毕业设计（论文）-基于MP3音乐芯片的公共汽车报站器.doc

天津城市建设学院本科毕业设计说明书基于mp3音乐芯片的公共汽车报站器bus-stop device based on mp3 voice chip学生姓名：学生学号：专业名称：指导教师：计算机与信息工程学院2012年 6月 11日独创性声明本人声明所呈交的毕业设计（论文）是本人在指导教师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以引用标注之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，没有伪造数据的行为。毕业设计（论文）作者签名： 签字日期： 年 月 日毕业设计（论文）版权使用授权书本毕业设计（论文）作者完全了解学校有关保留、使用论文的规定。同意学校保留并向有关管理部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权天津城市建设学院可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本论文。（保密的毕业设计（论文）在解密后适用本授权说明）毕业设计（论文）作者签名： 指导教师签名：签字日期： 年 月 日 签字日期： 年 月 日摘 要本论文设计出了一种基于新型的mp3语音芯片wt588d，利用单片机at89s52的高性能及公共汽车报站器的特点，由单片机at89s52作为主要控制，完成公共汽车的音频播报站名的方法。同时系统也主体设计了硬件电路，亦根据需要设计了部分软件框图，单片机与wt588d语音芯片在整个系统运行中的方式与可能出现的问题列入了本次设计的考虑范围。本报站器系统在设计上着重从各硬件模块电路设计和一部分软件流程设计入手。设计利用单片机at89s52作为主体控制器进行整个报站系统的控制，更是采用了音频芯片和输出功率放大器连接成的语音模块电路所特有的三线串口控制模式，建立语音信息库、站名信息库，形成多样的语音信息，利用由lm386组成的功放电路播放出报站语音及提示语音，站台信息的显示则通过lcd12864液晶显示器来实现。如果公共汽车驶近公交站牌时，公共汽车的司机手按键盘触发报站系统进入正常工作状态，这时音频模块电路则播报出相应的站名、提示、服务、广告等音频信息。该公共汽车报站器结构简单，使用灵活，功能稳定，音质自然，成本低，性价比高，实用性强。从主要方面上来说，这种报站器为公交车提供播报功能，另一方面，对公共汽车的整个运营创造了一些实质性服务。所以，根据本次设计的一些相关技术介绍，在日常生活中会有很多方面应用起来，比如一些家庭语音娱乐、玩具、小型宣传播报等。关键词：公共汽车；报站器；语音芯片；单片机；液晶显示器abstractaccording to the high property of at89s52 single-chip microcomputer and the characteristics of bus-stop, this article put forward a new method which based on a new-style mp3 voice chip wt588d controlled by at89s52 single-chip microcomputer report the bus station .meanwhile, this sistem gives the hardware designs and part software diagram which considered the methods in appliance and problems that may suddenly occur with microcomputer and voice chip. this design include hardware circuit design and software programming. the system using microcomputer at89s52 as main-controller for overall control, establishing voice information database, bus-stop information, contributed to varieties of voice information by voice chip and amplifier voice module