畢業(yè)設(shè)計（論文）基于MP3音樂芯片的公共汽車報站器

1、天津城市建設(shè)學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計說明書基于mp3音樂芯片的公共汽車報站器bus-stop device based on mp3 voice chip學(xué)生姓名：學(xué)生學(xué)號：專業(yè)名稱：指導(dǎo)教師：計算機與信息工程學(xué)院2012年 6月 11日獨創(chuàng)性聲明本人聲明所呈交的畢業(yè)設(shè)計（論文）是本人在指導(dǎo)教師指導(dǎo)下進行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特別加以引用標(biāo)注之處外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果，沒有偽造數(shù)據(jù)的行為。畢業(yè)設(shè)計（論文）作者簽名： 簽字日期： 年 月 日畢業(yè)設(shè)計（論文）版權(quán)使用授權(quán)書本畢業(yè)設(shè)計（論文）作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用論文的規(guī)定。同意學(xué)校保留并向有關(guān)管理部門或機構(gòu)送

2、交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)天津城市建設(shè)學(xué)院可以將本論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)進行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本論文。（保密的畢業(yè)設(shè)計（論文）在解密后適用本授權(quán)說明）畢業(yè)設(shè)計（論文）作者簽名： 指導(dǎo)教師簽名：簽字日期： 年 月 日 簽字日期： 年 月 日摘 要本論文設(shè)計出了一種基于新型的mp3語音芯片wt588d，利用單片機at89s52的高性能及公共汽車報站器的特點，由單片機at89s52作為主要控制，完成公共汽車的音頻播報站名的方法。同時系統(tǒng)也主體設(shè)計了硬件電路，亦根據(jù)需要設(shè)計了部分軟件框圖，單片機與wt588d語音芯片在整個系統(tǒng)運行中

3、的方式與可能出現(xiàn)的問題列入了本次設(shè)計的考慮范圍。本報站器系統(tǒng)在設(shè)計上著重從各硬件模塊電路設(shè)計和一部分軟件流程設(shè)計入手。設(shè)計利用單片機at89s52作為主體控制器進行整個報站系統(tǒng)的控制，更是采用了音頻芯片和輸出功率放大器連接成的語音模塊電路所特有的三線串口控制模式，建立語音信息庫、站名信息庫，形成多樣的語音信息，利用由lm386組成的功放電路播放出報站語音及提示語音，站臺信息的顯示則通過lcd12864液晶顯示器來實現(xiàn)。如果公共汽車駛近公交站牌時，公共汽車的司機手按鍵盤觸發(fā)報站系統(tǒng)進入正常工作狀態(tài)，這時音頻模塊電路則播報出相應(yīng)的站名、提示、服務(wù)、廣告等音頻信息。該公共汽車報站器結(jié)構(gòu)簡單，使用靈活

4、，功能穩(wěn)定，音質(zhì)自然，成本低，性價比高，實用性強。從主要方面上來說，這種報站器為公交車提供播報功能，另一方面，對公共汽車的整個運營創(chuàng)造了一些實質(zhì)性服務(wù)。所以，根據(jù)本次設(shè)計的一些相關(guān)技術(shù)介紹，在日常生活中會有很多方面應(yīng)用起來，比如一些家庭語音娛樂、玩具、小型宣傳播報等。關(guān)鍵詞：公共汽車；報站器；語音芯片；單片機；液晶顯示器abstractaccording to the high property of at89s52 single-chip microcomputer and the characteristics of bus-stop, this article put forward a

5、 new method which based on a new-style mp3 voice chip wt588d controlled by at89s52 single-chip microcomputer report the bus station .meanwhile, this sistem gives the hardware designs and part software diagram which considered the methods in appliance and problems that may suddenly occur with microco

6、mputer and voice chip. this design include hardware circuit design and software programming. the system using microcomputer at89s52 as main-controller for overall control, establishing voice information database, bus-stop information, contributed to varieties of voice information by voice chip and a

7、mplifier voice module circuit constituted of unique three-wire serial control mode ,then broadcast bus-stop message and tips voice by lm386 amplifier, while the lcd12864 displaying the corresponding station information. when the bus reaching a bus-stop, the driver use the keyboard to control the sys

8、tem work, the voice circuit output station, tips, service, advertisement and so on. the bus-stop device possess a simple structure, flexible using, stable function, natural sound, lower price, better cost performance, and practical applicability. on one hand the station device can provide bus-stop v

9、oice, on the other hand can provide some useful service for bus system. so, according to this designs introduce refers to the main technologies, it can be implied into our life, such as home entertainment, toy, and some small broadcast.key words：bus；station device；voice chip；single chip；lcd目 錄第1章 緒論

10、11.1 前言 11.2 公交報站器的設(shè)計意義 11.3 公交報站器的設(shè)計任務(wù) 2第2章 方案設(shè)計及對比選擇32.1 系統(tǒng)設(shè)計框圖 32.2 報站器方案設(shè)計對比選擇 42.3 系統(tǒng)各模塊器件設(shè)計選擇 52.3.1 主控制器選擇 52.3.2 語音芯片選擇 52.3.3 液晶顯示模塊的選擇 62.3.4 外部存儲芯片的選擇 62.3.5 串口部分器件選擇 6第3章 系統(tǒng)硬件設(shè)計電路及器件說明 73.1 主控制器電路 73.1.1供電電源設(shè)計83.1.2復(fù)位電路設(shè)計 103.1.3晶振電路設(shè)計 103.1.4外部存儲器電路 113.2 lcd12864液晶顯示電路 123.3 語音模塊電路 143

