公交车报站系统的设计

毕业设计说明书(论文)设计(论文)题目:公交车报站系统的设计专业:班级:学号:姓名:指导教师:2021年7月18日目录第1章绪论 41.1报站器的动态发展趋势 41.2课题研究的背景及意义 41.3设计的主要目标任务 5第2章方案的选择与论证 62.1方案比较 62.1.1方案一 62.1.2方案二 72.2方案选择 8第3章硬件电路设计 93.1单片机主控电路的设计 93.1.1振荡器电路的设计 123.1.2复位电路的设计 143.1.3电压变换电路的设计 163.2语音输出电路的设计 163.3LCD显示电路的设计 21第4章软件设计 264.1主控程序的设计 264.1.1流程图 274.2语音报站程序的设计 274.2.1流程图 274.3LCD汉字显示程序的设计 28总结 29致谢 30参考文献 31摘要公交车已经成为一般工薪族和学生族出门必须的交通工具，目前公交车上采用的公交报站系统具有语音和显示报站的基本功能，但由于报站时采用司机手动切换，一方面增加了司机的劳动强度，另一方面由于司机的误报或漏报，造成乘客误下或漏下，对于公交运营产生了很大负面影响，更会对乘客造成很多不必要的影响。为此，研究公交车自动报站系统是非常必要的。单片机在日常生活中无处不在，随着科学技术的日益发展和进步，单片机技术也被应用于无人售票公交车的语音报站器上，这在相当大的程度上免除了乘务人员沿途报站的麻烦，给许多不熟悉公交线路的乘客带来了方便。近年来，随着科学技术的日益发展和进步，微型计算机技术已经在许多领域得到了广泛的应用。在声学领域，微机技术与各种语音芯片相结合，即可完成语音的合成技术，使得汽车报站器的实现成为可能，从而为市民提供了更加人性化的服务。鉴于传统公交车报站系统的不足之处，结合公交车辆的使用特点及实际营运环境，设计了一种由单片机控制的公交车自动报站系统。关键字：单片机；公交车；报站器

第1章绪论随着科学技术的日益发展和进步，无人售票公交车在街头多起来了，语音报站器也被广泛使用，这在相当大的程度上免除了乘务人员沿途报站的麻烦，给许多不熟悉公交线路的乘客带来了方便。1.1报站器的动态发展趋势公共汽车行驶在现代文明程度高的市区，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。作为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。公交车报站器在公交事业中占有举足轻重的地位，它直接影响到公交车的服务质量。目前公交车报站有三种方式，一种是利用GPS全球卫星定位系统的公交车报站系统，在司机座位后面隔板上，安装了一台15英寸的液晶电视和﹑GPS信号接收器，安装了这套设备后，公交车在语音报站的同时，通过液晶电视还可以显示到站站名的字幕，这样如果没听清报站的话，通过显示屏，乘客也可以一目了然。当出现紧急情况时，调度中心将会给公交车发出相应的信息，以短信的形式传送到显示屏上，同时车载台会发出相应的提示音;驾驶员也可以通过相应的工具进行回复P。目前在美国部分城市GPS卫星定位系统已经投入使用，国内也有此类产品的研制开发，其功能强大系统稳定，但其投资昂贵，尤其是一些中小城市无法承受。另外两种是手动电子报站和人工报站的方式，而它们都离不开司务人员，加大司乘人员的工作强度。手动电子报站一般有司机或者乘务员控制，经常出现错报，误报的情况。城市公共交通是市民出行的主要交通工具之一。提供舒适，安全、便捷的乘车环境，对于公交企业来说，不仅是应尽的责任，亦是不断追求的目标1.2课题研究的背景及意义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。近年来，随着科学技术的日益发展和进步，微型计算机技术已经在许多领域得到了广泛的应用。在声学领域，微机技术与各种语音芯片相结合，即可完成语音的合成技术，使得汽车报站器的实现成为可能，从而为市民提供了更加人性化的服务。鉴于传统公交车报站系统的不足之处，结合公交车辆的使用特点及实际营运环境，设计了一种由单片机控制的公交车自动报站系统公交车自动报站器的设计主要是为了弥补改变传统语音报站器必须有司机操控才能工作的落后方式，进站、出站自动播报站名及服务用语，为市民提供更人性化，更完善的服务。1.3设计的主要目标任务本课题要求设计一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点阵电路进行汉字显示。本设计要求利用AT89C51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。

