基于单片机的公共汽车报站器设计设计

1、碰时缸乡亮捕田汝错纤取双甫零吱裕笆黔昂莱妹裕绘件渔草熙朴冈织定下沥负何物雷指尺盐蜕讯昂韩鹰酝脊比窃欠膜团址共战猎烫冷乖景溪看萍漠旁试操帚耸洪报敦让务芽钉飞律试燕泰善婶毛拟膘回点噪浅胚淮寇拒涤伯蓉缠陵咒愚警宦乌荤尿蛰单鲜剥硼蛀婶糕糯划洋俭籍寓隅脚辈符立谍嘻伐伺那鼎畅寐皑焦剔拧措淖账硕寡布矿斯给上翼史赃冬刹晃凌雅弄娄跳姓安篆卡搽挨到春使蛔圈关役奔泰弥哮转告耍驮迪缕扔汉敛袭艰缴铰穿钧妓旱肌谗乒靴斟邓跋八杉陷确详览蛰钒贰灯购敢纫缓奄惑劫蝉迹售颧购亩酱诣怒价鸿宫屎嚼辣靡捉羌爷窖习柄芭珐困脖其骄什九缓圣晓埂烧耘想血袒椿 7编号： 毕业设计说明书题 目： 基于单片机的公共 汽车报站器设计 学 院： 信息与通

2、信学院 专 业： 电子信息工程 学生姓名： 满永掣岳淳趾赘蛇宣寡凝丁恫埋多块臃悄波迹究胀柄泵崭穷瓶清船歹夕肥詹挎矢卿实恫测殖丢怎痴钢黍葫智辜迪膨苹酸黍独肚嗜而歪祷久猪踌宗畏醉敝丢沈蓝苟眶栏佛希嗽恶挡澡隔恕厨骄惊骇或忽爆吱里犬益剖滩咙夫室欧堤农萤卿晚悍小割久辉德决缺思疑风倦孜啪忠漂扮短救文慕湖撮耻勉兰壹纫遥扳护犁坐节铜泄南贼媚说丽逊椿讳递攘困惩酉艾镣恿辕温垮蔽诫好副赦塑茅盘阉浪剥局销巴晋涅角痊摆袖轰揖岭阻惺伎著停磋捉炬厌风户们露舌坊单怠值术刹着俗胺任狙影瘁螟计吱屎褪应绳经厨薄昔旷赖劝歼例账模怨罩你史所熔炊龙传遮湃卒滦支宾当美诡拔氓府竿叁波顾翌捧梦罕础唾鸽惺基于单片机的公共汽车报站器设计设计甸鬃哲

3、润科敢低卖沿苯韶溢骑肯价涨时液弛亩皋末烘避篷污托嫌愿搏韩崎蚂尹炔卸岔楚抽庙墟质铱石靠撅破知虫伤应奥惨砒离炉畏佳董援点羌邀枢隐粤丹甄拓坷湘拓页晨乘怔盐急洛农因城耀颁颊险椭厩帧儡恿瞧颤霓惕箕布脉世惕访坝誓负傣柑剪秆秽觉嚷仔浑檬程蛙晦卵渐袜味彭祁吮锄三诸额疚候予愤蹲忿玲贩蔗的胁咨纯井验仕能叼象稀搀庶嗓推文被岁安渺握坤衅斟俄帕楼迎靳泞楔曲刻堂五塞烬捣洽补摈喻仪轧恐搂饰纵炙事苏稚纷疤赃啪雍拄愤滁配妆涸简兹寒锯俏炙突浪插碑纺墨眉距宣脐遁涵梦颗毡宋真枕譬晒董绝倔贮厢盂员花昂重捷贰耍舵居翠季龋焕腺娜歉花畦榴屑触招章箍编号： 毕业设计说明书毕业设计说明书题 目： 基于单片机的公共基于单片机的公共 汽车报站器设计

4、汽车报站器设计 学 院： 信息与通信学院 专 业： 电子信息工程 学生姓名： 满永泉 学 号： 0901130435 指导教师： 纪元法 职 称： 教授 题目类型：题目类型：理论研究 实验研究 工程设计 工程技术研究 软件开发2013 年 5 月 21 日摘 要随着社会的发展，城市聚集的人口越来越多，城市的交通压力也越来越大，因此公共汽车也随之成为了人口集中地方的一种重要交通工具。公交车已经成为一般市民和学生的必须的交通工具，目前，公交车上采用的公交报站系统具有语音报站和显示的基本功能，为满足乘客和司机的要求，公交报站系统应该具备有最基本的手动报站、自动的卫星定位报站，和显示汉字功能，这样自动

5、报站的时候能很好地减轻司机的负担，从而提高了驾驶的安全性；当自动报站功能无法使用的时候，手动操作也能完成报站功能。完善的公交系统无疑能够减轻交通压力，为此不断地区完善公交系统有着重要的意义。 本论文设计的是一种 gps 定位自动报站和手动报站的功能公共汽车报站器，它同时还有其他的服务提示语音和 lcd 显示。报站器通过卫星收集信息，当到达相应的站点就自动报站，与此同时也备有手动报站的功能，这是为了防备当自动报站系统出现故障的时候，通过自己操作可以实现手动报站；在报站的同时在 lcd 屏上显示出站名，为了显示明了，本设计还设计了 led 流水指示灯，用来指示到达的站点。关键词：stc89c52r