11、.3.1語音芯片wt588d簡介153.3.2lm386功率放大器簡介183.4 串口通信電路 183.5 isp下載電路 193.6 按鍵模塊電路 203.7 系統(tǒng)總原理圖設(shè)計 213.8 硬件電路pcb圖 22第4章 報站器總體設(shè)計介紹 234.1 概述 234.2 系統(tǒng)總體工作原理234.3 系統(tǒng)總體工作流程24第5章 系統(tǒng)軟件設(shè)計255.1 系統(tǒng)控制主程序255.3 具體報站程序設(shè)計275.4 廣告服務(wù)播報程序設(shè)計285.5 按鍵掃描程序設(shè)計295.6 語音芯片控制程序設(shè)計305.7 lcd12864液晶顯示子程序設(shè)計33第6章 系統(tǒng)制作與語音調(diào)試 406.1 系統(tǒng)制作軟件介紹 406

12、.2 語音制作與調(diào)試 406.2.1語音錄制與轉(zhuǎn)換 406.2.2 語音裝載和編輯 42第7章 論文總結(jié) 447.1 設(shè)計小結(jié) 447.2 報站器改進方案 447.3 個人總結(jié) 45致 謝 47參考文獻 48第1章 緒論1.1前言在如今人口密集的社會，交通運輸工具已經(jīng)成為了人們?nèi)粘Ｉ町?dāng)中必不可少的一部分，交通工具特別是公共汽車的廣泛應(yīng)用已經(jīng)成為現(xiàn)代化的趨勢，隨之而來的便是公交設(shè)施及公交系統(tǒng)的配備和完善張居林.基于單片機公交車語音報站器的設(shè)計d.重慶郵電大學(xué)畢業(yè)設(shè)計，2010.06.。由于現(xiàn)今交通運輸?shù)钠占?，交通事故頻頻發(fā)生，有很大部分原因是由于汽車駕駛員疲勞駕駛、醉酒駕駛、注意力分散等原因，

13、許多智能汽車系統(tǒng)都是在這種情況下產(chǎn)生的。近年來，在電子測控、自動化、通信、等方面，單片機都廣泛應(yīng)用其中，特別是在車輛監(jiān)控與定位系統(tǒng)。隨著國內(nèi)經(jīng)濟的蓬勃發(fā)展，對公交系統(tǒng)也提出更高的要求，公交車為外出的人們提供了方便快捷的服務(wù)，而公共汽車的報站直接影響服務(wù)的質(zhì)量。目前我國各大小城市公交車都只配備了一個司機，傳統(tǒng)的乘務(wù)人員人工報站，其效果太差，工作強度太大，在世界上很多城市已經(jīng)被淘汰了,如今大部分都是無人售票，所以公交司機肩負著開車、報站、負責(zé)管理售票機等任務(wù)，工作量大而且很容易被分散精力進而導(dǎo)致不能集中精力開好車?？紤]到整個公交車運輸系統(tǒng)的實際應(yīng)用性問題，當(dāng)前形勢下更需要公共汽車報站系統(tǒng)的功能多樣

14、化、自動一體化。在現(xiàn)代各種電子科學(xué)技術(shù)的蓬勃發(fā)展的大趨勢下，各式各樣的單片機系統(tǒng)已經(jīng)滲入到現(xiàn)代it行業(yè)的眾多領(lǐng)域。單片機系統(tǒng)應(yīng)用控制技術(shù)結(jié)合各類語音芯片，然后再融合語音編輯、合成技術(shù)，廣泛應(yīng)用于公共汽車的語音報站，這種報站方式從人性化的角度給予了公共汽車司機和群眾更多的服務(wù)陳吹信等.基于單片機的公交語音報站設(shè)計與實現(xiàn)j.商情2011年25期.。鑒于以上情況，本人通過對單片機原理及其應(yīng)用的學(xué)習(xí)與各種電路系統(tǒng)的分析，設(shè)計出了基于mp3語音芯片的公共汽車報站器。1.2 公交報站器的設(shè)計意義隨著國內(nèi)外的公交運輸事業(yè)的迅猛進步，公共汽車報站系統(tǒng)在設(shè)計方案上各有千秋，仁者見仁，智者見智，各種報站方式有他的

15、優(yōu)缺點，以往的報站方式主要靠原始的售票員人工報站慢慢變?yōu)槿缃窈芏嘤伤緳C使用報站器手動報站，這種報站方式在很大程度上節(jié)省了人力、物力和財力謝利敏等.公交車載gps智能報站系統(tǒng)設(shè)計j.無線電工程2011年41卷2期.。在報站器中要使用音頻處理技術(shù)來使用電子語音進行站名的播報。隨著多媒體信息處理技術(shù)的發(fā)展，音頻處理技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用，語音裝載與編輯技術(shù)是研究用數(shù)字信號處理技術(shù)對語音信號進行處理的一門學(xué)科，是在各種電子學(xué)科基礎(chǔ)上發(fā)展起來的語音處理技術(shù)。語音處理涵蓋了數(shù)字信號處理、智能處理、音頻處理等各個領(lǐng)域。針對這種情況系統(tǒng)設(shè)計中使用mp3語音芯片，并使用單片機進行控制，實現(xiàn)公交站名的實時播報。1.

