公交汉字显示系统毕业设计论文.docx

1、公交汉字显示系统毕业设计论文公交汉字显示系统毕业设计论文分类号 编 号 题目 公交汉字显示系统硬件部分 院 系 信息工程学院专 业 电子信息工程 姓 名 _2010年 5 月 25 日毕 业 设 计 任 务 书设计题目：公交车汉字显示系统专 业：电子信息工程 班级学号：_200611301_姓 名: _ 指导教师：设计期限： 2010 年 3 月 1 日开始 2010年 5 月 28 日结束院、系： 信息工程学院 2010年3月1日电子信息专业毕业设计任务指导书指导老师 一、毕业论文的目的通过毕业设计使学生了解和掌握单片机应用系统的数据采集、数据处理技术；了解和掌握汇编语言的程序设计和同硬件电

2、路的结合；了解和掌握单片机硬件电路的焊接和调试；了解和掌握继电器、报警电路、运算放大器、反馈网络等模拟电路的分析设计。二、主要内容一种新型的公交车自动报站系统的设计原理，以89C51单片机为核心，控制ISD4004语音芯片及16*16LED点阵显示模块做汉字显示的新方案。利用89C51单片机作为CPU来进行总体控制，通过语音控制电路进行各种提示语音的播放，同时使用LED点阵电路进行汉字显示，实现了公共汽车的语音报站以及汉字提示的功能.三、重点研究问题语音芯片驱动使用、人机接口技术、语言技术、检测技术四、主要技术指标或主要设计参数用8051单片机芯片实现完成汉字显示报站基本功能。 LED点阵使用

3、16*16点阵；语音芯片使用ISD4004-8M，可录制8分钟，录放电路简单；用动态扫描法进行汉字显示；功放电路使用LM386,负载80.5W, 电压增益为20；录音电路使用9014，增强录音效果。五、设计成果要求1熟悉Protel、KeilC51、Proteus软件，并用来设计应用系统原理图。2学习硬件的焊接、安装、组装，单片机仿真器的使用。 3阅读参考资料、文献及论文，提交本设计开题报告，设计方案不少于两种。 4完成设计所需要的编程，硬件电路设计与实现，焊接。 5系统电路测试与交付。六、其他 时间安排 次序周次内容112阅读文献资料23与设计内容相关的学习（讲课、解答、方案分析等）34完成

4、开题报告45学习KeilC51，Proteus软件，单片机原理567设计硬件电路，方案选择论证689实现硬件电路，焊接调试71012编程、测试813撰写论文914答辩七、参考资料1新编单片机原理与应用 潘永雄 编著 西安电子科技大学出版社 2模拟电子技术基础第三版 童诗白 华成英 主编 高等教育出版社 3数字电子技术基础第四版 阎石 主编 高等教育出版社 4汇编语言程序设计 钱晓捷 主编 电子工业出版社 5preteus入门教程 6keil c51入门教程开题报告 2010年3月15日学生姓名学号电子信息工程题目名称公交车汉字显示系统硬件部分课题来源老师提供主要内容设计的主要内容：一种新型的公

5、交车自动报站系统的设计原理，以89C52RC单片机为核心，控制ISD4004语音芯片及16*16LED点阵显示模块做汉字显示的新方案。利用89C52RC单片机作为CPU来进行总体控制，通过语音控制电路进行各种提示语音的播放，同时使用LED点阵电路进行汉字显示，实现了公共汽车的语音自动报站以及汉字提示的功能.如图1所示。图1：系统结构图主要包括四个部分：语音录放音电路、LED点阵显示、电源电路、按键控制电路组成。采取的主要技术路线或方法开发方案和原理框图是由老师引导提供的。具体的电路图和线路组织连接都是需要自己设计的。整个电路的硬件及功能控制软件是自己设计和编写的。一、单片机芯片：STC89C5

