【正文】 size, economy, stable, and low in mistake rate. Key words: MCU。 LED chinese characters display。它起始于 1905 年的美國(guó)紐約，當(dāng)時(shí)用公共汽車(chē)代替原有的公共馬車(chē)， 20 世紀(jì) 30 年代得到了迅速的發(fā)展。 為了使乘客方便清楚的知道公交車(chē)所到站點(diǎn)，公交車(chē)配備了一些設(shè)備，最普遍的就是自動(dòng)報(bào)站系統(tǒng)，漢字顯示屏，無(wú)人售票等裝置。我國(guó)的公共汽車(chē)車(chē)輛類(lèi)型甚多，按載客量分，有小型（載客 60~90 人）、中型（載客 90~130 人）和大型（載客 130~180 人）。 城市公共交通是城市建設(shè)和發(fā)展的重要組成部分，隨著城市的擴(kuò)建，人們生活節(jié)奏的加快，公共交通問(wèn)題顯得日益重要。而國(guó)內(nèi)大多數(shù)城市現(xiàn)有的公交車(chē)還是采用傳統(tǒng)的公交系統(tǒng)，沒(méi)有實(shí)現(xiàn)完全的智能化，比如公交車(chē)報(bào)站只能由人工按鍵來(lái)實(shí)現(xiàn)報(bào)站，離不開(kāi)駕駛員或售票員的相應(yīng)操作，公交車(chē)司機(jī)一邊要開(kāi)車(chē)一邊還要兼顧按鍵報(bào)站，這就增加了駕駛員的操作負(fù)擔(dān)，駕駛員 開(kāi)車(chē)時(shí)為報(bào)站而分散精力，存在一定的安全隱患，同時(shí)由于人工報(bào)站受到個(gè)人素質(zhì)、工作態(tài)度 勞動(dòng)強(qiáng)度等因素影響，往往出現(xiàn)誤報(bào)、漏報(bào)甚至干脆不報(bào)等現(xiàn)象，給乘客帶來(lái)了很大的不便。 利用 GPS 全球定位系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)公交車(chē)自動(dòng)報(bào)站是近幾年來(lái)的一個(gè)熱門(mén)話題，一般公交車(chē)自動(dòng)報(bào)站系統(tǒng)對(duì)車(chē)輛定位的精度要求在 25~30 米， GPS 全球定位系統(tǒng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)可以滿(mǎn)足這個(gè)定位精度的要求。 目前，各個(gè)城市的公交車(chē)自動(dòng)報(bào)站的方式主要三種，其中一種是利用無(wú)線發(fā)送及接收芯片 PT2262/和 PT2272 的公交車(chē)報(bào) 2 站系統(tǒng)，在公交站的每個(gè)站牌處安裝發(fā)射芯片 PT2262 用來(lái)發(fā)射該站點(diǎn)事先編好的編碼信號(hào)，當(dāng)公交車(chē)到達(dá)該范圍內(nèi)（如 50 米之內(nèi)）時(shí)，其公交車(chē)上的接收芯片PT2272 將對(duì)信號(hào)進(jìn)行接收與解碼，然后再將解碼后的信息通過(guò)液晶顯示模塊顯示，而語(yǔ)音芯片將同時(shí)進(jìn)行播報(bào)，該方式的報(bào)站系統(tǒng)價(jià)格低廉，實(shí)現(xiàn)方便，也能滿(mǎn)足現(xiàn)代公交車(chē)的基本需要，因此目前國(guó)內(nèi)的大部分城市運(yùn)用此種方式 ，另一種是功能很強(qiáng)大且系統(tǒng)非常穩(wěn)定的 GPS 衛(wèi)星定位報(bào)站系統(tǒng)，但由于這種方式的投資很昂貴，尤其是對(duì)于一些中小城市來(lái)說(shuō)無(wú)法承受，國(guó)內(nèi)雖也有此類(lèi)產(chǎn)品的研制開(kāi)發(fā)，但就目前的情況來(lái)看其投入的不是很廣，但是在一些發(fā)達(dá)國(guó)家（如美國(guó)）的部分城市已經(jīng)投入使用 GPS 衛(wèi)星定位系統(tǒng)。 自動(dòng)報(bào)站系統(tǒng)是智能公交系統(tǒng)的組成部分，公交車(chē)自動(dòng)報(bào)站系統(tǒng)是利用全球定位系統(tǒng)（ GPS）進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，根據(jù)公交車(chē)所處的位置進(jìn)行自動(dòng)報(bào)站、溫磬提示等服務(wù)，它將電子、控制、計(jì)算機(jī)、通信 等實(shí)用技術(shù)集中運(yùn)用于公共交通系統(tǒng)，改造舊的服務(wù)模式，建立全新的服務(wù)體系，不但提高了其服務(wù)質(zhì)量，同時(shí)也將為公交公司和社會(huì)帶來(lái)較大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。