16、3 公交報站器的設(shè)計任務(wù)本設(shè)計是基于mp3音樂芯片wt588d，并以at89s52作為主控芯片的公共汽車報站器，此報站器結(jié)合了單片機、語音芯片、液晶顯示等各個模塊電路以實現(xiàn)實時報站的功能?？偟南到y(tǒng)設(shè)計涵蓋了硬件系統(tǒng)設(shè)計和部分軟件程序設(shè)計兩個部分。本系統(tǒng)設(shè)計的主要任務(wù)就是利用主控芯片at89s52進行系統(tǒng)的整體控制，通過語音芯片wt588d進行站名語音信息的處理，對語音信息進行調(diào)整，利用lm386組成的功放電路播出實時的站名及語音提示信息，與此同時液晶顯示器lcd12864顯示出實時的站名信息。本系統(tǒng)設(shè)計使用的單片機控制語音芯片報站代替了人工報站，具體的要求如下：（1）能夠播報完整的順向、逆向公

17、交線路站名。（2）設(shè)計更加人性化的按鍵，實現(xiàn)順向、逆向、語音提示等的控制。（3）通過串口通信電路rs-232預(yù)制站名。（4）站名信息存儲在24c02中，可以隨時修改。第2章 方案設(shè)計及對比選擇本章的重點主要是從整個公共汽車報站系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖來闡述硬件設(shè)計，簡述各部分基本功能及工作流程以及各功能部分器件對比選擇。2.1 系統(tǒng)設(shè)計框圖圖2-1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計圖根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計的要求和設(shè)計思路，確定該公交報站系統(tǒng)的系統(tǒng)設(shè)計框圖。如圖2-1所示：本系統(tǒng)設(shè)計主要依靠主控制單片機at89s52、語音芯片wt588d、液晶顯示芯片lcd12864、lm386功放電路、按鍵控制、系統(tǒng)電源供電電路、存儲芯片24c02

18、、復(fù)位與晶振電路等?？傮w設(shè)計框圖如上所示：2.2 報站器方案設(shè)計對比選擇本次的公共汽車報站器設(shè)計考慮到了四種設(shè)計方案，第一種是手動按鍵控制的公交車報站器；第二種是公共汽車與站臺之間通過無線射頻識別模塊進行通信；第三種是通過計算車輪轉(zhuǎn)動數(shù)量，將轉(zhuǎn)動計得的數(shù)量和預(yù)先實驗所得的預(yù)置數(shù)值比較，即可得出應(yīng)該報站的位置，從而報出相應(yīng)的站名；第四種則是通過gps全球定位系統(tǒng)，跟蹤公交車，實時得出公交車的位置信息，并將此位置信息與公交站臺比較，當(dāng)公交車到達此站時報站。 方案一：手動按鍵控制報站，此報站器設(shè)計方案的實現(xiàn)是通過設(shè)置幾個按鍵，設(shè)置按鍵對應(yīng)的功能實現(xiàn)報站控制。具體實現(xiàn)主要是通過單片機的整體控制達到的，

19、此方案整個系統(tǒng)包括八個功能模塊，一個單片機最小系統(tǒng)；其中含有主控芯片at89s52、復(fù)位電路、電源模塊；一個語音模塊wt588d用作語音處理；一個功率放大器模塊lm386用作對輸出語音進行功率放大；一個是串口通信模塊max232電路用作單片機與pc機進行通信的電平轉(zhuǎn)換；一個是isp下載電路用作at89s52在線編程使用；一個外部存儲器24c02用作對公交車站名的預(yù)制；一個液晶顯示芯片電路lcd12864用來顯示站名信息等。此報站器設(shè)計的優(yōu)勢在于整個系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，開發(fā)周期短，成本低廉，而且操作簡便，只需司機操作按鍵即可實現(xiàn)語音報站等。方案二：公共汽車和站臺間實現(xiàn)無線射頻通信進行報站，此報站方式確

20、實不失為一種創(chuàng)新設(shè)計，改變了方案一手動操作的模式，利用無線射頻技術(shù)實現(xiàn)公交車與公交站臺的通信，在公共汽車路線上的每一個站臺上安置一個具有特定站臺識別號的無線射頻發(fā)射器，此射頻發(fā)射器不斷地向外圍發(fā)射無線射頻信號，當(dāng)公交車駛?cè)氪苏九_附近，進入無線射頻發(fā)射器的信號范圍時，公共汽車上的車載無線射頻信號接收系統(tǒng)接收到對應(yīng)的射頻信號，然后，通過系統(tǒng)處理解碼出此站臺的識別號信息，然后由單片機對此信息進行處理控制此站臺的語音報站和站名顯示。此設(shè)計方案雖說理論上可行，但是在實際應(yīng)用當(dāng)中可能會出現(xiàn)很多問題，比如射頻信息的干擾問題，公交車是否能夠準(zhǔn)確接收到站臺發(fā)出的射頻信息等，這種方案在站臺設(shè)施上投入比較大更要考慮

21、到站臺變更、高頻發(fā)射等的影響，所以在未解決這些因素的情況下，此方案難以實施。方案三：采用的是靠計算公交車輪轉(zhuǎn)動的數(shù)值和預(yù)先設(shè)置好的實驗值作比較，當(dāng)這兩個數(shù)值接近到一定范圍時就可以確定報站時刻，從而實現(xiàn)對應(yīng)的報站。此方案設(shè)計有很多難以解決的問題，比如對車輪進行計數(shù)需要用到計數(shù)傳感器，此計數(shù)傳感器應(yīng)該怎樣安置在車輪附近，怎么樣保證它在嚴峻的工作條件下穩(wěn)定地工作等，另外，此設(shè)計方法對編程有了更高的要求，需要準(zhǔn)確的算法能夠根據(jù)車輪轉(zhuǎn)動數(shù)值準(zhǔn)確算出公交車行駛的距離進而通過相應(yīng)的距離判定出對應(yīng)需要播報的站臺，由于這種設(shè)計方法需要公交車嚴格按照預(yù)定的路線行駛，稍有改變就會造成計數(shù)信息的變化，從而導(dǎo)致報站出現(xiàn)