6、2RC单片机芯片采用40引脚的双列直插封装方式。40条引脚如下：1、主电源引脚Vss和Vcc 2、外接晶振引脚XTAL1和XTAL2 3、控制或与其它电源复用引脚RST/VPD，ALE/，和/Vpp4、输入/输出引脚P0.0 - P0.7，P1.0 - P1.7，P2.0 - P2.7，P3.0 - P3.7。 P0口（P0.0 - P0.7）是一个8位漏极开路型双向I/O口，在访问外部存储器时，它是分时传送的低字节地址和数据总线，P0口能以吸收电流的方式驱动八个TTL负载。 P1口（P1.0 - P1.7）是一个带有内部提升电阻的8位准双向I/O口。能驱动(吸收或输出电流)四个TTL负载。

7、P2口（P2.0 - P2.7）是一个带有内部提升电阻的8位准双向I/O口，在访问外部存储器时，它输出高8位地址。P2口可以驱动(吸收或输出电流)四个TTL负载。 P3口（P3.0 - P3.7）是一个带有内部提升电阻的8位准双向I/O口。能驱动(吸收或输出电流)四个TTL负载。P3口还用于第二功能。二：语音芯片ISD4004-8M；ISD4004 系列单片语音录放电路如图2所示：1、 简述单片8 分钟语音录放内置微控制器串行通信接口3V单电源工作多段信息处理工作电流25-30mA,维持电流1A不耗电信息保存100 年(典型值)高质量、自然的语音还原技术10 万次录音周期(典型值)自动静噪功能

8、片内免调整时钟,可选用外部时钟ISD4004 系列工作电压3V,单片录放时间8至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平闪烁存贮陈列。芯片设计是基于所有操作必须由微控制器控制,操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, 每个采样值直接存贮在片内闪烁存贮器中,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。采样频率可为4.0,5.3,6.4,8.0kHz,频率越低,录放时

9、间越长,而音质则有所下降,片内信息存于闪烁存贮器中,可在断电情况下保存100年(典型值),反复录音10 万次。三：LED点阵电路；利用74HC138对4块8*8点阵进行拼接成16*16的点阵，然后通过单片机控制，进行汉字的显示。电路图如图3所示：图3：LED点阵电路四：电源电路由于语音芯片ISD4004的工作电压时3V,不同于单片机的5V工作电压，所以就必须有电源电路，提供3V的稳定电压，本电路才用LM317电源电路，5V进，3V出的一个稳压电路，很适合于产品电源。利用电容滤波，使语音电路噪声减少。电路图如图4所示：图4：电源电路预期的成果及形式采用STC89CRC52单片机实现对系统的控制功

10、能，利用语音芯片ISD4004-8M进行语音设计及74HC38控制点阵显示，通过键盘改变语音芯片工作状态，先录音并存储，然后放音，同时实现自动报站，并同时用点阵进行相关信息显示。最终软件调试功能测验，基本达到了系统的设计要求。时间安排第13周：搜集资料，确定方案；第4周：搜集89C52RC、ISD4004等器件的功能和引脚资料，熟悉单片机一般编程语言，为后期的设计做前期准备；第56周：分析功能实现原理，利用Protel画出电路图。第78周：进一步和同组人探讨整个功能实现（包括硬件和软件的结合）；用软件进行仿真测试。第911周：焊接出实际的电路板，测试、运行、实现功能；第1113周：汇总整个的工

11、作流程，查资料，做论文，准备答辩。指导教师意见签 名：年 月 日备注鉴于系统工作的稳定性和精确性，整个电路大都采用了集成电路，虽然这加大了设计的成本，并给焊接电路带来了小麻烦，但更重要的是这给编程、电路的复杂度和调试带来了极大的方便，能够很好的增加程控电压源的工作稳定性和精度。同时由于16*16的点阵是由自己亲手焊接，而且是采用的万能板，所以不是很美观，但是功能基本能实现。摘要 随着时代的进步，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。由于单片机技术以及电子语音技术飞速发展。目前，在公交车报站方面，也由传统的人工报站，逐渐改变为使用微电脑控制的语音文字报站系统。从以前售票员的大声报站

