基于单片机的公交语音自动报站器系统设计.doc

毕业设计（论文）I基于单片机的公交语音自动报站器系统设计摘要随着我国经济的飞速发展和城市化进程的加深，城市人口日益膨胀，机动车辆急剧增加，城市交通压力越来越大。发展公共交通事业是为居民提供安全有序的出行方式的不可替代的途径，公共交通管理的高质量和公共服务水平的人性化是吸引居民采用公交出行的有效途径，是中国解决交通问题的重要措施。公交车报站系统是公共交通系统的一个重要的组成部分，设计先进的报站系统能为广大居民乘车提供优质的服务，提高公交系统的服务水平。本设计利用了Atmol公司的AT89C51单片机来设计一个公交语音自动报站系统。用JHD162ALED来提供站台信息的显示；用ISD1700系列语音芯片来对语音进行各种操作控制；并使用DF无线收发模块及PT2262、PT2272编解码芯片来实现信号的无线收发与识别。最后通过AT89C51对各个模块的控制实现无线收发与识别、信息显示及语音报站任务。关键词：51单片机，ISD1700语音芯片，DF无线收发模块，PT2262/PT2272芯片，JHD162A，毕业设计（论文）IISpeechbasedonsinglechipbusstopreportersystemAbstractWiththedevelopmentofnationaleconomyandthedeepeningoftheprocessofurbanization.ThepressureoncitytrafficisincreasingbecauseoftheIncreasingurbanpopulationandtheSharpincreaseinmotorvehicles.DevelopmentofpublictransportistheIrreplaceablewayfortheResidentssafeandorderlytravel.Thehigh-qualityofPublictransportmanagementandpublicservicesisaeffectwaytoattractPeopletakebus.andtheimportantmeasureforChinatosolvethetrafficproblems.ThebusstopdeviceisaveryimportantPartofPublictransportsystem.TheAdvanceddesignofthedevicecanservepeoplewellandimprovetheServicelevelofpublictransportationsystems.Atpresent,thecitybuseshavegenerallyinstalledthestationvoicesystemwhichgivesthepassengersaverycomfortableexperience.However,mostofthesystemismanual.Thedriverhavetocontrolitwhenthecarenteringandleavingthestation.Atthistime,thetrafficconditionissocomplicatedthatitusuallybringssecurityrisks.ThepaperdesignabusautomatedvoicesystemwithAtmelCompanysAT89C51single-chip.UsingJHD162ALCDtodisplaythestationsinformation,ISD1700seriesvoicechipcontrolsthevoiceparagraphandDFwirelesstransceivermodule,PT2262/PT2272chiptoachievethesignalswirelesstransmissionandidentification.Finally,allthemodulesarecontrolledbyAT89C51andthesimulationofthesystem.KEYWORDS:AT89C51，ISD1700schip，DFwirelesstransceivermodules，PT2262/PT2272chi，；JHD162A毕业设计（论文）III目录前言.1第1章设计概述.21.1课题的研究意义.21.2国内外现状及发展趋势.21.3课题设计介绍.3第2章概要设计.42.1设计思路.42.2系统框图.42.3模块设计分析.52.3.1无线收发编解码模块.52.3.2语音模块.52.3.3语音模块.62.4系统体系结构.6第3章硬件设计.73.1硬件电路设计.73.1.1主控芯片AT89C51.73.1.2语音芯片ISD172.83.1.3DF无线收发模块.133.1.4DFJHD162A液晶显示模块.17第4章软件设计.204.1系统程序流程图.204.2程序子函数模块代码.214.3系统任务设置.26第5章电路设计与绘制.305.1电路板制作软件Protel99SE介绍.305.2电路设计与绘制.305.2.1电路原理图.315.2.2转化成CAD图纸.32毕业设计（论文）IV结论.33谢辞.34参考文献.35外文资料翻译.36毕业设计（论文）1前言从1831英国人沃尔特·汉考克为他的国家制造出了世界上第一辆装有发动机的公共汽车起，到今天，公交车已经历经了将近200年的发展过程。从最初的“闷罐头”到如今配套的空调系统；从专人售票到无人售票；从人工报站到半自动语音报站，公交车向着越来越人性化的方向发展。可是目前存在的一个问题，半自动语音报站系统需要司机在车进出站时人工操作，由于这两个时间点往往是路面情况最复杂的时刻，因此也给行驶中的车辆带来了安全隐患。论文的目标就是彻底抛弃人工操作，实现公交进出站的全自动语音报站。利用AT89C51单片机、ISD1700系列语音芯片、JHD162ALCD液晶模块以及DF无线数据收发模块来实现所需要的功能。