公交车报站系统
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单片机的问世和飞速发展掀起了计算机工程应用领域的一场新革命，使计算 机技术冲破了实验室和机房的界限，广泛地应用于工业控制系统、数据采集系统、 自动测试系统、网络通信系统、智能仪表和接口以及各类功能模块等广阔领域。 单片机应用系统已经成为实现许多控制系统的常规性工具。随着计算机科学和微 电子集成技术的飞速发展，单片机自身也在不断地向高层次和更大规模发展。由 于单片机应用系统的高可靠性，软、硬件的高利用系数，优异的性价比，使它的 应用范围有传统的过程控制，逐步进入数值处理、数字信号处理以及图象处理等 高技术领域。
图 3.3 系统硬件结构图
各键盘的功能作用分配如下： KEY1： “上” ，用于跳站和对设置的内容进行递增； KEY2： “下” ，用于跳站和对设置的内容进行递减； KEY3： “提示” ，用于播报尊敬的乘客您好，欢迎乘坐233路无人售票车， 上车请投币； KEY4： “提示” ，用于播报车辆运行中，请做好扶稳； KEY5： “提示” ，用于播报尊老爱幼是中华民族的传统美德，请您为有 需要的乘客让座，谢谢；
方案一：
根据设计要求，选用 MCS51 单片机作为主控芯片，外部扩展适当大小的RAM 组成最小系统。为存储语音资源，在51单片机外围配备一块 K9F1208 FLASH 芯 片，作为存储器，另外再外扩一片专用语音处理芯片。考虑到 MCS51 的 I/O口 资源较少，在外部使用专用接口芯片 8279管理键盘。框图如图 3.1：
3.1 系统设计要求 ................................................... 5 3.2 方案论证 ....................................................... 5 3.3 系统硬件方案 ................................................... 7 3.4 系统工作原理 ................................................... 8 4 系统硬件设计........................................................ 8 4.1 61 板电路设计................................................... 8 4.2 61 板模块电路分析............................................... 8 4.3 键盘模块 ...................................................... 10 5 系统软件设计....................................................... 11 5.1 SPCE061A 的指令系统和集成开发环境 IDE .......................... 11
SPCE061A 能 在 2.6V-3.6V 工 作 电 压 范 围 内 工 作 ， 时 钟 频 率 为 0.32MHz-49.152MHz，较高的工作速度使其能快速处理复杂的数字信号，因而大 大地拓宽了其应用领域。SPCE061A内嵌2KB SRAM和32KB的FLASH ROM，有32位可 编程的多功能I/O端口；两个16位定时器/计数器；32768Hz实时时钟；低电压复 位/监测功能；8通道10位模-数转换输入功能并具有内置自动增益控制功能的麦
图 3.2 方案二系统框图
方案二与方案一相比具有较大优势。SPCE061A 单片机是 SOC 的，只需使用较少 的外围器件即可组成最小系统，大大降低了系统的复杂性，提高了稳定性。使用 凌阳的专用语音函数库可以使得语音的实现非常简单。SPCE061A 外扩 SPR4096 FLASH 作为语音资源存储芯片，由于两者都具有 SIO 接口，使得程序设计大大简 化。SPR4096 是 4Mbit 的 NOR FLASH，可以存储设计要求的语音资源，而三星 的 K9F1208 是大容
图 3.1 方案一系统框图 方案二：
根据设计要求，选用 SPCE061A单片机作为主控芯片，由于这颗芯片是 SOC ， 使用较少的外围器件就能实现最小系统。SPCE061A 芯片集成 A/D、D/A 功能， 配合语音函数库可以实现语音功能。外围扩展键盘、显示器件，扩展 SPR4096 FLASH芯片存储语音资源。框图如图3.2：
图 4.3 音频输出电路原理图
4.3 键盘模块
如图4.4，采用4*4键盘输入电路
图 4.4 4*4 键盘输入电路
5 系统软件设计
5.1 SPCE061A 的指令系统和集成开发环境 IDE
3 系统方案
3.1 系统设计要求
要求设计一个操作友好且成本很低的公交车报站器，具体要求如下： ① 可以存放较多的服务用语和广告词（10 条左右） ； ② 要求操作简单，每站只需按一次键即可播报全部报站内容（前方将要到
达的站名，上下车提示服务用语） ； ③ 要求具有跳站、上行、下行切换控制功能；
3.2 方案论证
1 引言
随着城市交通的快速发展，公交汽车为外出的人们提供了方便快捷的服务。 而公交汽车的报站共识直接影响其服务的质量。传统报站方式是由乘务人员进行 人工报站，该方式因其效果太差和工作程度太大，在很多大城市已经被淘汰。近 年来，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，使得公交车 报站器的实现成为可能，从而为市民提供了更加人性化得服务。公交应用系统带 给公交企的将不仅是形象的提升，也是效益的增长。
克风输入方式；双通道10位DAC方式的音频输出功能。其特性参数表如下：