12、变成现在的自动语音报站以及汉字提示等新型的报站系统，加快了现代化建设的进程。是国家自动化交通发展的标志。本文介绍了一种新型的公交车自动报站汉字显示系统的设计原理，同时提供了一种以89C51单片机为核心，控制ISD4004语音芯片及LED点阵显示汉字的新方案。利用89C51单片机作为CPU来进行总体控制，通过语音控制电路进行各种提示语音的播放，同时使用LED点阵电路进行汉字显示，实现了公共汽车的语音自动报站以及汉字提示的功能，实现了图文、语音一体化协调工作，减轻了司售人员的劳动强度，提高了车辆的服务质量，是一种科技、时尚的新产品。同时它摆脱传统电子屏线的束缚，使其应用更加市场化，其流动显示的特点

13、更为广告界所推崇，是一种全新的媒体。ISD4004语音系列芯片是美国ISD4004公司推出的产品，具有多次重复录放，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。本系统是以C语言来进行软件设计，指令的执行速度快，节省存储空间。为了便于扩展和更改，软件的设计采用模块化结构，使程序设计的逻辑关系更加简洁明了,使硬件在软件的控制下协调运作。关键词：89C51单片机，LED点阵显示，语音芯片 Abstract With the progress of The Times,the bus has become a general applicability and students go t

14、o the family transportation.Due to the microcontroller technology and electronic voice technology rapidly develope.At present, in the bus stops,also from the traditional artificial stops, gradually changing into using the microcomputer control system of bus stop announcement. From before the loud vo

15、ice stops of the conductor to be the new characters suggest and stops system,accelerating the process of modernization.Its the national symbol of automation transportation development. This paper introduces the design principle of a new kind of bus automatic stops display system and provides a new p

16、lan to control ISD4004 pronunciation chip and LED dot matrix to display chinese characters by 89C51 mcu .Useing 89C51 as CPU to overallcontrol and through the speech control circuit to play various kind speech hint.Realizing the bus stops and characters of the voice of function,the text, voice integ

17、ration are realized coordinationly too.Reduce the labor intensity of sales personnel department, improving the quality of bus service.It is a kind of new products of technology and fashion.At the same time,it gets rid of traditional electronic screen line,to make its application become more market-o

18、riented.The characteristics of flow shows is praised highly by advertising.it is a kind of new media.ISD4004 seriespronunciation chip is the products of ISD company,with the charactor of repeated recording, long time storage ,without expanded memory when using and simple circuit of the periphery, et

19、c.This system based on C language for software design,the instruction execute speedly and save storage space.In order to facilitate expansion and change,the design of software adopt modular structure,make the program design of logical relationship more concise,make the hardware under the control of

20、the software operation harmoniously . Keywords:89C51 MCU, LED dot matrix display, pronunciation chip1 绪论1.1 概述随着现代社会的建设，公共汽车越来越为大众所喜爱，不仅仅可以在低消费下达到目的地，同时也能很方便的省去很多的自驾麻烦。是打工族和学生族的常用交通工具。而随着人们使用公共汽车的普遍，车辆上一般都相当拥挤，造成许多的乘客未到站先下车或者推迟下车的情况，也加重了售票员的劳动强度。随着信息社会的到来，单片机广泛的应用于工业控制系统、数据采集系统、自动测试系统、声学领域和微机技术等广阔的领

