智能公交車報站器設(shè)計

1、中南林業(yè)科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 智能公交車報站器設(shè)計1 緒論 隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，城市建設(shè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，大城市人口高度集中并大幅度增長，同時汽車保有量急劇上升，交通需求迅速擴(kuò)大，而道路交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的發(fā)展則相對滯后。城市交通需求與供給之間的矛盾越來越突出，城市“乘車難”、“行車難”的局面在加劇，交通阻塞呈現(xiàn)出點(diǎn)到線、由線到面的擴(kuò)展趨勢，交通擁擠、交通延誤、交通阻塞以及由此引起的噪音、廢氣污染嚴(yán)重影響著居民的正常的生活以及社會經(jīng)濟(jì)的持續(xù)、健康發(fā)展。近年來，我國城市交通的現(xiàn)狀已引起了政府、公眾、社會各界的廣泛關(guān)注，有關(guān)專家學(xué)者和交通工程師們在吸取各國城市交通發(fā)展經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，找到了一條解決我國

2、城市交通發(fā)展問題的有效途徑，即優(yōu)先發(fā)展城市公共交通，以公共交通為杠桿降低城市交通需求總量，實現(xiàn)道路交通基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展與交通需求增長的均衡。實施“公交優(yōu)先”是解決我國城市交通發(fā)展問題的有效途徑，也是我國目前城市交通發(fā)展的基本政策。公交智能化是智能交通的一個重要的子領(lǐng)域，同時也是落實“公交優(yōu)先”，使城市交通與社會經(jīng)濟(jì)和諧發(fā)展的重要組成部分。傳統(tǒng)由乘務(wù)人員人工報站的方式工作強(qiáng)度大且效果差，并需要大量的人力資源。而通過單片機(jī)和語音芯片的結(jié)合，使得公交車到站信息及提示信息以語音和顯示的方式告知乘客，為市民提供更人性化，完善的服務(wù)，并且節(jié)省了大量的人力資源。公交車報站系統(tǒng)的設(shè)計需要單片機(jī)、LCD、語音芯片等

3、，使得到站信息及提示信息以語音和顯示的方式告知市民，彌補(bǔ)傳統(tǒng)人工語音報站的落后方式，使進(jìn)站、出站及服務(wù)用語的信息實現(xiàn)自動播報。公交車語音報站系統(tǒng)還可以結(jié)合每條線路的特點(diǎn)和實際情況自主設(shè)定不同的報站方式和站點(diǎn)設(shè)置，為市民提供更人性化更完善的服務(wù)，以減少各種可能產(chǎn)生不必要的交通流量，提高公交的運(yùn)作效率。2 總體設(shè)計與方案對比選擇本章重點(diǎn)主要是從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖來闡述硬件的設(shè)計以及從方案上對比選擇各個電路部分的原件，目的是使系統(tǒng)達(dá)到一個低成本、高質(zhì)量、穩(wěn)定可靠的設(shè)計。2.1 系統(tǒng)設(shè)計結(jié)構(gòu)圖根據(jù)設(shè)計的需要與思路，確定系統(tǒng)的設(shè)計結(jié)構(gòu)圖，如圖2-1所示。硬件電路主要有MCU微處理控制單元、LCD液晶顯示模塊、語

4、音模塊、時鐘芯片、按鍵控制等電路組成。 圖2-1系統(tǒng)設(shè)計結(jié)構(gòu)圖2.2系統(tǒng)設(shè)計方案對比選擇根據(jù)設(shè)計的要求，結(jié)合實際情況和設(shè)計成本，對系統(tǒng)主要部分的電路方案選擇敘述如下2.2.1 單片機(jī)模塊方案選擇方案一：采用宏晶科技公司生產(chǎn)的STC89C52單片機(jī)。該單片機(jī)是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程Flash存儲器。STC89C52使用經(jīng)典的MCS-51內(nèi)核，但做了很多的改進(jìn)使得芯片具有傳統(tǒng)51單片機(jī)不具備的功能。在單芯片上，擁有靈巧的8 位CPU 和在系統(tǒng)可編程Flash，使得STC89C52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。且該單片機(jī)的售價低廉應(yīng)用

5、廣泛、有較高的可靠性。方案二：采用Atmel公司推出的AVR單片機(jī)。該單片機(jī)具有高性能、高速度、低功耗的特點(diǎn)。它取消機(jī)器周期,以時鐘周期為指令周期,實行流水作 業(yè)。AVR單片機(jī)指令以字為單位,且大部分指令都為單周期指令。而單周期既可執(zhí)行本指令功能,同時完成下一條指令的讀取。但這種單片機(jī).是沒有位操作，都是以字節(jié)形式來控制和判斷相關(guān)寄存器位的，且其通用寄存器一共32個,前16個寄存器都不能直接與立即數(shù)打交道,因而通用性有所下降。綜上所述，在本設(shè)計中，考慮到本人對單片機(jī)的運(yùn)用熟練度和單片機(jī)功能領(lǐng)域的了解，以及本次設(shè)計的需要，選擇宏晶科技公司生產(chǎn)的STC89C52單片機(jī)作為本設(shè)計的微控制器。2.2.

