公交车站自动报站器的设计

公交车站自动报站器的设计

根据STC89C51单片机的特点和公交车报站器的特点，本文提出了一种用单片机控制语音芯片进行公交车语音自动报站的方法，同时给出了软硬件设计的方法，设计过程中包括硬件电路设计和软件程序编写两个方面，解释了单片机在应用过程中的方法和可能出现的问题。本文主要介绍硬件电路设计部分。利用STC89C52和ISD1730语音芯片建立语音信息库，形成变化多样的语音信息，利用其功放播放语音信息以及提示语音，同时运用LCD1602型号的液晶模块进行站数显示。当公交车到达某站点，用键盘控制本系统工作，通过语音电路输出语音信息和提示，同时站数信息在LCD1602液晶模块上进行显示。整个系统硬件设计包括键盘电路、复位电路、液晶显示电路、语音播报模块，时钟模块。

目 录

1.引言 ........................................................................ 1

1.1 课题研究的背景及意义 ................................................... 1 1.2设计的主要目标任务 ..................................................... 2 2.总体方案的设计 .............................................................. 2

2.1 本设计的原理 ........................................................... 2 2.2 硬件方案的选择 ......................................................... 2

2.2.1 语音芯片的选泽 ................................................... 2 2.2.2 显示模块的选择 ................................................... 3 2.2.3 时钟芯片的选泽 ................................................... 3

3.控制方案的介绍与分析 ........................................................ 4

3.1 单片机的选择与外围电路的设计 ........................................... 4

3.1.1关于STC89C51单片机 ............................................... 4 3.1.2复位电路 .......................................................... 8 3.1.3 外部晶振的选用 ................................................... 8 3.2 语音提示电路 ........................................................... 9

3.2.2 ISD1730内部结构 .................................................. 9 3.2.3 ISD1730与单片机的连接图 .......................................... 9 3.3 时钟模块 .............................................................. 10

3.3.1 DS1302的简介 .................................................... 10

3.3.2 内部功能图 ...................................................... 11 3.3.3 工作原理及原理图 ................................................ 11 3.4 液晶显示电路 .......................................................... 15

3.4.1 LCD1602的简介 ................................................... 15 3.5 键盘接口 .............................................................. 16 4.系统软件的设计 ............................................................. 17

4.1 主流程图的设计 ........................................................ 17 4.2 液晶显示程序的设计 .................................................... 17 4.3 DS1302时钟程序的设计 ................................................. 19 4.4 语音播报程序的设计 .................................................... 20 5.结论 ....................................................................... 21 附录 .......................................................... 错误!未定义书签。

1.引言

1.1 课题研究的背景及意义

公共汽车是现代文明城市的一道流动的风景线，因此对整车的外形甚至车身的色彩都有了较高的要求。为了使免除乘务人员的麻烦也使乘客方便清楚的知道所到的站名以及实时时间，公共汽车配备的一些列的电子装置，其中最为普遍就是无人报站器、电子显示路牌、无人售票装置、前后电视监视系统等新技术的采用。

公交车自动报站器在公交事业中具有非常重要的的地位，因为它将直接影响到公共汽车的服务质量。目前，各个城市的公交车自动报站的方式主要三种，其中一种是利用无线发送及接收芯片PT2262/和PT2272的公交车报站系统，在公交站的每个站牌处安装发射芯片PT2262用来发射该站点事先编好的编码信号，当公交车到达该范围内（如50米之内）时，其公交车上的接收芯片PT2272将对信号进行接收与解码，然后再将解码后的信息通过液晶显示模块显示，而语音芯片将同时进行播报，该方式的报站系统价格低廉，实现方便，也能满足现代公交车的基本需要，因此目前国内的大部分城市运用此种方式，另一种是功能很强大且系统非常稳定的GPS卫星定位报站系统，但由于这种方式的投资很昂贵，尤其是对于一些中小城市来说无法承受，国内虽也有此类产品的研制开发，但就目前的情况来看其投入的不是很广，但是在一些发达国家（如美国）的部分城市已经投入使用GPS卫星定位系统。第三种是手动电子报站方式，此方式价格低廉，但操作较为繁琐，现已逐渐被淘汰。

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1.2设计的主要目标任务

本课题要求设计公交车自动报站系统，以实现公交车的语音自动报站，即在进站、出站时候自动播报语音提示信息及服务用语，同时利用LCD液晶电路进行汉字显示。本设计要求利STC89C51作为主控芯片完成主控电路的设计，辅助电路要求包括语音电路、汉字点阵显示电路、电源电路等。

2.总体方案的设计

2.1 本设计的原理

本系统使用八位单片机作为控制器件。当系统进行语音再生时，单片机控制电路中的语音芯片来读取其外接的存储器内部的语音信息，并合成语音信号，再通过语音输出电路，进行语音报站和提示。同时，

