基于51单片机的公交车报站系统.doc

_ 一、课题名称： 基于 51 单片机的公交车报站系统 二、指导老师： 熊异 三、设计内容与要求 1、课题概述 本课题要求设计一公交车报站系统，以实现公交车的语音手动报站，播报语音 提示信息及服务用语，同时利用显示电路进行汉字显示。本设计要求利用 at89s51 作 为主控芯片完成主控电路的设计，辅助电路要求包括语音电路、电源电路等，并实现 温度显示、日历显示等功能。显示部分可以使用 lcd 或者点阵滚动显示。 2、设计内容与要求 绘制系统组成框图，确定设计方案； 了解电路所需集成芯片的功能，参数和工作原理； 绘制整机电路图； 制作实物并完成软、硬件调试； 提交毕业设计论文。 3、技术参数 1）6 站点手动控制 2）语音报站 3）lcd 液晶显示（或者点阵滚动显示） 4）日历时间显示 5）温度显示 四、设计参考书 模拟电子技术 、 高频电子技术 、 电子设计自动化技术 、 数字电路设计 方法 、 电子装置的设计 、 单片机原理及应用 五、设计说明书要求 封面：包括设计题目，班级，姓名，指导老师，完成时间 目录：根据说明书的内容决定，一般采用 2-3 级。 设计任务书：包括课题名称、目的、用途、主要技术性能指标(参照教材目录编 排)。 中文题目、摘要、关键词；英文题目、摘要、关键词。 正文：设计方案框图及电路工作原理：包括系统方框图，电气原理图，各单元 电路的设计，简述主要部件（包括主要集成电路）的工作原理、工作条件、给定参数、 理论公式及详细的计算步骤、计算结果。这是说明书的主要部分。 元件参数表：包括所选用的元器件名称、参数、型号。 调试方案：包括调试的条件、方法、使用仪器设备的型号，并对测试数据进行 分析。 设计心得：包括对本课程设计的客观评价、设计特点、存在的问题以及改进意 见等。 参考文献：包括作者、署名、出版地、出版年等 六、设计进程安排 第 1 周： 资料准备与借阅，了解课题思路。 第 2-3 周：设计要求说明及课题内容辅导，完成图纸初稿。 第 4-6 周：进行毕业设计，完成说明书初稿。 第 7 周： 第二次检查设计完成情况，并作好毕业答辩准备。 第 8 周： 毕业答辩与综合成绩评定。 七、毕业设计答辩及论文要求 1.毕业设计答辩要求 答辩前三天，每个学生应按时将毕业设计说明书或毕业论文、专题报告等必要 资料交指导教师审阅，由指导教师写出审阅意见。 学生答辩时对自述部分应写出书面提纲，内容包括课题的任务、目的和意义， 所采用的原始资料或参考文献、设计的基本内容和主要方法、成果结论和评价。 答辩小组质询课题的关键问题，质询与课题密切相关的基本理论、知识、设计 与计算方法实验方法、测试方法，鉴别学生独立工作能力、创新能力。 2毕业设计论文要求 文字要求：说明书要求打印(除图纸外)，不能手写。文字通顺，语言流畅，排 版合理，无错别字，不允许抄袭。 图纸要求：按工程制图标准制图，图面整洁，布局合理，线条粗细均匀，圆弧 连接光滑，尺寸标注规范，文字注释必须使用工程字书写。 曲线图表要求：所有曲线、图表、线路图、程序框图、示意图等不准用徒手画， 必须按国家规定的标准或工程要求绘制。 i 摘 要 根据 at89s51单片机的特点和公交车报站特点，本文提出了一种用单片机控制语 音芯片进行公交车语音手动报站的方法。同时给出了软硬件设计的方法，设计过程中 包括硬件电路设计和软件程序编写两个方面，解释了单片机在应用过程中的方法和可 能出现的问题。本文主要介绍硬件电路设计部分。利用 at89s51作为 cpu 进行总体控 制，通过 isd1720语音芯片建立语音信息库，对语音信息进行自由组合，形成变化多 样的语音信息，同时运用 lcd 液晶显示屏进行站数显示。当公交车到达某站点，用按 键控制本系统工作，通过语音电路输出语音信息和提示，单片机同时通过程序在 lcd 液晶显示屏上进行温度和日历显示。 关键字：at89s51单片机，isd1720语音芯片，lcd 液晶显示屏 ii abstract according to the feature of scm at89s51 and the characteristics of bus auto-reporter-calling, the article puts the method of using sigel-chip microcomputer to control speech chip auto-reporter-calling. the method of realization of hardware has also been given, the whole process included hardware circuit designing and software program designing, description the method of using sigel-chip microcomputer and problem that may meet during the application of microcomputer. the article introduces hardware circuit designing mostly. carries on the overall control by the at89s51 monolithic integrated circuit as cpu ,it can establish the variatevoice information database with the voice chip isd1720, and may carry on the free combination of these sections of voice information, at the same time uses the lcd to carry on the stops figure. therefore when the bus arrives some stands through the keyboard