焦炜景2稿(共66页)

1、PAGE JINGCHU UNIVERSITY OF TECHNOLOGY本科毕业设计（论文） 基于单片机的公交车自动报站系统设计学 院电子信息工程学院专 业电气工程及其自动化年级班别2011级(一)班学 号2011401020138学生姓名焦炜景指导教师唐文涛(讲师)2015年 6月 11日目 录TOC o 1-3 h u HYPERLINK l _Toc388820101 1 绪 论 III基于(jy)单片机的公交车自动(zdng)报站系统(xtng)设计摘 要目前城市的公交车一般都安装自动语音报站系统，给乘客带来了很不错的乘车体验。不过目前中小城市大部分的语音报站系统都是人工报站，需要司

2、机人工操作，这样会分散司机的注意力，给行驶的车子带来很大的安全隐患，所以本设计以STC公司生产的STC89C52单片机为主设计了一款公交车语音自动报站系统，设计过程中包括硬件电路设计和软件程序编写两个方面，它具有如下功能：（1）利用LCD12864液晶显示屏来实现站名信息的显示；（2）利用ISD公司最近推出的ISD4004系列语音录放芯片实现站名信息的播报；（3）使用NFR2401单片射频收发芯片实现无线信号的收发和站名的识别。该自动报站系统结构简单、成本低、音质清晰、可靠性高，提高了公交的服务质量，促进城市经济和公交事业的和谐发展。 关键词： STC89C52单片机；LCD液晶显示；自动报站

3、；NFR无线通讯模块 The systemdesign of automatic reportstationbus based onMCUABSTRACT At present thecitybusesare generally installedautomatic report station system,for the passengers tobring goodtravel experience.Butat present small and medium-sizedcityvoicemost of thestation systemare artificialstation,the

4、 driver-needmanual operation,it willdistract the drivers attention,bring safehidden trouble fordrivingthe car,so the designproduced by STC companySTC89C52 microcontroller todesigntheautomatic newspaperstationsystemof avoice bus,hardwarecircuit design andthe software programming two aspectsincluding

5、the design process,it has the followingfunctions:(1)to achievethe station namedisplay informationusing LCD12864liquid crystal display;(2)achievebroadcast stationinformation using ISD4004seriesISD chip voice recordingcompany recently launched;(3)identifythe realization of wirelesssignaltransceiverand

6、station nameusing the NFR2401single chip RFtransceiver chip.The automatic newspaper stationsystem has the advantages of simple structure,low cost,clear sound quality,high reliability,improve thebus servicequality,promote the harmonious development ofurban economy andpublicundertakings. KEY WORDS: ST

7、C89C52 microcontroller;LCD display;automatic station;NFR wirelesscommunication module 1 绪 论1.1 引言(ynyn) 随着我国城市现代化建设的不断发展，人们对城市服务业的服务质量要求也越来越高，公交车作为城市大部分居民日常的主要交通工具，早已被广大人民所习惯，所以其服务质量也代表了一个城市交通的发展水平。现如今人工售票和报站的公交车基本已经没有了，取而代之的是自动售票与语音播报，这在相当大的程度上免除了乘务人员沿途报站的麻烦，给很多不熟悉公交路线的乘客带来了极大的方便。随着电子技术的不断发展，单片机技术的

8、日趋成熟和多媒体技术的普遍应用，使得公交车的自动报站系统更加完善，而目前虽然现在在国内一些大城市的公交车上已经采用GPS全球定位系统自动报站，但其造价昂贵，难以在一些中小城市实现普及。另外，现在也有一些城市正在使用一种半自动语音报站系统，这种系统需要由司机在车子进出站的时候人工按钮操作，由于(yuy)这两个时间点往往是路面情况最复杂的时候，因此也给行驶中的车辆带来了安全隐患。所以本设计针对目前最常见公交车报站系统的主要缺陷，研发了一种基于STC89C52单片机来控制ISD4004语音芯片进行语音播报的公交车自动报站系统，并在到站时采用LCD液晶显示到站信息，而且该系统成本较低，可以(ky)考虑

9、在中小城市中普及。1.2 方案选择和设计要求1.2.1 方案选择MCU微处理控制器的选择方案对比随着计算机技术的飞速发展，单片机技术已成为计算机技术中的一个独特分支，单片机的应用领域也越来越广泛，特别是在工业控制和仪器仪表智能化中扮演着极其重要的角色。在单片机发展的30多年来，单片机正往多功能、高性能、高速度、低电压、低价格、低噪声、低功耗、小体积、大容量、专用化和外围电路内装化的方向发展。单片机的出现使得过去经常采用模拟电路、数字电路实现的电路系统，转变成现在用单片机就可以实现，并且传统的电路设计方法演变成硬件和软件相结合的设计方法，这说明许多电路设计问题将转化为纯粹的程序设计问题。所以，单

10、片机的应用意义远不限于它的应用范畴和由此带来的经济效益，更重要的是它已从根本上改变了传统的控制方法和设计思想，是控制技术的一次革命，更是一座重要的里程碑。 微控制器通常将主要的组成部分集成在一个芯片上，就是(jish)把中央处理器（CPU）、随机存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、中断系统、定时器/计数器以及I/O接口电路等主要部件集成在一个芯片上，使 HYPERLINK /view/1130583.htm t _blank 计算机系统更小，更容易集成进复杂的而对体积要求严格的控制(kngzh)设备当中。 方案(fng n)一：MCU微处理控制器的种类很多，有宏晶科技公司生产的STC89C