第2章方案的选择与论证公交车自动报站系统的设计主要是对里程计数来控制报站时刻，进站、出站自动播报站名及服务用语，准确、及时、完全不需要人工介入。本章介绍了两种不同的方案，并将其进行对比。2.1方案比较2.1.1方案一公交车站自动报站器的设计，对车轮轴的转角的脉冲进行计数，将计数值与预置值对比，即可确定报站时刻，达到准确自动的目的。以AT89C51为主控芯片，对外来脉冲计数，结合语音芯片输出语音。系统由脉冲检测、脉冲计数、CPU控制、控制信号、语音芯片、输出显示等组成。原理框图如图2.1所示。图2.1原理框图1.脉冲检测：该系统关键是对转轴所转过的圈数进行计数，考虑到车辆将在复杂的环境中运行，故采用可靠的霍尔元件DN6848作为信号的采集装置，再经光电耦合器4N25输入给单片机。2.脉冲计数：光电耦合器的信号进入C51后，采用中断方式对脉冲计数。外部晶振12MHz。3.CPU控制：程序中将计数值于预置值进行比较，判断是否到站，当到站时就输出信号控制语言芯片进行报站。4.控制按键：用于手动控制、手动调整、预置值的输入等5.语言芯片：由专用语音芯片组成，可擦写，便于在不同公交线上使用。6.输出显示：LCD点阵汉字显示。7.预置存储：采用两种方式存储，一种是在烧写器上将数据写入，另一种是在车上，单片机处于输入状态，车辆行驶一遍，将站与站之间的脉冲数写入片内。2.1.2方案二利用8031单片机作为CPU来进行总体控制，当汽车到达某站时，汽车司机通过键盘来控制本系统进行工作，并且，系统将使用状态指示电路，向司机指示出当前的行驶方向及站号（如与实际方向不符，司机可通过键盘来调整）。原理图框图如图2.2所示。图2.2原理框图本系统使用8031作为CPU，由CPU来控制语音合成芯片TC8830AF，使其工作在CPU控制模式下。当系统进行语音再生时，由CPU控制语音合成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。CPU同时通过程序读取汉字信息，送入LCD点阵显示电路来进行汉字提示。当系统进行语音录制时，语音信号通过语音输入电路输入给语音合成电路中的语音合成芯片，由语音合成芯片进行数据处理，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。2.2方案选择将方案一与方案二进行比较，方案二是采用8031单片机控制，通过键盘来控制报站时刻，并不完全符合设计的要求，它仍然需要操作员员手动控制，所以本课题决定选用方案一，它使用AT89C51作为主控制芯片，通过对里程的计数来控制报站时刻，完全无需人工介入，选用的语音芯片是美国ISD公司的语音芯片，该芯片与其它语音芯片相比较，其语音音质好，录放时间长。

第3章硬件电路设计3.1单片机主控电路的设计1.单片机选型AT89C51是Atmel公司生产的51系列单片机的早期版本，说到优点最突出的就是其认知普及率高，由于是N多年来教科书推荐的案例入门型单片机，提到51基本上就是指的这种单片机，由于普及率高其累积的各种资料也是在众多单片机中名列前茅且最易获得的。它指令简单，易学易懂，外围电路简单，硬件设计方便，io口操作简单，无方向寄存器，资源丰富，价格便宜、容易购买，资料丰富容易查到，程序编写简单，所以我们选用AT89C51单片机做主控电路的设计。2.关于AT89C51单片机AT89C51单片机的结构框图如图3.1所示。它主要由下面几个部分组成:1个8位中央处理单元（CPU)、片内Flash存储器、片内RAM、4个8位的双向可寻址I/O口、1个全双工UART（通用异步接收发送器）的串行接口、2个16位的定时器/计数器、多个优先级的嵌套中断结构，以及一个片内振荡器和时钟电路。在AT89C单片机结构中，最显著的特点是内部含有Flash存储器，而在其他方面的结构，则和Inter公司的8051的结构没有太大的区别。图3.13.引脚功能说明AT89C51引脚如图3.2所示图3.2VCC:提供电压VSS:接地Po口:PO口为一个8位漏级开路双向IO口，每脚可吸收8个TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。