6、2 LCD液晶顯示模塊方案對比選擇方案一：采用LCD1602顯示器。該液晶顯示器是一塊價廉物美的器件，其體積小，控制簡單。但該顯示器是一種專門用來顯示字母、數(shù)字、符號等的點(diǎn)陣型液晶模塊。它由若干個5X7或者5X11等點(diǎn)陣字符位組成，每個點(diǎn)陣字符位都可以顯示一個字符，每位之間有一個點(diǎn)距的間隔，每行之間也有間隔，起到了字符間距和行間距的作用，正因為如此所以它不能很好地顯示圖形以及文字。方案二：采用LCD12864液晶顯示器。該顯示器功能強(qiáng)大可以顯示中文文字，其顯示分辨率為128×64, 內(nèi)置8192 個16*16 點(diǎn)漢字，和128 個16*8 點(diǎn)ASCII 字符。利用該模塊靈活的接口方式

7、和簡單、方便的操作指令，可構(gòu)成全中文人機(jī)交互圖形界面?？梢燥@示8×4 行16×16 點(diǎn) 陣的漢字. 也可完成圖形顯示.低電壓低功耗是其又一顯著特點(diǎn)。由該模塊構(gòu)成的液晶顯示方案與同類型的圖形點(diǎn)陣液晶 顯示模塊相比，不論硬件電路結(jié)構(gòu)或顯示程序都要簡潔得多，且該模塊的價格也略低于相同點(diǎn)陣的圖形液晶模塊綜上所述，在LCD液晶顯示模塊上，為了更好的顯示時間、去向或者是回向的站號信息，已方便司機(jī)和乘客了解其最新信息情況。選擇方案二中的LCD12864液晶顯示器作為本設(shè)計的顯示模塊。2.2.3語音芯片方案對比選擇方案一：采用臺灣公司生產(chǎn)的ARP9600語音錄放芯片。該芯片是一款音質(zhì)好、低

8、嗓音不怕斷電、可反復(fù)錄放的新型語音芯片，單片可錄放32-60秒，串行控制時可分256段以上，并行控制時最大可分8段。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(diǎn)，同時保留了ISD4004芯片一些特點(diǎn)，都是DIP28雙列直插塑料封裝，在管腳排列上也基本相同。方案二：采用廣州唯創(chuàng)與臺灣華邦共同研發(fā)的WT588D語音芯片。WT588D語音芯片是一款功能強(qiáng)大的可重復(fù)擦除燒寫的語音單片機(jī)芯片。該芯片不僅可以作為一般語音芯片，當(dāng)從片發(fā)聲，而且因為I/O口多，帶控制功能和外置FLASH存儲器，所以

9、能做FLASH單片機(jī)；最重要的是還可以按照樣品直接投掩膜，管腳完全不用改動，價錢便宜一半。WT588D性能卓越，簡單易用，與51單片機(jī)有著極為相似的性能。綜上所述，在語音芯片選擇上，WT588D操作方式簡潔易懂，撮合了語音組合技術(shù)，大大減少了語音編輯的時間。在MP3控制模式下，完全迎合市場上MP3的播放功能，且在按鍵控制模式下，觸發(fā)方式靈活，可隨意設(shè)置任意按鍵為脈沖可重復(fù)觸發(fā)、脈沖不可重復(fù)觸發(fā)等15種觸發(fā)方式，最多可控制10個按鍵觸發(fā)輸出。完全符合此次設(shè)計要求，所以語音芯片采用WT588D。2.2.4 時鐘電路方案對比選擇方案一：采用美國DALLAS公司推出的DS1302時鐘芯片。該芯片是一種

10、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(jìn)行計時，具有閏年補(bǔ)償功能，工作電壓為2.5V5.5V。采用三線接口與CPU進(jìn)行同步通信，并可采用突發(fā)方式一次傳送多個字節(jié)的時鐘信號或RAM數(shù)據(jù)。DS1302內(nèi)部有一個31×8的應(yīng)用臨時性存放數(shù)據(jù)的RAM寄存器。DS1302是有主電源/后背電源雙電源引腳，可以同時對后背電源進(jìn)行涓細(xì)電流充電。 方案二：采用美國DALLAS公司推出的DS12887時鐘芯片。次芯片是該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。采用DS12887芯片設(shè)計的時鐘電路無需任何外圍電路

11、和器件，并有良好的微機(jī)接口。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(diǎn)，可廣泛用于各種需要接很多引腳，才能對它達(dá)到一個很好的控制。綜上所述，結(jié)合本設(shè)計的實際問題及單片機(jī)I/O口線，選擇方案一種的DS1302作為本設(shè)計的實時時鐘電路的芯片。其控制方便、占單片機(jī)I/O口線少、體積小、價格便宜，方便本設(shè)計的使用。3 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計本章根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計結(jié)構(gòu)圖來對每個部分的電路進(jìn)行分析和說明，重點(diǎn)講述微控制器STC89C52、語音芯片WT588D、液晶顯示模塊LCD12864、實時時鐘芯片DS1302。該系統(tǒng)中STC89C52是核心器件。3.1 單片機(jī)最小系統(tǒng) STC89C52

12、作為系統(tǒng)的核心控制元件，只有它能正常工作后才能使其它的元件進(jìn)入正常工作狀態(tài)。該芯片具有如下的功能具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 8k字節(jié)Flash，512字節(jié)RAM， 32 位I/O 口線，看門狗定時器，內(nèi)置4KB EEPROM，MAX810復(fù)位電路，3個16 位定時器/計數(shù)器，4個外部中斷，一個7向量4級中斷結(jié)構(gòu)(兼容傳統(tǒng)51的5向量2級中斷結(jié)構(gòu))，全雙工串行口。另外 STC89C52 可降至0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下，CPU 停止工作，允許RAM、定時器/計數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護(hù)方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個中斷或硬