11、系列单片机，这其中有8位的单片机和16位的单片机。STC89C52为8位的单片机，它是一种低损耗、高性能的CMOS微处理器，片内有8K字节的存储空间，128字节RAM、4个8位并口、1个全双工串行口、2个16位定时/计数器，寻址范围64K。并且可以在线进行重复编程、快速擦除、快速写入程序，能重复擦除/写入1000次左右，数据保存时间为十年。 方案二：微处理控制器也有凌阳公司生产的，同样有8位的CPU和16位的CPU。它也有很多特点，比如：体积下、集成度高、可靠行好、易于扩展；具有较强的中断处理能力；功能强、效率高的指令系统及低功耗、低电压。但是其应用领域主要是为控制处理数据处理以及数字信号处理

12、等领域，其中凌阳的16位单片机就是为适应这种发展而设计的。 综上所述，在本设计中，考虑到本人对单片机的运用熟练度和单片机功能领域，选择宏晶科技公司生产的STC89C52单片机作为本设计的微控制器。（2）语音合成模块的选择方案对比方案一：采用SYN6288语音合成模块，SYN6288语音合成模块通过异步串口接收待合成的文本，实现文本到声音（TTS）的转换。文本识别智能、语音合成效果和智能识别效果非常优越。但是硬件接口复杂、性价比不高。方案二：选用(xunyng)ISD4004系列，华邦ISD公司(n s)2007年新推出语音芯片(xn pin)，该芯片提供多项新功能，可录、放音十万次，录音时间达

13、到20秒，断电信息可以保持一百年，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。考虑报站需良好音质，而且要求控制方便，所以决定采用方案二。（3）无线收发模块选择方案对比 方案一：采用DF数据发射模块，该模块的工作频率为315M，采用声表谐振器SAW稳频，频率稳定度极高，当环境温度在2585度之间变化时，频飘仅为3ppm/度。特别适合多发一收无线遥控及数据传输系统。声表谐振器的频率稳定度仅次于晶体，而一般的LC振荡器频率稳定度及一致性较差，即使采用高品质微调电容，温差变化及

14、振动也很难保证已调好的频点不会发生偏移。 方案二：NRF24L01是单片射频收发芯片，工作于2.42.5GHz ISM频段，芯片内置频率合成器、功率放大器、晶体振荡器和调制器等功能模块，输出功率和通信频道可通过程序进行配置。芯片能耗非常低，以-5dBm的功率发射时，工作电流只有10.5mA，接收时工作电流只有18mA，多种低功率工作模式，节能设计更方便。其DuoCeiverTM技术使nRF2401可以使用同一天线，同时接收两个不同频道的数据。nRF2401适用于多种无线通信的场合 故选用此方案。（4）人机界面信息的显示 采用LCD12864大液晶进行信息的显示。LCD12864可以显示字符、汉

15、字、图片等大量信息，而且控制简单。传统的数码管、1602液晶等器件显示的信息有限，并且这些器件只能显示字符和数字，不能显示汉字。所以本系统选择性价比高的LCD12864大液晶进行信息显示。1.3.2 设计要求设计要求如下：1.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(fw)用语。2.到站时利用LCD液晶显示屏进行(jnxng)汉字显示到站信息为主。3.公交车的到站信号(xnho)感知由NRF24L01无线收发模块来完成。2 系统硬件设计2.1 系统硬件总体结构 系统硬件总体结构分为无线通信、语音报站及汉字显示三大块，其中无线通信以NRF2L401为主体、语音报站

16、以ISD4004语音芯片为主体，显示部分以LCD12864液晶显示器为主体，三者均与单片机相连接。首先，将无线信号发射模块装在各个公交车站上，而在车载硬件电路部分中，先给STC89C52单片机接通5V电源上电，然后NRF2L401无线收发模块便会启动，通过接收2.4G频率的无线信号来判断公交车的行驶是否进入报站范围，当公交车进入信号发射范围时，无线接收器接收信号后便会将信息反馈给STC89C52，然后单片机便会发出指令到显示电路与功放电路，即同时显示站名与语音自动报站，出站后由于接收不到信号便自动关闭。系统的硬件总体结构如图2-1所示。+5V电源 STC89C52 语音录放电路液晶显示电路+3

17、V电源按键电路无线通信电路 图2-1 系统硬件(yn jin)总体结构图2.2 各模块(m kui)硬件2.2.1 主控芯片(xn pin)模块STC89C52是一种低功耗、高性能CMOS 8位微控制器，具有8K在系统可编程Flash存储器。使用高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash，使得STC89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案3。STC89C52具有以下标准功能：8K字节Flash，512字节RAM，32位I/O口线，

18、看门狗定时器，2个数据指针，三个16位定时器/计数器，一个7向量4级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。另外，STC89C52可降至0Hz静态逻辑操作，支持2种软件可选择节点模式。空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。STC89C52单片机采用40条引脚，双列直排的封装形式。在单片机的40条引脚中，有2条专用于主电源的引脚，2条外接晶振的引脚，4条控制和其它电源复用的引脚，32条I/O引脚。图2-2是STC89C52引脚图。图2-2 STC89C52单