PO能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的低八位。在FIASH编程时，PO口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，PO输出原码，此时PO外部必须被拉高。P1口:P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向IO口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。P2口:P2口为一个内部上拉电阻的8位双向IO口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。P3口:P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向IO口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL)这是由于上拉的缘故。P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，如下所示:口管脚备选功能P3.0RXD(串行输入口)P3.1TXD(串行输出口)P3.2/INTO(外部中断0)P3.3/INT1(外部中断1)P3.4TO（记时器0外部输入)P3.5T1(记时器1外部输入)P3.6/WR(外部数据存储器写选通)P3.7/RD(外部数据存储器读选通)P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。RST:复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。ALE/PROG:当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是:每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时，MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。/PSEN:外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。/EA/VPP:当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（O000H-FFFFH)，不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET;当/EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP)。XTAL1:反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。XTAL2:来自反向振荡器的输出。3.1.1振荡器电路的设计89系列单片机的内部振荡器电路如图3.3所示，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，如图3.5示，此方法称为内部方式。另一种使用方法如图3.4示，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3.5所示的方法，这种方式的结构紧凑，成本低廉，可靠性高。振荡器的等效电路如图3.5上部所示。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。图3.3AT89C51单片机内部震荡器电路图3.4外部时钟接法图3.5片内振荡器等效电路通常，在单片机中对所使用的振荡晶体的参数要求如下:ESR（等效串联电阻)﹔根据所需频率按图366选取。Co(并联电容):最大7.0pF。CL(负载电容）:30pF+3pF。通常，其误差及温度变化的范围要按系统的要求来确定。图3.6ESR与频率的关系曲线在本设计中，采用的是内部方式，即如图3.5所示，在XTAL1和XTAL2引脚上外接一个12MHZ的晶振及两个47pF的电容组成。3.1.2复位电路的设计89系列单片机与其他微处理器一样，在启动的时候都需要复位，使CPU及系统各部件处于确定的初始状态，并从初始状态开始工作。