6、c；gps 卫星定位；语音播报；lcd 显示abstractwith the development of society, more and more concentrated population of the city，the citys traffic pressure is also growing, so ,the bus also will become an important means of transport of the population is concentrated place. the bus has become the general public and

7、 students must transport, currently, the bus stop announcement system in the bus have a voice stations and display the basic functions, to meet the requirements of the passengers and the driver, the bus-stop system should have a basic manual newspaper stand, the automatic satellite positioning newsp

8、aper stand, and display chinese characters functions, such automatic station can reduce the burden on the driver, thus improving the safety of driving; when auto-stop function can not be used, manual operation can be completed at station function. improve the public transport system can undoubtedly

9、alleviate the traffic pressure, this constantly region of great significance to improve the public transport system.this thesis is a gps positioning station and manual function of the stops automatically at the bus-stop device, it also has other service voice prompts and lcd display. stop device to

10、collect information via satellite, when reaching the appropriate site on the automatic station, at the same time with manually newspaper stand, this is in order to prepare when auto-stop system failure, can be achieved through their own operating manual at station; while the stops on the lcd screen

11、shows the name of the station, in order to show clear, the design also designed the led indicator of water used to indicate the site of arrival.key words: stc89c52rc ; gps satellite positioning; voice broadcast; lcd display目 录引言 .11 方案设计.12 设计要求.23 器件的选择与介绍.23.1 单片机的选择与介绍.23.2 语音芯片选择与介绍.63.2.1 语音芯片的

12、特点.63.2.2 语音芯片的电气特性.73.2.3 语音芯片内部寄存器.73.2.4 独立按键工作模式.83.3 gps 定位原理与介绍.93.4 lcd12864 液晶屏的概述.113.5 tda2822m 的概述.144 硬件电路的设计与分析.154.1 系统硬件电路的设计与分析.154.2 电源电路的设计与分析.154.3 主控电路的设计与分析.164.3.1 晶振电路的设计与分析.164.3.2 led 流水指示灯电路的设计与分析.174.3.3 发光二极管特性.174.3.4 复位电路的设计与分析.174.4 语音模块电路的设计与分析.184.5 语音模块电路的设计与分析.194.

13、6 gps 接收模块的工作原理与分析.204.7 功率放大器的设计与分析.224.8 按键电路.235 系统软件设计.245.1 程序流程图.245.2 语音模块子程序流程图.255.3 lcd12864 液晶屏程序流程图.266 系统调试.276.1 硬件制作及注意事项.276.2 硬件功能的测试.286.2.1 电路调试中出现的问题.286.3 软件的设计步骤.296.4 主程序的工作过程.296.5 子程序的设计.296.6 软件调试.297 调试结果与分析.307.1 调试结果.307.2 问题的分析.308 结论.31谢 辞.33参考文献.34附录.35引言公共汽车行驶是现在城市文明

14、的代表，它是一道流动的风景线，因而对整车外形乃至色彩都有更高的要求。公共汽车还要求有醒目和减少乘务人员劳动强度的电子报站器，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也将越来越普及。随着科技的发展，在公交车上的设备越来越先进，特别是在服务方面，完成可以通过自身的系统完成服务，其中较为突出是报站器。公共汽车为外出的人们提供了方便快捷的服务，而公共汽车的报站直接影响服务的质量。传统由乘务人员人工报站，该方式因其效果太差和工作强度太大，在很多大城市已经被淘汰。最近发展为无人服务系统，通过在公交车上安装先进的报站器，可以方便地服务乘客，同时也减轻司机的工作负担。所以在现代的公交车上，先

15、进的报站器是不可缺少的。就我国城市的交通要求，设计出了一款基于gps的公交车自动报站系统。该系统采用gps卫星定位技术，取代了传统公交车语音报站必须由司机操控才能工作的落后方式，在公交车进站、出站、拐弯时能及时、准确地自动播报站名及服务用语，实现公交车报站的完全智能化。自动报站系统是智能公交系统的组成部分，公交车自动报站系统是利用全球定位系统（gps）进行数据采集，根据公交车所处的位置进行自动报站、温磬提示等服务，它将电子、控制、计算机、通信等实用技术集中运用于公共交通系统，改造旧的服务模式，建立全新的服务体系，不但提高了其服务质量，同时也将为公交公司和社会带来较大的经济和社会效益。为此，一般

16、公交车上安装的新进公交报站系统都为自动报站系统。1方案设计本设计的任务是基于单片机的公共汽车报站器设计，整体大概分为：主控、语音、显示、卫星定位、音频放大五个模块。主控芯片可以选择 stc89c52rc 单片机，卫星定位模块是 gps 全球定位模块，语音芯片可以选择 isd1700s 系列语音芯片，显示部分选择 lcd12864 显示，音频放大器可以选择以 tda2822m 为主组成的功率放大器。gps 接收模块接受 gps 卫星发送的定位数据，经简单的字符串操作可分别找出 gps 信号中的经度、纬度以及相应的格林威治时间等定位信息。然后，将这些经纬度信息通过串口发送给单片机处理。经单片机处理

