基于單片機的公交車自動報站系統(tǒng)設計畢業(yè)設計

1、<p>　　本科畢業(yè)設計（論文）說明書</p><p>　　基于單片機的公交車自動報站系統(tǒng)的設計 </p><p>　　系 別 電子信息工程系 </p><p>　　專業(yè)班級 自動化（2）班 </p><p>　　學生姓名 </p><p>　　指導教師

2、 </p><p>　　提交日期 2011年 5 月 26日 </p><p>　　畢 業(yè) 設 計 （論文） 任 務 書</p><p>　　茲發(fā)給 班學生 畢業(yè)設計（論文）任務書，內容如下： </p><p>　　1.畢業(yè)設計（論文）題目： 基于單片機的公交車

3、自動報站系統(tǒng)的設計 </p><p>　　2.應完成的項目： </p><p>　?。?） 設計一個公交車自動報站系統(tǒng)，以實

4、現(xiàn)公交車的語音自動報站，即在進站、出站時候自動播報語音提示信息及服務用語，同時進行顯示。 </p><p>　?。?） 公交車自動報站系統(tǒng)實物的制作與調試 </p><p>　?。?） 論文的撰寫

5、 </p><p>　　3.參考資料以及說明： </p><p>　　（1） 廖繼紅.數字通信技術[M].北京：高等教育出版社,2006年

6、 </p><p>　?。?） 梁子伊.ISD4004系列語音芯片的單片機控制技術[J]. </p><p>　?。?） 周航慈.單片機應用系統(tǒng)程序設計技術[M].北京航空航天大學出版社

7、 </p><p>　?。?） 胡漢才.單片機原理及系統(tǒng)設計[M]. 北京：清華大學出版社,2001.01第一版 </p><p>　?。?）

8、 </p><p>　?。?） </p><p>　　（7）

9、 </p><p>　　4.本畢業(yè)設計（論文）任務書于 年 月 日發(fā)出，應于 年 月 日前完成，然后提交畢業(yè)考試委員會進行答辯。</p><p>　　專業(yè)教研組（系）負責人 審核 年 月 日</p><p>　　指導教師（導師組） 簽發(fā) 年 月

10、日</p><p>　　畢業(yè)設計（論文）評語： </p><p>　　畢業(yè)設計（論文）總評成績： </p><p>　　畢業(yè)設計（論文）答辯小組負責人簽字： </p><p>　　年 月 日</p>

11、<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　根據STC89C52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計的方法，設計過程中包括硬件電路設計和軟件程序編寫兩個方面。</p><p>　　本系統(tǒng)硬件利用STC89C52作為CPU進行總體控制，通過ISD4004語音芯片建

12、立語音信息庫，對語音信息進行自由組合，形成變化多樣的語音信息，利用LM386功能播出語音信息以及提示語音，同時運用LCD液晶顯示器進行站數顯示。</p><p>　　本系統(tǒng)軟件利用軟件keilC51進行C語言編程，將系統(tǒng)要實現(xiàn)的LCD顯示，ISD4004語音播報，紅外控制中斷服務程序等進行編程，把程序通過串口寫到STC89C52中去，反復進行調試，將系統(tǒng)完善。</p><p>　　當公交車

13、到達某站點，用鍵盤控制本系統(tǒng)工作，或者通過紅外遙控觸發(fā)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、溫度信息。時間采用實時時鐘芯片DS1302來獲取信息，通過手動鍵盤，識別語音播放地址，驅動揚聲器播放相應站名，溫度采用溫度傳感芯片DS18B20來獲取溫度信息，再通過單片機處理由液晶器顯示出來，該公交車報站器結構簡單，使用靈活，功能穩(wěn)定，音質自然、清晰，無論對于社會或者科研都有一定的研究價值。</p>

14、<p>　　關鍵詞：公交車，液晶顯示器，單片機，語音芯片</p><p>　　The design of bus station-voice reported were based on the</p><p><b>　　MCU</b></p><p><b>　　Abstract</b></p>

15、;<p>　　According to the characteristics of the STC89C52 microcontroller and the characteristics of bus-stop, this paper, a voice chip whit a microprocessor controlled voice synthesizer reported the bus station, an

16、d gives the hardware and software design methods, design process, including hardware design and two aspects of software programming. </p><p>　　The system hardware using STC89C52 as the CPU for overall contro

17、l, the establishment by ISD4004 voice chip voice information database, and a free combination of voice information to form a diverse voice message, voice message broadcast using LM386 amplifier and voice prompts. </p&

18、gt;<p>　　The system software uses the C programming language software keilC51, the system to achieve the LCD display, ISD4004 voice broadcast, infrared control program such as interrupt service routine, the proced

19、ure to go through the serial port writes STC89C52, repeated testing,to make the system perfect.</p><p>　　While the use the keyboard to control the system work, Or by infrared remote trigger system work，the o

20、utput voice information through voice circuits and tips, LCD simultaneously shows time, temperature Information, real time clock chip DS1302 used to obtain time information by manual keyboard, voice broadcast address rec

21、ognition, driving speaker broadcast station name, Temperature using temperature sensor chip DS18B20 to obtain temperature information, and then processing through the MCU out of </p><p>　　Keyword: Bus, LCD,

22、MCU, Voice Chip</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘 要I</b></p><p>　　AbstractII</p><p><b>　　引言1</b></p><p>　　第一章 公交車自

23、動報站系統(tǒng)設計的意義及任務3</p><p>　　1.1公交車自動報站系統(tǒng)設計的意義3</p><p>　　1.2設計任務3</p><p>　　第二章 系統(tǒng)的硬件設計和方案對比選擇5</p><p>　　2.1系統(tǒng)設計結構圖5</p><p>　　2.2系統(tǒng)設計方案對比選擇5</p>&

