公交车自动报站系统毕业设计.pdf
《公交车自动报站系统毕业设计.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《公交车自动报站系统毕业设计.pdf(30页珍藏版)》请在三一文库上搜索。
1、公交车自动报站系统毕业设计 本科生毕业论文(设计) 系(院)物理与电子工程学院专业 电子信息工程 论文题目公交车自动报站系统设计 学生姓名董帅 指导教师吴波(讲师) (姓名及职称) 班级08级电信 3 班 学号 完成日期 : 年 月 公交车自动报站系统毕业设计 公交车自动报站系统 董帅 物理与电子工程学院电子信息工程08303407 摘要 本设计主要解决如何方便、准确地指示乘客到站的问题,具有自动检测公交站台,模 拟人声进行报站和预报站,对所报站数和站名进行文字显示等功能。系统包括微控制器模块, 语音录放电路,液晶显示模块,键盘接口电路,复位电路及电源等。系统使用51 单片机来 控制语音合成芯
2、片和液晶显示模组。站台检测使用干簧管检测。语音合成芯片ISD4004, 采 用模拟数据半导体存储器直接存储的专利技术,即将模拟语音数据直接写入单个存储单元, 不需经过A/D 、D/A转换,因此能够较好地真实再现语音的自然效果,避免了一般固体语 音电路因为量化和压缩造成的量化噪声和失真现象。配合液晶屏lcd1602显示,就使得该 报站系统更加实用。 关键字 单片机语音提示液晶显示公交报站 公交车自动报站系统毕业设计 1 绪论 随着现在社会的发展, 由于公交车的快速发展, 越来越多的人选择乘坐公交 车,公交车吸引人的优点除了价格低廉外,还有一个就是它的便利, 尤其是报站 系统, 尤其对于对路线不熟
3、悉的乘客尤为重要。一般的公交车报站系统分为两种, 一种是司机通过按键来操作,熟悉路线的司机在车辆驶入站点一定距离范围内 时,按下所对应的按钮,系统报站。另一种是通过全球定位系统(GPS )的用户 终端接收工作卫星的导航信息, 从而解算出车辆的经纬度信息, 进而计算出实时 坐标,将其与站点坐标相比较, 当车辆驶入站点一定距离范围内时,不用人工干 预,系统自动报站。两种报站方法来说,第一种不智能,容易出现失误,第二种 花费昂贵巨大。 所以本设计就利用干簧管作为检测站牌的传感器,检测既准确又 价格又低廉。 本设计的基本思路就是干簧管传感器检测到站牌后,单片机判断第 几个站牌并发出指令进行相应的语音报
4、站,并进行液晶显示。 本次设计以 Keil C51 开发环境为编程平台进行代码的编译和运行,并在 Proteus 上进行仿真。 2 方案设计 2.1 原理 本系统使用八位单片机作为控制器件。当系统进行语音再生时, 单片机控制 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。同时,单片机读取传感器返 回的站台信息, 将信息显示在液晶上。 当系统进行语音录制时, 语音信号通过语 音录入电路送给语音合成电路中的语音芯片,由语音芯片进行数据处理, 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。 公交车自动报站系统毕业
5、设计 2.2 系统框图 图 2-1 系统框图 2.3 简介 主控制器使用单片机 AT89C51 ,是美国 ATMEL 公司生产的低电压, 高性能 CMOS 8 位单片机。片内含 4k byte 的可反复擦写的只读程序存储器(PEROM)和 128 bytes 的随机存取数据存储器 (RAM ) ,器件采用 ATMEL 公司的高密度、 非易失性存 储技术生产,兼容标准 MSC-51 指令系统,片内置通用 8 位中央处理器和 FLASH 存储单元,适合在开发阶段的使用。AT89C51 提供以下标准功能: 4k字节FLASH 闪存存储器, 128 字节内部 RAM ,32 个I/O 口线,两个 16
6、 位定时 / 计数器,一个 5 向量两级中断结构,一个全双工串行通信口,片内振荡器及时钟电路。同时, AT89C51 可降至 0Hz的静态逻辑操作, 并支持两种软件可选的节电工作模式。空 闲方式停止 CPU 的工作,但允许 RAM ,定时 / 计数器,串行通信口及中断系统继续 工作。掉电方式保存 RAM 中的内容,但振荡器停止工作并禁止其它所有部件工作 直到下一个硬件复位 1 。 传感器使用的是干簧管,价格便宜,反应灵敏。 液晶显示模块使用的是LCD1602 ,工业字符型液晶,能够同时显示16x02 即 32 个字符。 语音芯片语音提示模块选用ISD4004系列语音芯片,外接话筒和音箱组成语音
7、录 制和播放电路。其中,音箱由音频功率放大器LM386驱动。 公交车使用买的无驱动的玩具车。 3 硬件设计 3.1 控制器 主控制器传感器液晶显示 语音模块 公交车自动报站系统毕业设计 89C51 是一种带 4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器(FPEROMFalsh Programmable and Erasable Read Only Memory )的低电压、高性能CMOS8 位微 处理器,俗称单片机。 单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除100 次。该器件 采用 ATMEL 高密度非易失存储器制造技术制造,与工业标准的MCS-51指令集和 输出管脚相兼容。由于将多功能 8 位 CPU 和