89系列单片机的复位信号是从RST引脚输入到芯片内的施密特触发器中的。当系统处于正常工作状态时，且振荡器稳定后，如RST引脚上有一个高电平并维持2个机器周期（24个振荡周期)，则CPU就可以响应并将系统复位。复位时序如图3.7所示，因外部的复位信号是与内部时钟异步的，所以在每个机器周期的SSP2都对RST引脚上的状态采样。当在RST端采样到“1”信号且该信号维持19个振荡周期以后，将ALE和/PSEN接成高电平﹑，使器件复位。在RST端电压变低后，经过1-2个机器周期后退出复位状态，重新启动时钟，并恢复ALE和/PSEN的状态。如果在系统复位期间将ALE和/PSEN引脚拉成低电平，则会引起芯片进入不定状态。图3.7内部复位定时时序1.手动复位手动复位需要人为在复位输入端RST上加入高电平。一般采用的办法是在RST端和正电源VCC之间接一个按钮。当人为按下按钮时，则VCC的+5V电平就会直接加到RST端。由于人的动作很快也会使按钮保持接通达数十毫秒，所以，保证能满足复位的时间要求。手动复位的电路如图3.8所示。图3.8手动复位电路2.上电复位AT89C51的复位电路如图3.8所示，只要在RST复位输入引脚上接一电容至VCC端，下接一个电阻到地即可。对于CMOS型单片机，由于在RST端内部有一个下拉电阻，故可将外部电阻去掉，而将外接电容减至1uF。上电复位的过程是在加电时，复位电路通过电容加给RST端一个短暂的高电平信号，此高电平信号随着Vcc对电容的充电过程而逐渐回落，即RST端的高电平信号必须维持足够长的时间。上电时，Vcc的上升时间约为10ms，而振荡器的起振时间取决于振荡频率，如晶振频率为10MHz，起振时间为1ms;晶振频率为1MHz，起振时间则为10ms。在图3.8的复位电路中，当Vcc掉电时，必然会使RST端电压迅速下降到OV以下，但是，由于内部电路的限制作用，这个负电压将不会对器件产生损害。另外，在复位期间，端口引脚处于随机状态，复位后，系统将端口置为全“1”态。如果系统在上电时得不到有效的复位，则在程序计数器PC中将得不到一个合适的初值，因此，CPU可能会从一个未被定义的位置开始执行程序。3.1.3电压变换电路的设计公交车上所使用的电源电压为24V，而AT89C51芯片的工作电压为5V，所以需要将24V的电压转换成5V电压。设计中采用了三端固定正电压集成稳压器7805，来得到+5V稳定电压。集成稳压器是指将不稳定的直流电压变为稳定的直流电压的集成电路。由于集成稳压器具有稳压精度高、工作稳定可靠、外围电路简单、体积小、重量轻等显箸优点，在各种电源电路中得到了普遍的应用。常用的集成稳压器有：金属圆形封装、金属菱形封装、塑料封装、带散热板塑封、扁平式封装、双列直插式封装等。在电子制用中应用较多的是三端固定输出稳压器。

78xx系列集成稳压器是常用的固定正输出电压的集成稳压器，输出电压有5V、6V、9V、12V、15V、18V、24V等规格，最大输出电流为1.5A。它的内部含有限流保护、过热保护和过压保护电路，采用了噪声低、温度漂移小的基准电压源，工作稳定可靠。根据输出电流值的不同，选用不同系列的芯片，当电流小于100mA时，可以选用78L00系列；当电流在0.5A以内时，可选用78M00系列；当电流在1.5A以内，应选用7800系列的芯片。7805的最大输出电流为1.5A。3.2语音输出电路的设计1.语音芯片的选择语音芯片具有可多次重复录放、存储时间长、使用时不需扩充存储器、所需外围电路简单等特点。是一种采用CchipCorder专利技术的语音芯片，片内集成了晶体震荡器、麦克前置放大器、自动增益控制等，只要很少的外围器件，就可以构成一个完整的声音录放系统。所以选用语音芯片作为本设计的语音发声元件。2.语音芯片单片声音录放器件是用CMOS工艺实现的高语音质量、3V工作电压的集成电路芯片，特别适用于移动电话和各种便携式产品。按录放时间又分三个子系列。片内集成有振荡器、抗混叠滤波器、平滑滤波器、自动静音电路、音频放大器和高密度多级Flash存储阵列。这个系列的新片要求用于微处理器或微控制器系列，通过串行外围接口SPI或Microwire串行接口进行寻址和控制。录音数据被存放方法是通过ISD的多级存储专利技术实现的，用声音和声频信号的自然形式直接存放在故态存储器中，从而提供高质量回放语音的保真度。