公交车报站系统的设计
公交车报站系统的设计[20200131184631]
摘 要
根据AT89C51单片机的特点及公交站的特点，本文介绍了一种公交车报站系统的设计，系统采用AT89C51单片机作为控制器，通过ISD4004语音芯片的语音信息库，当一台公交车抵达时，系统工作，立刻输出的语音电路，语音信息和提示，并在LED数码管上来显示站数汉字。该系统可以大大提高公交站的准确性，可靠性，并大大提高了公交系统的服务质量，从而促进城市经济发展和交通变化的和谐发展。
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关键字:AT89S51单片机,ISD4004语音芯片,LED数码管,自动报站
一、引言 4
二、设计方案 5
三、硬件设计 6
(一）复位控制电路 6
（二）脉冲控制电路 7
（三）语音芯片放音电路 7
（四）输出显示电路 8
(五）总电路图 9
四、软件设计 10
（一）主流程 10
（二）系统语音的子流程和显示的子流程 12
（三）显示子流程 13
五、总结 14
参考文献 15
致 谢 16
附录：程序 17
一、引言
在今天的社会里，大多数的城市居民出行都依赖于公共汽车，但现行的公共汽车站系统仍然无法满足所有要求。司机在运行公交车时，需要每一个站都停车，并在车辆的启动和停止时，还要考虑报站系统的运行带来一定的安全风险。针对目前常见的公交站的主要制度设计的缺陷，本文设计了一种基于单片机控制总线的自动报站系统，该系统成本低廉，可以通用。本文的优势是利用了高速计数器可以对单片机端口进行输出输入形成计数脉冲的应用，用来控制时间和距离的关系来正确报站。本文设计功能完善，价格一般，工作状态稳定，可以自动操作，语音质量良好，汽车站自动化系统很好的实现，具有很强的实用性。
二、设计方案
总体设计框图如图1所示。
图1 总体设计框图
1、单片机控制电路
该电路采用AT89C51实现。AT89C51是高性能和低功耗微控制器的8位CMOS制造芯片，它提供了几个标准功能：字节的程序存储器，128个字节的RAM，32个I / O线，多个定时器/计数器，一个双工串行口和时钟电路等等。
2、脉冲控制电路
关键是对轴上转动的圈数进行计数，同时考虑车辆在复杂环境下运行，所以采用光电耦合器4N35输入到单片机的中断计数。
3、复位控制电路
对语音广播时间进行精确地手动调整。复位是89系列单片机在进行信息处理时和系统启动时都需要的，当系统进入正常工作状态，如在高水平的RST引脚和保持2个机器周期（24期），则CPU可以响应和系统复位。
当CPU和系统部件停留在正常的初始工作状态，该单片机的复位信号将从RST引脚传送到施密特触发器，从初始状态开始工作。
4、语音芯片放音电路
由专用语音芯片ISD4004组成，可擦写，便于在不同公交线上使用。利用AT89C51控制ISD4004芯片的过程。外接输入和输出端口。通过系统功能模块各部分的连接及软硬件设计可以实现数字化语音的存储和回放。
5、输出显示电路
本文的电路采用LED点阵显示屏来显示汉字的。
三、硬件设计
(一）复位控制电路
复位控制分为手控部分和自动部分如图2。
图2复位控制电路
这里采用RC复位电路，当单片机在上电瞬间，RST引脚出现正脉冲，实现自动复位。当系统上电的时提供复位信号，关闭复位信号时，时当系统电源稳定后才会关闭。为了电路清晰可靠，当电源稳定后应该经一定的延时才取消复位信号，来防止当电源开关或着电源插头分开闭合过程中所引起的抖动，这样可以帮助复位的准确度。
（二）脉冲控制电路
用圆圈数计数轴，考虑到车辆在复杂环境下运行，但是霍尔件耐冲击，不怕灰尘、油、水和盐雾等等好处，霍尔元dn6848信号采集装置是非常的可靠的。通过这个微控制器的光电耦合器4N35输入控制，如图3所示。
图3脉冲控制电路
（三）语音芯片放音电路