单片机体积小，重量轻，具有很强的灵活性而且价格便宜，得到越来越广泛的运用，例如工业控制领域、家电产品，智能化仪器仪表，计算机外部设备，特别是机电一体化产品中都有重要的用途。20世纪80年代中期，Intel公司将8051内核使用权以专利互换或出售的形式转给世界许多著名IC制造厂商，这样8051就变成有众多制造厂商支持的，发展出上百个品种的大家族。到目前为止，其它任何一个单片机系列均未发展到如此的规模。正因为51单片的运用是如此广泛，因此学习单片机的运用是非常重要的。学好单片机也是学习其他嵌入式控制器如ARM、DSP的基础，任何嵌入式控制器都离不开单片机种所涵盖的如中央处理器，定时器、中断控制器，IO口控制器，串行通讯控制器，I2C总线控制器，片内外存储控制器，汇编语言，C语言，操作系统的概念。因此说学好单片机，再去学习其他嵌入式控制器如ARM、DSP是比较简单的。可以说学好单片机是其它进阶微处理器的一个台阶1。本次设计的课题是“基于单片机的公交语音自动报站系统”，设计中利用无线收发模块及编解码芯片实现站台的自动识别，通过单片机对无线模块、液晶模块及语音模块的综合控制实现全自动语音报站的功能。毕业设计（论文）2第1章设计概述1.1课题的研究意义目前随着城市区域的扩大、旅游资源的发展、城市人口的增加、人民生活水平的提高，公交车己经成为城市人民生活不可替代的交通工具，它的运行状况直接影响到人们的生活，同时也成了衡量当地城市形象的一个标准。因此，发展良好的公交服务事业将给人们的生活带来很大的方便，进而提高当地城市形象。近年来单片机技术迅猛发展，广泛应用于诸多领域，在公交事业上已经运用单片机来实现公交报站这项功能。但由于现在的公交车大部分还是采用的人工手动控制的报站器，这不但影响了公交司机的正常驾驶，分散了驾驶员的注意力，同时也加重了他的工作的负担。不过这相对于以前的人工报站已经有了大的提高，但同时由于人工控制就存在着差错，给人们的出行带来不便。为了使大家的生活更加便捷，让公交车驾驶员的工作量能有效减轻，减少报站出错等的问题，故运用单片机技术、语音芯片技术、无线收发技术以及液晶显技术溶于一体设计出既能手动又能自动报站的公交语音自动报站系统，使每辆公交车都能准确无误的实现报站，让每位乘客准确知道自己的位置。1.2国内外现状及发展趋势现今社会，公交事业关乎到大多数城市居民的出行，可公交车上的报站系统依然无法满足大家对其的要求。现在普遍使用的是人工按键报站系统，而此系统存在二个弊端：（1）报站不准确：因驾驶员操作报站系统时经常会按错键或忘按键，而且在调整系统时会连续报出几个站点，这样使不熟悉线路站点的乘客不知所措。毕业设计（论文）3（2）安全隐患：每次报站时到需要由驾驶员对报站器进行操作，而在车辆车辆起动和进站时往往是路面情况最复杂的时候，这样驾驶员既要对行驶中的公交车进行操作，同时还要兼顾报站系统，因此给行驶中的车辆和行人带来一定的安全隐患。目前我国城市公交报站主要有三种方式：（1）人工报站：一般是由当地人用方言来进行报站，这样给外地乘客带来很大的不便，但这种方式已逐渐被替代。（2）半自动报站：这种报站方式是现在运用普遍的，但由于此报站系统需要驾驶员来控制，故会有错报、误报现象，并且还存在安全隐患。（3）自动报站系：这种报站方式实现了智能化，无需驾驶员参与，系统自动识别车站，比较准确，但易出现问题，且价格昂贵。故研究这种方式较多。虽然国能外都在研究公交自动报站系统，但采用的技术手段不一样，如：采用GPS定位系统自动报站等等。这些开发成本较高，且难以实现普及，特别是一些中小城市难以负担，故开发一种综合性强的、且价格交低、易于实现普及的系统是公交事业迫切需要的的。1.3课题设计介绍根据对公交报站器的调研，最后确定采用单片机来设计既能手动又能自动报站的公交语音自动报站系统。此设计主要采用了AT89C51单片机、JHD162ALED显示模块、DF无线收发模块及PT2262、PT2272编解码芯片、ISD1700系列语音芯片来设计选用TMEM公司的AT89C51作为控制芯片，成本低，开发周期短，配合各种专用芯片的使用能够实现丰富的功能。并且51单片机具有高效能，资源占用率低等特点。目前51单片机的使用非常广泛，关于51单片机设计开发的资料非常丰富，很适合初学者自学。使用C语言编程可以实现丰富的功能。毕业设计（论文）4第2章概要设计2.1设计思路本系统采用两种工作模式，分别为自动模式和手动模式。当自动模式出现问题时可以切换到手动模式进行应急操作，保证系统的正常运行。本次设计采用一个AT89C51单片机作为接收端的控制器。在每个站台上安装上无线发射装置，信号由无线发射头通过PT2262编码芯片不断向一定半径范围内发射无线信号。而公交车上则安装主体器件。包括JHD162A液晶显示模块、无线接收识别模块以及语音播报模块等。无线接收识别模块由无线接收头通过PT2272解码芯片解码接收到的信号。C51对无线接收模块的端口进行扫描，当公交车即将到站进入信号范围时，端口电平发生改变，C51识别到后先调用语音芯片内部播放指针，让其指向预置的数据段，并进行播报。同时改变LCD的显示内容，将下一站的站名进行更新。接着下车指示灯亮起，通知到站乘客下车。车子驰离站台后信号消失，指示灯熄灭。2.2系统框图图2-1系统框图（手动模式）毕业设计（论文）5图2-2系统框图（自动模式）2.3模块设计分析2.3.1无线收发编解码模块本次设计采用的编解码芯片PT2262和PT2272除了地址编码必须完全一致，振荡电阻还必须匹配，否则接收距离会变近甚至无法接收。这里在编码端选用1.2M电阻，解码端选用200K电阻。该模块要实现的功能有两点：·1、发射端通过PT2262编码发射调幅AM信号。·2、接收端通过PT2272解码收到的AM信号，并将状态变化输出给C51单片机。2.3.2语音模块ISD1700系列语音芯片有两种工作模式，分别为按键触发模式与SPI控制模式。鉴于两种模式实现的功能一致这里采用单片机输出模拟按键信号实现对语音芯片的控制。实现的功能有：·1、录音·2、播放