circuit constituted of unique three-wire serial control mode ,then broadcast bus-stop message and tips voice by lm386 amplifier, while the lcd12864 displaying the corresponding station information. when the bus reaching a bus-stop, the driver use the keyboard to control the system work, the voice circuit output station, tips, service, advertisement and so on. the bus-stop device possess a simple structure, flexible using, stable function, natural sound, lower price, better cost performance, and practical applicability. on one hand the station device can provide bus-stop voice, on the other hand can provide some useful service for bus system. so, according to this designs introduce refers to the main technologies, it can be implied into our life, such as home entertainment, toy, and some small broadcast.key words：bus；station device；voice chip；single chip；lcd目 录第1章 绪论11.1 前言 11.2 公交报站器的设计意义 11.3 公交报站器的设计任务 2第2章 方案设计及对比选择32.1 系统设计框图 32.2 报站器方案设计对比选择 42.3 系统各模块器件设计选择 52.3.1 主控制器选择 52.3.2 语音芯片选择 52.3.3 液晶显示模块的选择 62.3.4 外部存储芯片的选择 62.3.5 串口部分器件选择 6第3章 系统硬件设计电路及器件说明 73.1 主控制器电路 73.1.1供电电源设计83.1.2复位电路设计 103.1.3晶振电路设计 103.1.4外部存储器电路 113.2 lcd12864液晶显示电路 123.3 语音模块电路 143.3.1语音芯片wt588d简介153.3.2lm386功率放大器简介183.4 串口通信电路 183.5 isp下载电路 193.6 按键模块电路 203.7 系统总原理图设计 213.8 硬件电路pcb图 22第4章 报站器总体设计介绍 234.1 概述 234.2 系统总体工作原理234.3 系统总体工作流程24第5章 系统软件设计255.1 系统控制主程序255.3 具体报站程序设计275.4 广告服务播报程序设计285.5 按键扫描程序设计295.6 语音芯片控制程序设计305.7 lcd12864液晶显示子程序设计33第6章 系统制作与语音调试 406.1 系统制作软件介绍 406.2 语音制作与调试 406.2.1语音录制与转换 406.2.2 语音装载和编辑 42第7章 论文总结 447.1 设计小结 447.2 报站器改进方案 447.3 个人总结 45致 谢 47参考文献 48第1章 绪论第1章 绪论1.1前言在如今人口密集的社会，交通运输工具已经成为了人们日常生活当中必不可少的一部分，交通工具特别是公共汽车的广泛应用已经成为现代化的趋势，随之而来的便是公交设施及公交系统的配备和完善张居林.基于单片机公交车语音报站器的设计d.重庆邮电大学毕业设计，2010.06.。由于现今交通运输的普及，交通事故频频发生，有很大部分原因是由于汽车驾驶员疲劳驾驶、醉酒驾驶、注意力分散等原因，许多智能汽车系统都是在这种情况下产生的。近年来，在电子测控、自动化、通信、等方面，单片机都广泛应用其中，特别是在车辆监控与定位系统。随着国内经济的蓬勃发展，对公交系统也提出更高的要求，公交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。