19、片机引脚图下面分别具体说明这些(zhxi)引脚的名称和功能。(1)主电源(dinyun)引脚Vcc和GNDVcc：接+5V电源(dinyun)。GND：接地。(2)时钟电路引脚XTAL1和XTAL2XTAL1：接外部晶振的一端。在单片机内部，它是反相放大器的输入端。该放大器构成了片内振荡器。XTAL2：接外部晶振的另一端。在单片机内部，接至上述振荡器的反相放大器的输出端，振荡器的频率是晶体振荡频率。在本设计中，XTAL1和XTAL2端外接石英晶体作为定时元件，内部反相放大器自激振荡，产生时钟。其原理图如图2-3所示。图2-3 晶体振荡电路(3)控制信号引脚RST、/、和/VppRST：单片机上

20、电后，只要在该引脚输入24个振荡周期宽度以上的高电平就会使单片机复位。图2-4是复位电路图。在通电瞬间，电容C通过电阻R充电，RST端出现正脉冲，用以复位。关于参数的选定，应保证复位高电平持续时间大于2个机器周期。可取C=10uF,R=10K。 图2-4 复位电路图/：地址锁存使能输出(shch)/编程脉冲输入端。当CPU在访问外部程序存储器时，ALE的输出作为外部锁存地址的低位字节的控制信号；当不访问外部存储器程序期间，ALE端仍以1/6的时钟振荡频率固定地输出脉冲。因此，它可用作对外输出地时钟或用于定时。：外部(wib)程序存储器读选通信号。CPU在访问外部程序存储器期间，每个机器周期中，

21、信号两次有效(yuxio)。但在此期间，每当访问外部数据存储器时，这两次有效的信号不出现。端可以驱动8个负载LSTTL。/Vpp：外部访问允许/编程电源输入端。当输入高电平时，CPU执行程序，在低4KB（0000H0FFFH）地址范围内，访问片内程序存储器；在程序计数器PC的值超过4KB地址时，将自动转向执行片外程序存储器的程序。当输入低电平时，CPU仅访问片外程序存储器。(4)输入/输出（I/O）引脚P0、P1、P2和P3P0.0P0.7：P0口是一个8位漏极开路的双向I/O口。作为输出口，每位能驱动8个TTL逻辑电平。对P0端口写“1”时，引脚用作高阻抗输入。当访问外部程序和数据存储器时，

22、P0口也被作为低8位地址/数据复用,在这种模式下，P0具有内部上拉电阻。在flash编程时，P0口也用来接收指令字节；在程序校验时，输出指令字节。程序校验时，需要外部上拉电阻。P1.0P1.7：P1 口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口，p1 输出缓冲器能驱动4 个TTL 逻辑电平。对P1 端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。此外，P1.0和P1.2分别作定时器/计数器2的外部计数输入（P1.0/T2）和时器/计数器2的触发输入。在flash编程和校验时，P1口接收低8位地址字节。P

23、2.0P2.7：P2口是一个8位准双向I/O口。在CPU访问外部存储器时，它输出高8位地址。在对EPROM编程和程序验证时，它输入高8位地址。P2口能驱动4个LSTTL负载。P3.0P3.7：P3口是一个8位准双向I/O口。它是一个复用功能口。作为第一功能使用时，为普通I/O口，其功能和操作方法与P1口相同。作为第二功能使用时，各引脚的定义如表2-1所示。P3口的每一条引脚均可独立定义为第一功能的输入输出或第二功能。实际在使用中，总是先按需要优先选用它的第二功能，剩下不用的才作为第一功能口线使用。P3口能驱动4个LSTTL负载。表2-1 P3各口线的第二(d r)功能表口线第二功能P3.0RX

24、D（串行输入）P3.1TXD（串行输出）P3.2INT0（外部中断0）P3.3INT1（外部中断1）P3.4T0（定时器0的外部输入）P3.5T1（定时器1的外部输入）P3.6WR（外部数据存储器写选通道）P3.7RD（外部数据存储器读选通道）2.2.2 无线通信模块(m kui)（1）NRF24L01芯片(xn pin)NRF24L01 是一种新型单片射频收发器件，工作在2.42.5GHz ISM 频段。内置频率合成器、功率放大器、晶体振荡器、调制器等功能模块，并融合了增强型ShockBurst 技术，其中输出功率和通信频道可通过程序进行调整配置。NRF24L01功耗低，在以-6dBm 的功

25、率发射时，工作电流只有9mA；在接收时，工作电流只有12.3mA，多种低功率工作模式（掉电模式和空闲模式）这些工作模式使节能设计更加方便。nRF24L01 的主要特性如下：1. GFSK 调制；2.具有自动应答和自动再发射功能；3.片内自动生成报头和CRC 校验码；4.数据传输率为lMbps 或2Mbps；5.SPI 速率为010Mbps；6.与其他nRF24 系列射频器件相兼容；7.供电电压为1.93.6V。NRF24L01 芯片具有两种通信模式：直接模式（DirectMode）和突发模式（ShockBurs Mode）。直接模式的使用与其他传统射频收发器的原理一样，需要通过软件在发送端添加

