基于單片機(jī)的公交車(chē)報(bào)站器的設(shè)計(jì)

1、基于單片機(jī)的公交車(chē)報(bào)站器的設(shè)計(jì)Based on single chip design of bus stops歡迎下載目 錄摘 要IIAbstractII第1章 緒論21.1 課題研究背景及意義21.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀21.3 主要設(shè)計(jì)目標(biāo)21.4 本文研究?jī)?nèi)容2第2章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)22.1 基于單片機(jī)的公交車(chē)報(bào)站器系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)22.2 電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)22.3 中央處理單元22.3.1 STC89C52單片機(jī)主要特性22.3.2 單片機(jī)的最小系統(tǒng)22.4 語(yǔ)音播報(bào)模塊22.4.1 ISD4004語(yǔ)音芯片22.4.2 語(yǔ)音電路設(shè)計(jì)22.5 顯示模塊22.5.1 8×8點(diǎn)陣模塊介紹22.5

2、.2 顯示電路設(shè)計(jì)22.6 按鍵控制模塊22.6.1 鍵盤(pán)掃描原理22.6.2 鍵盤(pán)電路設(shè)計(jì)22.7本章小結(jié)2第3章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)23.1 公交車(chē)報(bào)站器軟件總體設(shè)計(jì)23.2 錄音子程序設(shè)計(jì)23.3 報(bào)站子程序設(shè)計(jì)23.4 本章小結(jié)2第4章 軟件仿真24.1 仿真電路設(shè)計(jì)24.2 仿真結(jié)果24.3 本章小結(jié)2結(jié) 論2參考文獻(xiàn)2附錄A2附錄B2致 謝2歡迎下載摘 要如今公共汽車(chē)已經(jīng)成為人們?nèi)粘Ｉ钪斜夭豢缮俚幕锇?。一方面，城市空氣污染?yán)重，政府鼓勵(lì)民眾少開(kāi)私家車(chē)，更多的使用公共交通出行。有的國(guó)家甚至指定一天為禁止機(jī)動(dòng)車(chē)日，來(lái)警示民眾環(huán)境污染的嚴(yán)重性。另一方面，大中城市交通擁堵不堪，如北京等特大城市

3、不得不規(guī)定私家車(chē)限號(hào)出行，強(qiáng)制人們使用公共交通。由此以來(lái)，公交車(chē)還是大眾出行不可或缺的工具。傳統(tǒng)公交車(chē)采用人工售票的方式，浪費(fèi)人力的同時(shí)還存在很多問(wèn)題，比如很多乘務(wù)員帶有口音，普通話很不標(biāo)準(zhǔn)，使外地乘客無(wú)法準(zhǔn)確得知乘車(chē)信息。因此，無(wú)人售票公交成為城市公交車(chē)的趨勢(shì)，公交車(chē)語(yǔ)音報(bào)站器的作用也日益凸顯了出來(lái)。公交車(chē)語(yǔ)音報(bào)站器的作用是告訴乘客這輛車(chē)要往哪開(kāi)，即將到達(dá)的車(chē)站，以及一些提示信息，如車(chē)輛轉(zhuǎn)彎或者提醒乘客讓座等。公交車(chē)報(bào)站器彌補(bǔ)了傳統(tǒng)公交人工報(bào)站的不足，可以使乘客準(zhǔn)確知悉乘車(chē)信息。本設(shè)計(jì)應(yīng)用STC89C52微處理器、ISD4004語(yǔ)音芯片、8*8點(diǎn)陣顯示模塊及4*4鍵盤(pán)控制模塊實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)易的公交車(chē)

4、報(bào)站系統(tǒng)，通過(guò)語(yǔ)音控制電路進(jìn)行公交線路的站名、各種提示語(yǔ)音的錄制和生成，用程序語(yǔ)句調(diào)用進(jìn)行播放，同時(shí)使用LED進(jìn)行當(dāng)前到站名稱顯示。該報(bào)站器的硬件電路簡(jiǎn)單，軟件功能完善，同時(shí)具備高可靠性的控制系統(tǒng)，性價(jià)比較高，具有很好的推廣價(jià)值。關(guān)鍵詞：STC89C52；ISD4004；公交車(chē)報(bào)站器AbstractNow the bus has become indispensable in People's Daily life partner. On the one hand, the urban air pollution is serious, the government is encour

5、aging people less private cars, more use public transportation. Some countries even specify to prohibit motor vehicle, a day to alert people to the seriousness of the pollution of the environment. Traffic congested, on the other hand, large and medium-sized cities, such as large cities such as Beiji