24、lt;p>　　2.2.1 MCU微處理控制器的方案對比選擇6</p><p>　　2.2.2 LCD液晶顯示模塊的方案對比選擇6</p><p>　　2.2.3 語音芯片的方案對比選擇7</p><p>　　2.2.4．實時時鐘電路的方案對比選擇7</p><p>　　2.2.5 控制方式方案選擇8</p>&l

25、t;p>　　第三章 系統(tǒng)的硬件設計電路及元件說明9</p><p>　　3.1 MCU微控制器電路9</p><p>　　3.2 LCD液晶顯示電路11</p><p>　　3.3 語音芯片電路14</p><p>　　3.3.1 ISD4004引腳的說明14</p><p>　　3.3.2 ISD40

26、04的操作模式說明16</p><p>　　3.4 功放電路17</p><p>　　3.5 紅外無線控制電路及控制說明18</p><p>　　3.6 按鍵控制20</p><p>　　3.7 實時時鐘電路20</p><p>　　3.8 溫度傳感模塊21</p><p>　　3.

27、9 晶振電路22</p><p>　　3.10 系統(tǒng)電源供電電路23</p><p>　　第四章 系統(tǒng)的軟件設計25</p><p>　　4.1 中斷服務程序25</p><p>　　4.2 錄音/放音控制程序27</p><p>　　4.3 紅外遙控解碼程序28</p><p>

28、　　4.4 主程序設計29</p><p>　　第五章 系統(tǒng)的制作、焊接與調試31</p><p>　　5.1 系統(tǒng)的制作31</p><p>　　5.2 系統(tǒng)的焊接31</p><p>　　5.3 系統(tǒng)的調試31</p><p>　　第六章 系統(tǒng)的驗證及改進33</p><p>　

29、　6.1 系統(tǒng)的驗證33</p><p>　　6.2 系統(tǒng)的待改進的模塊33</p><p><b>　　設計總結35</b></p><p><b>　　參考文獻37</b></p><p><b>　　致謝39</b></p><p>&l

30、t;b>　　附錄41</b></p><p>　　附錄一 系統(tǒng)的主程序清單41</p><p>　　附錄二 基本單片機公交車自動報站系統(tǒng)設計的原理圖50</p><p>　　附錄三 基本單片機公交車自動報站系統(tǒng)設計的PCB圖51</p><p>　　附錄四 基于單片機公交車自動報站系統(tǒng)設計的元器件清單52</

31、p><p>　　附錄五 基于單片機公交車自動報站系統(tǒng)設計的實物圖53</p><p>　　附錄六 基于單片機公交車自動報站系統(tǒng)設計的使用說明54</p><p><b>　　引言</b></p><p>　　雖著我國城市建設的發(fā)展，對城市服務行業(yè)的服務質量要求也越來越高。公交車作為市民出行的主要交通工具，已經被越來越多的

32、市民所熟悉，公交車服務質量它代表了一個城市交通發(fā)展的水平?，F(xiàn)如今由售票員人工售票，報站的公交車已經基本沒有了，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人員沿途報站的麻煩，給許多不熟悉公交線路的乘客帶來了方便。隨著電子技術的不斷發(fā)展，單片機技術的日益成熟，和多媒體技術的普通應用，使得公交車語音報站器服務更加完善。本設計結合單片機的特點和公交車報站器的特點，提出了一種基于單片機STC89C52來

33、控制語音芯片ISD4004進行公交車語音報站，并通過LCD1602來顯示當前實時情況。</p><p>　　本設計的論文包括硬件電路設計和軟件程序設計兩個方面，其中前者主要在第三章中重點敘述，后者在第四章中敘述。在本設計論文的結尾，分別附有與本設計相關的資料，包括設計系統(tǒng)主程序，系統(tǒng)原理圖，系統(tǒng)PCB圖，系統(tǒng)元件清單，系統(tǒng)實物圖及系統(tǒng)使用說明。</p><p>　　第一章 公交車自動報站系

34、統(tǒng)設計的意義及任務</p><p>　　公交車自動報站系統(tǒng)設計的意義</p><p>　　隨著城市化進程的加快，公交交通作為城市的基礎設施之一，仍然是絕大多數出行者的首選交通式。傳統(tǒng)由乘務人員人工報站，該方式因其效果太差和工作強度太大，在絕大多城市已經被淘汰。隨著科學技術的日益發(fā)展和進步，微型計算機已經在很多領域得到廣泛的應用。在聲學領域，微機技術與各種語音芯片的結合，既可以完成語音的合成

35、技術，又可以使得公交車報站器的實現(xiàn)，從而為市民提供了更加人性化的服務，鑒于公交車報站的具體情況，結合公交車的使用特點及實際運營環(huán)境，設計了一種由單片機控制的公交車報站系統(tǒng)。</p><p>　　公交車報站系統(tǒng)的設計應用單片機，LED顯示，語音芯片，使得到站信息及提示信息以語音和顯示的方式告知市民，為市民提供更人性化，更完善的服務。</p><p>　　選題的研究現(xiàn)狀如下所述：</p&

36、gt;<p>　　目前公交車報站系統(tǒng)技術主要有以下幾種：第一種是目前最常用的系統(tǒng)，到站前由乘務人員按動進站按鈕開始報站，出站時由乘務人員按下出站按鈕并且開始預報下站的站名；第二種是門控語音報站器，將開門、關門時轉換信號和語音報站器連接，開門和關門時自動報站；第三種是無線信標語音報站器，它是在每個公交車站點設置發(fā)射信標點，公交車臨近到站點左右會收到信標信號，開始自動報站，出站后信號消失，開始預報下一站，此報站器報站準確，但需