21、域。而利用单片机对语音芯片进行控制可以达到语音报站的效果。因此，了解并掌握单片机智能控制技术工作原理及特性是非常重要的。在一些自动语音报站系统中，广泛采用的是通过使用语音芯片进行设计电路，然后通过MIC录音电路以及功放电路进行语音的录制与播放，同时通过单片机对语音芯片进行选择以及功能的控制，从而完成语音报站。但是由于传统的语音芯片的外围电路比较复杂，所以实现复杂、易受干扰、不易控制且精度不高。因此，本系统用一种比较昂贵且现代社会才刚刚常用的一种ISD4004系列语音芯片，不需复杂的外围电路和AD转换电路能直接与单片机完成语音的录制和播放，实现方便、精度高，可根据不同需要用于各种场合；为了提高对

22、语音芯片的认识和了解，尤其是对ISD4004系列的深入研究以及其用法与用途，基于实用、广泛和典型的原则而设计了本系统。本设计基于ISD4004芯片设计的公交车汉字显示报站系统，介绍了STC89C52RC单片机语音汉字显示控制系统，主要是通过单片机组成的应用系统来完成对语音的录制以及播放，汉字的LED点阵显示以及语音播放的控制，从而实现了单片机对语音汉字的控制。在正常情况下，通过ISD4004对语音报站信息进行播放以及利用LED点阵进行相关提示汉字的显示，ISD4004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平闪烁存贮陈列。芯片设计是基于所有操

23、作必须由微控制器控制,操作命令可通过串行通信接口(SPI或Microwire)送入。通过单片机对报站语音进行采集处理，同时设定相关汉字显示信息；当到站按键按下时，该系统会发出到站站名及相关语音声音，同时让LED点阵进行汉字提示信息的显示，报站语音以及汉字显示结束时等待下一个到站按键的触发。1.2 目的及意义首先是设计出一种的方便实用的公交车汉字显示报站系统。单片机智能控制技术广泛地应用于工业控制、智能语音等方面，ISD4004 系列工作电压3V,单片录放时间8至16分钟,音质好,适用于移动电话及其他便携式电子产品中。芯片采用多电平直接模拟量存储技术, 每个采样值直接存贮在片内闪烁存贮器中,因此

24、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。采样频率可为 4.0,5.3,6.4,8.0kHz,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贮器中,可在断电情况下保存100年(典型值),反复录音10 万次。而本系统则基本完成了设计的任务要求，通过STC89C52RC单片机语音录放控制系统，主要是通过单片机组成的应用系统来完成对语音的采集、语音的存储处理、提示汉字的显示以及语音播放的控制，从而实现了单片机对公交车到站的语音汉字显示功能。其次，为了理论联系实际，用大学所学的理论来进行实际工作，将知识转变为生产力。通过大

25、学本科四年的学习，已经初步具有了一定的分析和设计能力。通过本次设计将大学所学的知识进行系统地梳理，概括和总结，并综合运用这些所学的知识。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

26、控制的公交车语音报站显示系统 。 公交车语音报站显示系统的设计主要是为了弥补人工报站的辛苦以及误报的落后方式，进站、出站播报站名及相关服务用语，为市民提供更人性化，更完善的服务 。2 总体设计的原理与实现2.1 方案论证本设计主要是通过单片机组成的应用系统来完成对语音的录制、语音的存储处理、语音的播放以及汉字显示的控制，从而实现了单片机对语音报站汉字显示的控制。语音录放电路有共同的特点：语音录制播放环境复杂、现场性强等。若采用一般语音芯片采集语音信号，则需要设计信号调理电路、A/D 转换及相应的接口电路，才能把语音芯片输出的模拟信号转换成数字信号送到计算机去处理。这样，由于各种因素会造成语音录

27、放系统较大的偏差，会使语音系统的稳定性和可靠性下降 。所以要选择合适的方案，才能使设计得到最大的优化。2.1.1 语音电路方案论证方案一：采用普通的语音芯片，可满足达到报站信息录制以及播放，但普通语音芯片录制语音效果不好，重复性差、可靠性较差，对于高频率使用以及方便录放时不适用。对一些语音内容不固定并要求现场录音和放音的系统，采用一般语音芯片实现，录放音的质量难以控制。而且在语音录放系统中,采用一般语音芯片,比如华邦的W90P710系列、HELIOS公司的HZ24QP系列等.但这些芯片输出的都是模拟信号,必须经过进行A/D 转换和压缩处理等才能送给单片机，从而产生了失真、大大降低了录放音质量，