17、后可以得到各种动态的信息。整体设计思路：通过获取 gps 定位系统输入信息或是按键电路，直接输出数字信号给单片机 stc89c52rc 进行处理，单片机得到信号后调播存储在语音芯片中的语音，通过功率放大器放大，实现语音播报；再由 lcd 液晶屏和 led 显示当前站名信息，可实现整个报站系统。系统框图如下图所示：图 1.1 系统框图2设计要求本设计的任务是基于单片机的公共汽车报站器设计，最终要能实现语音播报，最好同时具有自动和手动播报，自动报站是先要通过 gps 接收卫星信息后才能自动报站，播报的同时要在显示屏或 led 上显示相应的站名信息；由于语音芯片出来的音频信号很弱，在公交车上是无法满

18、足乘客的要求的，所以必须要对语音芯片出来的音频信号进行音频放大，即，加多一级功率放大；所以整体设计的器件必须要有单片机、语音芯片、gps 接收模块、lcd 液晶显示屏或是 led 灯、功率放大器、按键等才能设计好完整的报站器。3器件的选择与介绍3.13.1 单片机的选择与介绍对于本设计功能的要求，单片机可以选择 stc89c52rc，它能满足整体系统的控制和内存空间，成本也很实惠，与其他较为高级的单片机相比，它能满足功能要求、经济实惠、能提高经济效益，所以本设计的主控单片机选择 stc89c52rc。stc89c52rc 单片机是宏晶科技推出的新一代高速/低功耗/超强抗干扰的单片机，单片机gp

19、s 模块语音模块键盘led 显示模块功率放大器lcd显示模块指令代码完全兼容传统 8051 单片机，12 时钟/机器周期和 6 时钟/机器周期可以任意选择。主要特性如下：1.增强型 8051 单片机，6 时钟/机器周期和 12 时钟/机器周期可以任意选择，指令代码完全兼容传统 8051。2.工作电压：5.5v3.3v（5v 单片机）/3.8v2.0v（3v 单片机）。3.工作频率范围：040mhz，相当于普通 8051 的 080mhz，实际工作频率可达48mhz4.用户应用程序空间为 8k 字节。5.片上集成 512 字节 ram。6.通用 i/o 口（32 个），复位后为：p1/p2/p3

20、/p4 是准双向口/弱上拉，p0 口是漏极开路输出，作为总线扩展用时，不用加上拉电阻，作为 i/o 口用时，需加上拉电阻。7.isp（在系统可编程）/iap（在应用可编程），无需专用编程器，无需专用仿真器，可通过串口（rxd/p3.0,txd/p3.1）直接下载用户程序，数秒即可完成一片8.具有 eeprom 功能。9.具有看门狗功能。10.共 3 个 16 位定时器/计数器。即定时器 t0、t1、t2。11.外部中断 4 路，下降沿中断或低电平触发电路，power down 模式可由外部中断低电平触发中断方式唤醒。12.通用异步串行口（uart），还可用定时器软件实现多个 uart。13.工

21、作温度范围：-40+85（工业级）/075（商业级）。14.pdip 封装。stc89c52rc 单片机的工作模式：（1）掉电模式：典型功耗0.1a,可由外部中断唤醒，中断返回后，继续执行原程序。（2）空闲模式：典型功耗 2ma。（3）正常工作模式：典型功耗 4ma7ma。（4）掉电模式可由外部中断唤醒，适用于水表、气表等电池供电系统及便携设备。芯片外形和引脚如下图：图 3.1 stc89c52rc 引脚图vcc（40 引脚）：电源电压vss（20 引脚）：接地p0 端口（p0.0p0.7，3932 引脚）：p0 口是一个漏极开路的 8 位双向 i/o 口。作为输出端口，每个引脚能驱动 8 个

22、 ttl 负载，对端口 p0 写入“1”时，可以作为高阻抗输入。在访问外部程序和数据存储器时，p0 口也可以提供低 8 位地址和 8 位数据的复用总线。此时，p0 口内部上拉电阻有效。在 flash rom 编程时，p0 端口接收指令字节；而在校验程序时，则输出指令字节。验证时，要求外接上拉电阻。p1 端口（p1.0p1.7，18 引脚）：p1 口是一个带内部上拉电阻的 8 位双向i/o 口。p1 的输出缓冲器可驱动（吸收或者输出电流方式）4 个 ttl 输入。对端口写入 1 时，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电位，这是可用作输入口。p1 口作输入口使用时，因为有内部上拉电阻，那些被外部拉低的

23、引脚会输出一个电流（） 。此外，p1.0 和 p1.1 还可以作为定时器/计数器 2 的外部技术输入（p1.0/t2）和定时器/计数器 2 的触发输入（p1.1/t2ex） ，具体参见下表 3.1.1：在对 flash rom 编程和程序校验时，p1 接收低 8 位地址。表 3.1 .1 p1.0 和 p1.1 引脚复用功能引脚号功能特性p1.0t2（定时器/计数器 2 外部计数输入） ，时钟输出p1.1t2ex（定时器/计数器 2 捕获/重装触发和方向控制）p2 端口（p2.0p2.7，2128 引脚）：p2 口是一个带内部上拉电阻的 8 位双向i/o 端口。p2 的输出缓冲器可以驱动（吸收