37、要為每個站點組建無線發(fā)射信標，建設復雜、費用高，大部分站點無電源供應，公交車數量多時存在頻率干擾問題，且較嚴重，用戶修改站點非常不方便，系統(tǒng)維護成本高；第四種就是GPS自動語音報站器，此報器是在公交車上安裝GPS自動語音報站器，自動識別站點并報告站點信息。 </p><p><b>　　設計任務</b></p><p>　　公交車自動報站系統(tǒng)的主要設計任務如下：

38、</p><p>　　1). 通過大量的參考文獻，了解公交車報站系統(tǒng)的相關技術與概念，并做出一些總結。</p><p>　　2). 不同公交線路的站名的輸入和更換。</p><p>　　3). 可以完整地手動播報一條公交線路的站名，包括上行線路與下行線路。</p><p>　　4). 使用本系統(tǒng)可以進行語音播報，使報站器更人性化。</p

39、><p>　　5). 可以在LED顯示屏上顯示時間、日期、報站信息、提示語和廣告。</p><p>　　6). 利用汽車后門的打開與關閉實現(xiàn)對當前站名的播報和下一站的預報，當播報出錯時還可以利用調試按鈕進行對播報系統(tǒng)的調試。</p><p>　　第二章 系統(tǒng)的硬件設計和方案對比選擇</p><p>　　本章重點主要是從系統(tǒng)結構圖來闡述了硬件的設計

40、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)達到一個低成本、高質量、穩(wěn)定可靠的設計。</p><p>　　2.1系統(tǒng)設計結構圖</p><p>　　根據系統(tǒng)設計的要求和設計思路，確定該系統(tǒng)的系統(tǒng)設計結構圖。如圖2-1所示。硬件電路主要有MCU微處理控制器單元、LCD液晶顯示模塊、語音芯片、功放、按鍵控制、紅外電路模塊、溫度測試模塊、實時時鐘電路、晶振電路、電影模塊等電路組成。<

41、;/p><p>　　圖2-1 系統(tǒng)設計結構圖</p><p>　　2.2系統(tǒng)設計方案對比選擇</p><p>　　根據設計要求，結合實際情況和設計成本要求，對系統(tǒng)主要部分的電路方案敘述如下。</p><p>　　2.2.1 MCU微處理控制器的方案對比選擇</p><p>　　方案一：MCU微處理控制器的種類很多，有宏晶科

42、技公司生產的STC89CXX系列單片機，其中有8位的單片機，也有16位的單片機。STC89C52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/計數器，尋址范圍64K。并且可以在線進行重復編程、快速擦除、快速寫入程序，能重復擦除/寫入1000次左右，數據保存時間為十年。</p><p>　　方案二：微處理控制器也

43、有凌陽公司生產的，同樣有8位的CPU和16位的CPU。它也有很多特點，比如：體積下、集成度高、可靠行好、易于擴展；具有較強的中斷處理能力；功能強、效率高的指令系統(tǒng)及低功耗、低電壓。但是其應用領域主要是為控制處理數據處理以及數字信號處理等領域，其中凌陽的16位單片機就是為適應這種發(fā)展而設計的。</p><p>　　綜上所述，在本設計中，考慮到本人對單片機的運用熟練度和單片機功能領域，選擇宏晶科技公司生產的STC89

44、C52單片機作為本設計的微控制器。</p><p>　　2.2.2 LCD液晶顯示模塊的方案對比選擇</p><p>　　方案一：顯示的方法有很多種，其中LED數碼管是常用的一種顯示方法。在這個設計中，可以用LED數碼管來顯示相應站臺的站號，提醒司機自動是去向或者是回向的第幾站，讓司機心里有數，同時增加顯示數字的可讀性。該設計中，顯示站號，至少要2個LED數碼管，顯示時間信息要12個，顯示

45、溫度信息要2個，總共需要16個LED數碼管。單價是1.2元，那16個共需要16×1.2=19.2（元）。另外十幾個數碼在布線中會很累贅，而且顯示效果也不佳，給設計帶來很不方便的使用，也不實用。</p><p>　　方案二：LCD1602液晶顯示器是一塊價廉物美的器件，其體積小，控制簡單，使用方便。它能顯示2行16列的數字或英文信息，另外它的線很少，只要8根數據線和3根控制線，這樣給使用帶來很大的方便，節(jié)

46、約單片機I/O口。市場上一塊LCD1602的價格也就15元左右，比數碼管還便宜，況且顯示的站牌能更清晰。</p><p>　　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稍微復雜點，但是使用也是很方便的。在控制使用上，需要8根數據線和3根控制線，其余的PSB、和BLA直接與VCC相連接。但是在本設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。

47、</p><p>　　綜上所述，在LCD液晶顯示模塊上，選擇方案二中的LCD1602液晶顯示器作為本設計的顯示模塊。顯示時間、溫度、去向或者是回向的站號信息，方便司機和乘客讀取其上面的信息值得目前的實時情況。</p><p>　　2.2.3 語音芯片的方案對比選擇</p><p>　　方案一：臺灣公司生產的ARP9600語音錄放芯片，是采用模擬存儲技術的一款音質好、

48、低嗓音不怕斷電、可反復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、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ISD4004芯片一些特點，都是DIP28雙列直插塑料封裝，在管腳排列上也基本相同。</p><p>　　方案二：ISD4004