28、并不具有抗断电、音质差、使用不方便、不能反复录放、需专用的语音开发工具、不能随意列改内容和耗电多等缺点。另外, 在语音录放系统中,采用普通语音芯片.外围电路会比较复杂，而且在软件实现时也需要用到复杂的算法，一定程度上也增加了软件实现的难度。方案二：在语音录放系统中，传统的语音芯片是将模拟信号远距离采样进行AD转换，而为了获得较高的语音录放质量，就必须采用措施解决由长线传输及放大电路零点漂移等造成的误差补偿问题。采用语音芯片ISD4004进行语音的录放，直接对模拟信号进行存储。便于单片机处理及控制，省去传统的语音录放的很多外围电路。且该芯片的物理化学性很稳定，此元件线形较好。对一些语音内容不固定

29、并要求现场录音和放音的系统，采用一般语音芯片实现，录放音的质量难以控制。美国ISD（Information Storage Devices）公司的ISD 系列芯片采用直接模拟存储专利技术，把语音信号以原始的模拟形式直接存储在片内EEPROM存储器中，无需进行A/D 转换和压缩处理等，从而减少了失真、大大提高了录放音质量，并具有抗断电、音质好、使用方便、可反复录放、无需专用的语音开发工具、能随意列改内容和耗电省等优点，很适合于现场录放音系统。而且语音录放系统中,采用普通语音芯片.外围电路会比较复杂，而是用ISD4004芯片直接使用简单的外围电路即可。而且在软件实现时也不需要用到复杂的算法，一定程

30、度上也减轻了软件实现的难度。采用语音芯片ISD4004系列，可以体现系统芯片化这个趋势。部分功能电路的集成，使总体电路更简洁，搭建电路和焊接电路时更快。而且，集成块的使用，有效地避免外界的干扰，提高语音录放电路的质量以及实用性。所以集成芯片的使用将成为电路发展的一种趋势。本方案应用这一语音芯片。2.1.2 设计系统方案论证该系统主要由语音录放和汉字显示两部分组成。下面列举两种实现方案：方案一：语音录放可以使用一般的语音芯片，汉字显示部分则使用比较美观的而且内含相当多的字模的液晶显示模块。考虑到一般语音芯片存储的是数字信号，所以还要设计相应的模数转换电路。而模拟信号转数字信号过程中，信号失真是令

31、人伤脑筋的问题。此方案由于使用液晶显示模块，需要进行其驱动的攥写，并且硬件复杂，如果信号产生失真，都将会导致误差的产生，难以完全清除，而且成本会有较大增长幅度。方案二：使用ISD语音芯片和LED点阵模块构成。其具有下列特点：具有高的语音录放质量及实用性，可重复使用；抗干扰能力强，稳定性好；信号易于处理、传送和自动控制；便于现场录制播放，播放语音显示效果好安装方便，维护简单，工作可靠性高。ISD语音芯片可以采用美国ISD（Information Storage Devices）公司的ISD4004系列芯片，这类芯片采用直接模拟存储专利技术，把语音信号以原始的模拟形式直接存储在片内EEPROM存储器中，无需进行A/D 转换和压缩处理等，从而减少了失真、大大提高了录放音质量，并具有抗断电、音质好、使用方便、可反复录放、无需专用的语音开发工具、能随意列改内容和耗电省等优点，很适合于现场录放音系统。比较两个方案后可以发现，方案二更适合于用作本系统的实施方案。尽管方案二不需要A/D，但考虑到系统扩充等因素，单片机可以选用STC89C52RC。