26、校验码和地址码，在接收端判断是否为本机地址，并检查数据(shj)是否传输正确。突发模式使用芯片内部的先入先出堆栈区，数据可从低速微控制器送入，高速发射出去，地址和校验码由硬件自动添加和去除。这种模式的优点是： 可使用(shyng)低速微控制器控制芯片工作； 减小功耗(n ho)； 射频信号高速发射， 抗干扰性强； 减小整个系统的平均电流。因此使用NRF24L01 芯片特有的突发模式，可以提高系统整体的性能和效率。 （2）引脚描述及相关原理功能CE:数字输入RX或TX模式选择；CSN:数字输入SPI片选信号；SCK:数字输入SPI时钟；MOSI:数字输入从SPI数据输入脚；MISO:数字输从SP

27、I数据输出脚；IRQ:数字输出可屏蔽中断脚；VDD:电源+3V；VSS:电源接地0V；XC2:模拟输出晶体震荡器2脚；XC1:模拟输入晶体震荡器1脚/外部时钟输入脚；VDD_PA:电源输出给RF的功率放大器提供的+1.8V电源；ANT1:天线天线接口1 ；ANT2:天线天线接口2 ；VSS:电源接地0V；VDD:电源电源+3V；IREF:模拟输入参考电流；VSS:电源接地0V；VDD:电源电源+3V；DVDD:电源输出去耦电路电源正极端；VSS:电源接地0V； 图2-5 nRF24L01芯片(xn pin)引脚图工作(gngzu)模式：通过(tnggu)配置寄存器可将nRF24L01配置为发射

28、、接收、空闲及掉电四种工作模式，如表2-2所示。掉电模式：在掉电模式下，NRF24L01各功能均关闭，且保持电流消耗最小，进入掉电模式以后，NRF24L01停止工作，但寄存器内容保持不变。待机模式：待机模式一共有两种：1.当为CE高电平时FIFO寄存器中TX FIFO为空。2.当CE为低电平时，FIFO寄存器中无数据传输。待机模式1在保证快速启动的同时，减少系统平均消耗电流，在待机模式1时，晶振正常工作，在待机模式2下，部分时钟缓冲器处在工作模式，当发送端 TX FIFO寄存器为空且CE为低电平时进入待机模式2，在待机模式期间，寄存器配置内容保持不变。中断(zhngdun)：NRF24L01的

29、中端引脚（IRQ）为低电平触发，当状态寄存器中TX-DS（数据发送完成中断(zhngdun)位）、RX-DR（接收数据中断位）或者MAX-RT（达到最多次重发中断位）为高时触发中断。另外，当MCU给中断源写“1”的时候，中断引脚被禁止，可屏蔽中断可以被IRQ中断屏蔽。通过设置(shzh)可屏蔽中断位为高，则中断响应被禁止。默认状态下所有的中断源是被禁止的。无线收发模块电路原理图 发射数据：首先将NRF24L01设置为发射模式，接着把接收节点地址TX_ADDR和有效数据TX_PLD按照时序由SPI口写入NRF24L01缓存区，TX_PLD必须在CSN为低电平时连续写入，而TX_ADDR在发射时只

30、用写入一次，然后CE置为高电平并保持至少10s，延迟130s后发射数据;若自动应答开启，那么NRF24L01在发射数据后立即进入接收模式，接收应答信号（自动应答接收地址应该与接收节点地址TX_ADDR一致）。如果收到应答，则认为此次通信成功，TX_DS置高，同时TX_PLD从TXFIFO中清除;若未收到应答，则自动重新发射该数据(自动重发已开启)，若重发次数(ARC)达到上限，MAX_RT置高，TXFIFO中数据保留以便在次重发;MAX_RT或TX_DS置高时，使IRQ变低，产生中断，通知MCU。最后发射成功时,若CE为低则nRF24L01进入空闲模式1;若发送堆栈中有数据且CE为高，则进入下

31、一次发射;若发送堆栈中无数据且CE为高，则进入空闲模式2。 接收数据：首先将NRF24L01设置为接收模式，接着延迟130s进入接收状态等待数据的接收。当检测到有效的地址和CRC时，就将数据包存储在RXFIFO中，同时中断标志位RX_DR置为高电平，IRQ变低电平，产生中断，通知MCU去取数据。若此时自动应答开启，接收方则同时进入发射状态回传应答信号。最后接收成功时，若CE变为低电平，则nRF24L01进入空闲模式1。在写寄存器之前一定要进入待机模式或者掉电模式。 图2-5 nRF24L01电路图2.2.3语音(yyn)录放(l fn)模块（1）ISD4004芯片(xn pin)简介ISD40

32、04系列工作电压3V,单片录放时间8至16分钟,音质好,适用于移动电话及其他便携式电子产品中。采样频率可为 4.0,5.3,6.4,8.0kHz,频率越低,录放时间越长,而音质则有所下降,片内信息存于闪烁存贮器中,可在断电情况下保存100年(典型值),反复录音10万次。 （2） 引脚描述及相关原理(yunl)功能电源(dinyun):(VCCA,VCCD) 为使噪声最小,芯片的模拟和数字电路使用(shyng)不同的电源总线,并且分别引到外封装的不同管脚上,模拟和数字电源端最好分别走线,尽可能在靠近供电端处相连,而去耦电容应尽量靠近器件。地线:(VSSA,VSSD) 芯片内部的模拟和数字电路也使