49、系列工作電壓3V,單片錄放時間8 至16 分鐘,音質好,適用于移動電話及其他便攜式電子產品中。芯片采用CMOS 技術,內含振蕩器、防混淆濾波器、平滑濾波器、音頻放大器、自動靜噪及高密度多電平閃爍存貯陳列。芯片設計是基于所有操作必須由微控制器控制,操作命令可通過串行通信接口(SPI 或Microwire)送入。芯片采用多電平直接模擬量存儲技術, 每個采樣值直接存貯在片內閃爍存貯器中,因此能夠非常真實、自然地再現(xiàn)語音、音樂、音調和效果聲,避

50、免了一般固體錄音電路因量化和壓縮造成的量化噪聲和"金屬聲"。采樣頻率可為 4.0,5.3,6.4,8.0kHz,頻率越低,錄放時間越長,而音質則有所下降,片內信息存于閃爍存貯器中,可在斷電情況下保存100 年(典型值),反復錄音10 萬次。</p><p>　　綜上所述，結合本設計的需要及控制情況，選擇方案二最好。臺灣公司生產的ARP9600語音錄放芯片和美國ISD公司的ISD4004語音錄放

51、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動揚聲器。但是不同點是ISD4004的錄放時間為8至16分鐘，在設計中需要錄音時間長點的，利于每個站臺的錄音和報站；另外，在控制上，ISD4004可以直接通過地址的方式查詢錄音信息并通過揚聲器報放錄音信息；最后也是最重要的，ISD4004具有錄音結束標志，當錄音結束后，單片機可以通過讀取該標志產生中斷信號，使、PD置高電平，從

52、而控制ISD4004進入不工作節(jié)能狀態(tài)。</p><p>　　2.2.4．實時時鐘電路的方案對比選擇</p><p>　　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2.5V~5.5V。采用三線接口與CPU進行同步通信，并可采用突發(fā)方式一次傳送多個字節(jié)的時鐘信號或

53、RAM數據。DS1302內部有一個31×8的應用臨時性存放數據的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行涓細電流充電。</p><p>　　方案二：DS12887也是是美國DALLAS半導體公司最新推出的串行接口實時時鐘芯片，采用CMOS技術制成，內部具有晶振和時鐘芯片備份鋰電池。采用DS12887芯片設計的時鐘電路無需任何外圍電路和器件，并有良好的微機接口。DS

54、12887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接很多引腳，才能對它達到一個很好的控制。</p><p>　　綜上所述，結合本設計的實際問題及單片機I/O口線，選擇方案一種的DS1302作為本設計的實時時鐘電路的芯片。其控制方便、占單片機I/O口線少、體積小、價格便宜，方便本設計的使用。</p><p>　　2.2.5 控制方式方案選擇</p&g

55、t;<p>　　考慮到本設計的接收站號信息和本人所學信息領域，采用紅外發(fā)送接收模塊作為本設計的主要控制方式，將每個站臺都設置成一個紅外發(fā)射模塊，有自己的發(fā)射的信息，在公交車上設置一個紅外接收模塊，每當接收到站臺所發(fā)射的信號做出相應的站臺播報信息和顯示，并且精度較準，然后再此基礎上加多一個鍵盤控制方式以便在站臺報站時發(fā)生錯誤信號可以做出調整，采用單鍵控制，循環(huán)線路，一個上行路線，一個下行路線。</p><

56、p>　　第三章 系統(tǒng)的硬件設計電路及元件說明</p><p>　　本章根據系統(tǒng)設計結構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STC89C52、語音芯片ISD4004、液晶顯示模塊LCD1602、實時時鐘芯片DS1302、溫度模塊芯片DB18B20和紅外控制模塊。該系統(tǒng)中STC89C52是核心器件，系統(tǒng)的設計原理圖如附錄二所示。</p><p>　　3.1 MCU微控制器

57、電路</p><p>　　STC89C52的塑封圖如圖3-1所示，它為DIP40雙列直插塑料封裝。STC89C52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入正常工作狀態(tài)。因此，下面對SYC89C52進行必要的說明，STC89C52的管腳如圖3-2所示。</p><p>　　圖3-1 STC89C52塑封圖 圖3-2 S

58、TC89C52引腳圖</p><p>　　STC89C52具體介紹如下：</p><p>　　1).主電源引腳（2根）</p><p>　　VCC(Pin40)：電源輸入，接＋5V電源</p><p>　　GND(Pin20)：接地線</p><p>　　2).外接晶振引腳（2根）</p><p&g

59、t;　　XTAL1(Pin19)：片內振蕩電路的輸入端</p><p>　　XTAL2(Pin20)：片內振蕩電路的輸出端</p><p>　　3).控制引腳（4根）</p><p>　　RST/VPP(Pin9)：復位引腳，引腳上出現(xiàn)2個機器周期的高電平將使單片機復位。</p><p>　　ALE/PROG(Pin30)：地址鎖存允許信號&

60、lt;/p><p>　　PSEN(Pin29)：外部存儲器讀選通信號</p><p>　　EA/VPP(Pin31)：程序存儲器的內外部選通，接低電平從外部程序存儲器讀指令，如果接高電平則從內部程序存儲器讀指令。</p><p>　　4).可編程輸入/輸出引腳（32根）</p><p>　　STC89C52單片機有4組8位的可編程I/O口，分別位

61、P0、P1、P2、P3口，每個口有8位（8根引腳），共32根。</p><p>　　PO口（Pin39～Pin32）：8位雙向I/O口線，名稱為P0.0～P0.7</p><p>　　P1口（Pin1～Pin8）：8位準雙向I/O口線，名稱為P1.0～P1.7 </p><p>　　P2口（Pin21～Pin28）：8位準雙向I/O口線，名稱為P2.0～P2.7 &