13、件復(fù)位為止。最高運(yùn)作頻率35MHz，6T/12T可選。電路圖如圖3-1所示 圖3-1最小系統(tǒng)電路 引腳說明如下 1.VCC（40引腳）：電源電壓2.VSS（20引腳）：接地3.P0端口（P0.0P0.7，3932引腳）：P0口是一個漏極開路的8位雙向I/O口。作為輸出端口，每個引腳能驅(qū)動8個TTL負(fù)載，對端口P0寫入“1”時，可以作為高阻抗輸入。在訪問外部程文章窩序和數(shù)據(jù)存儲器時，P0口也可以提供低8位地址和8位數(shù)據(jù)的復(fù)用總線。此時，P0口內(nèi)部上拉電阻有效。在Flash ROM編程時，P0端口接收指令字節(jié)；而在校驗程序時，則輸出指令字節(jié)。驗證時，要求外接上拉電阻。4.P1端口（P1.0P1.7

14、，18引腳）：P1口是一個帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口。P1的輸出緩沖器可驅(qū)動（吸收或者輸出電流方式）4個TTL輸入。對端口寫入1時，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電位，這是可用作輸入口。P1口作輸入口使用時，因為有內(nèi)部上拉電阻，那些被外部拉低的引腳會輸出一個電流。此外，P1.0和P1.1還可以作為定時器/計數(shù)器2的外部技術(shù)輸入（P1.0/T2） 和定時器/計數(shù)器2的觸發(fā)輸入（P1.1/T2EX），具體參見下表3-2：在對Flash ROM編程和程序校驗時，P1接收低8位地址。 表3-2引腳功能特效引腳號功能特效P1.0T2（定時器/計數(shù)器2外部計數(shù)輸入），時鐘輸出P1.1T2EX（定時器

15、/計數(shù)器2捕獲/重裝觸發(fā)和方向控制） 5.P2端口（P2.0P2.7，2128引腳）：P2口是一個帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O端口。P2的輸出緩沖器可以驅(qū)動（吸收或輸出電流方式）4個TTL輸入。對端口寫入1時，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，這時可用作輸入口。P2作為輸入口使用時，因為有內(nèi)部的上拉電阻，那些被外部信號拉低的引腳會輸出一個電流。在訪問外部程序存儲器和16位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（如執(zhí)行“MOVX DPTR”指令）時，P2送出高8位地址。在訪問8位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（如執(zhí)行“MOVX R1”指令）時，P2口引腳上的內(nèi)容（就是專用寄存器（SFR）區(qū)中的P2寄存器的內(nèi)容），在整個

16、訪問期間不會改變。在對Flash ROM編程和程序校驗期間，P2也接收高位地址和一些控制信號。 6.P3端口（P3.0P3.7，1017引腳）：P3是一個帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O端口。P3的輸出緩沖器可驅(qū)動（吸收或輸出電流方式）4個TTL輸入。對端口寫入1時，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電位，這時可用作輸入口。P3做輸入口使用時，因為有內(nèi)部的上拉電阻，那些被外部信號拉低的引腳會輸入一個電流。在對Flash ROM編程或程序 校驗時，P3還接收一些控制信號。P3口除作為一般I/O口外，還有其他一些復(fù)用功能，如下表3-3所示：表3-3接口功能接口第二功能P3.0RXD（串行輸入口）P3.1

17、TXD（串行輸出口）P3.2INT0（外部中斷0）P3.3INT1（外部中斷1）P3.4T0（記時器0外部輸入）P3.5T1（記時器1外部輸入）P3.6WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通）P3.7RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通）7.RST（9引腳）：復(fù)位輸入。當(dāng)輸入連續(xù)兩個機(jī)器周期以上高電平時為有效，用來完成單片機(jī)單片機(jī)的復(fù)位初始化操作?？撮T狗計時完成后，RST引腳輸出96個晶振周期的高電平。特殊寄存器AUXR（地址8EH）上的DISRTO位可以使此功能無效。DISRTO默認(rèn)狀態(tài)下，復(fù)位高電平有效。8.ALE/（30引腳）：地址鎖存控制信號（ALE）是訪問外部程序存儲器時，鎖存低8位地址的輸出脈沖。在Fl

18、ash編程時，此引腳也用作編程輸入脈沖。在一般情況下，ALE以晶振六分之一的固定頻率輸出脈沖，可用來作為外部定時器或時鐘使用。然而，特別強(qiáng)調(diào)，在每次訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，ALE脈沖將會跳過。如果需要，通過將地址位8EH的SFR的第0位置“1”，ALE操作將無效。這一位置“1”，ALE僅在執(zhí)行MOVX或MOV指令時有效。否則，ALE將被微弱拉高。這個ALE使能標(biāo)志位（地址位8EH的SFR的第0位）的設(shè)置對微控制器處于外部執(zhí)行模式下無效。 9.（29引腳）：外部程序存儲器選通信號是外部程序存儲器選通信號。當(dāng)AT89C51RC從外部程序存儲器執(zhí)行外部代碼時，在每個機(jī)器周期被激活兩次，而訪問外部數(shù)據(jù)存

19、儲器時，將不被激活。 10.VPP（31引腳）：訪問外部程序存儲器控制信號。為使能從0000H到FFFFH的外部程序存儲器讀取指令，必須接GND。注意加密方式1時，將內(nèi)部鎖定位RESET。為了執(zhí)行內(nèi)部程序指令，應(yīng)該接VCC。在Flash編程期間，也接收12伏VPP電壓。11. XTAL1（19引腳）：振蕩器反相放大器和內(nèi)部時鐘發(fā)生電路的輸入端。 XTAL2（18引腳）：振蕩器反相放大器的輸入端。單片機(jī)主控模塊除了STC89C52芯片，主要還有晶振電路與復(fù)位電路。復(fù)位和晶振電路通過接口與單片機(jī)引腳相連，復(fù)位電路接到RST口，晶振接到XTAL1和XTAL2口上。晶振電路在STC89C52工作時提供