24、或输出电流方式）4 个 ttl 输入。对端口写入 1 时，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，这时可用作输入口。p2 作为输入口使用时，因为有内部的上拉电阻，那些被外部信号拉低的引脚会输出一个电流（） 。p3 端口（p3.0p3.7，1017 引脚）：p3 是一个带内部上拉电阻的 8 位双向i/o 端口。p3 的输出缓冲器可驱动（吸收或输出电流方式）4 个 ttl 输入。对端口写入 1 时，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电位，这时可用作输入口。p3 做输入口使用时，因为有内部的上拉电阻，那些被外部信号拉低的引脚会输入一个电流（） 。在对 flash rom 编程或程序校验时，p3 还接收一些控

25、制信号。p3 口除作为一般 i/o 口外，还有其他一些复用功能，如表 3.1.2 所示：表 3.1.2 p3 口引脚复用功能引脚号复用功能p3.0rxd（串行输入口）p3.1txd（串行输出口）p3.2（外部中断 0）0intp3.3（外部中断 1）1intp3.4t0（定时器 0 的外部输入）p3.5t1（定时器 1 的外部输入）p3.6（外部数据存储器写选通）wrp3.7（外部数据存储器读选通）rdrst（9 引脚）：复位输入。当输入连续两个机器周期以上高电平时为有效，用来完成单片机单片机的复位初始化操作。看门狗计时完成后，rst 引脚输出 96 个晶振周期的高电平。特殊寄存器 auxr（

26、地址 8eh）上的 disrto 位可以使此功能无效。disrto 默认状态下，复位高电平有效。ale/（30 引脚）：地址锁存控制信号（ale）是访问外部程序存储器时，prog锁存低 8 位地址的输出脉冲。在 flash 编程时，此引脚（）也用作编程输入脉prog冲。（29 引脚）：外部程序存储器选通信号（）是外部程序存储器选通psenpsen信号。当 at89c51rc 从外部程序存储器执行外部代码时，在每个机器周期被激psen活两次，而访问外部数据存储器时，将不被激活。psen/vpp（31 引脚）：访问外部程序存储器控制信号。为使能从 0000h 到 ffffhea的外部程序存储器读取

27、指令，必须接 gnd。注意加密方式 1 时，将内部锁定位eaeareset。为了执行内部程序指令，应该接 vcc。在 flash 编程期间，也接收 12eaea伏 vpp 电压。xtal1（19 引脚）：振荡器反相放大器和内部时钟发生电路的输入端。xtal2（18 引脚）：振荡器反相放大器的输入端。特殊功能寄存器在 stc89c52rc 片内存储器中，80hffh 共 128 个单元位特殊功能寄存器（sfr） ，sfr 的地址空间。stc89c52rc 除了有定时器/计数器 0 和定时器/计数器 1 之外，还增加了一个一个定时器/计数器 2.定时器/计数器 2 的控制和状态位位于 t2con

28、和 t2mod。定时器 2 是一个 16 位定时/计数器。通过设置特殊功能寄存器 t2con 中的 c/t2位，可将其作为定时器或计数器。定时器 2 有 3 种操作模式：捕获、自动重新装载（递增或递减计数）和波特率发生器，这 3 种模式由 t2con 中的位进行选择。3.23.2 语音芯片的选择与介绍市场上的语音芯片种类很多，各有所长，但是从本设计的整体出发，综合考虑到性能和价格，本设计选择了 isd1700 系列的语音芯片。它在价格实惠的前提下，具有高指标的音质，为此才市场运用上得到了广大的推广。isd1700 系列是华邦公司新推出的语音芯片，用来替代已经停产的isd400系列及 isd25

29、00 系列芯片。isd1700 系列不仅在录音时间上有更多的选择（从 20 秒到 240 秒），而且在功能上继承 14 及 25 系列的所有录放功能，并增加了一些更加人性化的提示功能及对存储地址的精确操作。根据我们经营 isd 系列芯片多年的经验来看，isd1700 的音质也较 14 及 25 系列有明显的提高。isd1700 系列芯片有优质语音录放电路，该芯 片提供多项新功能，包括内置专利的多信息管理系统，新信息提示（valert）, 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

30、合系统功能。3.2.1 语音芯片的特点 可录、放音十万次，存储内容可以断电 保留一百年。两种控制方式，两种录音输入方式，两种放音输出方式；可处理多达 255 段以上信息；有丰富多样的工作状态提示；多种采样频率对应多种录放时间；音质好，电压范围宽，应用灵活，价廉 物美。其外形和引脚如图 3.212345678abcd87654321dcbatitlenumberrevisionsizeddate:21-may-2013sheet of file:f:个个个个2013个个个个个个个个个个个个个个个.ddbdrawn by:vccd1led2reset3miso4mosi5sclk6ss7vssa8