8、闪烁存储器组合在单个芯片中, ATMEL 的 89C51是一种高效微控制器。 89C51单片机管脚图 图 3-1 89C51单片机管脚图 单片机最小系统及外围电路接口图 图 3-2 单片机最小系统及外围电路接口图 公交车自动报站系统毕业设计 3.2 显示模块 (1)LCD1602 (2) LCD1602 表 3.2.2 1602采用标准的 14 脚接口,其中 : 第 1 脚:VSS为地电源 第 2 脚:VDD 接 5V正电源 第 3 脚:V0 为液晶显示器对比度调整端,接正电源时对比度最弱,接地电源时 对比度最高,对比度过高时会产生“鬼影”,使用时可以通过一个10K的电位器 调整对比度 第 4
9、 脚:RS为寄存器选择,高电平时选择数据寄存器、低电平时选择指令寄存 器。 公交车自动报站系统毕业设计 第 5 脚:RW 为读写信号线,高电平时进行读操作,低电平时进行写操作。当RS 和 RW 共同为低电平时可以写入指令或者显示地址,当RS为低电平 RW 为高电平 时可以读忙信号,当RS为高电平 RW 为低电平时可以写入数据。 第 6 脚:E端为使能端,当 E端由高电平跳变成低电平时,液晶模块执行命令。 第 714 另外引脚这两个管脚可 以不接置空。 (3)LCD1602 表 3.2.3 它的读写操作、屏幕和光标的操作都是通过指令编程来实现的。(说明: 1 为高 电平、 0 为低电平) 指令
10、1:清显示,指令码01H,光标复位到地址 00H位置 指令 2:光标复位,光标返回到地址00H 指令 3:光标和显示模式设置 I/D :光标移动方向, 高电平右移, 低电平左移 S: 屏幕上所有文字是否左移或者右移。高电平表示有效,低电平则无效 指令 4:显示开关控制。 D:控制整体显示的开与关,高电平表示开显示,低电 平表示关显示 C:控制光标的开与关,高电平表示有光标,低电平表示无光标 B:控制光标是否闪烁,高电平闪烁,低电平不闪烁 指令 5:光标或显示移位 S/C :高电平时移动显示的文字,低电平时移动光标 指令 6:功能设置命令 DL:高电平时为 4 位总线,低电平时为8 位总线 N:
11、低 电平时为单行显示, 高电平时双行显示 F: 低电平时显示 5x7 的点阵字符, 高电 平时显示 5x10 的点阵字符 指令 7:字符发生器 RAM 地址设置 指令 8:DDRAM 地址设置 公交车自动报站系统毕业设计 指令 9:读忙信号和光标地址 BF:为忙标志位,高电平表示忙,此时模块不能 接收命令或者数据,如果为低电平表示不忙。 指令 10 指令 11 LCD1602 图 3-2 LCD1602 液晶显示屏显示电路图 3.3 站牌检测模块 在每个站牌下面都埋着一个永磁铁,在车的右端安有一个干簧管, 当车子靠 近站台时, 干簧管闭合, 触发单片机的外部中断, 被单片机检测到从而做出相应
12、判断。 干簧管通常由两个或三个软磁性材料做成的簧片触点,被封装在充有惰性气体 ( 如氮、氦等) 或真空的玻璃管里, 玻璃管内平行封装的簧片端部重叠,并留有一 定间隙或相互接触以构成开关的常开或常闭触点。 干簧管的工作电路图: 图 3-3 干簧管的工作电路图 3.4 语音模块 ISD4004 系列语音芯片工作电压为+3V,单片录放时间8 到 16 分钟 , 音质 好, 适用于移动电话及其他便携式电子产品中。芯片采用CMOS 技术 , 内含振 荡器、防混淆滤波器、平滑滤波器、音频放大器、自动静噪及高密度多电 公交车自动报站系统毕业设计 平闪烁存储陈列。芯片设计是基于所有操作必须由微控制器控制, 操
13、作命令 可通过串行通信接口(SPI 或 Microwire)送入。芯片采用多电平直接模拟量 存储技术 , 每个采样值直接存储在片内闪烁存储器中, 因此能够非常真实、 自然地再现语音、音乐、音调和效果声, 避免了一般固体录音电路因量化和 压缩造成的量化噪声和金属声。采样频率可以是4.0,5.3,6.4或 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储器中, 可在断电情况下保存一百年( 典型值 ), 可反复录音十万次。 3.4.1 内部结构 图 3-4 ISD4004的内部结构图 3.4.2 引脚描述 ( 1)电源 (VCCD,VCCA) 芯片内部数字电路
14、电源正极引脚和模拟电路电源 正极引脚。为使噪声最小, 芯片的数字电路和模拟电路使用不同的电源供电, 并且分别引到外封装的不同管脚上, 数字和模拟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。 ( 2)地线 (VSSD,VSSA) 芯片内部数字电路电源地线和模拟电路电源地线 引脚。芯片的数字电路和模拟电路也要使用不同的地线。 公交车自动报站系统毕业设计 图 3-5 ISD4004芯片引脚图 (3)同相模拟输入(ANA IN+) 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