借助先進(jìn)的定位通信系統(tǒng)，即時(shí)為乘客發(fā)布信息，為乘客出行提供全方位的信息服務(wù)；減少人工操作，尤其是駕駛員的操作負(fù)擔(dān)，在進(jìn)站、出站、轉(zhuǎn)彎的關(guān)鍵時(shí)刻，駕駛員可以更集中精力駕駛，提高公交車(chē)行駛過(guò)程中的安全系數(shù)；提升城市形象，公共交通是城市文明的窗口，先進(jìn)的公交信息系統(tǒng)的實(shí)施，必然提高公共交通的整體服務(wù)水平，提高城市的現(xiàn)代 化程度；提高公交運(yùn)營(yíng)效率和管理水平，吸引大量客流，增加公交公司的經(jīng)濟(jì)效益。現(xiàn)在公交車(chē)使用普遍的還是人工按鍵報(bào)站系統(tǒng)，此系統(tǒng)存在以下兩個(gè)不可忽略的弊端： （ 1）存在隱形的安全隱患，因?yàn)槊看务{駛員都要在行駛時(shí)對(duì)報(bào)站器進(jìn)行操作以進(jìn)行報(bào)站，而車(chē)輛在進(jìn)出站的時(shí)候路面情況都很復(fù)雜，因此給行駛中的車(chē)輛和行人帶來(lái)一定的安全隱患。 目前我國(guó)的大部分城市公交自動(dòng)報(bào)站的方式主要有三種： （ 1）人工進(jìn)行報(bào)站：一般是由當(dāng)?shù)氐某藙?wù)人員用方言來(lái)進(jìn)行報(bào)站，這樣會(huì)給 3 外地乘客帶來(lái)很大的不便，但這種方式已經(jīng)被淘汰。 （ 3）自動(dòng)報(bào)站系：此報(bào)站方式已智能化，即無(wú)需駕駛員得參與，系統(tǒng)將自動(dòng)識(shí)別站點(diǎn)，雖然比較準(zhǔn)確，但也容易出現(xiàn)問(wèn)題且價(jià)格昂貴，所以這種方式運(yùn)用的不是 很普遍。 論文的 任務(wù)和工作內(nèi)容 本 課題 要求設(shè)計(jì)公交車(chē)自動(dòng)報(bào)站及漢字顯示系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)公交車(chē)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 顯示屏 進(jìn)行漢字顯示?；谝陨弦蛩?，整個(gè)系統(tǒng)采用了 AT89C51 單片機(jī)作為主控制器的設(shè)計(jì)思路。在 設(shè)計(jì) 中，作者主要完成了以下工作： GPS 進(jìn)行定位，利用 ISD1730 進(jìn)行語(yǔ)音報(bào)站，以及利用 4 塊 16*16LED 顯示屏進(jìn)行文字的顯示 AT89C51 為主控芯片的情況下，完成了硬件的整合，畫(huà)出了電路圖 ，進(jìn)行軟件編程，達(dá)到設(shè)計(jì)目的 4 第 2章 系統(tǒng)的 總體方案設(shè)計(jì) 方案論 證 1． 控制模塊 本設(shè)計(jì)采用單片機(jī)作為核心控制芯片，單片機(jī)選用 AT89C51。該 芯片具有 40 個(gè)引腳， 4k Bytes Flash 片內(nèi)程序存儲(chǔ)器， 128 bytes 的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（ RAM）， AT89C51 設(shè)計(jì)和配置了振蕩頻率可通過(guò)軟件設(shè)置省電模式。工作頻率更高 ， 電源范圍更寬 ， 抗干擾性更強(qiáng) ， 加密功能更強(qiáng) 。 用 ISD2560 芯片構(gòu)成的單片機(jī)通用開(kāi)發(fā)板采用國(guó)內(nèi)最常用的 MCS51 語(yǔ)言單片機(jī) 89C51 來(lái)與ISD2560 系列語(yǔ)音芯片相結(jié)合，可供用戶(hù)開(kāi)發(fā)各種新型智能型數(shù)碼語(yǔ)音產(chǎn)品。嵌入式），以及可定制的信息操作指示音效。 通過(guò)分析比較，本次設(shè)計(jì)采用 ISD1730 語(yǔ)音芯片設(shè)計(jì)錄放電路，其相對(duì)于ISD2560 語(yǔ)音芯片來(lái)講功能更強(qiáng)大，由按鍵直接控制語(yǔ)音的錄放等，電路工作穩(wěn)定、可靠性高，完全達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，具有非常好的實(shí)用性。芯片內(nèi)部包含有自動(dòng)增益控制、麥克風(fēng)前置擴(kuò)大器、揚(yáng)聲器驅(qū)動(dòng)線路、振蕩器與內(nèi)存等，能實(shí)現(xiàn)全方位整合系統(tǒng)功能。 本設(shè)計(jì) 選用 ISD1730 芯片為本設(shè)計(jì)的播放語(yǔ)音芯片，并且對(duì)芯片的各個(gè)引腳功能，以及和單片機(jī)連接的電路進(jìn)行了細(xì)致的分析和研究，該芯片內(nèi)部包含片上時(shí)鐘 ,麥克風(fēng)前置放大器 ,自動(dòng)增益控制 ,帶通濾波器 ,平滑濾波器和功率放大器。