62、lt;/p><p>　　P3口（Pin10～Pin17）：8位準雙向I/O口線，名稱為P3.0～P3.7</p><p>　　STC89C52主要功能如表3-1所示。</p><p>　　表3-1 STC89C52主要功能</p><p>　　3.2 LCD液晶顯示電路</p><p>　　1）.在單片機系統(tǒng)中應用晶液顯

63、示器作為輸出器件有以下幾個優(yōu)點：</p><p>　　顯示質量高：由于液晶顯示器每一個點在收到信號后就一直保持那種色彩和亮度，恒定發(fā)光，而不像陰極射線管顯示器（CRT）那樣需要不斷刷新新亮點。因此，液晶顯示器畫質高且不會閃爍。</p><p>　　數字式接口：液晶顯示器都是數字式的，和單片機系統(tǒng)的接口更加簡單可靠，操作更加方便。</p><p>　　體積小、重量輕：

64、液晶顯示器通過顯示屏上的電極控制液晶分子狀態(tài)來達到顯示的目的，在重量上比相同顯示面積的傳統(tǒng)顯示器要輕得多。</p><p>　　功耗低：相對而言，液晶顯示器的功耗主要消耗在其內部的電極和驅動IC上，因而耗電量比其它顯示器要少得多。</p><p>　　2）. LCD1602是一種用5×7點陣圖形來顯示字符的液晶顯示器模塊，它顯示的容量為2行16個字。其實物如圖3.3和3.4所示，

65、它的顯示內容豐富、體積小、美觀和易于控制都是本設計選擇作為顯示模塊的原因。其引腳結構圖如圖3.6所示。</p><p>　　圖3-3 LCD1602正面圖 圖3-4 LCD1602反面圖</p><p>　　圖3-5 LCD1602引腳圖</p><p><b>　　3）.引腳功能說明</b>

66、;</p><p>　　1602LCD采用標準的14腳（無背光）或16腳（帶背光）接口，各引腳接口說明如表3-2所示: </p><p>　　表3-2 引腳接口說明表</p><p>　　第1腳：VSS為地電源。</p><p>　　第2腳：VDD接5V正電源。</p><p>　　第3腳：VL為液晶顯示器對比度調整端

67、，接正電源時對比度最弱，接地時對比度最高，對比度過高時會產生“鬼影”，使用時可以通過一個10K的電位器調整對比度。</p><p>　　第4腳：RS為寄存器選擇，高電平時選擇數據寄存器、低電平時選擇指令寄存器。</p><p>　　第5腳：R/W為讀寫信號線，高電平時進行讀操作，低電平時進行寫操作。當RS和R/W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R/W為高電平時可以讀忙

68、信號，當RS為高電平R/W為低電平時可以寫入數據。</p><p>　　第6腳：E端為使能端，當E端由高電平跳變成低電平時，液晶模塊執(zhí)行命令。</p><p>　　第7～14腳：D0～D7為8位雙向數據線。 </p><p>　　第15腳：背光源正極。</p><p>　　第16腳：背光源負極。</p><p>　　4

69、）.1602LCD的指令說明及時序,模塊控制器共有11條控制指令，如表3-3所示： </p><p>　　表3-3 控制命令表</p><p>　　1602液晶模塊的讀寫操作、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） </p><p>　　指令1：清顯示，指令碼01H,光標復位到地址00H位置。</p><p&g

70、t;　　指令2：光標復位，光標返回到地址00H。</p><p>　　指令3：光標和顯示模式設置 I/D：光標移動方向，高電平右移，低電平左移 S:屏幕上所有文字是否左移或者右移。高電平表示有效，低電平則無效。 </p><p>　　指令4：顯示開關控制。 D：控制整體顯示的開與關，高電平表示開顯示，低電平表示關顯示 C：控制光標的開與關，高電平表示有光標，低電平表示無光標 B：控制光標是

71、否閃爍，高電平閃爍，低電平不閃爍。 </p><p>　　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。 </p><p>　　指令6：功能設置命令 DL：高電平時為4位總線，低電平時為8位總線 N：低電平時為單行顯示，高電平時雙行顯示 F: 低電平時顯示5x7的點陣字符，高電平時顯示5x10的點陣字符。 </p><p>　　指令7：字

72、符發(fā)生器RAM地址設置。 </p><p>　　指令8：DDRAM地址設置。 </p><p>　　指令9：讀忙信號和光標地址 BF：為忙標志位，高電平表示忙，此時模塊不能接收命令或者數據，如果為低電平表示不忙。 </p><p>　　指令10：寫數據。 </p><p><b>　　指令11：讀數據。</b></

73、p><p>　　5）.如表3-4所示是1602的內部顯示地址。</p><p>　　表3-4 1602LCD內部顯示地址</p><p>　　3.3 語音芯片電路</p><p>　　3.3.1 ISD4004引腳的說明</p><p>　　ISD4004的塑封圖如圖3-6所示，引腳圖如圖3-7所示。</p>

74、<p>　　圖3-7 ISD4004塑封圖 圖3-8 ISD4004的引腳圖</p><p><b>　　對其引腳說明如下：</b></p><p>　　1）.電源:(VCCA,VCCD)： 為使噪聲最小,芯片的模擬和數字電路使用不同的電源總線,并且分別引到外封裝的不同管腳上,模擬和數字電源端最好分別走線,