20、外部時鐘信號，因此，本設(shè)計選擇在其18腳19腳之間接上11.0592MHZ的晶振，為單片機(jī)提供1s的機(jī)器振蕩周期。其電路連接圖如圖3-8所示。在圖中，電容器C2和C4起穩(wěn)定振蕩頻率、快速起振的作用，其電容值一般在1040pF。電路圖如圖3-4所示 圖3-4晶振電路 為使電路恢復(fù)到起始狀態(tài)，因此，設(shè)計接入復(fù)位電路。單片機(jī)的復(fù)位電路在剛接通電時，剛開始電容是沒有電的，電容內(nèi)的電阻很低，通電后，通過電阻給電解電容充電。電容兩端的電壓會慢慢上升（此時間很短一般小于0.3秒）。正因為如此，復(fù)位腳的電平由低電位升到高電位，引起了內(nèi)部電路的復(fù)位工作，這是單片機(jī)的上電復(fù)位，也叫做初始化復(fù)位。當(dāng)按下復(fù)位鍵時，電

21、容兩端放電，電容又變回了0V，于是又進(jìn)行了一次復(fù)位工作。電路圖如圖3-5所示 圖3-5復(fù)位電路3.2 LCD液晶顯示電路 液晶顯示模塊是一種將液晶顯示器件、連接件、集成電路、PCB線路板、背光源、結(jié)構(gòu)件裝配在一起的組件英文名稱叫“LCD Module”，中文一般稱為“液晶顯示模塊”。晶顯示模塊具有體積小、功耗低、顯示內(nèi)容豐富、超薄輕巧等優(yōu)點(diǎn)，在嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)中得到越來越廣泛的應(yīng)用。帶中文字庫的LCD12864是一種具有4位/8位并行、2線或3線串行多種接口方式，內(nèi)部含有國標(biāo)一級、二級簡體中文字庫的點(diǎn)陣圖形液晶顯示模塊；其顯示分辨率為128×64, 內(nèi)置8192個16*16點(diǎn)漢字，和1

22、28個16*8點(diǎn)ASCII字符集.利用該模塊靈活的接口方式和簡單、方便的操作指令，可構(gòu)成全中文人機(jī)交互圖形界面?？梢燥@示8×4行16×16點(diǎn)陣的漢字. 也可完成圖形顯示.低電壓低功耗是其又一顯著特點(diǎn)。由該模塊構(gòu)成的液晶顯示方案與同類型的圖形點(diǎn)陣液晶顯示模塊相比，不論硬件電路結(jié)構(gòu)或顯示程序都要簡潔得多，且該模塊的價格也略低于相同點(diǎn)陣的圖形液晶模塊。電路圖如圖3-6所示 引腳接口如表3-7所示 圖3-6 LCD液晶顯示電路電路圖表3-7引腳接口說明引腳名稱說明引腳名稱說明1VSSGND11DB4數(shù)據(jù)42VDD電源正極通常接+5V12DB5數(shù)據(jù)53V0電源控制端，用來調(diào)節(jié)顯示屏灰

23、度。調(diào)節(jié)該端的電壓，可以改變顯示屏字符、圖形的顏色深淺13DB6數(shù)據(jù)64RS寄存器選擇信號，高電平時為數(shù)據(jù)操作，低電平為為寫指令或讀狀態(tài)14DB7數(shù)據(jù)75R/W讀/寫選擇信號，高電平為讀選通，低電平為寫選通15PSB并口/串口選擇信號，接高電平時選擇并口，接低電平時選擇串口。 6E使能信號16CS1空腳接表3-77DB0數(shù)據(jù)017RSTB復(fù)位信號，低電平有效，也可直接接VDD，使之不起作用。8DB1數(shù)據(jù)118CS2空腳9DB2數(shù)據(jù)219VEE背光源正極10DB3數(shù)據(jù)320BLA背光源負(fù)極 3.3 語音芯片電路 WT588D語音芯片體積小，適合應(yīng)用在要求電路板體積小的電路上，在應(yīng)用WT588D語

24、音芯片時，需要外接FLASH存儲器。WT588D語音模塊/芯片工作電壓為DC2.8V5.5V，支持WAV、MP3、WMA格式音頻，能加載6K20K的音頻，外掛2M64M存儲器，最長可裝載2149M秒的語音，可直接按鍵觸發(fā)控制，也能用單片機(jī)通過并口、一線串口、三線串口等模式進(jìn)行控制。WT588D采用數(shù)碼形式壓縮音頻，音域廣，播放語音時無底噪音，聲音還原度好，能與MP3相媲美。工業(yè)性能好，能確保WT588D在多種復(fù)雜的環(huán)境下正常的進(jìn)行工作。通過配套的電腦操作軟件，就能對WT588D完成所有功能的設(shè)置，WT588D軟件人性化界面操作，功能編輯簡單透徹3.3.1WT588D特性 1.外掛2M32M的F

25、lash，時間從321054秒。掩膜為內(nèi)置ROM，最長支持400秒。采樣率支持6K22K2.DAC輸出：13Bit，PWM輸出：12Bit3.內(nèi)置0.5W功放，可直接推動0.5W/8揚(yáng)聲器4.支持加載MP3/WAV/WMA三種音頻格式5.工作電壓：DC2.8V5.5V6.靜態(tài)休眠電流：<10uA7.可通過電腦軟件，隨意組合語音，可插入靜音，插入的靜音不占用內(nèi)存的容量，一個已加載語音可重復(fù)調(diào)用到多個地址，重復(fù)調(diào)用的，不占空間，這是其它芯片所不具備的8.USB下載方式，支持在線下載/ISP下載9.7種控制方式： MP3控制模式、按鍵控制模式、3×8矩陣控制模式、并口控制模式、一線串