目前我国各大小城市公交车都只配备了一个司机，传统的乘务人员人工报站，其效果太差，工作强度太大，在世界上很多城市已经被淘汰了,如今大部分都是无人售票，所以公交司机肩负着开车、报站、负责管理售票机等任务，工作量大而且很容易被分散精力进而导致不能集中精力开好车。考虑到整个公交车运输系统的实际应用性问题，当前形势下更需要公共汽车报站系统的功能多样化、自动一体化。在现代各种电子科学技术的蓬勃发展的大趋势下，各式各样的单片机系统已经渗入到现代it行业的众多领域。单片机系统应用控制技术结合各类语音芯片，然后再融合语音编辑、合成技术，广泛应用于公共汽车的语音报站，这种报站方式从人性化的角度给予了公共汽车司机和群众更多的服务陈吹信等.基于单片机的公交语音报站设计与实现j.商情2011年25期.。鉴于以上情况，本人通过对单片机原理及其应用的学习与各种电路系统的分析，设计出了基于mp3语音芯片的公共汽车报站器。1.2 公交报站器的设计意义随着国内外的公交运输事业的迅猛进步，公共汽车报站系统在设计方案上各有千秋，仁者见仁，智者见智，各种报站方式有他的优缺点，以往的报站方式主要靠原始的售票员人工报站慢慢变为如今很多由司机使用报站器手动报站，这种报站方式在很大程度上节省了人力、物力和财力谢利敏等.公交车载gps智能报站系统设计j.无线电工程2011年41卷2期.。在报站器中要使用音频处理技术来使用电子语音进行站名的播报。随着多媒体信息处理技术的发展，音频处理技术得到了广泛的应用，语音装载与编辑技术是研究用数字信号处理技术对语音信号进行处理的一门学科，是在各种电子学科基础上发展起来的语音处理技术。语音处理涵盖了数字信号处理、智能处理、音频处理等各个领域。针对这种情况系统设计中使用mp3语音芯片，并使用单片机进行控制，实现公交站名的实时播报。1.3 公交报站器的设计任务本设计是基于mp3音乐芯片wt588d，并以at89s52作为主控芯片的公共汽车报站器，此报站器结合了单片机、语音芯片、液晶显示等各个模块电路以实现实时报站的功能。总的系统设计涵盖了硬件系统设计和部分软件程序设计两个部分。本系统设计的主要任务就是利用主控芯片at89s52进行系统的整体控制，通过语音芯片wt588d进行站名语音信息的处理，对语音信息进行调整，利用lm386组成的功放电路播出实时的站名及语音提示信息，与此同时液晶显示器lcd12864显示出实时的站名信息。本系统设计使用的单片机控制语音芯片报站代替了人工报站，具体的要求如下：（1）能够播报完整的顺向、逆向公交线路站名。（2）设计更加人性化的按键，实现顺向、逆向、语音提示等的控制。（3）通过串口通信电路rs-232预制站名。（4）站名信息存储在24c02中，可以随时修改。2第2章 方案设计及对比选择第2章 方案设计及对比选择本章的重点主要是从整个公共汽车报站系统的结构框图来阐述硬件设计，简述各部分基本功能及工作流程以及各功能部分器件对比选择。2.1 系统设计框图图2-1 系统结构设计图根据系统设计的要求和设计思路，确定该公交报站系统的系统设计框图。如图2-1所示：本系统设计主要依靠主控制单片机at89s52、语音芯片wt588d、液晶显示芯片lcd12864、lm386功放电路、按键控制、系统电源供电电路、存储芯片24c02、复位与晶振电路等。总体设计框图如上所示：2.2 报站器方案设计对比选择本次的公共汽车报站器设计考虑到了四种设计方案，第一种是手动按键控制的公交车报站器；第二种是公共汽车与站台之间通过无线射频识别模块进行通信；第三种是通过计算车轮转动数量，将转动计得的数量和预先实验所得的预置数值比较，即可得出应该报站的位置，从而报出相应的站名；第四种则是通过gps全球定位系统，跟踪公交车，实时得出公交车的位置信息，并将此位置信息与公交站台比较，当公交车到达此站时报站。 方案一：手动按键控制报站，此报站器设计方案的实现是通过设置几个按键，设置按键对应的功能实现报站控制。具体实现主要是通过单片机的整体控制达到的，此方案整个系统包括八个功能模块，一个单片机最小系统；其中含有主控芯片at89s52、复位电路、电源模块；一个语音模块wt588d用作语音处理；一个功率放大器模块lm386用作对输出语音进行功率放大；一个是串口通信模块max232电路用作单片机与pc机进行通信的电平转换；一个是isp下载电路用作at89s52在线编程使用；一个外部存储器24c02用作对公交车站名的预制；一个液晶显示芯片电路lcd12864用来显示站名信息等。此报站器设计的优势在于整个系统结构简单，开发周期短，成本低廉，而且操作简便，只需司机操作按键即可实现语音报站等。