公交车汉字显示系统 (6)

公交车汉字显示系统专业名称：应用电子学生姓名：***导师姓名：刘云朋焦作大学机电工程系2015年月中图分类号：密级：UDC：单位代码：公交车汉字显示系统Chinese characters display buscontrol system姓名学制三专业应用电子研究方向导师职称论文提交日期论文答辩日期焦作大学机电工程系焦作大学毕业设计公交车汉字显示系统题目：公交车汉字显示系统院、系：机电工程姓名：蔡红磊指导教师：刘云鹏系: 焦作大学机电工程系2015年05月25 日公交车汉字显示系统摘要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”显示的特点更为广告界所推崇，是一种全新的媒体。

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；语音芯片目录摘要 (I)第1章绪论 (6)1.1 课题背景 (6)1.2 问题的提出及研究的意义 (6)1.3 相关的理论与方法综述 (7)1.3.1语音电路方法论证 (8)1.3.2电路原理的总体设计 (9)第2章硬件电路的设计 (10)2.1 硬件组成部分 (10)2.2 相关芯片介绍 (10)2.2.1 STC89C52RC单片机芯片 (10)2.2.2 ISD4004语音芯片 (12)2.2.3 74HC138芯片 (15)2.2.4 LM317芯片 (16)2.3 硬件各模块设计 (17)2.3.1 电源电路 (17)2.3.2 LED点阵显示电路 (18)2.3.3 ISD4004语音录放音电路 (19)2.3.4按键控制电路 (19)2.4 本章小结 (20)第3章软件部分的设计 (21)3.1软件总体设计 (21)3.2软件各模块设计 (23)3.2.1延时子程序 (23)3.2.2 ISD4004语音录放程序 (23)3.2.3 中断控制程序 (26)3.2.4 LED点阵汉字显示程序 (27)3.3 本章小结 (28)结论 (29)致谢 (30)参考文献 (31)第1章第1章绪论1.1课题背景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A/D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。

1.2问题的提出及研究的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。

1.3相关的理论与方法综述本设计基于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、语音的存储处理、语音的播放以及汉字的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，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。

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。

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，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A/D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。

本章节方案比较后可以发现，完成了基于ISD4004的语音报站显示的单片机系统的方案论证，选择了更适合于用作本系统的实施方案，完成了电路的总体设计。

基于ISD4004语音芯片的语音报站汉字显示系统的设计研制过程主要包括：总体设计、硬件设计、软件设计、仿真调试等几个阶段。

对于总体设计，主要是画出原理框图、确定出主要技术指标。

如图1-1所示：图1-1 系统总体设计框图单片机芯片是与MCS-51 兼容的STC89C52RC，STC89C52RC单片机带8K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的低电压、高性能8位微处理器。

语音录放电路使用的是ISD4004-8MS以及其外围录放电路，外围电路相当简单；由于其可以进行直接模拟信号的存储，省去了信号模数转换的相关电路，使得信号更加的稳定、录放音质量好。