车载语音提示系统

摘要

随着社会经济的发展和交通运输业日益兴旺，汽车数量在大幅攀升，交通拥挤状况也日趋严重，加上超速驾驶，错误估计车距等主观的原因 ,交通事故频频发生，造成了不可避免的人身伤亡和经济损失。针对这种情况，设计一种响应快，可靠性高且较为经济的汽车预警系统势在必行。当今电子技术的发展日新月异，汽车传感技术是随着汽车电子的发展而发展起来的一种技术。汽车传感器是汽车电子控制系统的输入装置，汽车传感器可对温度、压力、位置、转速、加速度、流量、湿度、电磁、光电、气体、振动等信息，进行实时、有效而准确的测量和控制。为了增强系统的辅助驾驶功能,一种具有语音功能的智能车载语音系统技术快速发展起来, 该系统采用单片机为控制核心, 配以传感器单元、显示、扬声器等几个部分，实时对汽车状态进行监控，并在出现告警情况时语音提示驾驶员。

本文首先对车载语音提示系统的现状及发展进行了简要描述，然后对传感器电路设计及信号采集原理等进行了分析，在理论分析以及ISD语音芯片分析的基础上，设计了基于AT89S52的单片机，通过传感器采集汽车状态参数，控制ISD4002语音芯片提示报警的车载语音提示系统。由于汽车传感器还要经受来自发动机内部的各种干扰，以及行驶过程中的路况引起的振动，因此我们对传感器的设计要求极为苛刻，传感器必须具有稳定性和精度高、响应快、可靠性好、抗干扰和抗震能力强、使用寿命长等特点。

硬件设计部分主要包括ISD语音芯片外围电路、单片机外围控制电路，信号采集电路（传感器）；软件设计部分主要是语音回放的软件编程。其中信号采集电路的设计和ISD语音器件语音提示报警程序的实现是本次软件设计部分的重难点。

本次设计出的基于ISD语音芯片的语音提示系统具有成本低、音质好、开发周期短，在车载安全系统可以很好的应用。仿真结果表明,该系统设计方案合理可行, 参数实时性好,具有语音清晰、成本低廉、抗干扰性强等特点,可以广泛应用于各种车辆仪表中。

关键词：单片机；传感器；语音报警；红外传输；车载

目录

摘要

Abstract

第1章绪论 (1)

1.1 引言 (1)

1.2 国内外发展现状 (2)

1.3 本文研究的内容 (4)

1.4 论文结构安排 (4)

第2章系统组成及工作原理 (4)

2.1车载语音提示系统组成 (5)

2.2车载语音提示系统原理 (6)

2.2.1语音分解和合成 (6)

2.2.2汽车用传感器 (8)

第3章系统硬件电路设计思想 (10)

3.1 信号采集模块设计 (12)

3.1.1油量(水位)信号采集电路及工作原理 (13)

3.1.2 车速信号采集电路及工作原理 (14)

3.1.3 安全带信号采集电路及工作原理 (15)

3.1.4 倒车安全提示电路及工作原理 (16)

3.2语音模块电路设计 (18)

3.2.1 ISD4002芯片介绍 (18)

3.2.2 ISD4002外围控制电路的设计 (22)

3.2.3 ISD4002与单片机接口电路设计 (23)

3.3单片机外围电路的设计 (24)

3.3.1 AT89S52芯片介绍 (24)

3.3.2单片机复位电路 (27)

3.3.3时钟振荡器 (28)

3.4 系统电源电路的设计 (29)

第4章系统软件设计 (30)

4.1程序设计思路 (30)

4.2各模块程序流程图 (30)

4.2.1主程序流程设计 (30)

4.2.2 ISD4002语音芯片操作模式 (31)

4.2.3 报警子程序设计 (33)

第5章系统制作与调试 (34)

5.1 硬件电路的调试 (34)

5.1.1 总体特点 (34)

5.1.2 电路划分 (34)

5.1.3 焊接 (35)

5.2 调试 (35)

第6章结论 (37)

参考文献 (38)

致谢 (40)

附录1 (41)

附录2 (42)