ISD4000的单片集成电路芯片ISD4000系列语音记录装置采用CMOS工艺实现高语音质量，3V的工作电压，特别适用于便携式电子产品。ISD4000可以根据记录时间的不同分为ISD4002到ISD4004三种。完整的芯片的集成振荡器是可以抗混叠滤波并且平滑滤波。ISD4000芯片里面包括了自动静音电路，音频放大器电路。所以该电路不需要再加上这些电路。当设定这个系列的单片机芯片的寻址和控制要求，要用到串联的接口或者是Microwire接口。
下面是ISD4004的电路——图4。
图4语音放音电路
采用ISD4004具有以下特点：录放声音功能可以通过单片实现，工作电压采用了低功耗的3V：常用的音频电路电流为25mA、输出声音电路的电流为15mA、并且待机状态下电流只有为1uA ，电路的声音采集时间为8min、10min、12min和16min这4种。这种高质量自然的声音回放电路，让全自动的语音电路可以在异常状态下消除各种杂音，同时不需要考虑实现算法。因为该芯片具有微控制器串行接口，它可以对不同信息进行分类寻址控制，可以通过内部不同的控制寄存器实行控制，这样可以保证断电后语音信号不消失并存在至少100年。该芯片可以进行多次的重复的录音，因为芯片上带有时钟源，有各种各样的保留语音的方式。
（四）输出显示电路
通过点阵LED晶体管设计显示器来显示数字和字母或字符，因为设计需要所以显示器不需要太复杂来显示特殊的文字和符号。常见的点阵LED显示屏有5×7，5×8，8×8和16×16等的晶格结构。这些点阵电路可以显示英文字母，数字和其他字符，该设计需要显示一些地名所以要求电路可以显示简单汉字， 所以这里采用16×16这种结构的设计。
图5输出显示电路
本电路采用16×16点阵显示屏，显存U14来存放汉字点阵信息。在LED点阵显示屏中，用一片4-16译码器74LS154进行行译码，将地址A0-A3译码形成行信号，用两片4-16译码器74LS154组成一个5-32译码器，进行译码，将地址A4-A8译码形成选通信号，分别用以选通一片74LS244，系统通过此74LS244的数据线向该页的某行上的8个发光二极管送入显示信息。显示电路如图5所示。
(五）总电路图
系统总电路图如图6所示。
图6总电路图
四、软件设计
（一）主流程
系统主流程如图7所示。
上电之后，液晶显示器显示模块的初始化及LCD的初始化。LCD控制器的所有参数是根据系统的需要，设置显示，显示起始行，光标位置的设置，然后所有的LCD单元显示屏幕写零。P1端口扫描，通过数据分析来判断公交车是否到站。若到站，则进行LCD显示及语音提示。
图7流程图
（二）语音子流程与显示子流程
语音子流程图如图8所示。
图8显示流程图
计算显示RAM地址显示器上的显示点与驱动控制芯片中的显示缓存RAM 是一一对应的，即字模当中的一个位代表LCD 显示中的一个像素点，取点方式为从左到右，自上到下的顺序。本文采用16 ×16 的点阵方式来输出显示。方便清晰的显示各种信息。
（三）显示子流程
图9语音流程图
开关在“REC”端是录音状态，按住键不放，这个时候指示灯亮了就可对着话筒讲话录音，然后松开按键录音停止。再按则录下一段。按“STOP”键复位，再录音时又从第一段开始。开关在“PLAY”一侧是放音状态，按一下即播放一段录音，一段结束后自动停止放音，再按键则播放下一段。把录好的芯片放到系统中，只要当车辆行驶的里程数达到目的地，我们就可以利用语音芯片的快进功能，进行语音播放从而实现自动报站。
五、总结
本文的创新点在于采用89C51单片机端口的高速度计数器脉冲计数中的应用技术，实现了公交车报站系统的设计，该系统具有很强的实用性。系统利用ISD4004语音芯片的数据记录，与其他的报站系统相比，系统功能强大，成本低，稳定，无需人工干预，具有良好的语音质量。虽然在设计上还存在着些许的不足，如车站的时间不是很准确，误差不时发生。这些问题都是日后技术人员再今后的研究目标，使之类问题不再发生方便人们的生活。
摘 要