(1)语音芯片的主要性能及其特点1)单片实现声音录放功能2)采用单一3V工作电压3)低功耗：典型的录音工作电流为25Ma，典型的放音工作电流为15mA，典型待机节能状态电流为1uA4)单片录放时间为8min、10min、12min和16min5)高质量自然的声音/音频回放6)自动静音电路可以在无声状态时消除背景噪音7)需要考虑实现算法8)具有微控制器SPI或Microwire串行接口9)可以对多段信息寻址控制10)可以通过SPI或Microwire控制寄存器控制功耗11)语音数据断电不丢失，可以保存100年12)允许反复录音10万次13)片上带有时钟源14)有PDIP、SOIC、TSOP和CSP多种封装形式15)使用温度范围有商业用扩展型和工业用两种可供选择：A、商业品扩展型：-20～+70℃B、工业品：-40～+85℃(2)外部引脚及其说明图3.9引脚图电源(VCCA,VCCD)：为使噪声最小,芯片的模拟和数字电路使用不同的电源总线,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用不同的地线。同相模拟输入(ANAIN+)：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。单端输入时,信号由耦合电容输入,最大幅度为峰峰值32mV,耦合电容和本端的3KΩ电阻输入阻抗决定了芯片频带的低端截止频率。差分驱动时,信号最大幅度为峰峰值16mV，为ISD33000系列相同。反相模拟输入(ANAIN-)：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(AUDOUT)：提供音频输出,可驱动5KΩ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。行地址时钟(RAC)：漏极开路输出。每个RAC周期表示ISD存储器的操作进行了一行(系列中的存贮器共2400行)。该信号175ms保持高电平，低电平为25ms。快进模式下，RAC的218.75μs是高电平，31.25μs为低电平。该端可用于存储管理技术。外部时钟(XCLK)：本端内部有下拉元件。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(如前表所列)。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。通常本端对地接1mF的电容,构成内部信号电平峰值检测电路的一部分。检出的峰值电平与内部设定的阈值作比较,决定自动静噪功能的翻转点。大信号时,自动静噪电路不衰减,静音时衰减6dB。1mF的电容也影响自动静噪电路对信号幅度的响应速度。本端接VCCA则禁止自动静噪。(3)极限参数1）支流电源电压范围（Vcc～Vss）：-0.3～+0.7V2）输入电压范围（所有引脚）：（Vss-0.3V）～（Vcc+0.3V）3）输入电压范围（所有引脚，输入电流不超过±20mA）：（Vss-1.0V）～（Vcc+1.0V）4）输入电压范围（MOSI、SCLK、INT、RAC、SS引脚，输入电流不超过±20mA）：（Vss-1.0V）～5.5V5）结温：+150℃6）存储温度范围（Tstg）：-65～+150℃7）引脚焊接温度（10s）：+300℃(4)串行外围接口SPIISD4004的串行操作是通过SPI串行接口实现的，SPI串行接口协议如下：数据传输协议设定微控制器SPI的移位寄存器是有串行时钟SCLK的下降沿驱动。而对ISD4004数据输入是由MOSI引脚上的上升沿驱动，数据输出是由MISO引脚上的下降沿驱动。1）所有串行数据传送都是由/SS引脚上的下降沿开始。2）在所有串行通信期间，/SS引脚上都保持低电平，而在两条指令之间保持高电平。3）数据输入由时钟的上升沿驱动，数据输出由时钟的下降沿驱动。4）录音和放音操作的初始化是通过把/SS引脚为低电平使能芯片，把操作码和地址串行输入。5）输入操作码和地址的格式如下：<8位控制码>和<16位地址>6）每个由EOM或溢出产生的结果信号都将产生中断，包括报文周期插入周期。当下一次初始化SPI周期时，中断将被清除。7）当中断数据被移位移出MISO引脚时，控制和地址数据就同时被移进MOSI引脚。需要注意的是，移入的数据与当前系统的操作是一致的。有可能在同一个SPI周期读中断数据和启动一个新的操作。