方案二：公共汽车和站台间实现无线射频通信进行报站，此报站方式确实不失为一种创新设计，改变了方案一手动操作的模式，利用无线射频技术实现公交车与公交站台的通信，在公共汽车路线上的每一个站台上安置一个具有特定站台识别号的无线射频发射器，此射频发射器不断地向外围发射无线射频信号，当公交车驶入此站台附近，进入无线射频发射器的信号范围时，公共汽车上的车载无线射频信号接收系统接收到对应的射频信号，然后，通过系统处理解码出此站台的识别号信息，然后由单片机对此信息进行处理控制此站台的语音报站和站名显示。此设计方案虽说理论上可行，但是在实际应用当中可能会出现很多问题，比如射频信息的干扰问题，公交车是否能够准确接收到站台发出的射频信息等，这种方案在站台设施上投入比较大更要考虑到站台变更、高频发射等的影响，所以在未解决这些因素的情况下，此方案难以实施。方案三：采用的是靠计算公交车轮转动的数值和预先设置好的实验值作比较，当这两个数值接近到一定范围时就可以确定报站时刻，从而实现对应的报站。此方案设计有很多难以解决的问题，比如对车轮进行计数需要用到计数传感器，此计数传感器应该怎样安置在车轮附近，怎么样保证它在严峻的工作条件下稳定地工作等，另外，此设计方法对编程有了更高的要求，需要准确的算法能够根据车轮转动数值准确算出公交车行驶的距离进而通过相应的距离判定出对应需要播报的站台，由于这种设计方法需要公交车严格按照预定的路线行驶，稍有改变就会造成计数信息的变化，从而导致报站出现紊乱。方案四：利用gps定位系统，通过对公交车的位置信息进行捕捉，进而与站台位置进行对比，当他们的距离小于某一特定值时系统自动判定，然后对相应的站台进行播报，此设计方法有些发达国家亦在投入使用，但是此方法的设备造价相当高，而且对公交车的定位精度亦很难达到如此精确的水平，另外，更有可能公交车的位置更新速度赶不上公交车的运行速度，所以很难实现稳定准确地报站。2.3系统各模块器件设计选择2.3.1 主控制器选择一、由atmel公司生产的应用性单片机at89s52，它是一种应用性强、使用广泛的cmos主控制器，比起at89s51单片机at89s52有更大的rom存储空间8k，ram的储存空间更是达到128个字节、并行i/o口p1、p2、p3、p4有四个，全双工串行口1个、16位定时/计数器2个，寻址范围空间64k,并且可以在线进行重复编程、快速擦除、快速写入程序等。二、利用盛群公司生产的ht46r232单片机，此单片机同样具有8位的cpu，体积小、集成度高中断处理能力强、功耗低。但是其应用不广泛，稳定性差，而且这种单片机在市场上没有卖，只能找他们台湾的总公司订购，开发语言不够大众化。综合起来，考虑多方面条件，at89s52单片机具有成本低、功能齐全、性价比高，更适合应用于主体控制系统中，此公交报站器需要的就是这种稳定性高、体积小、集成度高、控制能力强的芯片。2.3.2 语音芯片选择一、美国的音速达公司生产的isd系列音频处理的芯片，基本上都是靠多电平直接接模拟存储专利技术，语音不需进行a/d转换亦不需要压缩，芯片本身含有晶体振荡器、防混叠滤波器、平滑滤波器等，操作命令通过串行通信接口送入。但是isd系列芯片如isd4004产品比较落后，而且电路设计不好的话会有很大的噪音。二、语音芯片wt588d是一款操作简便、功能多样的语音处理芯片。该报站器是采用广州唯创科技有限公司的wt588d语音模块/芯片做为语音核心电路，选用wt588d模块还是芯片，主要取决于开发人员，模块本身带有最小系统应用电路，只需连接好音频输出，以及控制端，通电即可工作，应用较方便。wt588d语音芯片体积小，适合应用在要求电路板体积小的电路上，在应用wt588d语音芯片时，需要外接flash存储器。wt588d语音模块/芯片工作电压为dc2.8v5.5v，主要的音频支持格式有wav、wma、mp3等，可以一次性装载6-20k的语音信息，存储器可调范围是2m64m，这种系列的语音芯片可以使用按键触发工作，也可以利用单片机和语音芯片的连接采用语音芯片特有的一线串口控制模式和三线串口控制模式工作，wt588d输出数字音频信号，音质好，没有杂音，在音频播放上可以和mp3比肩，适应能力强，wt588d在外界环境很差的情况下，能够耐得住考验，稳定的工作，并且配置方便，利用voicechip操作软件，就能实现对wt588d在音频装载、编辑等方面的处理，wt588d软件在使用上方便简洁、编辑处理干净利落李琳等.基于at89c2051单片机和wt588d-u语音模块的语音报价系统设计j.科技信息2011年15期.。