22、紊亂。方案四：利用gps定位系統(tǒng)，通過對公交車的位置信息進行捕捉，進而與站臺位置進行對比，當(dāng)他們的距離小于某一特定值時系統(tǒng)自動判定，然后對相應(yīng)的站臺進行播報，此設(shè)計方法有些發(fā)達國家亦在投入使用，但是此方法的設(shè)備造價相當(dāng)高，而且對公交車的定位精度亦很難達到如此精確的水平，另外，更有可能公交車的位置更新速度趕不上公交車的運行速度，所以很難實現(xiàn)穩(wěn)定準(zhǔn)確地報站。2.3系統(tǒng)各模塊器件設(shè)計選擇2.3.1 主控制器選擇一、由atmel公司生產(chǎn)的應(yīng)用性單片機at89s52，它是一種應(yīng)用性強、使用廣泛的cmos主控制器，比起at89s51單片機at89s52有更大的rom存儲空間8k，ram的儲存空間更是達到1

23、28個字節(jié)、并行i/o口p1、p2、p3、p4有四個，全雙工串行口1個、16位定時/計數(shù)器2個，尋址范圍空間64k,并且可以在線進行重復(fù)編程、快速擦除、快速寫入程序等。二、利用盛群公司生產(chǎn)的ht46r232單片機，此單片機同樣具有8位的cpu，體積小、集成度高中斷處理能力強、功耗低。但是其應(yīng)用不廣泛，穩(wěn)定性差，而且這種單片機在市場上沒有賣，只能找他們臺灣的總公司訂購，開發(fā)語言不夠大眾化。綜合起來，考慮多方面條件，at89s52單片機具有成本低、功能齊全、性價比高，更適合應(yīng)用于主體控制系統(tǒng)中，此公交報站器需要的就是這種穩(wěn)定性高、體積小、集成度高、控制能力強的芯片。2.3.2 語音芯片選擇一、美國

24、的音速達公司生產(chǎn)的isd系列音頻處理的芯片，基本上都是靠多電平直接接模擬存儲專利技術(shù)，語音不需進行a/d轉(zhuǎn)換亦不需要壓縮，芯片本身含有晶體振蕩器、防混疊濾波器、平滑濾波器等，操作命令通過串行通信接口送入。但是isd系列芯片如isd4004產(chǎn)品比較落后，而且電路設(shè)計不好的話會有很大的噪音。二、語音芯片wt588d是一款操作簡便、功能多樣的語音處理芯片。該報站器是采用廣州唯創(chuàng)科技有限公司的wt588d語音模塊/芯片做為語音核心電路，選用wt588d模塊還是芯片，主要取決于開發(fā)人員，模塊本身帶有最小系統(tǒng)應(yīng)用電路，只需連接好音頻輸出，以及控制端，通電即可工作，應(yīng)用較方便。wt588d語音芯片體積小，適

25、合應(yīng)用在要求電路板體積小的電路上，在應(yīng)用wt588d語音芯片時，需要外接flash存儲器。wt588d語音模塊/芯片工作電壓為dc2.8v5.5v，主要的音頻支持格式有wav、wma、mp3等，可以一次性裝載6-20k的語音信息，存儲器可調(diào)范圍是2m64m，這種系列的語音芯片可以使用按鍵觸發(fā)工作，也可以利用單片機和語音芯片的連接采用語音芯片特有的一線串口控制模式和三線串口控制模式工作，wt588d輸出數(shù)字音頻信號，音質(zhì)好，沒有雜音，在音頻播放上可以和mp3比肩，適應(yīng)能力強，wt588d在外界環(huán)境很差的情況下，能夠耐得住考驗，穩(wěn)定的工作，并且配置方便，利用voicechip操作軟件，就能實現(xiàn)對w

26、t588d在音頻裝載、編輯等方面的處理，wt588d軟件在使用上方便簡潔、編輯處理干凈利落李琳等.基于at89c2051單片機和wt588d-u語音模塊的語音報價系統(tǒng)設(shè)計j.科技信息2011年15期.。綜上所述，對于設(shè)計這個公交報站器選用wt588d是很合適的選擇，性價比高、功能齊全、穩(wěn)定性高、設(shè)計人性化、所以選擇方案二比較好。2.3.3 液晶顯示模塊的選擇一、液晶顯示模塊采用lcd12864。本設(shè)計選用lcd12864主要是考慮它的性價比，lcd12864功能強大、能夠顯示多個漢字，能更清楚地顯示出站名、服務(wù)信息等。二、對于led數(shù)碼管點陣顯示，點陣屏所需數(shù)量多、體積大、價格昂貴、不易維護，

27、而且在設(shè)計制板時布線困難，給設(shè)計帶來很多不便。三、液晶顯示芯片lcd1602只能顯示數(shù)字或英文信息，不能顯示漢字，不能讓人正確、快速地看出站名等信息，顯示屏小，觀察不便。綜上所述，選擇lcd12864液晶顯示器是明智的選擇。2.3.4 外部存儲芯片的選擇存儲芯片24c02，體積小、結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉，但能夠解決wt588d站名預(yù)制不可修改的問題，我們可將站名預(yù)制在外部存儲芯片24c02中，以便站名更改時隨時進行修改。故外部存儲芯片選擇24c02使設(shè)計更加人性化。2.3.5 串口部分器件選擇at89s52單片機內(nèi)部具有一個全雙工的串口通訊口，因此at89s52可以和pc機之間可以方便地進行串口通