在報(bào)站狀態(tài)下 ,只需要由單片機(jī) P1 口送出所需報(bào)站名及其他語(yǔ)句的存儲(chǔ)地址 ,給23 腳一個(gè)下降沿信號(hào) ,開(kāi)始放音 . 3． 顯示模塊 方案一：采用 LCD 點(diǎn)陣顯示，用來(lái)顯示文字、圖形、圖像、等各種信息的顯示屏幕。圖文顯示屏可與計(jì)算機(jī)同步顯示漢字、英文文本和圖形，該方案簡(jiǎn)單易行。 方案二：采用液晶（ LCD1602）顯示器件，該液晶顯示器件與同類(lèi)型的圖 形點(diǎn)陣液晶顯示模塊相比，不論硬件電路結(jié)構(gòu)或顯示程序都要簡(jiǎn)潔得多，且該器件的價(jià)格也略低于相同點(diǎn)陣的圖形液晶模塊。只需將軟件作修改即可，可操作性強(qiáng)，也易于讀數(shù)，能同時(shí)顯示日期、時(shí)間、星期且易于修改。 根據(jù) AT89S51 單片機(jī)的特點(diǎn)， 它一共使用 32條 IO 口，為了節(jié)約 IO 資源，選有 74LS245 芯片為單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)充 IO 資源提供了條件。然后把上面分析到的掃描代碼送入總線 ,就可以得到顯示的漢字。 在設(shè)計(jì)中，由于一共用到 16 行 ,128 列 ,因此本設(shè)計(jì)我們使用 416 線譯碼器74ls154 來(lái)完成行方向的顯示。因而采用點(diǎn)陣式圖文顯示屏顯示經(jīng)常需要變化的信息，是非常有效的。靜態(tài)點(diǎn)亮器件時(shí)（ 64點(diǎn)全亮）總電流為 640mA，總電壓為，總功率為 。 16*16點(diǎn)陣靜態(tài)時(shí) 16*16*10mA,動(dòng)態(tài)時(shí)單點(diǎn)電流 80160mA。 本設(shè)計(jì)采用 全新臺(tái)灣 HOLUX公司推出的 SIRF第三代高靈敏度超小型 GPS接收模塊 。 使用 SiRF 第三代低耗電量 (LP)，高效能晶片 ,大大降低耗電量 。晶片內(nèi)建 1920 次 / 頻率硬體 , 提高接收傳送搜尋衛(wèi)星訊號(hào) 能力 。 支 持 NMEA0183 標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)格式及 SiRF 二位元編碼 。 GPS 模塊使用 伏（ 70毫安）直流工作電壓，默認(rèn)每秒輸出一次 TTL的 NMEA0183信號(hào)。 達(dá)到精確地定位并傳入單片機(jī)，觸發(fā)各單元模塊正常工作。 通過(guò) GPS模塊精確定位，得出 一地址信息，傳入單片機(jī)中，再由單片機(jī)觸發(fā) LED 驅(qū)動(dòng)電路和 ISD語(yǔ)音芯片，進(jìn)行自動(dòng)報(bào)站及漢字顯示 ,完成完整的工作模式。詳細(xì)闡明芯片的選擇比較，所選用芯片內(nèi)部組成、功能特點(diǎn)、外圍電路及其接口電路，并設(shè)計(jì)出具體的硬件電路。 AT89C51的存儲(chǔ)器系統(tǒng)由 4K的程序存儲(chǔ)器 (掩膜 ROM)，和 128B的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 (RAM)組成 ， 具有低電 壓供電和體積小等特點(diǎn)，四個(gè)端口只需要兩個(gè)口就能滿(mǎn)足電路系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需要，很適合便攜手持式產(chǎn)品的設(shè)計(jì) ， 使用系統(tǒng)可用 USB供電。 2． 存儲(chǔ)器系統(tǒng) 4K字節(jié)的程序存儲(chǔ)器（ ROM/EPROM/Flash，可外擴(kuò)至 64KB）； 128字節(jié)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（ RAM，可再外擴(kuò) 64KB）； 特殊功能寄存器 SFR。 AT89C51單片機(jī)的主要特性： 1. 一個(gè) 8 位的微處理器 (CPU)。 3. 片內(nèi)程序存儲(chǔ)器 ROM(4KB)，用以存放程序、一些原始數(shù)據(jù)和表格。目前單片機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)是將 RAM 和 ROM 都集成在單片機(jī)里面，這樣既方便了用戶(hù)進(jìn)行設(shè)計(jì)又提高了系統(tǒng)的抗干擾性。 4. 四個(gè) 8 位并行 I／ O 接口 P0~P3，每個(gè)口既可以用作輸入，也可以用作輸出。為方便設(shè)計(jì)串行通信，目前的 52 系列單片機(jī) 都會(huì)提供 3 個(gè) 16 位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器?，F(xiàn)在新推出的單片機(jī)都不只 5 個(gè)中斷源，例如SST89E58RD 就有 9 個(gè)中斷源。 8. 