综上所述，对于设计这个公交报站器选用wt588d是很合适的选择，性价比高、功能齐全、稳定性高、设计人性化、所以选择方案二比较好。2.3.3 液晶显示模块的选择一、液晶显示模块采用lcd12864。本设计选用lcd12864主要是考虑它的性价比，lcd12864功能强大、能够显示多个汉字，能更清楚地显示出站名、服务信息等。二、对于led数码管点阵显示，点阵屏所需数量多、体积大、价格昂贵、不易维护，而且在设计制板时布线困难，给设计带来很多不便。三、液晶显示芯片lcd1602只能显示数字或英文信息，不能显示汉字，不能让人正确、快速地看出站名等信息，显示屏小，观察不便。综上所述，选择lcd12864液晶显示器是明智的选择。2.3.4 外部存储芯片的选择存储芯片24c02，体积小、结构简单、价格低廉，但能够解决wt588d站名预制不可修改的问题，我们可将站名预制在外部存储芯片24c02中，以便站名更改时随时进行修改。故外部存储芯片选择24c02使设计更加人性化。2.3.5 串口部分器件选择at89s52单片机内部具有一个全双工的串口通讯口，因此at89s52可以和pc机之间可以方便地进行串口通信。但串口通信需要一个转换电平的芯片，此设计中采用了最常用的max232标准串口芯片，此芯片应用广泛，稳定性高。44第3章 系统硬件设计电路及器件说明第3章 系统硬件设计电路及器件说明本章节根据整个系统的设计思路对每个部分的电路进行分析和说明，重点讲述主控制电路、语音芯片wt588d、液晶显示模块lcd12864、功放电路lm386、串口通信max232芯片。3.1 主控制器电路此系统设计的主体控制部分是单片机at89s52，所用到的是dip40双列直插塑料封装。作为整个报站器的控制核心，at89s52处于指挥地位，只有它工作正常稳定之后才能保证其他器件能够有序地进入正常工作状态。下面对芯片进行简要说明：at89s52主要性能：与mcs-51单片机产品兼容；8k字节在系统可编程 flash 存储器1000次擦写周期；全静态操作：0hz33hz；三级加密程序存储器；32个可编程i/o口线；三个16位定时器/计数器；八个中断源；全双工uart串行通道；低功耗空闲和掉电模式；掉电后中断可唤醒；看门狗定时器；双数据指针；掉电标识符。如图2所示at89s52引脚功能图。图3-1 at89s52功能引脚图3.1.1供电电源设计图3-2 系统供电电源连接图本设计供电电源由整流、滤波去耦、稳压、再滤波去耦几部分组成，外加一个led指示灯随时观察电源是否正常。1n5819为肖基特二极管，对外接电源进行整流，电解质电容和和普通电容主要进行滤波、去耦，消除电源的纹波特性。lm317主要是对滤波去耦后的电压进行降压、稳压，最后为系统提供比较稳定的+5v电压，作为可调节三端正电压稳压器，当lm317的输出电压范围从1.2v到37v变化时最大可以提供超过1.5a的电流，此lm317的优点在于稳定性高、耐用、其输出电压可以通过外接电阻来改变，输出电压范围可以是1.25v-45v，最大压降可以达到40v左右，完全可以满足公交车的输入电压24v输出电压5v的要求，而且lm317比起7805三端集成稳压器有更大的耐压性能，更克服了7805因过热而导致容易烧坏的缺点，输出电压广泛，能够根据需要设置电阻改变输出电压。因为wt588d芯片的供电电压为3.3v，所还需要一个转换芯片将5v电压转换成3.3v以供音乐芯片wt588d的正常供电使用，所以在设计中用到了ams1117-3.3稳压器能够实现5v电压到3.3v电压的转换。系统供电电源连接图如图3.2所示：lm317作为供电电源电路的一个很重要的器件，如图3-3所示，现将其基本特性介绍如下：图3-3 lm317引脚图集成三端稳压性器件lm317如图3-3所示是一种对其的电压输出可以通过外部器件进行合理调节的，使用简便可靠、应用性强的一种电源稳压性质的器件，像这种稳压器件的型号各式各样：例如lm317hvh、w317l等。对于经常设计电路的工作人员来说，经常使用317稳压器件制作输出电压可变的稳压电源，lm317电压输出可以用公式来计算，由此公式可以得出lm317的稳定输出电压值，317稳压器件的输出电压范围在1.25v-37v之间，当lm317稳压器件的电流输出小于其最小稳定工作电流时，lm317稳压器件就会因为电流问题而无法正常地进行使用，在lm317的实际应用当中，为了保证电路能够稳定正常地工作，在电路设计当中，接入了二极管作为保护电路，此举是为了防止电源电路中的电容放电时的高压烧坏lm317白利.用于微小电容检测的测频专用芯片设计d.