15、3K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 。 ( 4)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 。 (5)音频输出 (AUD OUT) 提供音频输出, 可驱动 5K的负载。 (6)片选 (SS) 此端为低 , 即向 ISD4004 芯片发送指令, 两条指令之间 为高电平。 ( 7)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, 以供输入。 (8)串行输出 (MISO) 此端为串行输出端,芯片未被选中时
16、, 本端呈高 阻态。 公交车自动报站系统毕业设计 ( 9)串行时钟(SCLK) 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上升沿锁存到芯片, 在下降沿移出芯片。 (10)中断 (INT) 本端为漏极开路输出。芯片在任何操作(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标志指示芯片的录/ 放操作已 到达存储器的末尾;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)。 (11)行地址时钟(RAC) 漏极开路输出。每个RAC周期表
17、示芯片存储 器的操作进行了一行(ISD4004 系列中的存储器共2400 行) 。该信号保持高 电平 175ms,低电平 25ms。快进模式下,RAC 218.75 s 是高电平, 31.25 s 为低电平。该端可用于存储管理技术。 (12)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% 以内。商业级芯片在整个温度和电压范围内, 频率 变化在 2.25%以内。工业级芯片在整个温度和电压范围内, 频率变化在4% 以 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。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
18、变。输 入时钟的占空比无关紧要, 因内部首先进行了分频。在不外接时钟时, 此端 必须接地。 (13)自动静噪 (AM CAP)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, 这样有助于滤除无信号( 静音 ) 时的噪声。 通常本端对地接1F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。 1F 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。 3.4.3 操作规则 (1)串行外设接口 ISD4000系列语音芯片工
19、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: 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低电平,在两条指令之间则保持高电平。 数据在时钟上升沿移入,在下降沿移出。 公交车自动报站系统毕业设计 SS变低,输入指令和地址后,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 状态在下一个SPI 周期开始时被清除。 使用“读”
20、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,约
21、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。 器件便从00 地址开始录音,一直到出现O
22、VF (存储器末尾)时,录音 停止。 (4)指令码 ISD4004 的指令码: 公交车自动报站系统毕业设计 指令控制码操作 POWERUP 00100xxx 上电:等待TPUD 后可以工作 SETPLAY 11100xxx 从指定地址开始放音 PLAY 11110xxx 从当前地址开始放音 SETREC 10100xxx 从指定地址开始录音 REC 10110xxx 从当前地址开始录音 SETMC 11101xxx 从当前地址开始快进 MC 11111xxx 执行快进,直到EOM STOP 0x110xxx 停止当前操作 STOPWRDN 0x01xxxx 停止当前操作并掉电 RINT 0x1
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 公交车 自动 报站 系统 毕业设计
链接地址:https://www.31doc.com/p-5631720.html