26、口控制模式、三線串口控制模式以及三線串口控制I/O口擴(kuò)展輸出模式10.掩膜后的管腳與原來一致，性能一樣，音質(zhì)一樣。不用更改電路。且不用焊接FLASH11.最多可加載500段語音；210段可控制地址位，單個地址位最多可加載128段語音，地址位內(nèi)的語音組合播放；12.插入的靜音時間范圍10ms25min；靜音不占用存儲空間；3.3.2語音芯片模塊電路原理圖用上位機(jī)軟件對SPI-FLASH存儲器25PXX燒寫語音程序時，選擇三線串口控制模式。I/O口P01被定義為DATA數(shù)據(jù)口，P02為CS片選口，P03為CLK時鐘口，單片機(jī)可通過三個控制口對WT588D語音模塊進(jìn)行控制。單片機(jī)向WT588D語音模

27、塊發(fā)送十六進(jìn)制數(shù)據(jù)，從三線串口控制模式切換為三線串口控制I/O口擴(kuò)展輸出模式，并保持在三線串口控制模式下的最后一次工作狀態(tài)。在三線串口控制I/O口擴(kuò)展輸出模式下，發(fā)送十六進(jìn)制數(shù)據(jù)F6，可切換到三線串口控制模式，并保持著在三線串口控制I/O口擴(kuò)展輸出模式下最后一次工作狀態(tài)。三線串口控制I/O口擴(kuò)展輸出模式下，地址位輸出，擴(kuò)展輸出為2進(jìn)制，共256個擴(kuò)展輸出地址。地址位P00P12由低到高。由單片機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)控制。I/O口輸出電壓幾乎等于模塊的輸入電壓，可以通過繼電器等控制器件對家用電器進(jìn)行控制。P17端為BUSY忙信號輸出端，可設(shè)置為播放狀態(tài)點(diǎn)亮和播放狀態(tài)熄滅。SPI-FLASH存儲器25PXX的

28、電壓范圍為要保證在2.8V3.5V，VDD-SIM為WT588D語音芯片的串口電源管理輸入端，將25PXX的VCC連接到此端，可自動平衡WT588D跟25PXX之間的串口電壓。PWM輸出端禁止接電容到地或直接接地，PWM+/DAC和PWM-端謹(jǐn)防短路。 圖3-8語音電路3.4 時鐘電路DS1302它通過串行方式與單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送，能夠向單片機(jī)提供包括秒、分、時、日、月、年等在內(nèi)的實時時間信息，并可對月末日期、閏年天數(shù)自動進(jìn)行調(diào)整；它還擁有用于主電源和備份電源的雙電源引腳，在主電源關(guān)閉的情況下，也能保持時鐘的連續(xù)運(yùn)行。另外，它還能提供31字節(jié)的用于高速數(shù)據(jù)暫存的RAM。DS1302時鐘芯片內(nèi)主

29、要包括移位寄存器、控制邏輯電路、振蕩器。DS1302與單片機(jī)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳送依靠RST，I/O，SCLK三根端線即可完成。其工作過程可概括為：首先系統(tǒng)RST引腳驅(qū)動至高電平，然后在SCLK時鐘脈沖的作用下，通過I/O引腳向DS1302輸入地址/命令字節(jié)，隨后再在SCLK時鐘脈沖的配合下，從I/O引腳寫入或讀出相應(yīng)的數(shù)據(jù)字節(jié)。因此,其與單片機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳送是十分容易實現(xiàn)的3.4.1引腳圖及引腳功能引腳圖如圖3-9所示 圖3-9時鐘電路引腳各引腳的功能為：（1）Vcc2：5V電源。當(dāng)Vcc2>Vcc1+0.2V時，（2）由Vcc2向DS1302供電，當(dāng)Vcc2< Vcc1時，由Vcc1向

30、DS1302供電。（3 X1、X2 是外接晶振腳 （32.768KHZ的晶振） （4）接地（GND） （5）CE/RST：復(fù)位腳  （6）I/O：數(shù)據(jù)輸入輸出口；（7）SCLK：串行時鐘，輸入；（8）Vcc1：備用電池端；3.4.2DS1302接口電路設(shè)計 1.時鐘芯片DS1302的接口電路（如圖3-10所示）及工作原理： 圖3-10時鐘電路圖3-10為DS1302的接口電路，其中Vcc1為后備電源，Vcc2為主電源。VCC1在單電源與電池供電的系統(tǒng)中提供低電源并提供低功率的電池備份。VCC2在雙電源系統(tǒng)中提供主電源，在這種運(yùn)用方式中VCC1連接到備份電源，以便在沒有主電源的情況下能

31、保存時間信息以及數(shù)據(jù)。DS1302由VCC1或VCC2 兩者中較大者供電。當(dāng)VCC2大于VCC1+0.2V時，VCC2給DS1302供電。當(dāng)VCC2小于VCC1時，DS1302由VCC1供電。DS1302在每次進(jìn)行讀、寫程序前都必須初始化，先把SCLK端置 “0”，接著把RST端置“1”，最后才給予SCLK脈沖；讀/寫時序如下圖5所示。表-1為DS1302的控制字，此控制字的位7必須置1，若為0則不能對DS1302進(jìn)行讀寫數(shù)據(jù)。對于位6，若對時間進(jìn)行讀/寫時，CK=0，對程序進(jìn)行讀/寫時RAM=1。位1至位5指操作單元的地址。位0是讀/寫操作位，進(jìn)行讀操作時，該位為1；進(jìn)行寫操作時，該位為0。