电子科技大学2006.。作为5v转3.3v的稳压器件ams1117，其基本特性介绍如下：ams1117-3.3是一种正电压输出的三端线性稳压器，本设计中使用的ams1117属于固定输出3.3v。3.1.2复位电路设计图3-4 系统复位电路复位主要有上电复位和按键复位两种，at89s52作为此次的开发板主要控制芯片是采用按键复位的，根据元器件的要求时间常数，可以选定电容和电阻的规格。在at89s52单片机的震荡器运行时，复位引脚上至少保持2个机器周期的高电平输入信号，为保证足够高的电平实现复位，r1的分压至少达到3v以上，复位过程即可完成。3.1.3晶振电路设计图3-5 晶振电路图at89s52单片机最小系统设计中的一部分就是晶振电路的设计，晶振电路为at89s52正常工作提供外部时钟信号。在本设计中，at89s52的两个时钟引脚xtal1、xtal2上接上12mhz的晶振，为单片提供1us的机器振荡周期。晶振电路图如上所示，其中电容c1、c2的作用是快速起振、稳定震荡频率，其电容值设定为2030pf左右。3.1.4外部存储器电路图3-6 外部存储器电路外部存储器属于单片机最小系统的一部分，当单片机内部存储空间不够时或者需要重复擦写的存储器件时，可以使用外部存储器。本设计中使用的24c02存储器支持总线传输协议，当单片机需要24c02中的存储信息时，存储器通过将信息传输给单片机。单片机与24c02的接口电路如图3-7所示，地址线a0，a1，a2与写保护脚wp相连并接地，scl，sda为二线串行接口，符合总线协议，此存储器件是电可擦除prom，遵循二线制协议，因为其本身具有体积小，接口简便，以及掉电后数据不丢失等特点，在现代各种单片机的延伸应用中得到广泛的使用，例如智能仪器仪表、各类通信设备、汽车电子行业、计算机和笔记本电脑、家用电器、工业控制等，总结其特点如下：高可靠性，能够擦写近百万次和保持数据近百年、具有能适应的宽范围电压1.5v-5.5v，有1ma典型工作电流和1ua典型待机电流、能够自动递增地址、可以按照字节写数据、esd保护超过2.5kv24c02中文技术手册，2008.1.。3.2 lcd12864液晶显示电路图3-7 lcd12864液晶显示电路lcd12864液晶显示器具有功能齐全、显示内容丰富、功耗低、轻巧灵便等优点，在各种显示系统中得到了更广泛的应用。本设计中考虑到性价比、实用性、开发难度、接口简单、操作方便等，选用了lcd12864作为站名信息显示器。lcd12864的管脚共有20个，与单片机的连接电路并不复杂，电源连接有两种，一种是用于驱动lcd12864显示的，另一种是用于背光调节的。在实际应用中，这两种电源一般都得连接。输入管脚vl需接入电位器，调整电压输入以控制lcd的对比度，对比度过高或过低都均会使屏幕无法正常显示，所以在设计中接入了10k的电位器，对输入电压进行合理的调整，以使lcd有合适的对比度。同样，在管脚bl+上接入可调电位器，调节lcd的背光显示以使lcd的信息能够清晰的显示出来。本文中lcd的数据口db0-db7连接单片机的p2口直接进行通信，rs、rw、en、cs1、cs2分别连接单片机的p0.3至p0.7，rst接单片机的复位引脚reset。表3-1 lcd12864引脚说明图lcd12864液晶显示模块技术手册，西安华海电子器材公司.管脚号管脚电平说明1gnd0v逻辑电源地2vcc+5v逻辑电源正3vllcd驱动电压，应用时外接上一电位器4rsh/l数据/指令选择：高电平时，数据d0-d7将送入显示ram；低电平时，数据d0-d7将送入指令寄存器执行5rwh/l读/写选择：高电平读数据；低电平写数据6enh/l读写使能，高电平有效，下降沿锁定数据7d0h/l数据输入引脚8d1h/l数据输入引脚9d2h/l数据输入引脚10d3h/l数据输入引脚11d4h/l数据输入引脚12d5h/l数据输入引脚13d6h/l数据输入引脚14d7h/l数据输入引脚15cs1h/l片选信号引脚，低电平时选择前64列16cs2h/l片选信号引脚，低电平时选择后64列17rsth复位信号，高电平有效18vee-10vlcd驱动电源19bl+ac背光电源，led+20bl-ac背光电源，led-3.3 语音模块电路图3-8 语音模块电路图本设计中语音模块电路主要由语音芯片wt588d和功率放大器lm386及其外围电路组成，此次设计中采用wt588d芯片的三线串口模式，三线串口控制模式下，语音芯片可以控制语音播放、停止、循环播放和音量大小。