28、信。但串口通信需要一個轉(zhuǎn)換電平的芯片，此設(shè)計中采用了最常用的max232標(biāo)準(zhǔn)串口芯片，此芯片應(yīng)用廣泛，穩(wěn)定性高。第3章 系統(tǒng)硬件設(shè)計電路及器件說明本章節(jié)根據(jù)整個系統(tǒng)的設(shè)計思路對每個部分的電路進行分析和說明，重點講述主控制電路、語音芯片wt588d、液晶顯示模塊lcd12864、功放電路lm386、串口通信max232芯片。3.1 主控制器電路此系統(tǒng)設(shè)計的主體控制部分是單片機at89s52，所用到的是dip40雙列直插塑料封裝。作為整個報站器的控制核心，at89s52處于指揮地位，只有它工作正常穩(wěn)定之后才能保證其他器件能夠有序地進入正常工作狀態(tài)。下面對芯片進行簡要說明：at89s52主要性能：與

29、mcs-51單片機產(chǎn)品兼容；8k字節(jié)在系統(tǒng)可編程 flash 存儲器1000次擦寫周期；全靜態(tài)操作：0hz33hz；三級加密程序存儲器；32個可編程i/o口線；三個16位定時器/計數(shù)器；八個中斷源；全雙工uart串行通道；低功耗空閑和掉電模式；掉電后中斷可喚醒；看門狗定時器；雙數(shù)據(jù)指針；掉電標(biāo)識符。如圖2所示at89s52引腳功能圖。圖3-1 at89s52功能引腳圖3.1.1供電電源設(shè)計圖3-2 系統(tǒng)供電電源連接圖本設(shè)計供電電源由整流、濾波去耦、穩(wěn)壓、再濾波去耦幾部分組成，外加一個led指示燈隨時觀察電源是否正常。1n5819為肖基特二極管，對外接電源進行整流，電解質(zhì)電容和和普通電容主要進行

30、濾波、去耦，消除電源的紋波特性。lm317主要是對濾波去耦后的電壓進行降壓、穩(wěn)壓，最后為系統(tǒng)提供比較穩(wěn)定的+5v電壓，作為可調(diào)節(jié)三端正電壓穩(wěn)壓器，當(dāng)lm317的輸出電壓范圍從1.2v到37v變化時最大可以提供超過1.5a的電流，此lm317的優(yōu)點在于穩(wěn)定性高、耐用、其輸出電壓可以通過外接電阻來改變，輸出電壓范圍可以是1.25v-45v，最大壓降可以達到40v左右，完全可以滿足公交車的輸入電壓24v輸出電壓5v的要求，而且lm317比起7805三端集成穩(wěn)壓器有更大的耐壓性能，更克服了7805因過熱而導(dǎo)致容易燒壞的缺點，輸出電壓廣泛，能夠根據(jù)需要設(shè)置電阻改變輸出電壓。因為wt588d芯片的供電電壓

31、為3.3v，所還需要一個轉(zhuǎn)換芯片將5v電壓轉(zhuǎn)換成3.3v以供音樂芯片wt588d的正常供電使用，所以在設(shè)計中用到了ams1117-3.3穩(wěn)壓器能夠?qū)崿F(xiàn)5v電壓到3.3v電壓的轉(zhuǎn)換。系統(tǒng)供電電源連接圖如圖3.2所示：lm317作為供電電源電路的一個很重要的器件，如圖3-3所示，現(xiàn)將其基本特性介紹如下：圖3-3 lm317引腳圖集成三端穩(wěn)壓性器件lm317如圖3-3所示是一種對其的電壓輸出可以通過外部器件進行合理調(diào)節(jié)的，使用簡便可靠、應(yīng)用性強的一種電源穩(wěn)壓性質(zhì)的器件，像這種穩(wěn)壓器件的型號各式各樣：例如lm317hvh、w317l等。對于經(jīng)常設(shè)計電路的工作人員來說，經(jīng)常使用317穩(wěn)壓器件制作輸出電壓

32、可變的穩(wěn)壓電源，lm317電壓輸出可以用公式來計算，由此公式可以得出lm317的穩(wěn)定輸出電壓值，317穩(wěn)壓器件的輸出電壓范圍在1.25v-37v之間，當(dāng)lm317穩(wěn)壓器件的電流輸出小于其最小穩(wěn)定工作電流時，lm317穩(wěn)壓器件就會因為電流問題而無法正常地進行使用，在lm317的實際應(yīng)用當(dāng)中，為了保證電路能夠穩(wěn)定正常地工作，在電路設(shè)計當(dāng)中，接入了二極管作為保護電路，此舉是為了防止電源電路中的電容放電時的高壓燒壞lm317白利.用于微小電容檢測的測頻專用芯片設(shè)計d.電子科技大學(xué)2006.。作為5v轉(zhuǎn)3.3v的穩(wěn)壓器件ams1117，其基本特性介紹如下：ams1117-3.3是一種正電壓輸出的三端線性

33、穩(wěn)壓器，本設(shè)計中使用的ams1117屬于固定輸出3.3v。3.1.2復(fù)位電路設(shè)計圖3-4 系統(tǒng)復(fù)位電路復(fù)位主要有上電復(fù)位和按鍵復(fù)位兩種，at89s52作為此次的開發(fā)板主要控制芯片是采用按鍵復(fù)位的，根據(jù)元器件的要求時間常數(shù)，可以選定電容和電阻的規(guī)格。在at89s52單片機的震蕩器運行時，復(fù)位引腳上至少保持2個機器周期的高電平輸入信號，為保證足夠高的電平實現(xiàn)復(fù)位，r1的分壓至少達到3v以上，復(fù)位過程即可完成。3.1.3晶振電路設(shè)計圖3-5 晶振電路圖at89s52單片機最小系統(tǒng)設(shè)計中的一部分就是晶振電路的設(shè)計，晶振電路為at89s52正常工作提供外部時鐘信號。在本設(shè)計中，at89s52的兩個時鐘引

