【正文】 的 PCB 圖 ?????????????????????????????35附錄四 基于單片機公交車語音報站器設(shè)計的元器件清單 ??????????????????????36附錄五 基于單片機公交車語音報站器設(shè)計的實物圖 ??????????????????????????????37附錄六 基于單片機公交 車語音報站器設(shè)計的使用說明 ??????????????????????????38基于單片機公交車語音報站器設(shè)計摘要根據(jù) AT89S52 單片機的特點和公交車報站的特點，本文提出了一種用單片機控制語音芯片進行公交車語音模擬報站的方法，同時給出了軟硬件設(shè)計的方法，設(shè)計過程中包括硬件電路設(shè)計和軟件程序編寫兩個方面。當公交車到達某站點，用鍵盤控制本系統(tǒng)工作，通過語音電路輸出語音信息和提示，LCD 液晶顯示器同時顯示時間、年、月、日、星期信息。該公交車報站器結(jié)構(gòu)簡單，使用靈活，功能穩(wěn)定，音質(zhì)自然、清晰，無論對于社會或者科研都有一定的研究價值。公交車作為市民出行的主要交通工具，已經(jīng)被越來越多的市民所熟悉，公交車服務(wù)質(zhì)量它代表了一個城市交通發(fā)展的水平。隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展，單片機技術(shù)的日益成熟，和多媒體技術(shù)的普遍應(yīng)用，使得公交車語音報站器服務(wù)更加完善。本設(shè)計的論文包括硬件電路設(shè)計和軟件程序設(shè)計兩個方面，其中前者主要在第三章中重點敘述，后者在第四章中敘述。第一章 語音報站器設(shè)計的意義及任務(wù) 語音報站器設(shè)計的意義隨著我國城市建設(shè)的發(fā)展，對城市服務(wù)行業(yè)的服務(wù)質(zhì)量要求也越來越高?，F(xiàn)如今由售票員人工售票，報站的公交車已經(jīng)基本沒有了，無人售票公交車在街頭逐漸多起來了，語音報站器也被廣泛使用，這在相當大的程度上免除了乘務(wù)人員沿途報站的麻煩，給許多不熟悉公交線路的乘客出行帶來了方便。設(shè)計過程中包括硬件電路設(shè)計和軟件程序編寫兩個方面。當公交車到達某站點時，用鍵盤控制本系統(tǒng)工作，通過語音電路輸出語音信息和提示，LCD液晶顯示器同時顯示時間、年、月、日、星期信息，時間采用實時時鐘芯片 DS1302來獲取時間，通過手動鍵盤，識別語音播放地址，驅(qū)動揚聲器播放站名。第二章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計和方案對比選擇 本章重點主要是從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖來闡述了硬件的設(shè)計以及從方案上對比選擇各個電路部分的元件，目的是使系統(tǒng)達到一個低成本、高質(zhì)量、穩(wěn)定可靠的設(shè)計。如圖 所示。圖 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計圖 系統(tǒng)設(shè)計方案對比選擇根據(jù)設(shè)計要求，結(jié)合實際情況和設(shè)計成本要求，對系統(tǒng)主要部分的電路方案敘述如下。AT89S52 為 8 位的單片機，它是一種低損耗、高性能的 CMOS 微處理器，片內(nèi)有 8K 字節(jié)的存儲空間，128 字節(jié) RAM、4 個 8 位并口、1 個全雙工串行口、2 個 16 位定時/計數(shù)器，尋址范圍64K。方案二：微處理控制器也有凌陽公司生產(chǎn)的，同樣有 8 位的 CPU 和 16 位的CPU。但是其應(yīng)用領(lǐng)域主要是為控制處理數(shù)據(jù)處理以及數(shù)字信號處理等領(lǐng)域，其中凌陽的 16 位單片機就是為適應(yīng)這種發(fā)展而設(shè)計的。 LCD 液晶顯示模塊的方案對比選擇方案一：顯示的方法有很多種，其中 LED 數(shù)碼管是常用的一種顯示方法。該設(shè)計中，顯示站號至少要 2 個 LED 數(shù)碼管，顯示時間信息要 12 個，顯示星期信息要 1 個，總共需要 15 個 LED 數(shù)碼管。另外在PCB 布線過程中很困難，給設(shè)計帶來很不方便的使用。它能顯示 2 行 16 列的數(shù)字或英文信息，另外連接它的線很少，只要 8 根數(shù)據(jù)線和 3 根控制線，這樣給使用帶來很大的方便，節(jié)約單片機 I/O 口。方案三：功能強大、可以顯示中文文字的 LCD12864 液晶顯示器，其價格貴，體積大，控制比 LCD1602 稍微復(fù)雜點，但是使用也是很方便的。但是RST在本設(shè)計中使用它的性價比不高，體積大，占用覆銅板面積大，而且笨拙。顯示時間、星期、去向或者是回向的站號信息，方便司機讀取其上面的信息知道目前的實時情況。