32、控制字節(jié)總是從最低位開始輸入/輸出的。表-2為DS1302的日歷、時間寄存器內(nèi)容：“CH”是時鐘暫停標(biāo)志位，當(dāng)該位為1時，時鐘振蕩器停止，DS1302處于低功耗狀態(tài)；當(dāng)該位為0時，時鐘開始運(yùn)行?！癢P”是寫保護(hù)位，在任何的對時鐘和RAM的寫操作之前，“WP”必須為0。當(dāng)“WP”為1時，寫保護(hù)位防止對任一寄存器的寫操作。 4 系統(tǒng)軟件設(shè)計在對所要設(shè)計的課題有了整體的了解之后，需要先建立程序框架的流程圖，對整個設(shè)計劃分模塊，逐個模塊實現(xiàn)其功能，最終把各個子模塊合理的連接起來，構(gòu)成總的程序。主程序首先要對整個系統(tǒng)進(jìn)行初始化，然后將指令傳給芯片，設(shè)置按鍵功能，按下按鍵，看其對應(yīng)的按鍵，完成預(yù)期的功能。

33、4.1 主程序流程圖啟動開始按鍵，主程序先進(jìn)行初始化設(shè)置，LCD顯示屏第一行顯示歡迎字符和具體時間，蜂鳴器蜂鳴。然后程序一直循環(huán)檢測時鐘調(diào)整按鍵是否被按下，如果按下則進(jìn)行時鐘調(diào)整，否則執(zhí)行時間顯示、語音報站、報站信息顯示等功能。如果未按下時鐘調(diào)整按鍵，選擇按鍵一或者按鍵二選擇順序或者逆序報站，按下鍵后蜂鳴器提示，LCD顯示站名。隨后可以每到一個站次顯示公交站名，如果出現(xiàn)錯誤或者從新選擇另一順序報站，可以使用按鍵復(fù)位，從新選擇報站方式。 流程圖如圖4-1所示 時間顯示時鐘調(diào)整時鐘調(diào)整按鍵按下開始初始化 YN調(diào)整按鍵及播報子程序 顯示電路 圖4-1主流程圖4.2 按鍵及播報模塊顯示模塊采用帶中文字

34、庫的LCD12864液晶屏，當(dāng)系統(tǒng)上電后，液晶顯示模塊LCD12864與語音模塊進(jìn)行初始化。當(dāng)檢測到有按鍵按下時進(jìn)行按鍵判斷，如有按鍵按下首先設(shè)定漢字地址表，再根據(jù)需顯示的漢字地址或坐標(biāo)顯示對應(yīng)的漢字。在主函數(shù)調(diào)用第一站信息時，顯示對應(yīng)內(nèi)容，當(dāng)調(diào)用第二站信息時顯示第二站對應(yīng)內(nèi)容根據(jù)按鍵值跳轉(zhuǎn)到相應(yīng)的顯示程序和語音播放程序并執(zhí)行，當(dāng)從而實現(xiàn)語音報站功能。流程圖如圖4-2所示判斷站點(diǎn)遞增鍵是否按下N判斷站點(diǎn)遞減鍵是否按下Y站點(diǎn)顯示遞增一站N語音播報站名Y站點(diǎn)顯示遞減一站語音播報站名 結(jié)束 圖4-2按鍵及播報流程圖5 硬件電路制作與調(diào)試本章主要介紹了基于單片機(jī)公交車語音報站器設(shè)計系統(tǒng)的制作、焊接、調(diào)

35、試及實物運(yùn)行。 5.1 系統(tǒng)制作通過以上的幾章的介紹和說明，按照電子工藝的操作工程開始制作電路。(1).根據(jù)電路原理圖，列出元件清單表，照著清單去電子市場買好相應(yīng)的元件，并根據(jù)各自元件的封裝，畫好系統(tǒng)的PCB圖，如下圖5-1所示 （2）由于現(xiàn)成條件不足，所以按照PCB圖制作電路板，直接用萬能板制作電路板。（3）在萬能板上定好各個部分元件的位置并安裝上去。 圖5-1 PCB圖5.2 系統(tǒng)焊接 在元件的焊接過程中，需要注意幾點(diǎn)事項： （1）先焊接跳線，再焊接個子較低的元件，最后焊接體積大的，個子高的元件及飛線。 （2）在焊接過程中，要注意焊接的質(zhì)量，避免有空焊、虛焊、橋接等焊接質(zhì)量問題的出現(xiàn)。 （

36、3）極性元件在安裝焊接的時候一定要注意極性是否和原理圖上的相對應(yīng)，特別是電解電容和二級管。 5.3 系統(tǒng)調(diào)試按照上面的步驟，系統(tǒng)在正常的情況下安裝并焊接完成。在調(diào)試前，先檢測系統(tǒng)的VCC和GND之間是否有短路和斷路現(xiàn)象，如果有，用萬用表檢查故障原因并維修好，直到把故障消除。然后按照設(shè)計結(jié)構(gòu)電路分別對各電路結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢測。（1）電源電路的調(diào)試：前工序做好了，利用USB接口與外部電源接通源接通，按下啟動鍵觀察LCD顯示屏是否點(diǎn)亮，如果正常點(diǎn)亮，則說明電源模塊電路正常；否則檢測電源電路故障，排除故障，直到電源指示燈正常點(diǎn)亮。（2）MCU微控制器電路、LCD12864液晶顯示器、按鍵部分及DS1302電