根据AT89C51单片机的特点及公交站的特点，本文介绍了一种公交车报站系统的设计，系统采用AT89C51单片机作为控制器，通过ISD4004语音芯片的语音信息库，当一台公交车抵达时，系统工作，立刻输出的语音电路，语音信息和提示，并在LED数码管上来显示站数汉字。该系统可以大大提高公交站的准确性，可靠性，并大大提高了公交系统的服务质量，从而促进城市经济发展和交通变化的和谐发展。
*查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:AT89S51单片机,ISD4004语音芯片,LED数码管,自动报站
一、引言 4
二、设计方案 5
三、硬件设计 6
(一）复位控制电路 6
（二）脉冲控制电路 7
（三）语音芯片放音电路 7
（四）输出显示电路 8
(五）总电路图 9
四、软件设计 10
（一）主流程 10
（二）系统语音的子流程和显示的子流程 12
（三）显示子流程 13
五、总结 14
参考文献 15
致 谢 16
附录：程序 17
一、引言
在今天的社会里，大多数的城市居民出行都依赖于公共汽车，但现行的公共汽车站系统仍然无法满足所有要求。司机在运行公交车时，需要每一个站都停车，并在车辆的启动和停止时，还要考虑报站系统的运行带来一定的安全风险。针对目前常见的公交站的主要制度设计的缺陷，本文设计了一种基于单片机控制总线的自动报站系统，该系统成本低廉，可以通用。本文的优势是利用了高速计数器可以对单片机端口进行输出输入形成计数脉冲的应用，用来控制时间和距离的关系来正确报站。本文设计功能完善，价格一般，工作状态稳定，可以自动操作，语音质量良好，汽车站自动化系统很好的实现，具有很强的实用性。
二、设计方案
总体设计框图如图1所示。
图1 总体设计框图
1、单片机控制电路
该电路采用AT89C51实现。AT89C51是高性能和低功耗微控制器的8位CMOS制造芯片，它提供了几个标准功能：字节的程序存储器，128个字节的RAM，32个I / O线，多个定时器/计数器，一个双工串行口和时钟电路等等。
2、脉冲控制电路
关键是对轴上转动的圈数进行计数，同时考虑车辆在复杂环境下运行，所以采用光电耦合器4N35输入到单片机的中断计数。
3、复位控制电路
对语音广播时间进行精确地手动调整。复位是89系列单片机在进行信息处理时和系统启动时都需要的，当系统进入正常工作状态，如在高水平的RST引脚和保持2个机器周期（24期），则CPU可以响应和系统复位。
当CPU和系统部件停留在正常的初始工作状态，该单片机的复位信号将从RST引脚传送到施密特触发器，从初始状态开始工作。
4、语音芯片放音电路
由专用语音芯片ISD4004组成，可擦写，便于在不同公交线上使用。利用AT89C51控制ISD4004芯片的过程。外接输入和输出端口。通过系统功能模块各部分的连接及软硬件设计可以实现数字化语音的存储和回放。
5、输出显示电路
本文的电路采用LED点阵显示屏来显示汉字的。
三、硬件设计
(一）复位控制电路
复位控制分为手控部分和自动部分如图2。
图2复位控制电路
这里采用RC复位电路，当单片机在上电瞬间，RST引脚出现正脉冲，实现自动复位。当系统上电的时提供复位信号，关闭复位信号时，时当系统电源稳定后才会关闭。为了电路清晰可靠，当电源稳定后应该经一定的延时才取消复位信号，来防止当电源开关或着电源插头分开闭合过程中所引起的抖动，这样可以帮助复位的准确度。
（二）脉冲控制电路
用圆圈数计数轴，考虑到车辆在复杂环境下运行，但是霍尔件耐冲击，不怕灰尘、油、水和盐雾等等好处，霍尔元dn6848信号采集装置是非常的可靠的。通过这个微控制器的光电耦合器4N35输入控制，如图3所示。
图3脉冲控制电路
（三）语音芯片放音电路