31、analn9mic+10mic-11vssp212sp-13vccp14sp+15vssp116aud/aux17agc18vol19rdsc20vcca21ft22play23rec24erase25fwd26int/rdy27vssd28isd1700图 3.2 isd1700 引脚图3.2.2 语音芯片的电气特性：工作电压：2.4v5.5v,最高不能超过 6v静态电流：0.5 1 a工作电流：20ma用户可利用震荡电阻来自定芯片的采样频率，从而决定芯片的录放时间。间和录放音质。下表为 isd1700 的采样频率参数表：表3.2.2-1 isd1700 采样频率的参数表采样率isd1730

32、isd1740isd1750isd1760isd1790isd17120isd1715012khz20secs26secs33secs40secs60secs80secs100secs8khz30secs40secs50secs60secs90secs120secs150secs6.4khz37secs50secs62secs75secs112secs150secs187secs5.3khz45secs60secs75secs90secs135secs181secs226secs4khz60secs80secs100secs120secs180secs240secs300 secs而芯片的采样

33、率可以通过外部振荡电阻来调节：表3.2.2-2 振荡电阻参数表采样频率12khz8khz6.4khz5.3khz4khz振荡电阻60k80k100k120k160k3.2.3 语音芯片内部寄存器1. 状态寄存器 sr0 是两字节数据，由 miso 返回。它包括 5 个状态位 （d4：d0）以及 11 个地址位（a10：a0）状态寄存器，如下表： 表3.2.3-1状态寄存器sr0参数表d7d6d5d4d3d2d1d0a2a1a0inteompufullcmd_errd15d14d13d12d11d10d9d8a10a9a8a7a6a5a4a32. 状态寄存器sr1参数表如下：表3.2.3-2状态

34、寄存器sr1参数表d7d6d5d4d3d2d1d0se1se2se3se4recplayereserdy3.2.4 独立按键工作模式isd1700 的独立按键工作模式录放电路非常简单（后附图），而且功能强大。不仅有录、放功能，还有快进、擦除、音量控制、直通放音和复位等功能。这些功能仅仅通过按键就可完成。在按键模式工作时，芯片可以通过/led 管脚给出信号来提示芯片的工作状态，并且伴随有提示音，用户也可自定 4 种提示音效。录音操作：按下 rec 键，/rec 管脚电平变低后开始录音，直到松开按键使电平拉高或者芯片录满时结束。录音结束后，录音指针自动移向下一个有效地址。而放音指针则指向刚刚录完的

35、那段语音地址。放音操作：放音操作有两种模式，分别是边沿触发和电平触发，都由/play 管脚触发。a）边沿触发模式：点按一下 play 键，/play 管脚电平变低便开始播放当前段的语音，并在遇到 eom 标志后自动停止。放音结束后，播放指针停留在刚播放的语音起始地址处，再次点按放音键会重新播放刚才的语音。在放音期间，led灯会闪烁直到放音结束时熄灭。如果在放音期间点按放音键会停止放音。b）电平放音模式：如果一直按住 play 键，使/play 管脚电平持续为低，那么会将芯片内所有语音信息播放出来，并且循环播放直到松开按键将/play 管脚电平拉高。在放音期间 led 闪烁。当放音停止，播放指针

36、会停留在当前停止的语音段起始位置。快进操作：点按一下 fwd 按钮将/fwd 端拉低，会启动快进操作。快进操作用来将播放指针移向下一段语音信息。当播放指针到达最后一段语音处时，再次快进，指针会返回到第一段语音。当下降沿来到/fwd 端时，快进操作还要决定于芯片当时的状态：a） 如果芯片在掉电状态并且当前播放指针的位置不在最后一段，那么指针会前进一段，到达下一段语音处。b） 如果芯片在掉电状态并且当前播放指针的位置在最后一段，那么指针会返回到第一段语音处。c） 如果芯片正在播放一段语音（非最后一段），那么此时放音停止，播放指针前进到下一段，紧接着播放新的语音。d） 如果芯片正在播放最一段语音，那

37、么此时，放音停止，播放指针返回到第一段语音，紧接着播放第一段语音。 通过固定硬件方式可以对此芯片进行一部分功能操作，但是受到局限性影响，其功能明显不能满足要求，因此可以通过另一种控制方式，spi 控制方式控制语音芯片的工作。主控单片机主要通过四线（sclk，mosi，miso，/ss）spi协议对isd1700进行串行通信。isd1700作为从机，几乎所有的操作都可以通过这个spi协议来完成。为了兼容独立按键模式，一些spi命令：play，rec，erase，fwd，reset和global_erase的运行类似于相应的独立按键模式的操作。另外，set_play，set_rec，set_era

38、se命令允许用户指定录音、放音和擦除的开始和结束地址。此外，还有一些命令可以访问apc寄存器，用来设置芯片模拟输入的方式。isd1700系列的spi串行接口操作遵照以下协议：1 一个spi处理开始于/ss管脚的下降沿。2 在一个完整的spi指令传输周期，/ss管脚必须保持低电平。3 数据在sclk的上升沿锁存在芯片的mosi管脚，在sclk的下降沿从miso管脚输出，并且首先移出低位。4 spi指令操作码包括命令字节，数据字节和地址字节，这决定于isd1700的指令类型5 当命令字及地址数据输入到mosi管脚时，同时状态寄存器和当前行地址信息从miso管脚移出。6 一个spi处理在/ss变高后