33、用不同的地线。同相模拟输入(ANA IN+) 这是录音信号的同相输入端。输入放大器可用单端或差分驱动。反相模拟输入(ANA IN-) 差分驱动时,这是录音信号的反相输入端。信号通过耦合电容输入,最大幅度为峰峰值16mV。音频输出(AUD OUT) 提供音频输出,可驱动5K的负载。片选(SS) 此端为低,即向该ISD4004芯片发送指令，两条指令之间为高电平。串行输入(MOSI) 此端为串行输入端，主控制器应在串行时钟上升沿之前半个周期将数据放到本端,供ISD输入。串行输出(MISO) ISD的串行输出端。ISD未选中时,本端呈高阻态。串行时钟(SCLK) ISD的时钟输入端,由主控制器产生,用

34、于同步MOSI和MISO的数据传输。数据在SCLK上升沿锁存到ISD,在下降沿移出ISD。中断(/INT) 本端为漏极开路输出。ISD在任何操作(包括快进)中检测到EOM或OVF时,本端变低并保持。中断状态在下一个SPI周期开始时清除。中断状态也可用RINT指令读取。OVF标志指示ISD的录、放操作已到达存储器的未尾。EOM标志只在放音中检测到内部的EOM标志时,此状态位才置1。行地址(dzh)时钟(RAC) 漏极开路输出。每个RAC周期表示ISD存储器的操作(cozu)进行了一行(ISD4004系列中的存贮器共2400行)。该端可用于存储管理技术。外部(wib)时钟(XCLK) 本端内部有下

35、拉元件。芯片内部的采样时钟在出厂前已调校,误差在 +1%内。商业级芯片在整个温度和电压范围内, 频率变化在+2.25%内。工业级芯片在整个温度和电压范围内,频率变化在-6/+4%内,此时建议使用稳压电源。若要求更高精度,可从本端输入外部时钟(如附录所列)。由于内部的防混淆及平滑滤波器已设定,故上述推荐的时钟频率不应改变。输入时钟的占空比无关紧要,因内部首先进行了分频。在不外接地时钟时,此端必须接地。自动静噪(AMCAP) 当录音信号电平下降到内部设定的某一阈值以下时, 自动静噪功能使信号衰弱,这样有助于养活无信号(静音)时的噪声。本端接VCCA则禁止自动静噪。ISD4004 图2-5 ISD4

36、004引脚排列图（3）操作规则1.串行外设接口 ISD4000系列语音芯片工作于SPI串行接口。SPI协议是一个同步串行数据传输协议，设定微控制器的SPI移位寄存器在SCLK的下降沿将数据送至MISO引脚。以ISD4004为例，协议的具体内容如下5：所有串行数据传输开始于SS下降沿。SS在传输期间必须保持(boch)低电平，在两条指令之间则保持高电平。数据(shj)在时钟上升沿移入，在下降沿移出。SS变低，输入指令(zhlng)和地址后，ISD4004才能开始录/放操作。指令格式是(八位控制码)加（十六位地址码）。ISD4004的任何操作如果遇到EOM或OVF，则产生一个中断，该中断状态在下一

37、个SPI周期开始时被清除。使用“读”指令使中断状态位移出ISD4004的MISO引脚时，控制及地址数据也应同步从MOSI端移入。因此，要注意移入的数据是否与器件当前进行的操作兼容。当然，也允许在一个SPI周期里，同时执行读状态和开始新的操作（即新移入的数据与器件当前的操作可以不兼容）。所有操作在运行位（RUN）置1时开始，置0时结束。所有指令都在SS端上升沿开始执行。 2.信息快进 用户不必知道信息的确切地址就能快进跳过一条信息。信息快进只用于放音模式，放音速度是正常的1600倍，遇到EOM后停止，然后内部地址计数器1，指向下一条信息的开始处。 3.上电顺序 器件延时TPUD（8KHz采样时，

38、约为25ms）后才能开始操作。因此，用户发完上电指令后，必须等待TPUD，才能发出下一条操作指令。例如，从00处放音，应遵循如下时序:发POWER UP命令；等待TPUD（上电延时）；发地址值为00的SET PLAY命令；发PLAY命令。器件会从00地址开始放音，当出现EOM时，立即中断，停止放音。如果从00处录音，则按以下时序：发POWER UP指令;等待TPUD（上电延时）；发POWER UP命令；等待2倍TPUD;发地址值为00的 SET REC命令；发REC命令。器件(qjin)便从00地址开始录音(l yn)，一直到出现OVF（存储器末尾）时，录音(l yn)停止。 4.指令码 如表

39、2-2所示：表2-2ISD4004的指令码指令控制码操作POWERUP00100 xxx上电：等待TPUD后可以工作SETPLAY11100 xxx从指定地址开始放音PLAY11110 xxx从当前地址开始放音SETREC10100 xxx从指定地址开始录音REC10110 xxx从当前地址开始录音SETMC11101xxx从当前地址开始快进MC11111xxx执行快进，直到EOMSTOP0 x110 xxx停止当前操作STOPWRDN0 x01xxxx停止当前操作并掉电RINT0 x110 xxx读状态OVF和EOM 5.SPI端口的控制位 如图2-6：MOSIMISOOOC3C4XC0C2