與 ISD 同類芯片相比它具有：價格便宜，有多種手動控制方式，分段管理方便、多段控制時電路簡單、采樣速度及錄放音時間可調(diào)、每個單鍵均有開始停止循環(huán)多種功能等特點，同時保留了ISD2500 芯片的一些特點，都是 DIP28 雙列直插塑料封裝，在管腳排列上也基本相同。ISD2500 系列語音電路具有抗斷電、音質(zhì)好，使用方便以及使用語音還原技術(shù)和自動靜噪功能強等優(yōu)點。它有 10 個地址輸入端，尋址能力可達 1024 位；最多能分 600 段；設(shè)有 OVF（溢出）端，便于多個器件級聯(lián)。臺灣公司生產(chǎn)的APR9600 語音錄放芯片和美國 ISD 公司的 ISD2590 語音錄放芯片相比，相同點都是DIP28 雙列直插塑料封裝，在管腳排列上也基本相同，+5V 電源供電，可以不加功放直接外接驅(qū)動揚聲器。C 實時時鐘電路的方案對比選擇方案一：DS1302 是美國 DALLAS 公司推出的一種高性能、低功耗、帶 RAM的實時時鐘電路芯片，它可以對年、月、日、星期、時、分、秒進行計時，具有閏年補償功能，工作電壓為 ～。DS1302 內(nèi)部有一個318 的用于臨時性存放數(shù)據(jù)的 RAM 寄存器。方案二：DS12887 也是是美國 DALLAS 半導(dǎo)體公司最新推出的串行接口實時時鐘芯片，采用 CMOS 技術(shù)制成，內(nèi)部具有晶振和時鐘芯片備份鋰電池。DS12887 芯片具有微功耗、外圍接口簡單、精度高、工作穩(wěn)定可靠等優(yōu)點，可廣泛用于各種需要較高精度的實時時鐘系統(tǒng)中。綜上所述，結(jié)合本設(shè)計的實際問題及單片機的 I/O 口線，選擇方案一中的DS1302 作為本設(shè)計的實時時鐘電路的芯片。 串口部分的方案選擇 AT89S52 單片機有一個全雙工的串行通訊口，所以單片機和電腦之間可以方便地進行串口通訊。第三章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計電路及元件說明本章根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計結(jié)構(gòu)圖來對每個部分的電路進行分析和說明，重點講述微控制器 AT89S5語音芯片 ISD2590、液晶顯示模塊 LCD160實時時鐘芯片DS1302 和串口部分的 MAX232 芯片。 MCU 微控制器電路AT89S52 的塑封圖如圖 所示，它為 DIP40 雙列直插塑料封裝。因此，下面對 AT89S52 進行必要的說明，AT89S52 的管腳如圖 所示。2）GND：20 腳，接工作地。作為輸出口，每位能驅(qū)動 8 個 TTL 邏輯電平。當訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲器時，P0 口也被作為低 8 位地址/ 數(shù)據(jù)復(fù)用。但是 P0 口在程序校驗作為輸出指令字節(jié)時，需要外部加上拉電阻，一般上拉電阻選 ～10K 為宜。4）P1 口：32 ～39 腳，P1 口是一個內(nèi)部具有上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口，P1 口緩沖器能接收輸出 4 個 TTL 門電流。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流。對 P2 端口寫“1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。對 P3 端口寫“1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。當振蕩器復(fù)位器件時，要保持 RST 腳兩個機器周期的高電平時間。在 FLASH 編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于系統(tǒng)校驗。10） ：31 腳，訪問外部程序存儲器控制信號 。11）XTAL1： 19 腳，振蕩器反相放大器和內(nèi)部時鐘發(fā)生電路的輸入端。12）XTAL2： 18 腳，振蕩器反相放大器的輸出端。 LCD 液晶顯示電路 液晶顯示器以其微功耗、體積小、顯示內(nèi)容豐富、超薄輕巧的諸多優(yōu)點，在各種小系統(tǒng)中得到了更廣泛的應(yīng)用。圖 所示為本設(shè)計 LCD1602 的連接圖。其實物如圖 和圖 所示，它的顯示內(nèi)容豐富、體積小、美觀和易于控制都是本設(shè)計選擇作為顯示模塊的原因。圖 LCD1602 正面圖圖 LCD1602 反面圖圖 LCD1602 引腳結(jié)構(gòu)圖關(guān)于 LCD1602 的引腳說明如下：1）第 1 腳：GND 為地電源。3）第 3 腳：VEE 為液晶顯示器對比度調(diào)整端。4）第 4 腳：RS 為寄存器選擇。5）第 5 腳： 為讀寫信號線。RW當 RS 和 共同為低電平時可以寫入指令或者顯示地址，當 RS 為低電平 為高RW電平時可以讀出忙信號，當 RS 為高電平 為低電平時可以寫入數(shù)據(jù)。當 E 端由高電平跳變成低電平時，液晶模塊執(zhí)行命令。 8）第 15 腳：背光燈 VCC，一般直接和+5V 電源相連接。 