工作电压 CPU工作频率 数据存储器 程序存储器 I/O端口 中断 定时器/计数器 模/数转换器 数/模转换器 UART SIO 节电功能 WatchDog功能
其他功能
表 2.1 SPCE061A 特性参数表
(CPU)VDD 3.0～3.6V,(I/O)VDDH为VDD～5.5V 0.32～46.152MHz 2K Word SRAM 32K Word FLASH-Rom 2组16位可编程输入/输出端口 14个中断源，FIQ和IRQ两个中断优先级 两组16位可编程定时器/计数器端口 7共通道10位电压ADC和单通道10位声音ADC 2过10位DAC输出通道 一个全双工通用异步串行接口 一个同步串行设备接口 具备弱振方式和睡眠方式 具备清除时间周期为0.75s的看门狗
3.4 系统工作原理
通过PC机等设备录制需要播放的语音资源，将录制好的语音资源烧写到 FLASH存储器中，百度文库后根据键盘执行对应的报站等功能。
4 系统硬件设计 4.1 61 板电路设计
61 板电路设计主要是完成 SPCE061A 单片机的最小系统设计， 电源设计 和 SPCE061A 的 D/A外扩功率器件设计，如图 4.1：
图中的VDDH3为61单片机I/O口的参考电压，如果跳线口J5接1、2，则I/O口 的高电平为电池盒供电电平；如果跳线口J5接2、3，则I/O口高电平为3.3V。VDDP 为PLL锁相环电源，接SPCE061A的7脚；VDD和VDDA分别为数字电源与模拟电源， 分别接SPCE061A的15脚和36脚；AVSS1是模拟地，接SPCE061A的24脚；VSS是数字 地，接SPCE061A的38脚； AVSS2接音频输出电路的AVSS2。
量的 NAND FLASH，在存储空间上严重浪费，而且 NAND FLASH 在操作起来 比较复杂，增加了开发难度。
3.3 系统硬件方案
方案一和方案二进行比较后，最后选择方案二作为系统硬件方案，该方案 主要包括 SPCE061A 精简开发板、4×4 键盘。SPCE061A是整个设计的核心控制 器件，键盘信息的采集输入和语音资源的播报。 4×4 键盘主要用作人机交互， 显示报站器的信息，同时利用 16 个按键实现不同的操作。根据设计要求，规划 系统硬件结构如图3.3：
低电压复位、低电压监测、保密功能等
SPCE061A的内部模块主要分为：CPU、存储模块、定时器/计数器、ADC、I/O 接口、电源电路模块、音频电路。SPCE061A单片机的内部结构如图2.2所示。
图2.1 SPCE061A的内部结构图
SPCE061A单片机具有一套易学易用且效率较高的指令系统和一个使用方便 的集成开发环境。此开发环境支持C语言，可以实现C语言与汇编语言的互相调用， 并且提供了用于语音录放的库函数。只要了解了库函数的使用方法，就能很容易 地完成语音录放，所有这些都大大方便了软件开发。 凌阳61板实物图如 图2.2
目录
1 引言................................................................. 2 2 凌阳 SPCE061A 单片机简介............................................. 2 3 系统方案............................................................ 5
图 4.1 61 板整体电路图
4.2 61 板模块电路分析
电源电路模块分析： 整个系统由三节电池供电，电池盒提供的4.5V直流电压经过SPY0029后稳压
到3.3V后再给系统供电（因为SPCE061A单片机的工作电压位3.3V）。SPY0029是
凌阳公司设计的电压调整IC，采用CMOS工艺，具有静态电流低、驱动能力强、线 性调整出色等特点。
5.1.1 指令系统................................................. 11 5.1.2 指令格式与寻址方式....................................... 12 5.2 系统程序和模块流程设计......................................... 14 6.1 主程序............................................................ 16 6.1 主程序....................................................... 11 6.2 按键程序...................................................... 11 6.3 中断服务程序.................................................. 23 结论.................................................................. 24 参考文献.............................................................. 25 附录
图 4.2 61 板电源电路图
音频输出电路模块分析： SPCE061A内置2路10位精度的DAC，只需要外接功放电路即可完成语音的播
放。如图2.5，图中的SPY0030是一款音频驱动放大芯片，可以工作在2.4～6V范 围内(两节电池即可工作) ，最大输出功率可达700mW，由于它的便携性而有着广 泛的实际应用。使用时用跳线将J2的1、2端连接起来即可。
本课程设计方案采用凌阳科技公司的SPCE061A单片机与4*4键盘制作一个简 易的公交车报站器，实现完整播报公交线路的站名。
2 凌阳 SPCE061A 单片机简介