6、ng had to travel regulations limit private cars, forcing people to use public transport. Hence, a bus or travel indispensable tool of the masses. Traditional bus sells tickets in artificial way, a waste of manpower, while there are still many problems. For example, many flight attendants with accent

7、s, mandarin is not very standard, so that foreign passengers can not understand travel information accurately. Therefore, unmanned buses in cities will be a trend, the buses voice announcers role also increasingly prominent. Bus voice announcer role is to tell the passenger car to where to start, ap

8、proaching the station name, as well as some tips, such as turning of the vehicle or to remind seats. Bus stations-reported up for the lack of traditional artificial bus stops, people can make an accurate knowledge of passenger travel information.The design application STC89C52 microprocessor, ISD400

9、4 voice chip, 8 * 8 dot matrix display module and 4 * 4 keyboard control module for simple bus stations system. Record and generate all kinds of voice prompts and stops by voice control circuit. call program statement to play a voice, at the same time carry out the current station name using LED dis

10、play. The newspaper station's hardware circuit is simple, software function is perfect, the control system is reliable. It is cost-effective, with good promotional value.Keywords: STC89C52；ISD4004；bus stations-reported歡迎下載第1章 緒論1.1 課題研究背景及意義隨著中國(guó)城鎮(zhèn)化水平的提高，大量人口涌向城市，城市交通系統(tǒng)已不堪重負(fù)。同時(shí)，中國(guó)的持續(xù)高速發(fā)展及粗放型的開(kāi)發(fā)方式

11、，使環(huán)境污染日益嚴(yán)重，現(xiàn)在已經(jīng)成為影響人們?nèi)粘Ｉ畹闹匾獑?wèn)題。政府鼓勵(lì)人們更多的使用公共交通出行，以減輕對(duì)城市交通及環(huán)境的壓力。同時(shí)，公交車(chē)方便快捷的乘坐方式及實(shí)惠的價(jià)格也是普通大眾出行首選1。傳統(tǒng)公交車(chē)有很多需要解決的問(wèn)題，乘務(wù)員在傳統(tǒng)公交系統(tǒng)中一直負(fù)責(zé)報(bào)站的重要任務(wù)。但是這種方法事倍功半而且工作強(qiáng)度很大，在很多發(fā)達(dá)城市已經(jīng)摒棄不用了。近幾年來(lái)世界乃至我國(guó)的科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展，在許多領(lǐng)域微機(jī)技術(shù)已經(jīng)變成主導(dǎo)。在現(xiàn)今聲學(xué)的領(lǐng)域里，公交車(chē)語(yǔ)音報(bào)站器已經(jīng)成為可能，可以使用微機(jī)與語(yǔ)音芯片相結(jié)合來(lái)完成語(yǔ)音合成的技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)，從而使市民有了更加人性化完善的服務(wù)。因此，介于以上問(wèn)題及原因綜合實(shí)際使用情

12、況，為了解決傳統(tǒng)公交存在的報(bào)站問(wèn)題，本文設(shè)計(jì)了公交車(chē)語(yǔ)音報(bào)站器，在即將到站時(shí)進(jìn)行語(yǔ)音提示同時(shí)顯示到站名稱。1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀最近幾年，我國(guó)經(jīng)濟(jì)穩(wěn)步快速發(fā)展，人口數(shù)量呈幾何遞增，人口及環(huán)境問(wèn)題給城市帶來(lái)了雙重壓力。私家車(chē)的數(shù)量急劇增加，更是使原本就擁堵不堪的城市交通情況雪上加霜2。在現(xiàn)代城市里，公共汽車(chē)已經(jīng)成為普通大眾出行所必不可少的交通工具，人們花費(fèi)在路上的時(shí)間越來(lái)越長(zhǎng)，公交車(chē)的乘車(chē)體驗(yàn)直接影響到人們的日常生活。目前在國(guó)內(nèi)的大中城市中，無(wú)人售票公共汽車(chē)已經(jīng)成為主流，采用公交車(chē)語(yǔ)音報(bào)站器來(lái)提示到站信息。但是在一些不發(fā)達(dá)城市，仍然存在著人工售票方式，售票員報(bào)站會(huì)因?yàn)閾頂D及口音給乘客帶來(lái)很多問(wèn)題