LCD1602 液晶模塊內(nèi)部的字符發(fā)生存儲器已經(jīng)存儲了 160 個不同的點陣字符圖形，這些字符圖有：阿拉伯數(shù)字、英文字母的大小寫、常用的符號、和日文假名等，每一個字符都有一個固定的代碼，比如大寫的英文字母“A ”的代碼是01000001B（41H），顯示時模塊把地址 41H 中的點陣字符圖形顯示出來，我們就能看到字母“A”。表 控制指令表指令 RS R/W D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0清顯示 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1光標返回 0 0 0 0 0 0 0 0 1 *置輸入模式 0 0 0 0 0 0 0 1 I/D S顯示開/關(guān)控制 0 0 0 0 0 0 1 D C B光標或字符移位 0 0 0 0 0 1 S/C R/L * *置功能 0 0 0 0 1 DL N F * *置字符發(fā)生存貯器地址 0 0 0 1 字符發(fā)生存貯器地址置數(shù)據(jù)存貯器地址 0 0 1 顯示數(shù)據(jù)存貯器地址（ADD）讀忙標志或地址 0 1 BF 計數(shù)器地址（AC）寫數(shù)到 CGRAMD 或 DRAM 1 0 要寫的數(shù)從 CGRAMD 或 DRAM 讀數(shù) 1 1 讀出的數(shù)據(jù)它的讀寫操作、屏幕和光標的操作都是通過指令編程來實現(xiàn)的（說明：1 為高電平，0 為低電平）。指令 2：光標復(fù)位，光標返回到地址 00H 。S：屏幕上所有文字是否左移或者右移。指令 4：顯示開關(guān)控制。 C：控制光標的開與關(guān)，高電平表示有光標，低電平表示無光標。指令 5：光標或顯示移位 S/C：高電平時移動顯示的文字，低電平時移動光標 。 N：低電平時為單行顯示，高電平時雙行顯示。指令 7：字符發(fā)生器 RAM 地址設(shè)置 。指令 9：讀出忙信號和光標地址。指令 10：寫數(shù)據(jù) 。液晶顯示模塊是一個慢顯示器件，所以在執(zhí)行每條指令之前一定要確認模塊的忙標志位是不是為低電平，是低電平則表示不忙，否則此指令失效。表 為 LCD1602 的內(nèi)部顯示地址。該器件具有多段信息處理功能、低功耗、單片存放、連續(xù)錄放、10 萬次反復(fù)錄音周期、音質(zhì)真實自然、使用方便、在掉電狀態(tài)下可以保存信息 100 年等許多特點。ISD2590內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖 所示，圖 為本設(shè)計中的電路連接圖。2）數(shù)字和模擬地線（V SSA，V SSD）使用不同的地線，這兩腳最好在引腳焊盤上相連。當芯片發(fā)生溢出，即該端輸出低電平后，要將 PD 端短暫變高復(fù)位芯片，才能使之再次節(jié)電工作。CE芯片在 端的下降沿鎖存地直線和 端的狀態(tài)。高電平選擇放音，低電平選RP/CE擇錄音。如果錄音過程被 PD 或 端的高電平中止時，當前地址中會自動存入一個信息結(jié)束標志（ ）。如果 一直為低電平或芯片工作在某些操作ECE模式，放音會忽略 ，繼續(xù)進行下去。放音遇到 時輸出低電平脈沖。該端還可用于級聯(lián)擴展。前置放大器的增益范圍是 1524dB，由片內(nèi)自動增益控制電路控制。9）話筒參考端（MIC REF）是前置放大器的反向輸入。10）片內(nèi)自動增溢控制電路（AGC），能動態(tài)地調(diào)節(jié)前置放大器的增益，將增益控制在 15 至 24dB 以適應(yīng)麥克風信號大范圍地波動。一般情況下，AGC 引腳通過一個外接的 470KΩ 電阻，并聯(lián)一個 電容接至 VSSA 端，即可得到滿意的效果。11）模擬輸出端(ANA OUT) 。12）模擬輸入端(ANA IN )為芯片錄音信號輸出，對話筒輸入來說 ANA OUT 端應(yīng)通過外接電容連至該端，電容和該端的 3KΩ 輸入阻抗給出了芯片頻帶的附加低端截止頻率，其它音源可通過交流耦合直接連至 ANA IN 端(繞過了 TER 的前置)。對輸出端級驅(qū)動 16Ω 以上的喇叭（內(nèi)存放音功率為 ，AUX IN 放音時功率為 50 mW），單端使用時必須在輸出端和喇叭間接耦合電容，而雙端輸出既不用電容又不能將功率提高至 4 倍。注意，多個芯片的喇叭輸出端絕對不能并聯(lián)，否則可能損壞芯片，不用的喇叭輸出端不能接地。當 和 為高，放音不進行或處入放音溢出狀CERP/態(tài)時，該端的輸入信號過內(nèi)部功放驅(qū)動喇叭輸出端；當多個芯片級聯(lián)時，后級的喇叭輸出通過該端連接到本級的輸出放大器。15）外部時鐘端(XCLK) 。芯片內(nèi)部的采樣時鐘在出廠前已調(diào)節(jié)器校，誤差地+1%內(nèi)。輸入時鐘的占空比無關(guān)緊要，因內(nèi)部首先進行了分頻處理。這些引腳具有兩種功能，取決于最高兩位（MSB，和 MSA，即 A8 和 A9）的狀態(tài)。 IS