基于单片机的公交车语音报站系统设计 (1).doc

基于单片机的公交车语音报站系统设计 (1).doc

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武汉理工大学毕业设计（论文）

武汉理工大学

毕业设计（论文）

基于单片机的公交车语音报站系统设计

学院（系）：

专业班级：

学生姓名：

指导教师：

学位论文原创性申明

本人郑重声明：

所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。

除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包括任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。

本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。

作者签名：

年月日

学位论文版权使用授权书

本学位论文作者完全了解学校有关保障、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关学位论文管理部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。

本人授权省级优秀学士论文评选机构将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。

本学位论文属于1、保密囗，在年解密后适用本授权书

2、不保密囗。

（请在以上相应方框内打“√”）

作者签名：

年月日

导师签名：

年月日

本科生毕业设计（论文）任务书

学生姓名：

专业班级：

指导教师：

工作单位：

设计（论文）题目:

基于单片机的公交语音报站系统设计

设计（论文）主要内容：

设计应用单片机作为主控制单元，利用语音芯片预设达到公交车到站电子语音报站功能。

要求设计达到准确报站，并有误报人工纠错功能，同时具有简单的可操作性及人工预设兼容扩展性

要求完成的主要任务:

1、查阅不少于15篇的相关资料，其中英文文献不少于2篇，完成开题报告。

2、完成语音报站器主控控制模块、语音模块、显示模块等软硬件部分设计，使

单片机与PC机能进行通信，完成人机交互界面设计。

3、完成不少于5000字的英文文献翻译。

4、撰写完成不少于12000字的毕业设计论文（设计说明书、1张图纸）。

必读参考资料：

[1]《单片机基础（第三版）》编著：

李广弟、朱月秀

[2]《单片机典型外围器件及应用实例》编著：

求是科技

[3]《Digitalsystemdesign:

useofmicrocontroller》编著：

Dawoud,Shenouda

Dawoud

指导教师签名：

系主任签名：

院长签名（章）：

武汉理工大学

本科生毕业设计（论文）开题报告

1、目的及意义（含国内外的研究现状分析）

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。

作为公交汽车还要有醒目和减少乘务人员强度的电子报站器，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。

目前，公交车自动报站主要有以下几种方式：

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；另一种是利用无线射频识别（RadioFrequencyIdentification）技术，在每一个公交站台设置一个具有唯一ID的射频发射器，采用间歇工作方式发射信号，当公交车即将到达车站时，车载系统接收到站信号并解码出站台的ID号，由单片机控制自动播放对应站台编号的报站语音；还有一种是对车轮轴的转角脉冲进行计数，将计数值和预置值对比，即可确定报站时刻，达到准确报站的目的。

然而，这三种方式都不太适合乡镇的发展现状。

第一种设备造价过高，定位精度也难以达到要求；第二种站台建设投入较大，站点一旦变更，射频发射装置即须移动，较为麻烦；第三种需要公交线路严格固定，稍有改变，报站就难以准确。

为此，本文试图设计一种既方便易行又经济实惠的公交车自动报站系统。

本设计采用人工按键的操作方式公交车手动报站器，弥补传统人工报站必须有司机或乘务员口头报站的落后方式，实现公交车对站名的语音提示和文字显示功能，进站，出站手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。

当公交车到达某一站时，司机或乘务人员只需按动按键，就可以使单片机控制语音模块对站名进行语音提示，并控制显示模组在液晶屏上显示站数和站名。

系统由一片八位单片机，一个语音模块，一个液晶模组，一块稳压芯片，若干电阻电容和与非门等组成。

经过本课题的研究，我们得到了一种公交车自动报站的低成本解决方案。

本设计的目的在于通过本次设计能将所学到的单片机理论知识应用于生产实践中，增强自己的社会实践能力，为将来在社会更好的立足做准备。

2、基本内容和技术方案

本系统使用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，单片机通过程序读取文字信息，送入液晶显示模组来进行站数和站名的显示。