SPCE061A是凌阳科技公司研发生产的一款性价比很高的十六位单片机，它采 用高性能的µ’nSP™内核，具有丰富的硬件资源，并集成了ICE（在线仿真接口）， 可以直接利用该接口对芯片进行下载（烧写）、仿真、调试等操作。SPCE061A 在存储器资源方面内嵌了32K的FLASH ROM，且SPCE061A的外围功能模块丰富。
图 3.3 系统硬件结构图
各键盘的功能作用分配如下： KEY1： “上” ，用于跳站和对设置的内容进行递增； KEY2： “下” ，用于跳站和对设置的内容进行递减； KEY3： “提示” ，用于播报尊敬的乘客您好，欢迎乘坐233路无人售票车， 上车请投币； KEY4： “提示” ，用于播报车辆运行中，请做好扶稳； KEY5： “提示” ，用于播报尊老爱幼是中华民族的传统美德，请您为有 需要的乘客让座，谢谢；
方案一：
根据设计要求，选用 MCS51 单片机作为主控芯片，外部扩展适当大小的RAM 组成最小系统。为存储语音资源，在51单片机外围配备一块 K9F1208 FLASH 芯 片，作为存储器，另外再外扩一片专用语音处理芯片。考虑到 MCS51 的 I/O口 资源较少，在外部使用专用接口芯片 8279管理键盘。框图如图 3.1：
3.1 系统设计要求 ................................................... 5 3.2 方案论证 ....................................................... 5 3.3 系统硬件方案 ................................................... 7 3.4 系统工作原理 ................................................... 8 4 系统硬件设计........................................................ 8 4.1 61 板电路设计................................................... 8 4.2 61 板模块电路分析............................................... 8 4.3 键盘模块 ...................................................... 10 5 系统软件设计....................................................... 11 5.1 SPCE061A 的指令系统和集成开发环境 IDE .......................... 11
SPCE061A 能 在 2.6V-3.6V 工 作 电 压 范 围 内 工 作 ， 时 钟 频 率 为 0.32MHz-49.152MHz，较高的工作速度使其能快速处理复杂的数字信号，因而大 大地拓宽了其应用领域。SPCE061A内嵌2KB SRAM和32KB的FLASH ROM，有32位可 编程的多功能I/O端口；两个16位定时器/计数器；32768Hz实时时钟；低电压复 位/监测功能；8通道10位模-数转换输入功能并具有内置自动增益控制功能的麦
图 3.2 方案二系统框图
方案二与方案一相比具有较大优势。SPCE061A 单片机是 SOC 的，只需使用较少 的外围器件即可组成最小系统，大大降低了系统的复杂性，提高了稳定性。使用 凌阳的专用语音函数库可以使得语音的实现非常简单。SPCE061A 外扩 SPR4096 FLASH 作为语音资源存储芯片，由于两者都具有 SIO 接口，使得程序设计大大简 化。SPR4096 是 4Mbit 的 NOR FLASH，可以存储设计要求的语音资源，而三星 的 K9F1208 是大容
图 3.1 方案一系统框图 方案二：
根据设计要求，选用 SPCE061A单片机作为主控芯片，由于这颗芯片是 SOC ， 使用较少的外围器件就能实现最小系统。SPCE061A 芯片集成 A/D、D/A 功能， 配合语音函数库可以实现语音功能。外围扩展键盘、显示器件，扩展 SPR4096 FLASH芯片存储语音资源。框图如图3.2：
图 4.3 音频输出电路原理图
4.3 键盘模块
如图4.4，采用4*4键盘输入电路
图 4.4 4*4 键盘输入电路
5 系统软件设计
5.1 SPCE061A 的指令系统和集成开发环境 IDE
3 系统方案
3.1 系统设计要求
要求设计一个操作友好且成本很低的公交车报站器，具体要求如下： ① 可以存放较多的服务用语和广告词（10 条左右） ； ② 要求操作简单，每站只需按一次键即可播报全部报站内容（前方将要到
达的站名，上下车提示服务用语） ； ③ 要求具有跳站、上行、下行切换控制功能；
3.2 方案论证
1 引言
随着城市交通的快速发展，公交汽车为外出的人们提供了方便快捷的服务。 而公交汽车的报站共识直接影响其服务的质量。传统报站方式是由乘务人员进行 人工报站，该方式因其效果太差和工作程度太大，在很多大城市已经被淘汰。近 年来，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，使得公交车 报站器的实现成为可能，从而为市民提供了更加人性化得服务。公交应用系统带 给公交企的将不仅是形象的提升，也是效益的增长。
克风输入方式；双通道10位DAC方式的音频输出功能。其特性参数表如下：
工作电压 CPU工作频率 数据存储器 程序存储器 I/O端口 中断 定时器/计数器 模/数转换器 数/模转换器 UART SIO 节电功能 WatchDog功能
其他功能
表 2.1 SPCE061A 特性参数表