键盘接口电路 单片机 STC89C52 文字显示电路 语音播报电路 DS1302时钟 晶振 复位 图2.1 系统组成结构

单片机通过程序读取文字信息，送入液晶显示模组来进行站数和站名的显示。当汽车到达某站时，司机或乘务人员通过键盘来控制系统进行工作。当系统进行语音录制时，语音信号通过语音录入电路送给语音合成电路中的语音芯片，由语音芯片进行数据处理，并将生成的数字语音信息存储到语音存储芯片中，从而建立语音库。本设计的系统如图2.1所示。 2.2 硬件方案的选择 2.2.1 语音芯片的选泽

方案一：基于ISD2560语音芯片的录放电路设计

ISD2560系列语音芯片可通过SPI协议方便地与CPU接口。 用ISD2560芯片构成的单片机通用开发板采用国内最常用的MCS-51语言单片机89C51来与ISD2560系列语音芯片相结

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合，可供用户开发各种新型智能型数码语音产品。

方案二； 基于ISD1730语音芯片的录放电路

ISD1730是华邦公司新推出ISD1700 系列芯片的单片优质语音录放电路，该芯片能提供多项新功能，包括内置专利的多信息管理系统，新信息提示,双运作模式（独立&嵌入式），以及可定制的信息操作指示音效。芯片内部包含有自动增益控制、麦克风前置扩大器、扬声器驱动线路、振荡器与内存等的全方位整合系统功能【2】。

通过分析比较，本次设计采用ISD1730语音芯片设计录放电路，其相对于ISD2560语音芯片来讲功能更强大，由按键直接控制语音的录放等，电路工作稳定、可靠性高，完全达到了设计要求，具有非常好的实用性。 2.2.2 显示模块的选择

方案一：采用LCD点阵显示，用来显示文字、图形、图像、等各种信息的显示屏幕。它均由LCD矩阵块组成。图文显示屏可与计算机同步显示汉字、英文文本和图形，该方案简单易行。但所需的元件较多，且不容易进行操作，可读性差，一旦设定后，很难再加入其他的功能。

方案二：采用液晶（LCD1602）显示器件，该液晶显示器件与同类型的图形点阵液晶显示模块相比，不论硬件电路结构或显示程序都要简洁得多，且该器件的价格也略低于相同点阵的图形液晶模块。而且此液晶显示平稳、省电、美观，更容易实现题目要求，对后续的功能兼容性高，。只需将软件作修改即可，可操作性强，也易于读数，能同时显示日期、时间、星期且易于修改。

综上分析，我们采用了第二个方案。 2.2.3 时钟芯片的选泽

方案一：采用软件实现，直接用单片机的定时器编程实现，优点节省硬件，但编程复杂且程序运行的每一步都需要时间，多一步或少一步程序都会影响记时的准确度，准确度较差。

方案二：采用专用的时钟芯片实现时钟的记时，专用时钟芯片记时准确，容易控制，能够从芯片直接读出日期、时间、星期，更符合题目要求。

综上分析，我们采用了第二个方案，时钟芯片选择常用的DS1302。

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3.控制方案的介绍与分析

3.1 单片机的选择与外围电路的设计 3.1.1关于STC89C51单片机

MCS--51系列单片机最早的典型代表为8051,87581,8031，由于其型号和生产厂商的不同，在片内存储器容量、中断系统、外围功能模块、最高时钟频率以及处理器速度等方面有很大的不同，但它们的指令系统完全兼容，硬件系统的基本结构也相同，其主要的性能特点如下【11】：

1) 8位CPU.

2) 片内128B RAM(MCS--52子系列有256B RAM) 。 3) 片内4KB ROM/EPROM(8051/8751). 4) 特殊功能寄存器区。

5) 两个优先级的5个中断源结构。

6) 4个8位并行I/O口（P0，P1，P2，P3）。 7) 两个16位定时/计数器（MCS--52子系列有3个）. 8) 全双工串行口。 9) 布尔处理器。

10) 64KB外部数据存储器地址空间。 11) 64KB外部程序存储器地址空间。 12) 片内振荡器及时钟电路。 1、内部结构

在单片机芯片的内部，其基本结构的构成是通用CPU加上外围芯片的模式，内部主要由9个部件通过单一总线连接而成。内部总体结构如图3.1所示，从图中可以看出，这9个主要部件是：1个8位的中央处理器，4KB/8KB程序寄存器（ROM/EPROM），128B/256B的数据寄存器（RAM），32条I/O接口线，中断控制逻辑，定时器控制逻辑，串行接口控制逻辑，21个专用寄存器以及片内振荡器和时钟电路。

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