34、腳xtal1、xtal2上接上12mhz的晶振，為單片提供1us的機器振蕩周期。晶振電路圖如上所示，其中電容c1、c2的作用是快速起振、穩(wěn)定震蕩頻率，其電容值設(shè)定為2030pf左右。3.1.4外部存儲器電路圖3-6 外部存儲器電路外部存儲器屬于單片機最小系統(tǒng)的一部分，當(dāng)單片機內(nèi)部存儲空間不夠時或者需要重復(fù)擦寫的存儲器件時，可以使用外部存儲器。本設(shè)計中使用的24c02存儲器支持總線傳輸協(xié)議，當(dāng)單片機需要24c02中的存儲信息時，存儲器通過將信息傳輸給單片機。單片機與24c02的接口電路如圖3-7所示，地址線a0，a1，a2與寫保護腳wp相連并接地，scl，sda為二線串行接口，符合總線協(xié)議，此存

35、儲器件是電可擦除prom，遵循二線制協(xié)議，因為其本身具有體積小，接口簡便，以及掉電后數(shù)據(jù)不丟失等特點，在現(xiàn)代各種單片機的延伸應(yīng)用中得到廣泛的使用，例如智能儀器儀表、各類通信設(shè)備、汽車電子行業(yè)、計算機和筆記本電腦、家用電器、工業(yè)控制等，總結(jié)其特點如下：高可靠性，能夠擦寫近百萬次和保持數(shù)據(jù)近百年、具有能適應(yīng)的寬范圍電壓1.5v-5.5v，有1ma典型工作電流和1ua典型待機電流、能夠自動遞增地址、可以按照字節(jié)寫數(shù)據(jù)、esd保護超過2.5kv24c02中文技術(shù)手冊，2008.1.。3.2 lcd12864液晶顯示電路圖3-7 lcd12864液晶顯示電路lcd12864液晶顯示器具有功能齊全、顯示內(nèi)

36、容豐富、功耗低、輕巧靈便等優(yōu)點，在各種顯示系統(tǒng)中得到了更廣泛的應(yīng)用。本設(shè)計中考慮到性價比、實用性、開發(fā)難度、接口簡單、操作方便等，選用了lcd12864作為站名信息顯示器。lcd12864的管腳共有20個，與單片機的連接電路并不復(fù)雜，電源連接有兩種，一種是用于驅(qū)動lcd12864顯示的，另一種是用于背光調(diào)節(jié)的。在實際應(yīng)用中，這兩種電源一般都得連接。輸入管腳vl需接入電位器，調(diào)整電壓輸入以控制lcd的對比度，對比度過高或過低都均會使屏幕無法正常顯示，所以在設(shè)計中接入了10k的電位器，對輸入電壓進行合理的調(diào)整，以使lcd有合適的對比度。同樣，在管腳bl+上接入可調(diào)電位器，調(diào)節(jié)lcd的背光顯示以使l

37、cd的信息能夠清晰的顯示出來。本文中l(wèi)cd的數(shù)據(jù)口db0-db7連接單片機的p2口直接進行通信，rs、rw、en、cs1、cs2分別連接單片機的p0.3至p0.7，rst接單片機的復(fù)位引腳reset。表3-1 lcd12864引腳說明圖lcd12864液晶顯示模塊技術(shù)手冊，西安華海電子器材公司.管腳號管腳電平說明1gnd0v邏輯電源地2vcc+5v邏輯電源正3vllcd驅(qū)動電壓，應(yīng)用時外接上一電位器4rsh/l數(shù)據(jù)/指令選擇：高電平時，數(shù)據(jù)d0-d7將送入顯示ram；低電平時，數(shù)據(jù)d0-d7將送入指令寄存器執(zhí)行5rwh/l讀/寫選擇：高電平讀數(shù)據(jù)；低電平寫數(shù)據(jù)6enh/l讀寫使能，高電平有效，

38、下降沿鎖定數(shù)據(jù)7d0h/l數(shù)據(jù)輸入引腳8d1h/l數(shù)據(jù)輸入引腳9d2h/l數(shù)據(jù)輸入引腳10d3h/l數(shù)據(jù)輸入引腳11d4h/l數(shù)據(jù)輸入引腳12d5h/l數(shù)據(jù)輸入引腳13d6h/l數(shù)據(jù)輸入引腳14d7h/l數(shù)據(jù)輸入引腳15cs1h/l片選信號引腳，低電平時選擇前64列16cs2h/l片選信號引腳，低電平時選擇后64列17rsth復(fù)位信號，高電平有效18vee-10vlcd驅(qū)動電源19bl+ac背光電源，led+20bl-ac背光電源，led-3.3 語音模塊電路圖3-8 語音模塊電路圖本設(shè)計中語音模塊電路主要由語音芯片wt588d和功率放大器lm386及其外圍電路組成，此次設(shè)計中采用wt588d

39、芯片的三線串口模式，三線串口控制模式下，語音芯片可以控制語音播放、停止、循環(huán)播放和音量大小。連接方式如圖3-8所示，wt588d的13腳/f_cs與21腳p15相連、14腳f_do與19腳p13相連、17腳f_clk與22腳p16相連、18腳f_di與20腳p14相連用作下載音頻數(shù)據(jù)，pwm+語音輸出通過電位器連接功率放大器lm386的輸入引腳，經(jīng)過lm386放大器后通過揚聲器播放出站名語音，電位器用來調(diào)節(jié)音量大小。此語音模塊電路中采用的三線串口控制模式由三條通信線組成，分別是p01口數(shù)據(jù)data、p02口片選cs、p03口時鐘clk構(gòu)成，時序根據(jù)spi通信方式。其端口分配方式如表3.3所示：