13、。在歐美的一些大城市，電子信息技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)已經(jīng)大范圍應(yīng)用于公交系統(tǒng)，公交車(chē)上普遍使用自動(dòng)定位報(bào)站器，極大的提升了公交車(chē)的經(jīng)營(yíng)效益和服務(wù)水平。公交車(chē)報(bào)站器在公共交通事業(yè)中的作用十分重要，它直接影響著公交車(chē)的服務(wù)質(zhì)量和人們的出行體驗(yàn)?，F(xiàn)在，國(guó)內(nèi)外普遍采用的報(bào)站方式主要有三種3。一種是利用GPS全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)的公交車(chē)自動(dòng)報(bào)站器，這種報(bào)站器系統(tǒng)穩(wěn)定，功能強(qiáng)大，可以根據(jù)衛(wèi)星定位自動(dòng)播報(bào)到站位置，美國(guó)的一些城市已經(jīng)投入使用。我國(guó)也在研制此類產(chǎn)品，但是由于系統(tǒng)復(fù)雜，投資昂貴，較難在我國(guó)城市推廣使用。另一種是我國(guó)之前普遍采用的人工報(bào)站方式，它的服務(wù)質(zhì)量直接依賴于售票員，容易給外地乘客帶來(lái)不便，在沒(méi)有售票

14、員的情況下會(huì)大大增加司機(jī)的工作強(qiáng)度，這種報(bào)站方式現(xiàn)在已經(jīng)越來(lái)越少了。最后一種是公交車(chē)電子報(bào)站器，到站時(shí)有司機(jī)進(jìn)行手動(dòng)控制，可方便快捷的進(jìn)行語(yǔ)音播報(bào)及漢字顯示。這種報(bào)站器不像GPS報(bào)站器那么昂貴，很適合推廣使用，是最符合中國(guó)國(guó)情的公交車(chē)報(bào)站器。1.3 主要設(shè)計(jì)目標(biāo)以單片機(jī)作為控制核心，采用鍵盤(pán)作為人機(jī)交互手段，并用LED點(diǎn)陣和語(yǔ)音模塊實(shí)現(xiàn)一套簡(jiǎn)單、實(shí)用的公交車(chē)報(bào)站器，可以實(shí)現(xiàn)以下的功能：能夠在到站、離站時(shí)進(jìn)行準(zhǔn)確無(wú)誤的語(yǔ)音提示。能夠在顯示屏上準(zhǔn)確顯示到站信息。能夠具有上車(chē)鍵、下車(chē)鍵、愛(ài)心鍵、轉(zhuǎn)彎提示鍵等主要功能鍵。能夠非常方便的修改語(yǔ)音提示信息。1.4 本文研究?jī)?nèi)容針對(duì)我國(guó)城市公交車(chē)的應(yīng)用現(xiàn)狀，

15、自主研發(fā)一套基于單片機(jī)的公交車(chē)報(bào)站器。改變之前公交車(chē)由售票員報(bào)站的落后模式，在公交車(chē)即將到站、即將離站以及車(chē)輛轉(zhuǎn)彎時(shí)由司機(jī)操作報(bào)站器，語(yǔ)音播報(bào)提示的同時(shí)在顯示器上顯示當(dāng)前站和將要到達(dá)下一站的站名漢字。公交車(chē)報(bào)站器是安裝在公交車(chē)上的，屬于車(chē)載終端，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)除了要實(shí)現(xiàn)基本功能外，還要同時(shí)做到穩(wěn)定供電、功耗較小、體積輕便等方面，而且也要兼顧易于開(kāi)發(fā)、成本低廉、研發(fā)周期短等要素。因此本設(shè)計(jì)采用STC89C52單片機(jī)作為系統(tǒng)的主控制器。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，本文將從單片機(jī)系統(tǒng)、顯示電路、語(yǔ)音電路方面分別展開(kāi)研究，系統(tǒng)是基于單片機(jī)的公交車(chē)語(yǔ)音報(bào)站器，包括公交車(chē)報(bào)站器的總體研制方案、報(bào)站器硬件電路并實(shí)現(xiàn)、軟件系