75、盡可能在靠近供電端處相連,而去耦電容應盡量靠近器件。</p><p>　　2).地線:(VSSA,VSSD) 芯片內部的模擬和數字電路也使用不同的地線。</p><p>　　3).同相模擬輸入(ANA IN+) 這是錄音信號的同相輸入端。輸入放大器可用單端或差分驅動。單端輸入時,信號由耦合電容輸入,最大幅度為峰峰值32mV,耦合電容和本端的3KΩ電阻輸入阻抗決定了芯片頻帶的低端截止頻率。差

76、分驅動時,信號最大幅度為峰峰值16mV，為ISD33000 系列相同。</p><p>　　4).反相模擬輸入(ANA IN-) 差分驅動時,這是錄音信號的反相輸入端。信號通過耦合電容輸入,最大幅度為峰峰值16mV</p><p>　　5).音頻輸出(AUD OUT) 提供音頻輸出,可驅動5KΩ的負載。</p><p>　　6).片選(SS) 此端為低,即向該ISD

77、4004 芯片發(fā)送指令，兩條指令之間為高電平。</p><p>　　7).串行輸入(MOSI) 此端為串行輸入端，主控制器應在串行時鐘上升沿之前半個周期將數據放到本端,供ISD 輸入。</p><p>　　8).串行輸出(MISO) ISD 的串行輸出端。ISD 未選中時,本端呈高阻態(tài)。</p><p>　　9).串行時鐘(SCLK) ISD 的時鐘輸入端,由主控制

78、器產生,用于同步MOSI 和MISO 的數據傳輸。數據在SCLK上升沿鎖存到ISD,在下降沿移出ISD。</p><p>　　10).中斷(/INT) 本端為漏極開路輸出。ISD 在任何操作(包括快進)中檢測到EOM 或OVF 時,本端變低并保持。中斷狀態(tài)在下一個SPI 周期開始時清除。中斷狀態(tài)也可用RINT 指令讀取。OVF 標志----指示ISD的錄、放操作已到達存儲器的未尾。EOM 標志----只在放音中檢

79、測到內部的EOM 標志時,此狀態(tài)位才置1。</p><p>　　11).行地址時鐘(RAC) 漏極開路輸出。如圖3-8所示，每個RAC 周期表示ISD 存儲器的操作進行了一行(ISD4004 系列中的存貯器共2400 行)。該信號175ms 保持高電平,低電平為25ms?？爝M模式下,RAC 的218.75μs 是高電平,31.25μs 為低電平。該端可用于存儲管理技術。</p><p>　

80、　圖3-8 時鐘RAC周期</p><p>　　12).外部時鐘(XCLK) 本端內部有下拉元件。芯片內部的采樣時鐘在出廠前已調校,誤差在 +1%內。商業(yè)級芯片在整個溫度和電壓范圍內, 頻率變化在+2.25%內。工業(yè)級芯片在整個溫度和電壓范圍內,頻率變化在-6/+4%內,此時建議使用穩(wěn)壓電源。若要求更高精度,可從本端輸入外部時鐘(如前表所列)。由于內部的防混淆及平滑濾波器已設定,故上述推薦的時鐘頻率不應改變。輸入

81、時鐘的占空比無關緊要,因內部首先進行了分頻。在不外接地時鐘時,此端必須接地。</p><p>　　13).自動靜噪(AMCAP) 當錄音信號電平下降到內部設定的某一閾值以下時,自動靜噪功能使信號衰弱,這樣有助于養(yǎng)活無信號(靜音)時的噪聲。通常本端對地接1mF 的電容,構成內部信號電平峰值檢測電路的一部分。檢出的峰值電平與內部設定的閾值作比較,決定自動靜噪功能的翻轉點。大信號時,自動靜噪電路不衰減,靜音時衰減6dB

82、。1mF 的電容也影響自動靜噪電路對信號幅度的響應速度。本端接VCCA 則禁止自動靜噪。</p><p>　　3.3.2 ISD4004的操作模式說明</p><p>　　ISD4004 工作于SPI 串行接口。SPI 協(xié)議是一個同步串行數據傳輸協(xié)議,協(xié)議假定微控制器的SPI 移位寄存器在SCLK 的下降沿動作,因此對ISD4004 而言,在時鐘止升沿鎖存MOSI 引腳的數據,在下降沿將&

83、lt;/p><p>　　數據送至MISO 引腳。協(xié)議的具體內容為：</p><p>　　1）.所有串行數據傳輸開始于SS 下降沿。</p><p>　　2）.SS 在傳輸期間必須保持為低電平,在兩條指令之間則保持為高電平。</p><p>　　3）.數據在時鐘上升沿移入,在下降沿移出。</p><p>　　4）.SS 變低

84、,輸入指令和地址后,ISD 才能開始錄放操作。</p><p>　　5）.指令格式是(8 位控制碼)加(16 位地址碼)。</p><p>　　6）.ISD 的任何操作(含快進)如果遇到EOM 或OVF,則產生一個中斷,該中斷狀態(tài)在下一個SPI 周期開</p><p><b>　　始時被清除。</b></p><p>　

85、　7）.使用"讀"指令使中斷狀態(tài)位移出ISD 的MISO 引腳時,控制及地址數據也應同步從MOSI 端移入。</p><p>　　因此要注意移入的數據是否與器件當前進行的操作兼容。當然,也允許在一個SPI 周期里,同時執(zhí)行讀狀態(tài)和開始新的操作(即新移入的數據與器件當前的操作可以不兼容)。</p><p>　　8）.所有操作在運行位(RUN)置1 時開始,置0 時結束。&