第1章绪论

1.1 引言

汽车是现代社会发展中的一种重要的交通工具，虽然汽车给现代的生产生活带来了众多的便捷，但与之同时汽车驾驶安全问题日益凸显，其中倒车、超速就是典型。交通事故的发生必然会带来一定程度的经济损失和人身伤害。

针对这种现象，开发一套车载语音提示系统显得尤为重要的作用[1]。本系统可以辅助汽车驾驶者对影响汽车行驶安全的物理状态进行实时监控，在危急情况下提醒驾驶员注意安全, 防止汽车意外事故的发生。

如何实时有效监控汽车状态和及时提供语音报警成为我们首要解决问题。汽车传感器技术是汽车电子技术的核心之一。汽车传感器作为汽车电子控制系统的信息源，是汽车电子控制系统的关键部件，也是汽车电子技术领域研究的核心内容之一，传感器的技术水平决定了汽车控制系统的性能。

由于本系统车载使用，要经受来自发动机内部的各种干扰，以及行驶过程中的路况引起的振动，必须要求系统必须具有稳定性和精度高、响应快、可靠性好、抗干扰和抗震能力强等特点。

论文中系统模型为车辆安全预警提示系统提供了一套可行的解决方案，系统运用单片机技术与语音芯片及传感器应用技术交叉融合．进行优化设计，利用传感器检测汽车在各种运行状态下器件的工作参数，经过数模转换将电信号后送SCM，进而发出指令,控制语音模块实现实时安全语音提示[2]。其中信号采集模块集信号采集和A\D转换为一体，简化了硬件外围电路设计，而且降低了成本，更加经济化。随着系统功能完善，基于安全技术的车载监测系统必将得到更多应用和肯定。

1.2 国内外发展现状

在车载语音提示系统出现以前，汽车行驶安全问题都得靠驾驶员自己判断。而当今电子技术的发展日新月异，电子技术在车载安全系统被广泛应用并已取代了传统机械提示系统。近30年来,汽车产品发展和技术进步所取得的重大成就几乎每一项都和汽车电子技术的应用相关。可以说，汽车电子化程度的高低已成为衡量汽车综合性能和现代化技术水平的重要标志。自50年代，电子技术开始进人了汽车领域。1958年，已有人研制成功燃油喷射装置，随后又开始研制汽车发动机上的各种电子控制系统。当时主要是电子管产品，因体积大，成本高而未能进人实用阶段。60年代，半导体器件在汽车电子产品中获得应用1960年，美国克莱斯勒公司和摩托罗拉公司共同开发的交越发电机整二极管，选到了大量生产的水平，完全取代了直流发电机，至今仍在采用。不过，近几年已出现雪崩型整流二极管，可避免二极管大电流击穿失效，可靠性得到提高，不久将有可能替代目前用的整流二极管。1964年，美国通用汽车公司和福特汽车公司首先采用晶体管点火装置，1987年实现集成化，但由于成本高，可靠性差，使其推广应用受到阻碍。70年代，微处理器使汽车工业产生划时代的变革。微处理器的出现，才使汽车发动帆的电子控制得到了长足发展。特别是1976年，美国通用汽车公司将微处理器成功地应用在汽车发动机的系统控制上，使传统的机械式结构汽车发生了巨大变化。1973年美国通用汽车公司第一次在汽车上采用电子点火装置以来, 从此，汽车电子技术的发展十分迅速 ,已由少数零部件扩大到许多总成及整车，微处理器在汽车上的应用迅速地发展并普及起来。微处理器的应用范围已由发动机控制系统发展到安全系统、速度控制系统、自动故障诊断系统等。并在向更广泛的应用平台发展。80年代，汽车电子技术迅速发展，微处理器使汽车性能改善、功能增加，引起汽车行业采用电子技术的兴趣，大大推动了汽车电子产品的发展。汽车音响系统、车载信息系统，电子化仪表显示系统等方面相继开发出一系列新产品。如今,汽车电子产品已广泛应用于发动机、传动、悬架、制动、仪表等系统。今后汽车电子技术发展的重点将是系统模型、电源系统、多通道信息处理系统、汽车电子软件及故障自诊断、智能化技术等[3]。