16、統(tǒng)并實(shí)現(xiàn)、軟件仿真驗(yàn)證。歡迎下載第2章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)2.1 基于單片機(jī)的公交車(chē)報(bào)站器系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)系統(tǒng)以單片機(jī)STC89C52為控制核心，總體可劃分為中央處理單元、鍵盤(pán)單元、顯示單元和語(yǔ)言單元等幾部分4，如圖2.1所示。中央處理單元負(fù)責(zé)對(duì)控制器的整體控制和數(shù)據(jù)處理。鍵盤(pán)單元進(jìn)行按鍵輸入，選擇所要播放的語(yǔ)音和顯示的漢字。顯示單元對(duì)所要播放的漢字進(jìn)行顯示。語(yǔ)音模塊包括兩部分：錄音和放音。錄音部分的作用是進(jìn)行站名的信息的錄入，放音部分是將所要播放的信息進(jìn)行播放。圖2.1 硬件設(shè)計(jì)框圖 2.2 電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)為了滿足系統(tǒng)調(diào)試和正常工作兩種不同的工作環(huán)境下對(duì)于電源的要求，電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)了兩個(gè)供電電源

17、：一種是通過(guò)USB連接，另一種是3腳穩(wěn)壓電源。當(dāng)調(diào)試程序的時(shí)候，可以直接通過(guò)USB給本模塊供電，只需要簡(jiǎn)單的雙向USB連接線與一條USB轉(zhuǎn)串口線就可以把程序下載到開(kāi)發(fā)板上運(yùn)行了5。三角穩(wěn)壓電源采用了市場(chǎng)上常見(jiàn)的5V，1A直插式電源，不必為找不到合適的適配電源而煩惱。另外，本設(shè)計(jì)中所應(yīng)用的ISD4004語(yǔ)音芯片的供電電壓為3.3V，所以需要用LM1117-33芯片來(lái)提供3.3V的工作電壓，具體的電路圖設(shè)計(jì)如圖2.2所示。圖2.2 電源系統(tǒng)電路圖圖2.2中，J1為USB接口，J2為汽車(chē)電瓶接口，輸入電壓為28V，7805的輸入電壓范圍寬達(dá)4.5V36V，完全能夠滿足電壓轉(zhuǎn)換需要，JP1為跳線接口，

18、可以通過(guò)跳線將12相連或?qū)?4相連對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行供電，12相連是選擇USB供電，為程序下載模式，而34相連為工作狀態(tài)，由公交車(chē)電瓶對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行供電。最終得到的5V電壓（圖中VCC）為單片機(jī)、顯示電路等器件進(jìn)行供電。圖中的LM1117-33芯片的作用是將5V電壓轉(zhuǎn)換為3.3V（圖中VCC33）電壓為ISD4004語(yǔ)音芯片進(jìn)行供電。2.3 中央處理單元中央處理單元的作用是掃描公交報(bào)站器中的按鍵，根據(jù)掃描結(jié)果采取相應(yīng)的動(dòng)作，是整個(gè)報(bào)站系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理核心。本文將采用STC89C52單片機(jī)作為CPU進(jìn)行設(shè)計(jì)。2.3.1 STC89C52單片機(jī)主要特性STC89C52是一種低電壓，高性能的CMOS8位微處理器，

19、STC89C52單片機(jī)內(nèi)部帶有大小為8K的只讀存儲(chǔ)器，可以進(jìn)行擦除編程。STC89C52單片機(jī)采用ATMEL存儲(chǔ)制造技術(shù)，密度很高，而且數(shù)據(jù)安全、不易丟失，并且可以兼容MCS-51的標(biāo)準(zhǔn)輸出管腳和指令集。該款單片機(jī)是一種高效的微控制器，芯片封裝是40引腳封裝，分別有貼片和雙列直插兩種不同的封裝形式，本文將采用雙列直插（DIP40）的封裝形式，如圖2.3所示。圖2.3 STC89C52單片機(jī)的DIP40封裝圖2.3.2 單片機(jī)的最小系統(tǒng)單片機(jī)最小系統(tǒng)是一種最簡(jiǎn)單的電路系統(tǒng)，也是保證單片機(jī)可以正常開(kāi)機(jī)、運(yùn)行程序的關(guān)鍵電路，是維持單片機(jī)正常工作所必不可少的電路系統(tǒng)。一般來(lái)說(shuō)，單片機(jī)最小系統(tǒng)包含單片機(jī)

20、本身和復(fù)位電路、時(shí)鐘電路、通信電路以及存儲(chǔ)器。從上面的介紹中我們可以看到，STC89C52單片機(jī)自帶程序存儲(chǔ)器，大小為8K字節(jié)，所以STC89C52單片機(jī)的最小系統(tǒng)主要包括單片機(jī)、復(fù)位電路、時(shí)鐘電路以及通信電路。單片機(jī)最小系統(tǒng)的原理圖如2.4所示。圖2.4 STC89C52單片機(jī)最小系統(tǒng)原理圖從圖2.4中可以看到，本設(shè)計(jì)的單片機(jī)最小系統(tǒng)由晶振電路、復(fù)位電路和串口通信電路三部分組成。本文選用12MHz的晶振來(lái)產(chǎn)生系統(tǒng)時(shí)鐘，方便進(jìn)行比較精確地延時(shí)，從而減小與ISD4004芯片進(jìn)行SPI通信時(shí)產(chǎn)生錯(cuò)誤的概率，但這個(gè)頻率下的串口通信不能達(dá)到標(biāo)磚的9600bps的波特率，本設(shè)計(jì)中串口只是用來(lái)下載程序，故