40、表3-2 端口分配方式i/o口p00p01p02p03p04功能-datacsclk-三線串口控制模式下語音及命令碼對應(yīng)如下3-3表所示：表3-3 語音命令碼對應(yīng)表命令碼功能描述e0h-e7h音量調(diào)節(jié)在語音播放或者待機狀態(tài)發(fā)此命令可以調(diào)節(jié)8級音量，e0h最小，e7h音量最大。f2h循環(huán)播放在語音播放過程中發(fā)送此命令可循環(huán)播放當(dāng)前地址語音feh停止語音播放停止播放語音命令wt588d語音芯片內(nèi)部有220個語音播放地址位，可以播放220段語音，其對應(yīng)的數(shù)據(jù)位如表3-4所示：表3-4 語音地址對應(yīng)關(guān)系數(shù)據(jù)（十六進制）功能00h播放第0段語音01h播放第1段語音02h播放第2段語音d9h播放第217段

41、語音dah播放第218段語音dbh播放第219段語音3.3.1語音芯片wt588d簡介圖3-9 wt588d引腳功能圖表3-5wt588d引腳描述wt588d08/16使用資料./uploads/datasheets/wt/wt588d08-16.pdf.封裝引腳引腳標(biāo)號簡述功能描述1vddvdd電源輸入腳，可接dc2.8-5.5v2p17busybusy信號輸出腳3cvddcvddvdd電源校準(zhǔn)腳4oscioscirc震蕩輸入腳5/reset/reset復(fù)位腳6pwm+/dacpwm+/dacpwm+/dac音頻輸出腳，視功能設(shè)置而定7vdd_spk

42、vdd_spk音頻電源輸入腳8pwm-pwm-pwm-音頻輸出腳9vss_spkvss_spk音頻電源地線腳10vccvcc電源輸入腳，可接dc2.8-3.6v11gndgnd地線12ncnc空13f_csspi-flash_cs下載音頻數(shù)據(jù)用，接p1514f_dospi-flash_do下載音頻數(shù)據(jù)用，接p1315/wp/wpflash-rom寫保護腳16gndgnd地線17f_clkspi-flash_clk下載音頻數(shù)據(jù)用，接p1618f_dispi-flash_di下載音頻數(shù)據(jù)用，接p1419p13p13下載音頻數(shù)據(jù)用，接f_do20p14p14下載音頻數(shù)據(jù)用，接f_di21p15p15

43、下載音頻數(shù)據(jù)用，f_cs22p16p16下載音頻數(shù)據(jù)用，f_clk23vdd-simvdd-sim芯片內(nèi)部串口電源管理輸入腳，接vcc24p00k1按鍵125p01k2/data按鍵2/三線串口data26p02k3/cs按鍵3/三線串口cs27p03k4/clk/data按鍵4/三線串口clk/一線串口data28p04k5按鍵5本設(shè)計中語音模塊芯片采用的是廣州唯創(chuàng)科技有限公司推出的一種可以多次燒寫、擦除的語音處理芯片，廣州唯創(chuàng)科技有限公司是一家涵蓋了各類語音器件的方案設(shè)計、語音器件的生產(chǎn)制作、語音產(chǎn)品的銷售、語音裝載和編輯上位機軟件研制的電子器件公司，此公司的業(yè)務(wù)主要涉及到電子、電器、器械

44、、工業(yè)自動化多媒體汽車電子及各類玩具消費類產(chǎn)品，單片機的高度集成的技術(shù)在wt588d語音芯片里面得到了很好的應(yīng)用，并將冗余的外圍電路清除掉。此語音芯片的幾種控制模式適用于多種情況下的應(yīng)用，在不同的應(yīng)用中不同的控制模式有不同的優(yōu)缺點，所以得根據(jù)具體情況選擇合適的工作模式，另外wt588d更有與電腦配套的調(diào)試軟件wt588d voicechip,使用方便,可以實現(xiàn)對語音的重組編輯，內(nèi)存空間的設(shè)定，調(diào)用，模式選擇等，另外，亦可以選擇設(shè)定靜音，靜音時間范圍在10ms-25min之間設(shè)置，在此狀態(tài)下，音頻信號的輸出音質(zhì)會有很大的提升，可以在很大程度上的發(fā)揮wt588d的各項功能,wt588d內(nèi)部有220

45、個可控語音地址位和循環(huán)播放、音量調(diào)節(jié)、語音停止播放命令碼，獨立的一個地址位最多可以裝載128段音頻文件，地址位內(nèi)的音頻文件之間可以重組播放,芯片內(nèi)部嵌有人聲音頻處理器，轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換頻率為13bit/da，語音處理速率為12bit/pwm，能夠輸出音質(zhì)高效的音頻信號，所以輸出語音聽起來音質(zhì)相當(dāng)好劉玉瓊.基于wt588d語音提示系統(tǒng)設(shè)計.企業(yè)科技與發(fā)展下半月2010年11期.。3.3.2lm386功率放大器簡介圖3-10 lm386功能引腳圖在本設(shè)計中，功放電路部分以lm386功放芯片為核心來提高語音芯片的輸出功率，在wt588d的6腳pwm+處接一個瓷片電容，將音頻信號耦合至電位器，通過調(diào)節(jié)電位器