37、路的調(diào)試：接通電源開關(guān)，通過在實習(xí)板于PC機(jī)上的USB接口之間的下載連線程序燒入單片機(jī)中，再把單片機(jī)裝到已焊好電路板上，再根據(jù)系統(tǒng)的控制要求對各個部分進(jìn)行檢測。檢測的要求包括STC89C52工作是否正常、LCD12864顯示是否正常，時間的顯示是否正常、按鍵的控制、是否符合系統(tǒng)的控制要求。（3）語音芯片電路的檢測：語音芯片在錄音時，將錄音鍵按下，然后通過單片機(jī)的程序控制對其進(jìn)行不同地址的錄音，為了確定錄音正常，建議多錄幾段。放音時按下放音鍵，然后通過單片機(jī)的程序控制對其進(jìn)行不同地址的段的放音，為了確定放音是否正常，建議多放幾段。對以上各個部分檢測玩并確定都正常后，至此，系統(tǒng)的整個制作過程結(jié)束：

38、否則，要對其相應(yīng)的部分做維修處理，直到一切都正常為止。5.4 實物運(yùn)行圖啟動下行時間設(shè)置置復(fù)位上行 圖5-2 實物圖首站顯示接通電源按下啟動按鍵后，語音播報并顯示歡迎詞“歡迎乘坐游8路公交車”。按下下行鍵LCD顯示屏顯示站名“汽車北站”字樣并語音播報，同時相應(yīng)顯示時間情況。實物運(yùn)行圖如上圖5-2所示啟動下行時間設(shè)置置復(fù)位上行 圖5-3 實物圖中間站顯示 繼續(xù)按下下行鍵，LCD顯示屏顯示站名“火車站”并語音播報到站情況。同時顯示時間狀態(tài)。實物運(yùn)行圖如上圖5-3所示 啟動下行時間設(shè)置置復(fù)位上行 圖5-4 實物圖末站顯示 繼續(xù)按下下行鍵，LCD顯示屏顯示終點(diǎn)站名“汽車南站”并語音播報到站情況。同時顯

39、示相應(yīng)的時間狀態(tài)。如若繼續(xù)運(yùn)行則按下上行鍵，或者復(fù)位鍵。運(yùn)行如圖5-4所示 結(jié)論與展望 通過這次對基于單片機(jī)的公交車自動報站系統(tǒng)的設(shè)計的設(shè)計與制作過程，讓我對公交車語音報站系統(tǒng)有了一個新的認(rèn)識，也對單片機(jī)應(yīng)用于該設(shè)計中的各個電路部分都非常了解，清楚了各個電路部分的作用以各元件的基本功能。在布電路的PCB圖時，我結(jié)合自己的經(jīng)驗以及布線的規(guī)則，將PCB圖布為單面板，但由于線路較復(fù)雜，還需要幾跟跳線，單面焊接元件，在同學(xué)的幫助下，我在布線時把該注意的問題都檢查了一遍，例如布線不線的寬帶有合適，既不能太窄，也不能太寬，窄了容易虛接，寬了難布線，并且板的面積要大，提高成本。所以說每一個科研項目的設(shè)計都是

40、需要考慮非常非常多的問題，把我們能想到，會發(fā)生，或者該預(yù)防的問題都注意了，并且結(jié)合自身的經(jīng)驗，將項目的成本降低，效率提高，使運(yùn)作穩(wěn)定，這是一個科研者該做到的。 經(jīng)過近兩個月的奮斗，從確定題目，到后來查找資料，理論學(xué)習(xí)，實驗編程調(diào)試，這一切都使我的理論知識和動手能力有了很大的提高。了解了單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)和軟件編程方法，對單片機(jī)的工作方式有了很大的認(rèn)知。同時，對一些外圍設(shè)備比如WT588D芯片，DS1302芯片等有了一定的了解，學(xué)會了對一項工程如何設(shè)計：首先，要分析需要設(shè)計的系統(tǒng)要實現(xiàn)什么功能，需要什么器件；然后，針對設(shè)計購買相應(yīng)的硬件，選用硬件時不僅要選用經(jīng)濟(jì)的，更重要的是如何能更精確更方便的完

41、成系統(tǒng)的要求；再次，對各個硬件的軟件實現(xiàn)要弄清楚，如何更好的實現(xiàn)各個硬件的協(xié)調(diào)，更好的通過主控制器件實現(xiàn)硬件的功能。最后，通過各種測試與調(diào)試，讓設(shè)計更好的完成系統(tǒng)要求。 致謝 時光荏苒，光陰似箭，大學(xué)四年的時光轉(zhuǎn)眼即逝，在這大學(xué)四年中，我得到院領(lǐng)導(dǎo)和老師對我的淳淳教誨和幫助，讓我一方面學(xué)到書本上的知識，懂得如何去解決一些難題，另一方面讓我學(xué)到關(guān)于社會實踐的一些經(jīng)驗和處世方法，這對于一個即將畢業(yè)的應(yīng)屆畢業(yè)生是一筆難得的財富。當(dāng)然，對于本專業(yè)的知識我還需要更深一層的認(rèn)識，但是四年的學(xué)習(xí)生活中我從來沒有放棄過，四年中我沒有掛過任何一門科目。同時，在這大學(xué)四年中，我學(xué)會了MC-51系列單片機(jī)的工作原理