21、綜合這兩點(diǎn)考慮，選擇了12MHz的晶振，晶振兩端的30pF的電容是用來(lái)協(xié)助啟振，并有一定的濾波作用。復(fù)位電路選用按鍵復(fù)位電路，這種電路方便進(jìn)行硬件陶氏工作。串口通信線路選擇MAX232芯片進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換。2.4 語(yǔ)音播報(bào)模塊2.4.1 ISD4004語(yǔ)音芯片本設(shè)計(jì)中所采用的語(yǔ)音芯片是ISD4004語(yǔ)音芯片，由美國(guó)ISD公司推出，性能穩(wěn)定，品質(zhì)優(yōu)良，具有很多其他語(yǔ)音芯片所不具備的優(yōu)點(diǎn)。首先，錄音時(shí)不需要通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換和壓縮，不會(huì)使聲音出現(xiàn)較大失真，對(duì)每段錄音的時(shí)間長(zhǎng)度沒(méi)有限制；其次，存儲(chǔ)時(shí)間長(zhǎng)，在不外接電源的情況下可保存數(shù)據(jù)一百年，可多次重復(fù)錄放至十萬(wàn)次以上，該語(yǔ)音芯片使用快速閃存作為存儲(chǔ)介質(zhì)，不

22、需要額外擴(kuò)充存儲(chǔ)器即可直接使用；第三，芯片需要的外圍電路十分簡(jiǎn)單；最后，錄音時(shí)間長(zhǎng)，最多可長(zhǎng)達(dá)十六分鐘。2.4.2 語(yǔ)音電路設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)中，將采用ISD4004語(yǔ)音芯片來(lái)完成聲音錄放功能，采用LM386音頻放大芯片對(duì)ISD4004的輸出信號(hào)進(jìn)行功率放大后接一個(gè)“8，1W”的喇叭進(jìn)行語(yǔ)音播報(bào)，用一個(gè)麥克風(fēng)作為聲音錄制的輸入，對(duì)站名等語(yǔ)音進(jìn)行錄制，由ISD4004語(yǔ)音芯片和LM368功放構(gòu)成的語(yǔ)音播報(bào)電路圖如2.6所示。圖2.6 采用ISD4004芯片的語(yǔ)音播報(bào)模塊電路圖從上面的介紹中可知，ISD4004語(yǔ)音芯片采用SPI串行通信協(xié)議與單片機(jī)之間進(jìn)行通信，SS為片選端，每次寫(xiě)入指令的時(shí)候都需要將SS

23、拉低，之后將要發(fā)送的數(shù)據(jù)寫(xiě)到MOSI端，由SCLK端產(chǎn)生一個(gè)脈沖，再寫(xiě)入下一位，就這樣一位一位的寫(xiě)入，對(duì)ISD4004進(jìn)行操作。同時(shí)也可以根據(jù)地址選擇所要播放的語(yǔ)音片段?？紤]到該系統(tǒng)運(yùn)行在公交車(chē)上，工作環(huán)境較為嘈雜，而芯片本身驅(qū)動(dòng)功率比較小，單獨(dú)使用揚(yáng)聲器播報(bào)的聲音音量較小，無(wú)法滿足工作要求。因此本設(shè)計(jì)中，在ISD4004芯片口和揚(yáng)聲器之間連接低頻功率放大芯片LM386，放大播報(bào)聲音，以確保乘客在嘈雜的環(huán)境下也能清晰的聽(tīng)到報(bào)站信息。LM386是一種性能優(yōu)良的音頻功率放大器，由美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)。LM386具有很多優(yōu)點(diǎn)，如芯片功耗非常小、可使用的電源電壓范圍較大、總諧波失真小等等。目前，LM