40、OVFEOMP0P15000000C1XXA15A0快进模式操作是否使用指令地址电源控制录/放模式允许/禁止操作图2-6ISD4004的SPI控制位 6.SPI控制寄存器 SPI控制寄存器控制器件的每个功能，如录音、放音、信息检索（快进）、上电/掉电、开始/停止操作、忽略地址指针等，如表2-3：表2-3 ISD4004的SPI控制寄存器控制位值功能控制位值功能RUN10允许/禁止操作开始停止PU10电源控制上电掉电P/10录/放模式放音录音IAB10是否使用指令地址忽略输入地址寄存器内容使用输入地址寄存器内容MC10快进模式允许禁止P15-P0行指针寄存器输出A15-A0输入地址寄存器（4）功

41、放电路(dinl)的设计1.电路(dinl)简介 ISD4004芯片的音频输出引脚AUD OUT可以驱动(q dn)一个5k的负载，当器件上电后，该引脚输出的电源为1.2V。本设计中选用的放大器是LM386，LM386是为低电压应用设计的音频功率放大器，其工作电压为6V，最大失真度为0.2，功率频响为20100kHz。功放电路连线图如图2-6所示。 2.工作原理在功放电路中放大器有2、3两个输入端，其中反相输入端2接地，ui由3端输入。1与8端为增益设定端。当1、8端断开时，设ui由3端输入，则该电路闭环电压增益，在接通电源后，通过接在1和3之间的滑动电阻来改变音量的大小，断开时增益为20dB

42、。因此用不到大的增益，5第7脚（BYPASS）的旁路电容不可少！实际应用时，BYPASS端必须外接一个电解电容到地，起滤除噪声的作用。工作稳定后，该管脚电压值约等于电源电压的一半。增大这个电 LM386可接在4-12V或5-18V(LM386N-4)的电源电压上；静态消耗电流为4mA；电压增益为20-200dB；在1和8脚开路时，带宽为300KHz；输入阻抗为50K；音频功率0.5W。尽管LM386的应用非常简单，但是只要稍不注意，在器件上电、断电瞬间，甚至工作稳定后，一些不当操作（如插拔音频插头、旋音量调节钮）都会带来的瞬态冲击，在输出喇叭上会产生非常刺耳的噪声。 图2-6 功放电路(din

43、l)3.电路(dinl)参数由于(yuy)功率放大器LM386要接+6V电压，因此还需要一个电压变换电路将24V电压变换成+6V的电压。所以消耗的电流都从输出端流出，内部的基准电压（约1.2V）接至比较放大器的同相端和调整端之间。若接上外部的调整电阻R1、R2后，输出电压为 LM317的=1.2V，=50uA，由于调整端电流 ，故可以忽略，所以上式化简为 2.2.4 显示模块（1）LCD12864芯片简介LCD12864图形点阵液晶显示器，它主要采用动态驱动原理由行驱动控制器和列驱动器两部分组成了128(列)64(行)的全点阵液晶显示。可显示84个1616点阵汉字或164个168点阵ASCII

44、字符集，也可完成图形的显示。与CPU接口采用5条位控制总线和8位并行数据总线输入输出，具有4位/8位并行、2线或3线串行多种接口方式。LCD12864共18个引脚其中包括8个三态数据引脚，5个控制(kngzh)信号引脚，1个复位引脚和4个电源相关引脚。（2）引脚描述(mio sh)GND:0V 电源(dinyun)地 VCC:+5V 电源电压 V0 :0-10V LCD驱动负电压，要求VDD-VLCD=13V RS: 寄存器选择信号 R/W:读/写操作选择信号 E:使能信号 DB0DB7：八位三态并行数据总线CS1: 片选信号，当CS1=H时,液晶左半屏显示 CS2:片选信号，当CS2=H时,

45、液晶右半屏显示 /RST:复位信号,低电平有效 Vout: -10V 输出-10V的负电压(单电源供电) 图2-7 LCD12864液晶显示器引脚排列 (3)LCD12864液晶显示器主要硬件构成及原理功能 LCD12864液晶显示器主要包括： 显示数据RAM(DDRAM) DDRAM（6488 bits）是存储图形显示数据的。此RAM的每一位数据对应显示面板上一个点的显示（数据为H）与不显示（数据为L）。缓冲器（DB0DB7） I/O缓冲器为双向三态数据缓冲器。是LCM（液晶显示模块）内部总线(zn xin)与MPU总线的结合部。其作用是将两个不同时钟下工作的系统连接起来，实现通讯。I/O缓

46、冲器在片选信号/CS有效状态下,I/O缓冲器开放，实现LCM（液晶显示模块）与MPU之间的数据传递。当片选信号为无效状态时，I/O缓冲器将中断LCM（液晶显示模块）内部总线与MPU数据总线的联系，对外总线呈高阻状态，从而不影响MPU的其它数据操作功能。 输入寄存器 输入寄存器用于接收在MPU运行速度下传送给LCM（液晶显示模块）的数据并将其锁存在输入寄存器内，其输出将在LCM（液晶显示模块）内部(nib)工作时钟的运作下将数据写入指令寄存器或显示存储器内。 输出寄存器 输出寄存器用于暂存从显示存储器读出的数据，在MPU读操作(cozu)时，输出寄存器将当前锁存的数据通过I/O缓冲器送入MPU数