8）任何一个操作都是从RUN位被置1开始，由RUN位清零结束。9）所有的操作都是有/SS的上升沿开始。SPI控制寄存器用于各个期间功能的控制，这些控制包括放音、录音、报文插入、上电和掉电、启动和停止操作以及忽略地址指针等。以下是控制寄存器的说明：N控制寄存器：用于控制操作。当其为1时，启动操作；当其为0时，停止操作。/控制寄存器：用于选择放音和录音操作。当其为1时选择放音操作；当其为0时，选择录音操作。MC控制寄存器：用语控制报文插入功能。当其为1时，允许报文插入；当其为0时，关闭报文插入功能。PU控制寄存器：用于主电源控制。当其为1时，控制上电；当其为0时，掉电进入节能状态。IAB控制寄存器：忽略地址控制位。当其为1时，忽略输入地址寄存器的内容A9-A0/A15-A0。当其为0时，使用在操作上使用的输入地址寄存器的内容A9-A0/A15-A0。当IAB被清0时，放音或录音操作就从地址A9-A0/A15-A0开始。为了连续放音或录音，IAB应该在相应行结束前变为1，否则将会从同一行的地址处重复操作。存储器管理时，RAC（行地址时钟）引脚和IAB可以用来绕着存储器分段移动。P9-P0/P15-P0：行指针寄存器的输出。A9-A0/A15-A0：输入地址寄存器。3.3LCD显示电路的设计1.LCD显示器选型LCD显示器有两类：一是笔段字符式，二是点阵字符式。笔段字符式，一般又有三种：7段（/8段）数码管、15段（/17段）数码管和6段符号显示器，适于制作时钟屏、利率屏等，显示数字的电子显示屏。点阵字符式，一般有5×7、5×8、8×8和16×16等若干种点阵结构，是由许多均匀排列的发光二极管组成的点阵显示模块，适于播放文字、图像信息。根据题目要求选择点阵字符式LCD显示器符合题目要求。2.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，但是因其使用的半导体材料不同,其导通电压较高，一般锗二极管在0.2V左右，硅二极管在0.7V左右，而砷化镓或磷化镓发光二极管一般在1.1-2.4V，但其反向击穿电压不高，一般在5V或稍许高一点（不能用500型万用表的R×10k档测量，在反压较高的电路中需要加钳位二极管保护）。对小功率LED，支流工作电流以1-15mA为宜（不同材料的LCD要求会相差较大），最大电流不得超过50mA，最大平均电流不超过30mA，所以使用中必须要加限流电阻。中功率LED的电流工作电流可达200mA左右。LCD可看承具有恒压特性，其正向压降变化不大，有一定的稳定作用，其发光强度随工作电流增大而增大。对红色LCD而言，工作电流一般为5-7mA较合适，当工作电流大于15mA后，其发光强度就趋于饱和。另外LCD的发光强度还一环境温度有关，温度越低发光强度越高，随温度升高，发光强度呈准线性下降，在75℃时发光强度仅为25℃时的一半，在80℃时，LCD几乎就不能工作，LCD的最大工作电流也随温度升高而线性下降。3.LCD显示器(1)LCD显示器类型LCD显示器是用发光二极管构成的显示器。构成方式有两大类：一是笔段字符式，一般又有三种：7段（/8段）数码管、15段（/17段）数码管和6段符号显示器；二是点阵字符式，一般有5×7、5×8、8×8和16×16等若干种点阵结构。为了适应不同电路的需要，根据构成LCD显示器的发光二极管公共极的极性，有共阴极和共阳极两种形式。对共阴极数码管，公共阴极接地，当各段阳极上的电平为高电平时，该段接通亮，电平为0时，该段关断不亮。对共阳极数码管则刚好相反，高电平时不亮，低电平时亮。这种器件根据显示数位分类，可以分为一位、双位和多位LED显示器，一位LCD显示器就称作LCD数码管，两位以上的一般就称作LCD显示器。1）7段（/8段）数码管显示器7段（/8段）数码显示器的每个数位都是由7段笔段组成，通过不同笔段的组合就可以显示不同的数字和部分字母以及其他符号。其第8笔段一小数点形式位于字符的右下方。2）15段（/17段）数码管显示器15段（/17段）数码显示器的每个数位都是由14（/16）段数码管组成外框加“米”构成，通过不同笔段的组合，不但可以显示所有的数字，还可以显示所有的26个英文字母和其他符号。15段与17段显示器的区别在于外框上下两横结构不一样，17段显示器的上横和下横分别被分成两个笔段，而15段显示器则分别为一个笔段。