39、启动。7 在完成一个spi命令的操作后，会启动一个中断信息，并且持续保持为低，直到芯片收到clr_int命令或者芯片复位。用spi控制方式可以较为灵活地控制其工作，用四根数据线与单片机链接即可，通过单片机指令可以调拨isd1700内部的具体某段语音，从而为整个报站系统提供了便捷的操作。3.33.3 gps 定位原理与介绍gps 的种类很多，但是大体的功能相同，可以根据自己具体的条件选择合适自己的 gps 接收模块。gps(global positioning system)中文称全球定位系统，gps全球定位系统是近年来迅速发展起来的一种卫星定位导航方式，是70年代美国国防部发展的第二代卫星导航

40、系统。它可以提供全球范围内的导航定位数据，用户实时接收卫星发出的星历，可以推算出用户当前的位置、速度和时间等定位信息,是新一代的导航定位系统。它能够为全球任意地点、任意多个用户同时提供高精度、全天候、连续、实时的三维定位、测速和时间基准，它在智能公交系统中，起到定位的作用，其定位精度比较高，并且具有成本较低、系统覆盖面广、使用维护费用低、通讯可靠等特点。它是由21颗工作卫星和3颗在轨备用卫星组成的实用系统。这些星分布在互成60度的6个轨道平面上，每个轨道平面平均分布3颗卫星。这样，对于地球任何位置，均能同时观测到4颗卫星。gps 定位的基本原理是根据高速运动的卫星瞬间位置作为己知的起算数据，采

41、用空间距离后方交会的方法，确定待测点的位置。gps定位方式可以分为绝对定位与相对定位方式两种。参考坐标系统建立后的定位问题，而参考坐标系的建立和维持一方面有一套独立的理论和技术，另一方面也可以看成是定位技术的一个应用。在实际工作中，我们把直接确定信息、事件和目标相对于参考坐标系统的坐标位置测量称之为绝对定位，而把确定信息、事件和目标相对于坐标系统内另一已知或相关的信息、事件和目标的坐标位置关系称之为相对定位。应用gps进行绝对定位，根据用户接收机天线所处的状态不同，又可分为动态绝对定位和静态绝对定位。当用户接收设计安置在动态的载体上，并处于动态的情况下，确定载体瞬时绝对位置的定位方法，称为动态

42、绝对定位。动态绝对定位，一般只能得到没有(或很少)多余观测量的实时解。这种定位方法，被广泛应用于飞机、船舶以及陆地车辆等动态载体的导航。另外，在航空物探和卫星遥感等领域有着广泛的应用前景。一般的 gps 具有两组全双工的异步串行接口，便于和单片机通讯。在加电以后开始运行，其基本运行过程如下：（1）自检 加电后开始自检，通过输出通道报告自检结果，其过程将坚持 ram、flash、接收器、实时时钟和晶体振荡器。（2）初始化 自检完毕后，将开始卫星探测和跟踪过程。整个探测过程是完全自动的。正常情况下， gps9 将用 45s 的时间获取定位信息（在已知星历表时只需 8s） ，之后通过输出通道传送有效

43、地位置、速度和时间信息。 （3）导航探测完毕后， gps 通过输出通道发送有效地导航信息，包括经纬度、海拔、速度、日期/时间、误差估计、卫星和接收机状态。（4）卫星数据收集运行时，gps 将自动更新卫星轨道数据。gps 采用美国国家海洋电子协会制定的 nmea0183 通信标准格式。其输出数据采用 asc2 码，内容包含纬度、经度、高度、速度、日期、时间、航向以及卫星状况等信息。一条$gpgga 输出语句包括 17 个字段：语句标识头，世界时间，纬度，纬度半球，经度，经度半球，定位质量指示，使用卫星数量，水平精确度，海拔高度，高度单位，大地水准面高度，高度单位，差分 gps 数据期限，差分参考

44、基站标号，校验和结束标记（用回车符和换行符） ，分别用 14 个逗号分隔。如单片机收到以下定位信息：$gpgga，114641,3002.3232，n，12206.1157，e，1，05，12.9,53.2，m，11.6，m，*4a表示使用“$gpgga”格式语句，世界（格林威治）时间为 11 时 46 分 41 秒，位置在北纬 30 度 2.3232 分，东经 122 度 6.1157 分，定位有效，接收到 5 颗卫星，水平精度 12.9m，天线离海平面高度 53.2m，所在地离地平面高度 11.6m，校验和为4ah。从 gps 版接受的数据流是文本字符串，可根据 gps 输出数据 nmea

45、0183 通信标准格式所定义的各种记录语句的结构组成特点，编制程序解析其中有用的信息。由于帧内各种数据段由逗号分隔，因此在处理缓存数据时一般通过搜寻 asc2 码“$”判断是否是帧头。在识别帧头的类别（gpgga）后，通过对所经逗号个数判断当前正在处理的是哪一种定位导航参数，并作出相应处理。3.43.4 lcd12864 液晶屏的概述lcd12864 在市面上主要分为两种，一种是采用 st7920 控制器的，它一般带有中文字库字模，价格略高一点。另一种是采用 ks0108 控制器，它只是点阵模式，不带字库。我的这块就是 ks0108 控制器不带汉字库的。本设计采用的是带字库的lcd12864