当汽车到达某站时，司机或乘务人员通过键盘来控制系统进行工作。

而且，系统具有根据公交车的行驶方向确定报站顺序的功能（司机或乘务人员可以通过按键来控制）。

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。

语音提示模块

文字显示模组

键盘接口电路

电源

单

片

机

晶振

复位

存储器

系统组成结构

设计主控单元选用AT89S52单片机，AT89S52单片机是一种低功耗，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、一个全双工串行口、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HS-12864为10年。

选用ISD4004系列语音芯片，该芯片提供多项新功能，可录、放音十万次，录音时间达到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。

综合上面方案：

设计采用“AT89S51单片机、LED液晶显示屏、ISD4004语音芯片”。

3、进度安排

（1）第1-4周：

查阅相关资料，翻译外文文献，撰写开题报告。

（2）第5-7周：

设计语音报站器的硬件电路，完成硬件部分的组装与测试。

（3）第8-11周：

编写各个模块程序，实现语音报站器要求的功能。

进行软硬件的测试与调试。

（4）第12-14周：

按毕业设计论文撰写规范，撰写论文并修改完善。

（5）第15周：

毕业设计答辩。

4、指导教师意见

指导教师签名：

年月日

目录

摘要 I

Abstract II

1绪论 1

1.1课题研究的背景及意义 1

1.2公交报站器的动态发展趋势 1

1.3设计的主要目标任务 2

2.1基本原理 3

2.2基本系统框图 3

2.3系统主要电路简介 3

3硬件电路的设计 5

3.1主控电路的设计 5

3.1.1关于AT89C51单片机 5

3.1.2振荡器电路的设计 8

3.1.3复位电路的设计 10

3.1.4单片机最小系统 12

3.2语音模块电路设计 13

3.2.1ISD4004芯片内部结构 13

3.2.2芯片引脚描述 14

3.2.3ISD4004芯片使用说明 16

3.2.4ISD4004与外围设备的连接 19

3.3显示电路模块设计 19

3.3.1液晶模组内部结构组成 21

3.3.2引脚功能 21

3.3.3液晶模组与单片机的连接 22

3.4键盘接口电路设计 22

3.4.1按键的确认 23

3.4.2重键与连击的处理 23

3.4.3按键防抖动技术 23

3.5供电电路设计 26

4软件设计 27

4.1主程序流程图 27

4.2语音提示应用实现 28

4.1.1放音程序 28

4.1.2录音程序 29

4.2文字显示应用实现 30

4.3键盘接口应用实现 31

5总结 32

参考文献 33

附录一总电路图 34

附录二语音提示参考程序 35

附录三文字显示参考程序 39

致谢 44

摘要

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。

作为公交汽车还要有醒目和减少乘务人员强度的电子报站器，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。

本文提出了一种用单片机控制语音芯片进行公交车语音自动报站的方法。

整个系统硬件设计包括键盘电路、复位电路、显示驱动电路、显示电路、内存扩展电路模块。

利用AT89C51作为控制器，通过ISD4004语音芯片建立语音信息库，形成变化多样的语音信息，利用其功放播放语音信息以及提示语音，同时运用LCD数码管进行站数显示。

当公交车到达某站点，用键盘控制本系统工作，通过语音电路输出语音信息和提示，同时站数信息在数码管上显示。

本系统很大程度上提高公交车报站的准确性，可靠性。

提高了公交系统的服务质量。

促进城市经济发展和交通变化的和谐发展。

关键词：

AT89S51单片机，ISD4004语音芯片，LCD数码管，语音报站

1

Abstract

Busdrivinginurbanareaswithahighdegreeofmoderncivilization,itisamobilelandscape,shapeandeventhecolorofthevehicleandthushavehigherrequirements.Aspublictransportvehiclesbutalsoeye-catchingandreducingtheintensityofthenewslettercrewstations,electronicdisplaysigns,unmanneddevices,suchasvideosurveillancesystembeforeandaftertheadoptionofnewtechnologieswillalsobeincreasinglypopular.Thispaperpresentsasingle-chipvoicecontrolvoicechipbusautomaticstationapproach.Th