86、lt;/p><p>　　9）.所有指令都在SS 端上升沿開始執(zhí)行。</p><p>　　SPI 控制寄存器控制器件的每個功能,如錄放、錄音、信息檢索(快進)、上電/掉電、開始和停止操作、忽略地址指針等。詳見下表3-5：</p><p>　　表3-5 SPI控制寄存器功能表</p><p>　　IAB 置0 時,錄、放操作從A9-A0 地址開始。為

87、了能連貫地錄、放到后續(xù)的存儲空間,在操作到達該行末之前,應發(fā)出第二個SPI 指令將IAB 置1,否則器件在同一地址上反復循環(huán)。這個特點對語音提示功能很有用。RAC 腳和IAB 位可用于信息管理。</p><p><b>　　3.4 功放電路</b></p><p>　　LM386是美國國家半導體公司生產的音頻功率放大 器,主要應用于低電壓消費類產品。為使外圍元件最少,

88、電壓增益內置為20。但在1腳和8腳之間增加一只外接電阻和電容,便可將電壓增益調為任意值,直至 200。輸入端以地位參考,同時輸出端被自動偏置到電源電壓的一半,在6V電源電壓下,它的靜態(tài)功耗僅為24mW,使得LM386特別適用于電池供電的場合。 LM386的封裝形式有塑封8引線雙列直插式和貼片式。如圖3-9所示</p><p>　　圖3-9 LM386封裝圖</p><p>　　在

89、本設計中，使用外接功放LM386的方法來提高功率，在ISD4004的14腳（SP+）外接一個6C2 瓷片電容，將音頻信號耦合至電位器6R1，通過調節(jié)電位器的中心抽頭位置來改變輸入給LM386的信號強度，從而控制了揚聲器的音量大小。LM386是美國國家半導體公司生產的音頻功率放大器，主要應用于低電壓消費類產品。為使外圍元件最少，電壓增益內置為20.但在1腳和8腳之間增加一只外接電阻和電容，便可將電壓增益調為任意值。</p>

90、<p>　　本設計中使用+5V（VCC）電源電壓供電，電路連接圖如圖3-10所示，圖中采用的是增益為200dB的接法。</p><p>　　圖3-10 功放電路連接圖</p><p>　　3.5 紅外無線控制電路及控制說明</p><p>　　紅外線遙控是目前使用最廣泛的一種通信和遙控手段。由于紅外線遙控裝置具有體積小、功耗低、功能強、成本低等特點，因而

91、，繼彩電、錄像機之后，在錄音機、音響設備、空凋機以及玩具等其它小型電器裝置上也紛紛采用紅外線遙控。工業(yè)設備中，在高壓、輻射、有毒氣體、粉塵等環(huán)境下，采用紅外線遙控不僅完全可靠而且能有效地隔離電氣干擾。</p><p>　　通用紅外遙控系統(tǒng)由發(fā)射和接收兩大部分組成，應用編/解碼專用集成電路芯片來進行控制操作，如圖3-11所示。發(fā)射部分包括鍵盤矩陣、編碼調制、LED紅外發(fā)送器；接收部分包括光、電轉換放大器、解調、解碼

92、電路。</p><p>　　圖3-11 紅外遙控系統(tǒng)</p><p>　　接收器及解碼: 一體化紅外線接收器是一種集紅外線接收和放大于一體，不需要任何外接元件，就能完成從紅外線接收到輸出與TTL電平信號兼容的所有工作，而體積和普通的塑封三極管大小一樣，它適合于各種紅外線遙控和紅外線數據傳輸。</p><p>　　接收器的形狀如圖3-12所示：

93、紅外接收器的連接圖如圖3-13：</p><p>　　圖3-12 接收器的形狀 圖3-13 紅外接收器連接圖</p><p>　　圖中3個引腳從左到右依次是：</p><p><b>　　1). 信號輸出</b></p><p>　　2). 地線（GND）</p>

94、<p>　　3). 電源 （+5V）</p><p><b>　　3.6 按鍵控制</b></p><p>　　本設計使用簡單的獨立式按鍵來控制報站信息，同時設置系統(tǒng)在不同功能下讓單個按鍵的功能也跟隨不同，按鍵采用重復使用功能，這使系統(tǒng)看起來較簡便，控制簡單，設計新穎，如圖3-14所示就是系統(tǒng)的獨立按鍵連續(xù)圖，有分別控制去向和回向的狀態(tài)。</p&g

95、t;<p>　　圖3-14 獨立鍵盤</p><p>　　3.7 實時時鐘電路</p><p>　　本設計中使用的DS1302是美國DALLAS公司推出的一種高性能、低功耗的實時時鐘芯片，附加31字節(jié)靜態(tài)RAM，采用SPI三線接口與CPU進行通信，并可采用突發(fā)方式一次傳送多個字節(jié)的時鐘信號和RAM數據。實時時鐘可提供秒、分、時、日、星期、月和年，一個月小與31天時可以自動調整

96、，且具有閏年補償功能。工作電壓寬達2.5～5.5V。采用雙電源供電（主電源和備用電源），可設置備用電源充電方式，提供了對后備電源進行涓細電流充電的能力。</p><p>　　DS1302的引腳圖如圖3-15所示。設計連接圖如圖3-16所示，其中C13和C14起微調晶振的作用。</p><p>　　圖3-15 DS1302的引腳圖 圖3-16 DS1302的連接圖<

97、;/p><p><b>　　各引腳的功能為：</b></p><p>　　1）. Vcc2：5V電源。當Vcc2>Vcc1+0.2V時，</p><p>　　由Vcc2向DS1302供電，當Vcc2< Vcc1時，由Vcc1向DS1302供電。</p><p>　　2、3). X1、X2 是外接晶振腳 （32.7