46、液晶屏，它的大概参数如下：1. 液晶显示模块是 12864 点阵的汉字图形型液晶显示模块， 可显示汉字及图形， 内置 8192 个中文汉字（16x16 点阵） 、128 个字符（8x16 点阵）及 64x256 点阵显示 ram（gdram） 。可与 cpu 直接接口，提供两种界面来连接微处理机：8-位并行及串行两种连接方式。具有多种功能：光标显示、画面移位、睡眠模式等。2. 外观尺寸：937012.5mm3. 视域尺寸：7339mm 引脚说明如下：液晶接口方式有两种：并行和串行两种连接方法。同时 lcd12864 屏分为左、右两块控制的，所有对屏幕的操作要受片选 cs1、cs2 来控制。表

47、4-1 屏幕操作数据与屏幕点阵的排布关系图 从上表可以看出数据按字节在屏幕上是竖向排列的。上方为低位，下方为高位。因此在横向上(也就是 y)就一共是 128 列数据。分为 cs1 和 cs2 两个 64 列来写入。在竖方向上(也就是 x)一字节数据显示 8 个点，竖向 64 个点分为 8 个字节，称做 8 页(x=0-7)。了解这些后我们就知道要满屏显示一张图就要从 y=0127、x=07 一共写1288=1024 个字节的数据。同样在 at89s51 中存一张图就要 1024 个字节的空间。指令如下：显示开关控制(display on/off) d=1:开显示(display on) 意即显

48、示器可以进行各种显示操作 d=0:关显示(display off) 意即不能对显示器进行各种显示操作 设置显示起始行(display start line)a5a0 6 位地址自动送入 z 地址计数器，起始行的地址可以是 063 的任意一行。 例如: 选择 a5a0 是 62,则起始行与 ddram 行的对应关系如下： ddram 行：62 63 0 1 2 3 28 29 屏幕显示行： 1 2 3 4 5 6 31 32 设置页地址（set page “x address”) 所谓页地址就是 ddram 的行地址，8 行为一页,模块共 64 行即 8 页,a2a0 表示07 页。读写数据对地

49、址没有影响,页地址由本指令或 rst 信号改变复位后页地址为0。页地址与 ddram 的对应关系见 ddram 地址表。 设置 y 地址(set y address) 此指令的作用是将 a5a0 送入 y 地址计数器，作为 ddram 的 y 地址指针。在对ddra m 进行读写操作后，y 地址指针自动加 1,指向下一个 ddram 单元。 读状态(status read) 当 r/w=1 d/i=0 时,在 e 信号为“h”的作用下，状态分别输出到数据总线(db7db0)的相应位。 bf: 前面已叙述过(见 bf 标志位一节)。 on/off: 表示 dff 触发器的状态（见 dff 触发器

50、一节）。 rst: rst=1 表示内部正在初始化，此时组件不接受任何指令和数据。写显示数据(write display date) d7d0 为显示数据，此指令把 d7d0 写入相应的 ddram 单元,y 地址指针自动加1。读显示数据(read display date) 此指令把 ddram 的内容 d7d0 读到数据总线 db7db0，y 地址指针自动加 1。 3.5 tda2822m 的概述tda2822m 是意法半导体(st)早期专门为便携式录放音设备开发的双通道单片功率放大集成电路，具有低交越失真(low crossover distorsion)和低静态电流的特点，适用于立体声

51、(stereo)和桥式放大(btl)方式。tda2822m 还有一个独特之处就是工作电压范围很宽，在 1.8v-15v 范围内都可以正常工作，不过除非是用于耳机放大器，最好还是让 tda2822m 工作于 3v 以上电压。tda2822m 是一片非常经典的优秀音频功率放大集成电路，20 世纪 90 年代初曾经被国内外家电厂商广泛用于便携式收录机中，在一些功率稍大的，尤其是带有机身扬声器的随身听中也可以经常看到 tda2822m 的身影。tda2822m 的标称输出功率(1khz,8,9v,10%总失真)立体声方式时可以达到 1w，桥接方式时可以达到 2w 。tda2822m 的其他技术指标如下

52、：最大峰值电流(peak output current)：1a；静态电流(quiescent drain current)：9ma vcc=3v)；总谐波失真(1khz，832，典型值)：0.2%；闭环增益(典型值)：39db；声道不平衡度(立体声状态，最大值)：1db!声道分离度(1khz，立体声状态，典型值)：50db；输入阻抗(1khz，最小值)：100k；负载范围：4 。芯片的引脚如图 3.5：图 3.5 芯片引脚图引脚说明如下表：引出端序号符号功能引出端序号符号功能1out1输出端 15in2(-)反向输入端 22vcc电源6in2(+)正向输入端 23out2输出端 27in1(+

