shù)字電源與模擬電源，分別接 SPCE061A的 15腳和 36腳； AVSS1是模擬地，接 SPCE061A的24腳； VSS是數(shù)字地，接 SPCE061A的 38腳； AVSS2接音頻輸出電路的 AVSS2。如圖 ，圖中的 SPY0030是一款音頻驅(qū)動(dòng)放大芯片，可以工作在 ～ 6V范圍內(nèi) (兩節(jié)電池即可工作 )由于它的便攜性而有著廣泛的實(shí)際應(yīng)用。語(yǔ)音提示輸出直接采用 DAC通道，經(jīng)信號(hào)放大后，由 SPEAKER(揚(yáng)聲器 )輸出。 利用該模塊靈活的接口方式和簡(jiǎn)單、方便的操作指令，可構(gòu)成全中文人機(jī)交互圖形界面。 低電壓低功耗是其又一顯著特點(diǎn)。 MSGL12864是使用 HD61202及其兼容控制驅(qū)動(dòng)器作為列驅(qū)動(dòng)器 ， 同時(shí)使用HD61203作為行驅(qū)動(dòng)器的液晶模塊 。 在 MSGL12864中，兩片 HD61202及其兼容控制驅(qū)動(dòng)器的 ADC均接高電平，RST也接高電平，這樣在使用 MSGL12864時(shí)就不必再考慮這兩個(gè)引腳的作用。 對(duì)于 MSGL12864， 只要供給 GND、 Vcc和 V0即可， HD61202和 HD61203所需的電源將由模塊內(nèi)部電路在 Vcc和 V0、 GND的作用下產(chǎn)生。其電路原 理圖如下： 圖 鍵盤輸入電路 表 鍵盤各按鍵功能表 按鍵 公交車報(bào)站狀態(tài) 時(shí)間設(shè)置狀態(tài) S0 逐次播放上行各站提示語(yǔ)，每按一次按順序播放一個(gè) 無效 S1 逐次播放下行各站提示語(yǔ)，每按一次按順序播放一個(gè) 無效 沈陽(yáng)工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 S2 播放警告用語(yǔ) “ 車輛拐彎，請(qǐng)注意安全 ” 無效 S3 播放提示語(yǔ) “ 車上有老弱病殘?jiān)谐丝?，?qǐng)讓座 ” 無效 S4 播放娛樂音樂或廣告 無效 S5 進(jìn)入設(shè)置時(shí)間狀態(tài) 設(shè)置切換 S6 顯示在時(shí)間 /日期 /年之間切換 增加 S7 打開或關(guān)閉數(shù)碼管 減小 SPR4096 存儲(chǔ)模塊 SPR4096是一個(gè)高性能的 4Mbit(512K8bit)FLASH,分為 256個(gè)扇區(qū) (Sector),每個(gè)扇區(qū)為 2KB。 SPR4096 內(nèi)置了一個(gè)總線存儲(chǔ)器接口和一個(gè)串行接口，它允許單片機(jī)通過8bit 并行模式或者 1bit 串行模式訪問 FLASH/SRAM 存儲(chǔ)區(qū)。最大讀電流為 2mA。 CF7 為低電平時(shí)選中 FLASH，高電平時(shí)選中 SRAM. 圖 是 SPR4096 與單片機(jī)的硬件連接圖。 CF0～ CF2 接高電平， CF7 接低電平，選中 FLASH。主要包括以下部分的程序：主程序、音頻輸出子程序、液晶屏顯示子程序、存儲(chǔ)子程序、按鍵掃描子程序。為了能夠體現(xiàn)設(shè)計(jì)的思路，每個(gè)功能都將從原理、所用函數(shù)以及程序流程圖幾個(gè)方面分別介紹。在此先對(duì) SPCE061A的指令系統(tǒng)與集成開發(fā)環(huán)境作一個(gè)簡(jiǎn)單的介紹。 RD:目的寄存器或目的存儲(chǔ)器指針 Rs：源 寄存器或源存儲(chǔ)器指針； IM6 IM16： 6位 16位立即數(shù)； A6 A16存儲(chǔ)器 6位 16位常量； RxRy：序列寄存器， X Y為序列號(hào) 1為最低 7為最高； MR：由 R4 R3 組成的 32位結(jié)果寄存器（ R4為高字組 R3為低字組）； + * ～：加減求補(bǔ)操作符記號(hào)； amp。根據(jù)操作數(shù)的數(shù)目又可區(qū)