24、386在錄音機(jī)和收音機(jī)的生產(chǎn)中應(yīng)用十分廣泛。在圖2.6中，R4為輸入阻抗匹配電阻，調(diào)整為5k左右即可，通過(guò)調(diào)整R5的值可以調(diào)整功率放大倍數(shù)，范圍是20-00。LM386的輸出阻抗為8，能夠完美與所選喇叭進(jìn)行匹配。2.5 顯示模塊2.5.1 8×8點(diǎn)陣模塊本設(shè)計(jì)的顯示模塊采用LED點(diǎn)陣顯示系統(tǒng)，它包括靜態(tài)顯示和動(dòng)態(tài)顯示兩種工作方式。其中，靜態(tài)顯示方式易于理解，且控制方便，但是在實(shí)際應(yīng)用中硬件接線十分復(fù)雜，不適合批量生產(chǎn)使用。動(dòng)態(tài)顯示方式的基本工作原理是逐行掃描，由較大的窄脈沖從上到下掃描顯示屏各行，同時(shí)向各列發(fā)送脈沖信號(hào)，該脈沖信號(hào)帶有想要顯示的圖形或文字信息。如此循環(huán)往復(fù)，顯示屏上就

25、會(huì)顯示出我們所要表示的信息。在本設(shè)計(jì)中，我們選擇較易于實(shí)現(xiàn)的動(dòng)態(tài)顯示方式。一個(gè)8×8的點(diǎn)陣是由64個(gè)發(fā)光二極管按一個(gè)規(guī)律組成的，如圖2.7所示是一個(gè)共陰型的8×8點(diǎn)陣，各行給高電平信號(hào)，各列給低電平信號(hào)。圖2.7 8×8點(diǎn)陣組成圖目前，LED顯示屏使用十分廣泛，而使之可以推廣使用的生理性基礎(chǔ)就是視覺(jué)惰性。視覺(jué)惰性是指當(dāng)光源消失時(shí)，人眼的亮度感覺(jué)并不會(huì)立即消失，而是有一個(gè)延時(shí)。這是因?yàn)?，人眼在處理和傳輸亮度信息時(shí)需要一定的時(shí)間，從而使視覺(jué)具有低通性。目前廣泛使用的掃描驅(qū)動(dòng)方式就是人們充分利用人眼的視覺(jué)惰性而改良的驅(qū)動(dòng)電路。掃描驅(qū)動(dòng)方式的特點(diǎn)在于不是給每一給燈泡都提供

26、單獨(dú)的驅(qū)動(dòng)電路，而是將若干個(gè)燈泡劃分為一個(gè)小組，每個(gè)小組提供一個(gè)驅(qū)動(dòng)電路。在掃描過(guò)程中，各組燈泡逐次點(diǎn)亮，在保證掃描頻率不低于臨界閃爍頻率的前提下，由于視覺(jué)惰性，人眼看起來(lái)就如同所有的燈泡都被點(diǎn)亮。采用這種掃描驅(qū)動(dòng)方式可以減少驅(qū)動(dòng)電路的數(shù)量，在顯示屏中LED燈數(shù)量較大時(shí)，能夠節(jié)約的成本還是較為可觀的。2.5.2 顯示電路設(shè)計(jì)為了在顯示復(fù)雜漢字的同時(shí)節(jié)約成本，本文采用4個(gè)8×8的LED點(diǎn)陣構(gòu)成的16×16LED點(diǎn)陣構(gòu)成顯示電路，并用74LS595和74LS138芯片聯(lián)合進(jìn)行LED點(diǎn)陣驅(qū)動(dòng)，其中74LS595負(fù)責(zé)進(jìn)行列掃描，74LS138負(fù)責(zé)列掃描，74系列芯片的管教的輸出電流

27、為30mA，不足以驅(qū)動(dòng)16×16的點(diǎn)陣，會(huì)出現(xiàn)明暗不均的現(xiàn)象，故采用PNP型三極管作為功放管，并選用300的限流電阻，顯示模塊的電路圖如圖2.8所示。圖2.8 顯示模塊電路圖下面根據(jù)顯示模塊電路圖，來(lái)分析LED點(diǎn)陣顯示電路的控制原理。以顯示一行漢字為例，首先從字庫(kù)中取出這一行漢字的點(diǎn)陣，放入緩存中。之后調(diào)用掃描顯示函數(shù)，即可顯示出這一行漢字。掃描顯示函數(shù)的主要功能是顯示緩存的內(nèi)容。如果我們想讓這一行漢字顯示出其他的效果，比如左移，只需要將緩存中的每一位進(jìn)行左移，然后再調(diào)用掃描顯示函數(shù)顯示緩存的內(nèi)容即可。如果我們不想顯示漢字，而是顯示英文或圖片等，只需要按照掃描顯示函數(shù)對(duì)這些內(nèi)容顯示緩