46、使得lm386的輸入信號強度發(fā)生改變，從而可以控制揚聲器的輸出音量大小，美國國家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的功率放大器件lm386內(nèi)部集成了具有放大功能的電路，此芯片的優(yōu)勢在于功率損耗較小、其內(nèi)部增益可以通過器件來進行調(diào)整、器件供電電壓范圍較大、外部連接器件少和整體的功放波形失真比較小等優(yōu)點，因而此功率放大器，可以廣泛地適用于各類電子功放系統(tǒng)中 張曉博等.半雙工對講機的設(shè)計與制作j.信息系統(tǒng)工程2010年2期.。3.4 串口通信電路圖3-11 串口通信電路在本設(shè)計中pc機與單片機at89s52之間進行通信的電平轉(zhuǎn)換芯片利用max232來實現(xiàn)。電腦串口是rs232電平，最高電壓可達到+15v或-15v；單片

47、機串口使用的是ttl電平，電壓可以在+-5v之間，通信時起始位為低電平，停止位為高電平。所以單片機與電腦在通訊時只有經(jīng)過電平轉(zhuǎn)換芯片將電腦與單片機的電平匹配后才可以相互連接,在此串口通信電路中所使用的電平轉(zhuǎn)換芯片max232是美信公司依照現(xiàn)今常用的rs-232的串口標(biāo)準(zhǔn)所生產(chǎn)出來的高低電平相互轉(zhuǎn)換的專用芯片，此芯片供電與單片機共用+5v。本設(shè)計中串口通信電路連接如圖11所示：單片機的10號管腳p3.0/rxd與max232的9號管腳r2out相連、單片機的11號管腳p3.1/txd與max232的10號管腳t2in相連。此串口通信連接圖包括五個部分：一、外圍匹配器件：max232的外部接有5個

48、電解電容，作用是對電源的去耦和匹配電壓。二、ttl電平的輸入：max232有兩個ttl電平的輸入引腳，分別是11腳t1in和10腳t2in，通信電路中max232的10腳t2in與單片機的11腳p3.1/txd輸出端口相連接。三、ttl電平的輸出：max232有兩個ttl電平的輸出引腳，分別是12腳r1out和9腳r2out，串口電路中max232的9腳r2out與單片機的10腳p3.0/rxd輸出端口相互連接。四、rs232電平的輸入：max232的兩個引腳8腳和13腳為rs232的輸入引腳，其中8腳連接rs232接口的3號口。五、rs232電平的輸出：max232的引腳7和14為rs232

49、的輸出引腳，其中7腳t2out連接rs232接口的2號口。3.5 isp下載電路圖3-12 isp下載電路本次公共汽車報站系統(tǒng)設(shè)計中單片機調(diào)試是在線編程，使用isp下載線通過usb口將電腦中編寫的程序直接下載到單片機的flash中來實現(xiàn)調(diào)試功能。isp的英文書寫為in-system programming即在線系統(tǒng)編程，它所謂的在線編程指的是直接可以通過軟件現(xiàn)場對單片機進行編程將程序?qū)懭雴纹瑱C，更避免了取出存儲芯片的麻煩，此在線編程有時要在系統(tǒng)開發(fā)板上連接其他的電路來實現(xiàn)編程。這樣做可以避免了很多元器件焊接在系統(tǒng)開發(fā)板上后無法對其實現(xiàn)程序編寫的缺陷，flash存儲器有它的優(yōu)勢即可以對其進行在線

50、編寫程序，更用不著其他的連線電路李海芹.基于dsp的開放式數(shù)控系統(tǒng)運動控制器的設(shè)計與研究d.西安科技大學(xué)2008.。3.6 按鍵模塊電路圖3-13 按鍵接口電路在本公交報站系統(tǒng)中，按鍵作為公交司機主要的操作器件，必須設(shè)計得簡單明了，操作方便，具有人性化的特點，在本次設(shè)計中按鍵電路使用的是獨立式的按鍵，也就是說此設(shè)計中按鍵k1-k8直接連接到at89s52單片機的p1口，通過直接控制p1口的低電平輸入來實現(xiàn)按鍵對應(yīng)的功能，如圖3-14所示，圖中八個按鍵中k1、k2、k3、k4、k5分別代表順向報站、逆向報站、按鍵糾錯、服務(wù)信息播報、廣告信息播報等，在按鍵未被按下時p1口都高電平，當(dāng)有按鍵按下時，

51、單片機檢測到低電平信號判斷哪個按鍵按下，在進行按鍵消抖，確認按鍵按下后再跳到相應(yīng)的按鍵子程序那里執(zhí)行子程序，另外，在本按鍵設(shè)計中為防止因為按鍵抖動而導(dǎo)致的判斷失誤，所以在程序設(shè)計中使用到了延時消抖，首先判斷按鍵是否按下，然后延時一段時間后再繼續(xù)判斷按鍵是否按下，如果確認按鍵按下之后便可以執(zhí)行相應(yīng)的按鍵字程序。3.7 系統(tǒng)總原理圖設(shè)計圖3-14 系統(tǒng)總原理圖3.8 硬件電路pcb圖圖3-15 系統(tǒng)pcb版圖第4章 報站器總體設(shè)計介紹4.1 概述本章先從從報站器的總體工作原理入手分析，介紹了整個系統(tǒng)的主體連接，工作原理和整個系統(tǒng)的主體控制過程，詳細說明了主控芯片與語音芯片之間選擇哪種控制模式，怎樣根據(jù)此模式對單片機和語音芯片進行連線，并設(shè)計相應(yīng)的外圍電路，在描述完連線之后，進而介紹了單片機對語音芯片、lcd液晶顯示的語音播放和文字顯示的控制過程，再接著對整個系統(tǒng)的工作流程做了一個詳細的描述，讓讀者對整個系統(tǒng)有了更深的了解。4.2 系統(tǒng)總體工作原理本