连接方式如图3-8所示，wt588d的13脚/f_cs与21脚p15相连、14脚f_do与19脚p13相连、17脚f_clk与22脚p16相连、18脚f_di与20脚p14相连用作下载音频数据，pwm+语音输出通过电位器连接功率放大器lm386的输入引脚，经过lm386放大器后通过扬声器播放出站名语音，电位器用来调节音量大小。此语音模块电路中采用的三线串口控制模式由三条通信线组成，分别是p01口数据data、p02口片选cs、p03口时钟clk构成，时序根据spi通信方式。其端口分配方式如表3.3所示：表3-2 端口分配方式i/o口p00p01p02p03p04功能-datacsclk-三线串口控制模式下语音及命令码对应如下3-3表所示：表3-3 语音命令码对应表命令码功能描述e0h-e7h音量调节在语音播放或者待机状态发此命令可以调节8级音量，e0h最小，e7h音量最大。f2h循环播放在语音播放过程中发送此命令可循环播放当前地址语音feh停止语音播放停止播放语音命令wt588d语音芯片内部有220个语音播放地址位，可以播放220段语音，其对应的数据位如表3-4所示：表3-4 语音地址对应关系数据（十六进制）功能00h播放第0段语音01h播放第1段语音02h播放第2段语音d9h播放第217段语音dah播放第218段语音dbh播放第219段语音3.3.1语音芯片wt588d简介图3-9 wt588d引脚功能图表3-5wt588d引脚描述wt588d08/16使用资料./uploads/datasheets/wt/wt588d08-16.pdf.封装引脚引脚标号简述功能描述1vddvdd电源输入脚，可接dc2.8-5.5v2p17busybusy信号输出脚3cvddcvddvdd电源校准脚4oscioscirc震荡输入脚5/reset/reset复位脚6pwm+/dacpwm+/dacpwm+/dac音频输出脚，视功能设置而定7vdd_spkvdd_spk音频电源输入脚8pwm-pwm-pwm-音频输出脚9vss_spkvss_spk音频电源地线脚10vccvcc电源输入脚，可接dc2.8-3.6v11gndgnd地线12ncnc空13f_csspi-flash_cs下载音频数据用，接p1514f_dospi-flash_do下载音频数据用，接p1315/wp/wpflash-rom写保护脚16gndgnd地线17f_clkspi-flash_clk下载音频数据用，接p1618f_dispi-flash_di下载音频数据用，接p1419p13p13下载音频数据用，接f_do20p14p14下载音频数据用，接f_di21p15p15下载音频数据用，f_cs22p16p16下载音频数据用，f_clk23vdd-simvdd-sim芯片内部串口电源管理输入脚，接vcc24p00k1按键125p01k2/data按键2/三线串口data26p02k3/cs按键3/三线串口cs27p03k4/clk/data按键4/三线串口clk/一线串口data28p04k5按键5本设计中语音模块芯片采用的是广州唯创科技有限公司推出的一种可以多次烧写、擦除的语音处理芯片，广州唯创科技有限公司是一家涵盖了各类语音器件的方案设计、语音器件的生产制作、语音产品的销售、语音装载和编辑上位机软件研制的电子器件公司，此公司的业务主要涉及到电子、电器、器械、工业自动化多媒体汽车电子及各类玩具消费类产品，单片机的高度集成的技术在wt588d语音芯片里面得到了很好的应用，并将冗余的外围电路清除掉。此语音芯片的几种控制模式适用于多种情况下的应用，在不同的应用中不同的控制模式有不同的优缺点，所以得根据具体情况选择合适的工作模式，另外wt588d更有与电脑配套的调试软件wt588d voicechip,使用方便,可以实现对语音的重组编辑，内存空间的设定，调用，模式选择等，另外，亦可以选择设定静音，静音时间范围在10ms-25min之间设置，在此状态下，音频信号的输出音质会有很大的提升，可以在很大程度上的发挥wt588d的各项功能,wt588d内部有220个可控语音地址位和循环播放、音量调节、语音停止播放命令码，独立的一个地址位最多可以装载128段音频文件，地址位内的音频文件之间可以重组播放,芯片内部嵌有人声音频处理器，转换器转换频率为13bit/da，语音处理速率为12bit/pwm，能够输出音质高效的音频信号，所以输出语音听起来音质相当好刘玉琼.基于wt588d语音提示系统设计.企业科技与发展下半月2010年11期.。