28、存的協(xié)議要求進(jìn)行顯示即可。從圖2.8可以看到，顯示電路使用了74HC595移位存儲(chǔ)器，它需要一個(gè)簡(jiǎn)單的驅(qū)動(dòng)。在一位一位傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，每傳輸一位給一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)，一行數(shù)據(jù)全部傳輸完時(shí)給一個(gè)鎖存時(shí)鐘。然后由74H138選通改行。這樣，一行的操作結(jié)束，再按照相同的方式進(jìn)行下一行的操作。如此循環(huán)往復(fù)，最終就會(huì)顯示出一幅完整的內(nèi)容。需要注意的是，每送完一行數(shù)據(jù)內(nèi)容，顯示屏需要短暫的黑屏一小段時(shí)間，也就是所謂的消隱動(dòng)作。否則，在顯示過(guò)程中，人眼會(huì)看到拖影現(xiàn)象，影響顯示效果。2.6 按鍵控制模塊按鍵控制電路的作用是進(jìn)行人機(jī)交互，進(jìn)行錄音、放音、報(bào)站、愛(ài)心鍵提示燈功能的選擇，由于公交報(bào)站器的功能較多，故需要的按鍵

29、數(shù)量也較多，同時(shí)單片機(jī)的I/O口數(shù)量有比較有限，綜合以上兩點(diǎn)考慮，本設(shè)計(jì)中即采用4×4鍵盤(pán)矩陣來(lái)構(gòu)成按鍵控制模塊。2.6.1 鍵盤(pán)掃描原理在單片機(jī)按鍵使用過(guò)程中，如果按鍵的數(shù)量較多，就不能再使用傳統(tǒng)的鍵盤(pán)排列方式，而是要將鍵盤(pán)按照矩陣方式排列，以減少占用的端口數(shù)。這種排列方式比傳統(tǒng)的鍵盤(pán)排列方式更合理，但是結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，對(duì)單片機(jī)來(lái)說(shuō)，矩陣式鍵盤(pán)要比獨(dú)立式鍵盤(pán)更難于識(shí)別。在這種鍵盤(pán)結(jié)構(gòu)中，每條水平線和垂直線相交，要注意相交處不能直接連通，而是要通過(guò)按鍵相連接。在掃描鍵盤(pán)上哪一個(gè)按鍵被按下時(shí)，通常采用行掃描法，它是最簡(jiǎn)單應(yīng)用最廣泛的多按鍵識(shí)別方法。2.6.2鍵盤(pán)電路設(shè)計(jì)4×4鍵

30、盤(pán)掃過(guò)的過(guò)程如下：首先，判斷是否有按鍵被按下。方法是循環(huán)不斷的給低四位獨(dú)立的低電平。具體來(lái)說(shuō)，將低四位P3.0至P3.3中的任意一列置為低電平，然后檢查高四位行線的狀態(tài)。如果檢查到某一行為低電平，先延時(shí)一段時(shí)間將抖動(dòng)消除，之后再次檢查行線的狀態(tài)，如果這一行依然為低電平，則說(shuō)明鍵盤(pán)中確實(shí)有鍵按下。如果這一行變?yōu)楦唠娖?，則繼續(xù)將下一列置為低電平，如此循環(huán)往復(fù)的檢查。如果最后，所有的行線都為高電平，則說(shuō)明鍵盤(pán)中沒(méi)有鍵被按下。其次，判斷按下鍵的具體位置。方法是循環(huán)的給其中一位列線低電平，其他三位列線給高電平，同時(shí)檢測(cè)各行線的狀態(tài)。如果各行線都為高電平，則繼續(xù)給下一位列線低電平，其他列線高電平。如果有某

31、一行行線是低電平，則說(shuō)明該行線與置為低電平的列線交叉處的按鍵被按下。4×4的鍵盤(pán)電路圖如2.9所示。圖2.9 4×4鍵盤(pán)電路圖2.7本章小結(jié)本章對(duì)基于單片機(jī)的公交車(chē)報(bào)站器硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明。主要說(shuō)明了硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法、設(shè)計(jì)原則及設(shè)計(jì)過(guò)程。在硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)的過(guò)程中作者參考了大量的文獻(xiàn)，充分考慮了系統(tǒng)的各方面需求合理的選擇了元器件，同時(shí)對(duì)一些電路設(shè)計(jì)做了改進(jìn)。本章根據(jù)系統(tǒng)的主要設(shè)計(jì)目標(biāo)，完成了基于STC89C52單片機(jī)的公交車(chē)報(bào)站器的硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)，介紹了STC89C52單片機(jī)的特性，著重分析了語(yǔ)音模塊、顯示模塊和按鍵模塊，并給出了實(shí)際應(yīng)用的電路圖。第3章 系統(tǒng)軟件設(shè)