47、据总线上。 指令寄存器 指令寄存器用于接收MPU发来的指令代码，通过译码将指令代码置入相关的寄存器或触发器内。 状态字寄存器 状态字寄存器是LCM（液晶显示模块）与MPU通讯时唯一的“握手”信号。状态字寄存器向MPU表示了LCM（液晶显示模块）当前的工作状态。尤其是状态字中的“忙”标志位是MPU在每次对LCM（液晶显示模块）访问时必须要读出判别的状态位。当处于“忙”标志位时，I/O缓冲器被封锁，此时MPU对LCM（液晶显示模块）的任何操作（除读状态字操作外）都将是无效的。 X地址寄存器 X地址寄存器是一个三位页地址寄存器，其输出控制着DDRAM中8个页面的选择，也是控制着数据传输通道的八选一选

48、择器。X地址寄存器可以由MPU以指令形式设置。X地址寄存器没有自动修改功能，所以要想转换页面需要重新设置X地址寄存器的内容。 Y地址计数器 Y地址计数器是一个6位循环加一计数器。它管理某一页面上的64个单元。Y地址计数器可以由MPU以指令形式设置，它和页地址指针结合唯一选通显示存储器的一个单元，Y地址计数器具有自动加一功能。在显示存储器读/写操作后Y地址计数将自动加一。当计数器加至3FH后循环归零再继续加一。LCD12864与单片机的连接电路 LCD12864液晶显示模块(m kui)不可以和单片机STC89C52直接接口，于是(ysh)单片机的P0.0-P0.7必须连接一个上拉电阻，因为单片

49、机P0输出电流太大必须接上拉电阻才能当正常的I/O口使用，DB0-DB7分别与单片机的P0.0-P0.7连接以便数据的传送与接收，LCD12864的1管脚和2管脚在串联反相器后分别与STC89C52单片机的P2.2口、P2.3口连接(linji)，6管脚、7管脚分别与STC89C51单片机的P2.0口、P2.1口连接，STC89C52控制的LCD12864汉字显示电路如图2-8所示。 图2-8 STC89C52控制的LCD12864汉字显示电路3 系统软件(x tn run jin)设计3.1 主程序流程图 当公交车到达某一站时，系统自动采集站台信息，每到一站都会先通过射频模块将到站以后检测(

50、jin c)到的信息传送给主控制器STC89C52，然后(rnhu)STC89C52主控制器对相关地理位置进行信息处理和确认，确认之后如果有效则发送命令给管道，LCD液晶屏则会显示，ISD4004音频处理后便会报站，如果要停止则按键不执行。总体软件控制流程如图3-1所示。开始 LCD初始化While(1) 是否接受到信号？ NO Y YES 执行相应显示, 蜂鸣器报站 NO停止按键按下？ Y结束 图3-1 公交车语音(yyn)报站系统程序流程图 系统初始化是否按下录音键？开始录制第一段语音再次按下录音键开始录制第二段语音Y将ISD4004芯片指令传送给STC89C52设置按键功能开始返回系统初

51、始化是否接收到无线信号？Y是否为第一站？播放第一段录音播放第二段录音YNN无操作将ISD4004芯片指令传送给STC89C52开始Y返回4系统(xtng)调试4.1整机调试(dio sh)(1)根据给出的电路(dinl)原理图，正确连接电路；(2)调试已编译的程序，并将程序下载到STC89C52单片机中；(3)按下录音键进行录音，连续录完一段后，按下停止键停止，再次按下录音键录音，按停止键停止；(4)录完音后，按放音键放音，按一次键就播放一段录音，通过修改程序可实现顺序播放；(5)最后按照公交车站台信息，将站台名称语音信息和特殊语音信息录制到ISD4004中，并记录下各个站台语音和特殊语音信息

52、所存的单元位置，以便使用；(6)进行最后的调试 ，公共汽车语音报站系统完成。4.2 DXP软件及Keil软件简介 4.2.1 Protel DXP软件 ProtelDXP是将所有设计工具集于一身的板级设计系统，项目模块规划到最终形成产生数据都可以按照自己的设计方式来实现。ProtelDXP运行在优化的设计浏览器平台上，而且具备当今所有先进的设计特点，能够处理各种复杂的PCB设计过程。通过设计输入仿真、PCB绘制编辑、拓扑自动布线、信号完整性分析和设计输出等技术的融合，ProtelDXP提供了全面的设计解决方案。 ProtelDXP的强大功能大大提高了电路板设计、制作的效率，它的“方便、易学、实