3.3.2lm386功率放大器简介图3-10 lm386功能引脚图在本设计中，功放电路部分以lm386功放芯片为核心来提高语音芯片的输出功率，在wt588d的6脚pwm+处接一个瓷片电容，将音频信号耦合至电位器，通过调节电位器使得lm386的输入信号强度发生改变，从而可以控制扬声器的输出音量大小，美国国家半导体公司生产的功率放大器件lm386内部集成了具有放大功能的电路，此芯片的优势在于功率损耗较小、其内部增益可以通过器件来进行调整、器件供电电压范围较大、外部连接器件少和整体的功放波形失真比较小等优点，因而此功率放大器，可以广泛地适用于各类电子功放系统中 张晓博等.半双工对讲机的设计与制作j.信息系统工程2010年2期.。3.4 串口通信电路图3-11 串口通信电路在本设计中pc机与单片机at89s52之间进行通信的电平转换芯片利用max232来实现。电脑串口是rs232电平，最高电压可达到+15v或-15v；单片机串口使用的是ttl电平，电压可以在+-5v之间，通信时起始位为低电平，停止位为高电平。所以单片机与电脑在通讯时只有经过电平转换芯片将电脑与单片机的电平匹配后才可以相互连接,在此串口通信电路中所使用的电平转换芯片max232是美信公司依照现今常用的rs-232的串口标准所生产出来的高低电平相互转换的专用芯片，此芯片供电与单片机共用+5v。本设计中串口通信电路连接如图11所示：单片机的10号管脚p3.0/rxd与max232的9号管脚r2out相连、单片机的11号管脚p3.1/txd与max232的10号管脚t2in相连。此串口通信连接图包括五个部分：一、外围匹配器件：max232的外部接有5个电解电容，作用是对电源的去耦和匹配电压。二、ttl电平的输入：max232有两个ttl电平的输入引脚，分别是11脚t1in和10脚t2in，通信电路中max232的10脚t2in与单片机的11脚p3.1/txd输出端口相连接。三、ttl电平的输出：max232有两个ttl电平的输出引脚，分别是12脚r1out和9脚r2out，串口电路中max232的9脚r2out与单片机的10脚p3.0/rxd输出端口相互连接。四、rs232电平的输入：max232的两个引脚8脚和13脚为rs232的输入引脚，其中8脚连接rs232接口的3号口。五、rs232电平的输出：max232的引脚7和14为rs232的输出引脚，其中7脚t2out连接rs232接口的2号口。3.5 isp下载电路图3-12 isp下载电路本次公共汽车报站系统设计中单片机调试是在线编程，使用isp下载线通过usb口将电脑中编写的程序直接下载到单片机的flash中来实现调试功能。isp的英文书写为in-system programming即在线系统编程，它所谓的在线编程指的是直接可以通过软件现场对单片机进行编程将程序写入单片机，更避免了取出存储芯片的麻烦，此在线编程有时要在系统开发板上连接其他的电路来实现编程。这样做可以避免了很多元器件焊接在系统开发板上后无法对其实现程序编写的缺陷，flash存储器有它的优势即可以对其进行在线编写程序，更用不着其他的连线电路李海芹.基于dsp的开放式数控系统运动控制器的设计与研究d.西安科技大学2008.。3.6 按键模块电路图3-13 按键接口电路在本公交报站系统中，按键作为公交司机主要的操作器件，必须设计得简单明了，操作方便，具有人性化的特点，在本次设计中按键电路使用的是独立式的按键，也就是说此设计中按键k1-k8直接连接到at89s52单片机的p1口，通过直接控制p1口的低电平输入来实现按键对应的功能，如图3-14所示，图中八个按键中k1、k2、k3、k4、k5分别代表顺向报站、逆向报站、按键纠错、服务信息播报、广告信息播报等，在按键未被按下时p1口都高电平，当有按键按下时，单片机检测到低电平信号判断哪个按键按下，在进行按键消抖，确认按键按下后再跳到相应的按键子程序那里执行子程序，另外，在本按键设计中为防止因为按键抖动而导致的判断失误，所以在程序设计中使用到了延时消抖，首先判断按键是否按下，然后延时一段时间后再继续判断按键是否按下，如果确认按键按下之后便可以执行相应的按键字程序。3.7 系统总原理图设计图3-14 系统总原理图3.8 硬件电路pcb图图3-15 系统pcb版图第4章 报站器总体设计介绍第4章 报站器总体设计介绍4.1 概述本章先从从报站器的总体工作原理入手分析，介绍了整个系统的主体连接，工作原理和整个系统的主体控制过程，详细说明了主控芯片与语音芯片之间选择哪种控制模式，怎样根据此模式对单片机和语音芯片进行连线，并设计相应的外围电路，在描述完连线之后，进而介绍了单片机对语音芯片、lcd液晶显