32、計(jì)3.1 公交車(chē)報(bào)站器軟件總體設(shè)計(jì)在上一章中對(duì)公交報(bào)站器的硬件系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)設(shè)計(jì)，本章將對(duì)單片機(jī)軟件系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，軟件系統(tǒng)的主流程圖如圖3.1所示。報(bào)站器加電后系統(tǒng)首先進(jìn)行初始化，主要是會(huì)單片機(jī)的I/O口狀態(tài)和寄存器狀態(tài)進(jìn)行初始化；然后，程序進(jìn)入循環(huán)掃描過(guò)程，對(duì)鍵盤(pán)進(jìn)行按鍵檢測(cè)，判斷是否有鍵被按下。如果檢測(cè)到有按鍵被按下，則進(jìn)一步判斷被按下的按鍵是否為錄音鍵，如果是錄音鍵被按下，系統(tǒng)進(jìn)入錄音模式，調(diào)用錄音子程序進(jìn)行錄音，完成后返回到主程序繼續(xù)進(jìn)行掃描；如果檢測(cè)到其他按鍵被按下，則調(diào)用報(bào)站子程序，報(bào)站完成后，返回到主程序繼續(xù)進(jìn)行循環(huán)掃描。圖3.1 系統(tǒng)主流程圖3.2 錄音子程序設(shè)計(jì)錄音子程序的主

33、要功能是進(jìn)行公交站名播報(bào)時(shí)所需語(yǔ)音的錄入，該程序在檢測(cè)到錄音鍵被按下時(shí)被調(diào)用，完成后返回主程序。錄音子程序流程圖如圖3.2所示。圖3.2 錄音子程序流程圖從圖3.2中可以看到，進(jìn)入到錄音子程序后，首先要通過(guò)SPI通訊協(xié)議向ISD4004發(fā)送錄音指令，使ISD4004進(jìn)入到錄音模式，并設(shè)置錄音的初始地址（錄音基址），開(kāi)始錄音；在錄音的過(guò)程中不需要單片機(jī)進(jìn)行干預(yù)，此時(shí)單片機(jī)做兩項(xiàng)工作：一是播放“正在錄音”提示字樣；二是進(jìn)行按鍵掃描，判斷stop鍵是否按下，如果按下，則停止錄音，返回到珠城路中，否則繼續(xù)錄音并播放錄音提示文字。3.3 報(bào)站子程序設(shè)計(jì)報(bào)站子程序的功能是在檢測(cè)到有語(yǔ)音播報(bào)按鍵被按下時(shí)，進(jìn)

34、行相應(yīng)的播報(bào)，并進(jìn)行站名顯示功能，完成后返回主程序，報(bào)站子程序流程如圖3.3所示。圖3.3 報(bào)站子程序流程圖從圖3.3中可以看到，進(jìn)入到報(bào)站模式后，首先要向ISD4004發(fā)送語(yǔ)音播報(bào)命令，將ISD4004設(shè)置為語(yǔ)音播報(bào)狀態(tài)，然后進(jìn)行按鍵消抖工作，并讀取鍵值，根據(jù)鍵值選擇相應(yīng)的操作，當(dāng)按值大于9時(shí)，重新進(jìn)行判斷；小于9時(shí)，根據(jù)讀到的鍵值，將地址送到ISD4004中，并發(fā)送播放指令，同時(shí)啟動(dòng)LED顯示，進(jìn)行站名的顯示，延時(shí)一定的時(shí)間后，返回到主程序之中。3.4 本章小結(jié)本章主要完成了報(bào)站器的軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)。公交車(chē)報(bào)站器的單片機(jī)軟件系統(tǒng)主要包括主程序、錄音程序和報(bào)站程序三部分組成。通過(guò)對(duì)報(bào)站器軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，配合硬件電路，就能夠?qū)崿F(xiàn)報(bào)站器站名的錄入與修改；站名的播報(bào)與鍵盤(pán)掃描等公交車(chē)報(bào)站器的基本功能。第4章 軟件仿真在第二章和第三章中，我們分別對(duì)公交報(bào)站器的硬件電路和軟