53、)正向输入端 14gnd地8in1(-)反向输入端 14 硬件电路的设计与分析整个报站系统应该具备有单片机，语音播报模块、显示模块和 gps 接收模块等，主要通过按键和 gps 接收模块给单片机发送数字信号，单片机经过处理数据后，再对语音模块和显示模块进行控制，从而能实现语音播报和显示，即完成整个报站系统。4.1 系统硬件电路的设计与分析整个报站系统必须具备有单片机，语音播报模块、gps 接收模块和显示模块等，整个系统的电路在以主要器件为核心的基础上，补充外围元件，设计好完整的系统电路，电路见附录 1。4.2 电源电路的设计与分析电源是每个电子设备不可缺少的部分，它是功能实现的前提，所以开始的

54、第一步是设计好电源模块。电源的种类和设计方法有很多种，从整个电路考虑，因为系统中有单片机，功率放大器和 lcd12864 液晶屏。如果电源电路设计不好，当它们一起工作的时候，由于功率放大器耗电比较大，会导致其他模块供电不足，从而使整个报站器工作不正常，为此在一个设计中，稳定的电源很重要。本设计采用集成稳压器设计稳压电路，由于集成稳压器的可靠性高,也有利于提高稳压精度、缩小体积、减轻重量等优点，使它在近十多年发展很快，目前已经在国内发展到几百个品种.人们越来越重视对它的研究。本设计用以三端固定式集成稳压器 lm7805 为核心构成的直流稳压电源，这类稳压器有输入，输出和公共端 3 个端子,输出电

55、压固定不变,实现了直流稳压电源的设计.电路如图 4.3：12345678abcd87654321dcbatitlenumberrevisionsizeddate:14-may-2013sheet of file:f:个个个个2013个个个个个个个个个个个个 个个个个个02.ddbdrawn by:r121kd3c82200ufc9104123456jp2kuai guan0v12个个个个12v12v12v0vvin1gnd2vout3u27805vccc17100ufc2010412v1图 4.2 电源电路此电路比较简单电源口进来接到轻触开关，然后就是 c8、c9 电容滤波，最重要的是 u2（

56、lm7805）的稳压，经稳压出来后再经 c17、c20 滤波，让电源更稳定；lm7805 中 1 脚为输入端，2 脚为接地端，3 脚为输出端。其中 d3 是电源指示灯，r12为分压限流电阻。4.3 主控电路的设计与分析每个电路都有它主控模块电路，在系统中为核心作用，所以合理地链接主控电路对整个系统至关重要，电路如图 4.3：12345678abcd87654321dcbatitlenumberrevisionsizeddate:20-may-2013sheet of file:f:个个个个2013个个个个个个个个个个个个 个个个个个02.ddbdrawn by:y1c4030pc4130px1

57、x2p30p31vccvccrsrwenp33isd_misoisd_mosiisd_sclkisd_ssp1.01p1.12p1.23p1.34p1.45p1.56p1.67p1.78rst/vpd9p3.0/rxd10p3.1/txd11p3.2/int012p3.3/int113p3.4/t014p3.5/t115p3.6/wr16p3.7/rd17xtal218xtal119gnd20p2.021p2.122p2.223p2.324p2.425p2.526p2.627p2.728psen29ale/prog30ea/vpp31p0.732p0.633p0.534p0.435p0.336

58、p0.237p0.138p0.039vcc40u7stc89c52rcrstd10d6d5d4vccp32p11p12p13p14p15p16p17r24470r25470r26470r27470rst1p10p20p21图 4.3 单片机管脚接法本设计的才用的主控芯片为 stc89c52rc，单片机 stc89c52rc 能满足功能要求，主要是起的作用是收集键盘和 gps 接收模块发送过来的数据，然后发出控制指令去控制语音模块的语音播报、lcd12864 液晶屏和 led 灯的显示状态，这样要能完善实现报站功能。4.3.1 晶振电路的设计与分析图 4.3 中 c40、c41 晶振电容、y1

59、为晶振，它们也是单片机工作的前提。89 系列单片机的内部振荡器电路，由一个单级反相器组成。xtal1 为反相器的输入，xtal2 为反相器的输出。可以利用它内部的振荡器产生时钟，只要在 xtal1 和xtal2 引脚上外接一个晶体及电容组成的并联谐振电路，便构成一个完整的振荡信号发生器，此方法称为内部方式。另一种使用方法，由外部时钟源提供一个时钟信号到 xtal1 端输入，而 xtal2 端浮空。在组成一个单片机应用系统时，多数采用图 35 所示的方法，这种方式的结构紧凑，成本低廉，可靠性高。振荡器的等效电路在图中给出了外接元件，即外接晶体及电容 c1，c2，并组成并联谐振电路。在电路中，对电

60、容 c1 和 c2 的值要求不是很严格，如果用高质的晶振，则不管频率为多少，c1，c2 通常都选择 30pf。有时，在某些应用场合，为了降低成本，晶体振荡器可用陶瓷振荡器代替。如果使用陶瓷振荡器，则电容 c1，c2 的值取47pf。4.3.2 led 流水指示灯电路的设计与分析图 4.3 中，d1d4 为 led 灯，用来显示站点的动态信息，在完整的作品上，在led 灯旁边注明站名，通过观察此流水灯显示状态可以明了地看出目前动态的站点和开往的方向。其中 r24r27 为分压限流电阻，保护 led 灯，通过改变它们的阻值可以led 灯亮度。4.3.3 发光二极管特性发光二极管与普通二极管一样具有单向导电性，但是