42、相關(guān)的電路設(shè)計、控制系統(tǒng)的分析以及控制系統(tǒng)的軟件程序的編寫等。 在此要感謝我的指導(dǎo)老師萬芳瑛老師對我悉心的指導(dǎo)，感謝同學(xué)們給我的幫助。在設(shè)計過程中，我通過查閱大量有關(guān)資料，與同學(xué)交流經(jīng)驗和自學(xué)，并向老師請教等方式，使自己學(xué)到了不少知識，也經(jīng)歷了不少艱辛，但收獲同樣巨大。在整個設(shè)計中我懂得了許多東西，也培養(yǎng)了我獨(dú)立工作的能力，樹立了對自己工作能力的信心，相信會對今后的學(xué)習(xí)工作生活有非常重要的影響。而且大大提高了動手的能力，使我充分體會到了在創(chuàng)造過程中探索的艱難和成功時的喜悅。雖然這個設(shè)計做的也不太好，但是在設(shè)計過程中所學(xué)到的東西是這次畢業(yè)設(shè)計的最大收獲和財富，使我終身受益。 參 考 文 獻(xiàn)1 陳

43、明熒.8051單片機(jī)課程設(shè)計實訓(xùn)教材M. 北京：清華大學(xué)出版社，20032 徐新艷.單片機(jī)原理、應(yīng)用與實踐M. 北京：高等教育出版社，20053 吳金戌，沈慶陽，郭庭吉.8051單片機(jī)實踐與應(yīng)用M. 北京：清華大學(xué)出版社，20024 王千.實用電子電路大全M. 電子工業(yè)出版社，20015 馮博琴.微型計算機(jī)原理與接口技術(shù)M. 北京：清華大學(xué)出版社，20046 張毅剛.MCS-51單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計M. 哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，20047 張淑清，姜萬錄等.單片微型計算機(jī)接口技術(shù)及應(yīng)用M. 國防工業(yè)出版社，20038 吳金戌，沈慶陽，郭庭吉.8051單片機(jī)實踐與應(yīng)用M. 北京：清華大學(xué)出版社，2001

44、9 趙亮,侯國銳.單片機(jī)C語言編程與實例M. 北京:人民郵電出版社,200310 王振紅，李洋，郝承祥.WT588D語音芯片的工作原理及其在智能控制系統(tǒng)中的應(yīng)用J. 電子器件2002年3月第25卷第1期11鄭周景，應(yīng)艷杰.智能公交系統(tǒng)研究J 安徽電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報 2008年02期12李玉梅. 基于MCS-51 系列單片機(jī)原理的應(yīng)用設(shè)計M. 北京：國防工業(yè)出版社, 2006.13柳延領(lǐng)，王金紅. 基于ISD1420 語音播報器的研究與實現(xiàn)J. 科苑論壇14李華. MCS-51 系列單片機(jī)實用接口技術(shù)M 北京航空航天大學(xué)出版社1993 年 15薛鈞義，張彥斌. MCS-51/96 系列單片

45、微型計算機(jī)及其應(yīng)用M 西安交通大學(xué)出版社1997 年第2 版. 附錄一：原理圖 附錄二：元件清單注釋種類型號數(shù)量32.768晶振A113V紐扣電池BT1110uF電容C1120pF電容C2, C42喇叭喇叭LS1110K電阻R21R可變電阻RV11SW-PB按鍵S1, S2, S3, S54sw-灰色電源開關(guān)SW11DS1302時鐘芯片 U21LCD12864液晶 U31U1單片機(jī)U41WT588D語音芯片U6112M晶振Y11附錄三：程序清單#include <reg52.h> /調(diào)用單片機(jī)頭文件#define uchar unsigned char /無符號字符型 宏定義變量范

46、圍0255#define uint unsigned int /無符號整型 宏定義變量范圍065535#include <intrins.h>uchar code shuzi="0123456789ABCDEF"sbit rs=P25; /寄存器選擇信號 H:數(shù)據(jù)寄存器 L:指令寄存器sbit rw=P26; /寄存器選擇信號 H:數(shù)據(jù)寄存器 L:指令寄存器sbit e =P27; /片選信號 下降沿觸發(fā)bit flag_200ms = 1;uchar menu_1;bit flag_100ms;static uchar num;uchar flag_s = 0

47、;uchar geshu=3;uchar code gj_ming=" 游8 路公交車 "uchar code table1=" 汽車北站 "uchar code table2=" 火車站 "uchar code table3=" 汽車南站 "sbit key_set = P20;/*語音模塊控制IO口的定義*/sbit VRST = P37; sbit VBUSY= P36;sbit VSDA = P35; sbit VCS = P34; sbit VSCL = P33;uchar yujing3;/* 名稱 :

48、 delay_1ms()* 功能 : 延時1ms函數(shù)* 輸入 : q* 輸出 : 無*/void delay_1ms(uint q)uint i,j;for(i=0;i<q;i+)for(j=0;j<115;j+);#include "ds1302.h"/*定時器0、定時器1初始化*/void time0_init() EA = 1; /開總中斷TMOD = 0X11; /定時器0、定時器1工作方式1ET0 = 1; /開定時器0中斷 TR0 = 1; /允許定時器0定時 /* 延時函數(shù) */void delay_uint(uint z) while(z-);/

49、*交換函數(shù) 高位變低位 低位變高位*/uchar change_dat(uchar dat)uchar i,value;for(i=0;i<8;i+)value <<= 1; if(dat & 0x01) = 0x01)value |= 0x01;dat >>= 1;return value;/* 寫命令函數(shù) */void write_com(uchar com) P0=change_dat(com); rw=0; rs=0; delay_uint(25); e=1; delay_uint(50); e=0;/* 寫數(shù)據(jù)函數(shù) */void write_dat(uchar dat) P0=change_dat(dat); rw=0; rs=1; delay_uint(25); e=1; delay_uint(50); e=0;/*函數(shù)名: addr_12864*功能:寫地址*說明:寫漢字時要寫個地址*輸入:無*返回:無*/void addr_12864(uchar hang,uchar lie) /地址轉(zhuǎn)換uchar address;switch(hang)c