片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘產(chǎn)生電路，但石英晶體和微調(diào)電容需要外接。 SST89V58RD 最高允許振蕩頻率達(dá) 40MHz，因而大大的提高了指令的執(zhí)行速度。 GND：接地。當(dāng)P1 口的管腳第一次寫(xiě) 1 時(shí)，被定義為高阻輸入。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 口管腳寫(xiě)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(mén)電流，當(dāng) P2 口被寫(xiě) “1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。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 9 部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫(xiě)時(shí)， P2 口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。 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(mén)電流。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。 RST：復(fù)位輸入。 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。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。此時(shí)， ALE 只有在執(zhí)行 MOVX， MOVC 指令是 ALE 才起作用。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài) ALE 禁止，置位無(wú)效。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。 /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。在 FLASH 編程期間，此引腳也用于施加 12V編程電源（ VPP）。 XTAL2：來(lái)自反向振蕩器的輸出。 RC 振蕩器是應(yīng)用最為普遍的一種振蕩器電路，它的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本較低，另外 該電路功耗也較低。環(huán)形振蕩器的振蕩頻率范圍很寬，穩(wěn)定度較高。晶體振蕩器頻率很準(zhǔn)，而且工作穩(wěn)定 。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。圖 單片機(jī)引腳圖 C1 22u FC222u F 12M H ZX1X2圖 晶體振蕩電路 11 如采用外部時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)器件， XTAL2 應(yīng)不接。 振蕩電路由 AT89C51 的 18， 19 腳的時(shí)鐘端 (XTALl 及 XTAL2)以及 12MHz 晶振X電容 C2， C3 組成，采用片內(nèi)振蕩方式。單片機(jī)選用 AT89S51，用外置看門(mén)狗芯片 MAX813L,，此芯片體積小、功耗低、性?xún)r(jià)比高的帶看門(mén)狗和電源監(jiān)控功能的復(fù)位芯片；使用簡(jiǎn)單、方便。系統(tǒng)從軟件死循環(huán)狀態(tài)恢復(fù)到復(fù)位狀態(tài)，使系統(tǒng)重新恢復(fù)到正常的運(yùn)行狀態(tài)。 MAX813L 有雙列直插和貼片兩種封裝形式。 復(fù)位電路 具有以下特點(diǎn) ： 1復(fù)位輸出。 2看門(mén)狗電路輸出。 3 人工 復(fù)位輸人 ,低電平有效 ,即第 1 腳輸人一個(gè)低電平 , 則第 1 腳產(chǎn)生復(fù)位輸出 4 當(dāng)輸入電源不足時(shí) ,第 5 腳輸出一個(gè)低電平信號(hào) MAX813L 的第 (1)腳與第 (8)腳相連。在軟件設(shè)計(jì)中， 號(hào)，如果因某種原因單片機(jī)進(jìn)入死循環(huán)，則 。另外，當(dāng)電源電壓低于限 值 時(shí)， MAX813L 也產(chǎn)生復(fù)位輸出，使單片機(jī)處于復(fù)位狀態(tài)，不執(zhí)行任何指令，直至電源電壓恢復(fù)正常，可有效防止因電源電壓較低進(jìn)單片機(jī)產(chǎn)生錯(cuò)誤的動(dòng)作。當(dāng) PFI低于 時(shí)，電源故障輸出腳第 5腳 PFO 變低，可引起 AT89S51中斷進(jìn)行電源故障處理，或?qū)⒅匾獢?shù)據(jù)保存下來(lái)。 語(yǔ)音電路 設(shè)計(jì) 語(yǔ)音錄放電路 設(shè)計(jì)以 ISD1730 為核心，輔以