17段显示器可以显示两种尺寸不同的数字，一种为半尺寸瘦型数字，另一种为全尺寸的宽型数字；而15段显示器则只能显示全尺寸的数字。3）6段符号显示器6段符号显示器经常在或计量显示中用于显示最高位和符号位，因为在3位半或4位半显示器中，最高位最大仅为1，所以符号显示器用6段笔段构成“+1”，可以根据需要显示“+1”、“-1”、“1”、“+”、“-”、“+1.”、“-1.”或“1.”等组合符号。4）点阵式显示器笔段式LCD显示器只能显示数字、部分简单的英文字母和其他简单字符等，不能显示复杂的字母和符号，更不能显示汉字和图形，所以应用范围受到限制。而点阵式LCD显示器就可以解决这个问题，常见的点阵式LED显示器有5×7、5×8、8×8和16×16等若干种点阵结构。5×7、5×8、8×8点阵显示器可以显示大小写英文字母、数字和其他字符，16×16点阵显示器则可以显示汉字和简单的图形。(2)LCD显示译码方式要驱动LCD显示器显示相应字符，必须通过接口向其提供字符的笔段字形码和数位代码。如何得到字符的笔段字形码，可以通过硬件译码方式，也可以通过软件译码方式。1）硬件译码常用的硬件译码器有BCD—7段译码器MC14558，把译码器与驱动电路集成在一起的BCD—7段译码驱动器MC14547，进一步把锁存器、译码器和驱动器集成在一起的BCD—7段锁存译码驱动器MC14513和十六进制输出的锁存译码驱动器MC14495等。2）软件译码当LCD显示器用于微处理器或微控制器应用系统时，利用微处理器的强大功能，通过软件查表方式对所需要显示的字符到笔段字形码的变换实现译码不是一件困难的事，所以目前大多数嵌入式系统应用都是采用这种软件译码方式。(3)LCD显示器驱动方式LCD显示器驱动方式可以分成静态显示驱动和动态显示驱动两种。静态显示驱动一般是通过数字集成电路对所需要显示的字符笔段连续施加电压；而动态显示驱动则是利用矩阵少秒方式间断向所需要显示的字符笔段轮流施加电压。1）静态显示驱动当LCD显示器工作于静态显示驱动方式时，不同数位LCD数码管的公共极（共阴极或共阳极）将被连接在一起并接地或+5V，而每个数位的8段笔段分别与一个8位锁存器相连。不同数位的数码管相互独立，分别用不同的驱动器件进行驱动，它们的显示字符一旦确定，只要不改变显示字符，相应的锁存器的输出就将一直维持不变。这种驱动方式的优点是编程容易、管理简单、显示亮度高、稳定性好，占用CPU时间较少；但缺点是占用硬件电路和微处理器系统接口资源较多、引线多、印刷板布线复杂、硬件投入成本高。2）动态显示驱动当LCD显示器工作于动态显示驱动方式时，通常把不同数位的同名笔段互连起来，共用一个显示驱动器。每一个数位上的字符显示都需要靠笔段字形驱动和数位驱动相配合，如果数位显示该位字符，持续施加一段时间的电压，然后再显示下一个数位的字符。这样轮回扫描所有的数位，利用人眼的视觉暂留现象，只要扫描时间恰当，就会感觉到不同数位上在同时稳定地显示不同的字符。动态显示驱动方式的优点是引线少、线路简单、硬件成本相对较低。其缺点是需要不断刷新，当采用软件扫描时，占用CPU的时间较多；当采用硬件扫描时，又会增加硬件成本，LCD显示数位越多，显示亮度越低，若处理不好或数位太多，将会引起显示闪烁。(4)数据输入接口方式数据输入接口方式有并行输入方式和串行输入方式两种。1）并行输入数据并行输入方式是以并行方式传送数据，其优点是传送数据速度快，其缺点是需要占用较多的I/O接口线。2）串行输入数据串行输入方式是以串行方式传送数据，其优点是占用I/O接口资源少，其缺点是传送数据的速度相对较慢。第4章软件设计程序就是为计算机某一算式或完成某一工作的若干指令的有序集合。计算机的全部工作概括起来就是执行这一指令序列的过成。这一指令序列称为程序。本章主要讲了主控部分、语音输出部分以及LCD显示部分的程序设计。4.1主控程序的设计在本设计中，单片机的P1.0到P1.4组成按键组，其功能说明如表4.1所示：表4.1按键功能说明P1.0—P1.4名称功能P1.0手/自动键选择手动、自动操作P1.1输入键进行初始值的输入P1.2正/反向键选择正向、反向行驶报站P1.3录音键录制语音报站信息P1.4执行键分段录音公交车站与站之间的距离必须在第一遍行驶时，手动存入单片机内，其具体过程如下：①按下手/自动键，使P1.0为低电平，即选择手动操作；②启动开始计数；③到第一个站时，按输入键，将此时的计数值存入地址为2000H的片