(CPU)VDD 3.0～3.6V,(I/O)VDDH为VDD～5.5V 0.32～46.152MHz 2K Word SRAM 32K Word FLASH-Rom 2组16位可编程输入/输出端口 14个中断源，FIQ和IRQ两个中断优先级 两组16位可编程定时器/计数器端口 7共通道10位电压ADC和单通道10位声音ADC 2过10位DAC输出通道 一个全双工通用异步串行接口 一个同步串行设备接口 具备弱振方式和睡眠方式 具备清除时间周期为0.75s的看门狗
3.4 系统工作原理
通过PC机等设备录制需要播放的语音资源，将录制好的语音资源烧写到 FLASH存储器中，百度文库后根据键盘执行对应的报站等功能。
4 系统硬件设计 4.1 61 板电路设计
61 板电路设计主要是完成 SPCE061A 单片机的最小系统设计， 电源设计 和 SPCE061A 的 D/A外扩功率器件设计，如图 4.1：
图中的VDDH3为61单片机I/O口的参考电压，如果跳线口J5接1、2，则I/O口 的高电平为电池盒供电电平；如果跳线口J5接2、3，则I/O口高电平为3.3V。VDDP 为PLL锁相环电源，接SPCE061A的7脚；VDD和VDDA分别为数字电源与模拟电源， 分别接SPCE061A的15脚和36脚；AVSS1是模拟地，接SPCE061A的24脚；VSS是数字 地，接SPCE061A的38脚； AVSS2接音频输出电路的AVSS2。
量的 NAND FLASH，在存储空间上严重浪费，而且 NAND FLASH 在操作起来 比较复杂，增加了开发难度。
3.3 系统硬件方案
方案一和方案二进行比较后，最后选择方案二作为系统硬件方案，该方案 主要包括 SPCE061A 精简开发板、4×4 键盘。SPCE061A是整个设计的核心控制 器件，键盘信息的采集输入和语音资源的播报。 4×4 键盘主要用作人机交互， 显示报站器的信息，同时利用 16 个按键实现不同的操作。根据设计要求，规划 系统硬件结构如图3.3：
低电压复位、低电压监测、保密功能等
SPCE061A的内部模块主要分为：CPU、存储模块、定时器/计数器、ADC、I/O 接口、电源电路模块、音频电路。SPCE061A单片机的内部结构如图2.2所示。
图2.1 SPCE061A的内部结构图
SPCE061A单片机具有一套易学易用且效率较高的指令系统和一个使用方便 的集成开发环境。此开发环境支持C语言，可以实现C语言与汇编语言的互相调用， 并且提供了用于语音录放的库函数。只要了解了库函数的使用方法，就能很容易 地完成语音录放，所有这些都大大方便了软件开发。 凌阳61板实物图如 图2.2
目录
1 引言................................................................. 2 2 凌阳 SPCE061A 单片机简介............................................. 2 3 系统方案............................................................ 5
图 4.1 61 板整体电路图
4.2 61 板模块电路分析
电源电路模块分析： 整个系统由三节电池供电，电池盒提供的4.5V直流电压经过SPY0029后稳压
到3.3V后再给系统供电（因为SPCE061A单片机的工作电压位3.3V）。SPY0029是
凌阳公司设计的电压调整IC，采用CMOS工艺，具有静态电流低、驱动能力强、线 性调整出色等特点。
5.1.1 指令系统................................................. 11 5.1.2 指令格式与寻址方式....................................... 12 5.2 系统程序和模块流程设计......................................... 14 6.1 主程序............................................................ 16 6.1 主程序....................................................... 11 6.2 按键程序...................................................... 11 6.3 中断服务程序.................................................. 23 结论.................................................................. 24 参考文献.............................................................. 25 附录
图 4.2 61 板电源电路图
音频输出电路模块分析： SPCE061A内置2路10位精度的DAC，只需要外接功放电路即可完成语音的播
放。如图2.5，图中的SPY0030是一款音频驱动放大芯片，可以工作在2.4～6V范 围内(两节电池即可工作) ，最大输出功率可达700mW，由于它的便携性而有着广 泛的实际应用。使用时用跳线将J2的1、2端连接起来即可。
本课程设计方案采用凌阳科技公司的SPCE061A单片机与4*4键盘制作一个简 易的公交车报站器，实现完整播报公交线路的站名。
2 凌阳 SPCE061A 单片机简介
SPCE061A是凌阳科技公司研发生产的一款性价比很高的十六位单片机，它采 用高性能的µ’nSP™内核，具有丰富的硬件资源，并集成了ICE（在线仿真接口）， 可以直接利用该接口对芯片进行下载（烧写）、仿真、调试等操作。SPCE061A 在存储器资源方面内嵌了32K的FLASH ROM，且SPCE061A的外围功能模块丰富。