ISD4000的单片集成电路芯片ISD4000系列语音记录装置采用CMOS工艺实现高语音质量，3V的工作电压，特别适用于便携式电子产品。ISD4000可以根据记录时间的不同分为ISD4002到ISD4004三种。完整的芯片的集成振荡器是可以抗混叠滤波并且平滑滤波。ISD4000芯片里面包括了自动静音电路，音频放大器电路。所以该电路不需要再加上这些电路。当设定这个系列的单片机芯片的寻址和控制要求，要用到串联的接口或者是Microwire接口。
下面是ISD4004的电路——图4。
图4语音放音电路
采用ISD4004具有以下特点：录放声音功能可以通过单片实现，工作电压采用了低功耗的3V：常用的音频电路电流为25mA、输出声音电路的电流为15mA、并且待机状态下电流只有为1uA ，电路的声音采集时间为8min、10min、12min和16min这4种。这种高质量自然的声音回放电路，让全自动的语音电路可以在异常状态下消除各种杂音，同时不需要考虑实现算法。因为该芯片具有微控制器串行接口，它可以对不同信息进行分类寻址控制，可以通过内部不同的控制寄存器实行控制，这样可以保证断电后语音信号不消失并存在至少100年。该芯片可以进行多次的重复的录音，因为芯片上带有时钟源，有各种各样的保留语音的方式。
（四）输出显示电路
通过点阵LED晶体管设计显示器来显示数字和字母或字符，因为设计需要所以显示器不需要太复杂来显示特殊的文字和符号。常见的点阵LED显示屏有5×7，5×8，8×8和16×16等的晶格结构。这些点阵电路可以显示英文字母，数字和其他字符，该设计需要显示一些地名所以要求电路可以显示简单汉字， 所以这里采用16×16这种结构的设计。
图5输出显示电路
本电路采用16×16点阵显示屏，显存U14来存放汉字点阵信息。在LED点阵显示屏中，用一片4-16译码器74LS154进行行译码，将地址A0-A3译码形成行信号，用两片4-16译码器74LS154组成一个5-32译码器，进行译码，将地址A4-A8译码形成选通信号，分别用以选通一片74LS244，系统通过此74LS244的数据线向该页的某行上的8个发光二极管送入显示信息。显示电路如图5所示。
(五）总电路图
系统总电路图如图6所示。
图6总电路图
四、软件设计
（一）主流程
系统主流程如图7所示。
上电之后，液晶显示器显示模块的初始化及LCD的初始化。LCD控制器的所有参数是根据系统的需要，设置显示，显示起始行，光标位置的设置，然后所有的LCD单元显示屏幕写零。P1端口扫描，通过数据分析来判断公交车是否到站。若到站，则进行LCD显示及语音提示。
图7流程图
（二）语音子流程与显示子流程
语音子流程图如图8所示。
图8显示流程图
计算显示RAM地址显示器上的显示点与驱动控制芯片中的显示缓存RAM 是一一对应的，即字模当中的一个位代表LCD 显示中的一个像素点，取点方式为从左到右，自上到下的顺序。本文采用16 ×16 的点阵方式来输出显示。方便清晰的显示各种信息。
（三）显示子流程
图9语音流程图
开关在“REC”端是录音状态，按住键不放，这个时候指示灯亮了就可对着话筒讲话录音，然后松开按键录音停止。再按则录下一段。按“STOP”键复位，再录音时又从第一段开始。开关在“PLAY”一侧是放音状态，按一下即播放一段录音，一段结束后自动停止放音，再按键则播放下一段。把录好的芯片放到系统中，只要当车辆行驶的里程数达到目的地，我们就可以利用语音芯片的快进功能，进行语音播放从而实现自动报站。
五、总结
本文的创新点在于采用89C51单片机端口的高速度计数器脉冲计数中的应用技术，实现了公交车报站系统的设计，该系统具有很强的实用性。系统利用ISD4004语音芯片的数据记录，与其他的报站系统相比，系统功能强大，成本低，稳定，无需人工干预，具有良好的语音质量。虽然在设计上还存在着些许的不足，如车站的时间不是很准确，误差不时发生。这些问题都是日后技术人员再今后的研究目标，使之类问题不再发生方便人们的生活。
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