98、68KHZ的晶振）</p><p>　　4). 地（GND）</p><p>　　5). CE/RST：復位腳  </p><p>　　6). I/O：數據輸入輸出口；</p><p>　　7). SCLK：串行時鐘，輸入；</p><p>　　8). Vcc1：備用電池端；</p&

99、gt;<p>　　3.8 溫度傳感模塊</p><p>　　單總線數字溫度傳感器DS18B20：單總線即只有一根數據線，系統(tǒng)中的數據交換，控制都由這根線完成。單總線通常要求外接一個約為 4.7K—10K 的上拉電阻，這樣，當總線閑置時其狀態(tài)為高電平。</p><p>　　DS18B20 單線數字溫度傳感器，即“一線器件”，其具有獨特的優(yōu)點：</p><p&

100、gt;　　1）. 采用單總線的接口方式 與微處理器連接時 僅需要一條口線即可實現(xiàn)微處理器與 DS18B20 的雙向通訊。 單總線具有經濟性好，抗干擾能力強，適合于惡劣環(huán)境的現(xiàn)場溫度測量，使用方便等優(yōu)點，使用戶可輕松地組建傳感器網絡，為測量系統(tǒng)的構建引入全新概念。</p><p>　　2）. 測量溫度范圍寬，測量精度高 DS18B20 的測量范圍為 -55 ℃ ~+ 125 ℃ ； 在 -10~+ 85°

101、C 范圍內，精度為 ± 0.5°C 。</p><p>　　3）. 在使用中不需要任何外圍元件。</p><p>　　4）. 持多點組網功能 多個 DS18B20 可以并聯(lián)在惟一的單線上，實現(xiàn)多點測溫。</p><p>　　5）. 供電方式靈活 DS18B20 可以通過內部寄生電路從數據線上獲取電源。因此，當數據線上的時序滿足一定的要求時，可以不

102、接外部電源，從而 使系統(tǒng)結構更趨簡單，可靠性更高。</p><p>　　6）. 測量參數可配置 DS18B20 的測量分辨率可通過程序設定 9~12 位。</p><p>　　7）. 負壓特性 電源極性接反時，溫度計不會因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作。</p><p>　　8）. 掉電保護功能 DS18B20 內部含有 EEPROM ，在系統(tǒng)掉電以后，它仍可保存分辨率

103、及報警溫度的設定值。</p><p>　　DS18B20 具有體積更小、適用電壓更寬、更經濟、可選更小的封裝方式，更寬的電壓適用范圍，適合于構建自己的經濟的測溫系統(tǒng)，因此也就被設計者們所青睞。</p><p>　　本設計中的DS18B20的塑封圖如圖3.14所示，接線圖如圖3.15所示。</p><p>　　圖3-17 DS18B20的塑封圖

104、 圖3-18 DS18B20接線圖</p><p><b>　　3.9 晶振電路</b></p><p>　　STC89C52在工作時需要外部提供時鐘信號，因此，本設計選擇在其18腳19腳之間接上11.0592MHZ的晶振，為單片機提供1μs的機器振蕩周期。其電路連接圖如圖3-19所示。在圖中，電容器C11和C12起穩(wěn)定振蕩頻率、快速起振的作用，其電容值一

105、般在20~50pF。</p><p>　　圖3-19 晶振電路</p><p>　　3.10 系統(tǒng)電源供電電路</p><p>　　本設計中采用外部直流電源9V，經過C1和C2進行濾波和去耦，得到平穩(wěn)的直流電（大于+5V），直流點經過三端穩(wěn)壓器LM7805穩(wěn)壓后經過IN5819二極管之后直接穩(wěn)定輸出+5V接到電源開關上。供電電路連接圖如圖3-20所示。</p&

106、gt;<p>　　圖3-20 供電電路連接圖</p><p>　　第四章 系統(tǒng)的軟件設計</p><p>　　系統(tǒng)軟件的設計包括中斷服務程序、錄音/放音控制程序、紅外遙控解碼程序及主程序的設計組成。</p><p>　　4.1 中斷服務程序</p><p>　　在CPU工作的同時，它也在查詢是否有中斷信號（低電平有效）的產生，當

107、檢查到有中斷信號時，CPU發(fā)出信號讓顯示器和ISD4004工作的控制信號，把接收到的站牌信息顯示并播報出來，播報結束后，系統(tǒng)返回到相應的主程序。圖4-1為本設計使用的中斷服務程序流程圖。</p><p>　　圖4-1 中斷服務程序流程圖</p><p>　　下面是紅外觸發(fā)的主要程序：</p><p>　　/******************************

108、******************************</p><p>　　函數功能：紅外線觸發(fā)的外中斷處理函數</p><p>　　*************************************************************/</p><p>　　void Int0(void) interrupt 0 </p>&

109、lt;p><b>　　{</b></p><p>　　uint i=5000;</p><p>　　EX0=0; //關閉外中斷0，不再接收二次紅外信號的中斷，只解碼當前紅外信號</p><p>　　TH0=0; //定時器T0的高8位清0</p><p>　　TL0=0; //定時器

110、T0的低8位清0</p><p>　　TR0=1; //開啟定時器T0 </p><p>　　while(IR==0 && (i--));//如果是低電平就等待，給引導碼低電平計時</p><p><b>　　i=5000;</b></p><p>　　TR0=0;

111、 //關閉定時器T0 </p><p>　　LowTime=TH0*256+TL0; //保存低電平時間</p><p>　　TH0=0; //定時器T0的高8位清0</p><p>　　TL0=0; //定時器T0的低8位清0</p><p>　　TR0=1; //開啟定時器T0</p>