53、用、快速”的特点，以及其友好的Windows风格界面，使其成为广大电子线路设计者首选的计算机辅助电路板设计软件。4.2.2 Keil软件(run jin) KeilC51是美国Keil Software公司出品的51系列兼容单片机C语言软件开发系统。与汇编相比，C语言在功能上、结构性、可读性、可维护性上有明显的优势。KeilC51软件提供丰富的库函数和功能强大的集成开发调试工具(gngj)以及全Windows界面12。 4.3调试(dio sh)遇到的问题及解决办法在搜索元器件时，由于该元件所在的库文件没有添加到库面板中，又无法直接查找，后来咨询其他对该软件比较熟悉的同学后用Search按钮并

54、加*号搜索得到解决。在keil中编辑程序部分时多次出现的错误提示，上网查阅资料后得到解决办法。调试时接收不到无线信号，这是最麻烦的一点，经过了耐心调试和不断修改程序才得到了解决。总结(zngji)两个多月的毕业设计总算是画上了一个句号，这一路走来,感受颇多。最初选好了这个课题，不知该如何下手，就去网上找了许多参考资料，尽管有许多的设计方案，可是总感觉自己还是有许多地方不太清楚，于是就自己请教同学，自己去图书馆看书，通过对公交车报站系统相关资料的研究，渐渐有了一个大体的构思。在这次毕业设计之后，我觉得自己不仅从理论知识方面得到了很大提升而且在实际操纵中也学到了不少知识，我想其实每一次的设计，都是

55、一个进步的过程，因为你要了解和掌握一个你从没接触的新鲜(xn xin)事物，你就必须尽全力付出时间和精神去研究，去探索，而在研究和探索的过程中就是最好的学习机会，因为这是自己亲自接触到的东西，也是自己能了解的领域，所以你能很快地把这个设计该知道的、该学的，都把它掌握好。当你有了这些基础后，就可以构思你这个设计的整个流程和实现方法，然后在尝试和研究中学习和进步，所以我觉得电子设计这个东西一定要亲自动手去做，去尝试才能学到东西，单纯是理论知识不足以令你做成一个项目，因为往往实际上会遇到的问题比理论中多得多，而毕业设计正是对我们大学四年来的一个学习能力的总结与考察，通过它我们知道，只有不断学习才能不

56、断进步，才能让成功越来越近。致谢(zh xi)在即将毕业(b y)之际，我要由衷地感谢我的指导老师唐文涛老师(losh)，在我毕业设计的整个过程中，唐文涛老师给了我很大的帮助和悉心的指导。在两个多月的设计过程中，当我遇到自己难以解决的问题时，我无论是在办公室当面请教或者在网上向他咨询，唐老师总是认真耐心的给我一一解答。另外，我还要特别感谢我的同学，是他们在我无所下手的时候给了我指引和帮助，让我感受到了同学之间的深厚友谊，在设计过程中，我通过查阅大量有关资料，与同学交流经验和自学，也经历了不少艰辛，但收获同样巨大。虽然这个设计做的也不太好，但是在设计过程中所学到的东西是这次毕业设计的最大收获和财

57、富，使我终身受益。参考文献1李朝青，单片机原理(yunl)及接口技术（简明修订版）.杭州：北京航空航天大学出版社，1998.20-22.2李广弟，单片机基础(jch).北京(bi jn)：北京航空航天大学出版社，1994.12-14.3阎石，数字电子技术基础（第三版）.北京：高等教育出版社，1989.22-24.4赵巍，单片机基础及应用J. HYPERLINK /products/1713-3287-4764.html 单片机与嵌入式2009(04) .18-22.5韦宏利.语音芯片在报站器中的应用J.现代电子技术.20036 袁成. 自动报站设备J. 城市公用事业. 20037沈美明，温冬婵

58、IBMPC汇编语言程序设计M北京：清华大学出版社，200167-69.8张友德，赵志英，涂时亮单片微型机原理、应用与实验M上海：复旦大学出版社，2000187-198.9楼然苗，李光飞51系列单片机设计实例M北京：北京航空航天大学出版社，2003343-345.10梁子伊. ISD4004系列语音芯片的单片机控制技术J. 单片机与嵌入式系统应用.200311苏文平. 新型电子电路应用实例精选M. 北京：北京航空航天大学出版社，200412张俊谟. 单片机中级教程M. 北京：北京航空航天大学出版社，1999附 录附录(fl)一：1. 车载(ch zi)系统原理图2.站台(zhnti)系统原理图附

59、录二：实物图附录(fl)三：源程序1.语音(yyn)报站程序的设计#include #include #includeISD4004.h/*NRF24L01端口定义(dngy)*sbit MISO_n=P23;sbit MOSI_n=P25;sbitSCK =P24;sbitCE =P26;sbitCSN=P27;sbitIRQ=P22;sbit LED0 =P35;sbit LED2 =P36;sbit LED3 =P37; /*NRF24L01*#define TX_ADR_WIDTH 5 / 5 uints TX address width#define RX_ADR_WIDTH 5 /

60、 5 uints RX address width#define TX_PLOAD_WIDTH 20 / 20 uints TX payload#define RX_PLOAD_WIDTH 20 / 20 uints TX payloaduint const TX_ADDRESSTX_ADR_WIDTH= 0 x34,0 x43,0 x10,0 x10,0 x01;/本地地址uint const RX_ADDRESSRX_ADR_WIDTH= 0 x34,0 x43,0 x10,0 x10,0 x01;/接收地址/*NRF24L01寄存器指令*#define READ_REG 0 x00 /