controls this system to carry on the work, giving the voice of shops, at the same time reads the information of temperature and calendar to the lcd. keywords:keywords: scm at89s51, isd1720speech chip, lcd iii 目 录 摘 要.i abstract.ii 绪 论.1 第 1 章 方案论证与选择.3 1.1 单片机的选用 .3 1.2 lcd 液晶显示模块的选用.3 1.3 语音芯片的选用 .3 1.4 时钟芯片的选用 .4 1.5 温度传感器的选用 .4 1.6 方案确定 .4 第 2 章 公交车报站系统的硬件设计.5 2.1 硬件结构方框图 .5 2.2 at89s51 单片机模块.5 2.2.1 主要性能参数 .5 2.2.2 功能特性概述以及引脚功能 .6 2.2.3 单片机中断 .8 2.3 语音模块 .9 2.3.1 录音操作 .9 2.3.2 放音操作 .9 2.3.3 快进操作 .10 2.3.4 擦除操作 .10 2.3.5 复位操作 .11 2.3.6 音量操作 .11 2.3.7 ft 直通操作.11 2.3.8 芯片引脚图和实物图 .11 2.3.9 管脚功能说明 .12 2.3.10 语音模块电路图 .13 2.4 hs12864-12 lcd 液晶显示屏 .14 2.4.1 hs12864-12 系列产品硬件特性如下 .14 2.4.2 hs12864-12 系列产品软件特性如下 .14 2.4.3 液晶显示模块概述 .15 2.4.4 模块引脚说明 .15 2.4.5 液晶硬件接口 .16 2.4.6 电路连接图 .16 2.5 ds18b20 温度传感 .16 2.5.1 ds18b20 的主要特征.17 2.5.2 ds18b20 详细引脚功能描述.17 2.5.3 ds18b20 工作流程图.18 2.5.4 电路连接图 .18 2.6 ds1302 时钟芯片.19 2.6.1 引脚的功能 .19 2.6.2 ds1302 的控制字节.19 2.6.3 数据输出（i/0） .20 2.6.4 ds1302 的寄存器.20 2.6.5 ds1302 与 cpu 的连接.21 2.6.6 程序流程图 .21 2.6.7 电路连接图 .21 第 3 章 公交车报站系统的软件设计.22 3.1 软件方框图.22 3.2 公交车报站系统的主程序流程图.23 3.3 定时器中断流程图.24 3.4公交车报站系统主程序.24 第 4 章 公交车报站系统电路制作、调试分析.25 4.1 系统电路的制作.25 4.2 电路的调试.25 第 5 章 公交车报站系统使用说明.26 5.1 线路连接要求.26 5.2 使用说明.26 5.2.1 语音电路的使用说明 .26 5.2.2 单片机控制系统电路的使用说明 .27 第 6 章 51 单片机公交车报站系统设计心得体会.28 第 7 章 单片机公交车报站系统设计的参考资料.29 致 谢.30 附 录.31 附录 a 公交车报站系统的主程序 .31 附录 b 公交车报站系统单片机控制模块原理图 .44 附录 c 公交车报站系统单片机控制模块 pcb 布局图 .45 附录 d 语音模块原理图 .46 附录 e 语音模块 pcb 布局图 .47 附录 f 公交车报站系统元器件清单 .48 1 绪 论 随着科学技术的日益发展和进步，无人售票公交车在街头多起来了，手动语音报 站器也被广泛使用，这在相当大的程度上免除了乘务员沿途报站的麻烦，给许多不熟 悉公交线路的乘客带来方便。 1） 引言 当今社会环境污染问题越来越严重，每年的4月22日为世界地球日，每年的6月5 日为世界环境日，可见人类对环境污染问题越来越重视。在城市中机动车的尾气成了 污染环境的主要污染源，很多国家提倡人们乘坐公共汽车出行以减少污染，有的国家 甚至设定某一天为禁止机动车日来告诫人们环境污染的严重性。由此看来，未来公共 汽车将充当现代城市生活中的一个重要角色，而且无人售票的公共汽车成为了一个趋 势。 公共汽车成为城市人们出行的必备选择后所面临的问题是乘客们如何能够在正确 的车站下车，如何知道这辆车开向哪里，途中还会经过哪些车站。在一些需要提示乘 客注意的情况，比如车在转弯需要注意，或者需要让座等等，这时该怎么办？解决的 办法就是利用公交车报站器播放语音，提示乘客。 在当今社会，即使在私家车越来越多的今天，公交车仍然是人们出行的首选，因 为公交车具有方便、快捷、车票便宜等优点。传统的公交车报站主要由售票员报站， 但是有些售票员有着浓重的地方口音，给外地人乘坐公交车造成了困难，另外，随着 无人售票车逐渐增多，公交车报站器就越显得重要了。本毕业设计方案采用 atmel 公 司的 at89s51单片机，isd1720语音芯片与 hs-12864液晶显示屏制作一个简易的公交 车手动报站器。 2）课题研究的背景及意义 公交汽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。传统由乘务人员人工报站，该方式因其效果太差和工作强度太大，在很多大 城市已经被淘汰。近年来。随着科学技术的日益发展和进步，微型计算机技术已经在 很多领域得到了广泛的应用。在声学领域，微机技术与各种语音芯片相结合，即可以 完成语音的合成技术，使得汽车报站器的实现成为可能，从而为市民提供了更加人性 化的服务。鉴于传统公交车人工报站不足之处，结合公交车辆的使用特点及实际运营 环境，设计了一种由单片机控制的公交车手动报站系统。 公交车手动报站器的设计主要为了弥补传统人工报站必须有司机或乘务员口头报 2 站的落后方式，进站，出站手动播报站名及服务用语，为市民提供更人性化，更完善 的服务。城市公共交通是市民出行的主要交通工具之一。提供舒适，安全，便捷的乘 车环境，对于公交企业来说，不仅是应尽的责任，亦是追求的目标。 本设计的目的在于通过本次设计能将所学到的单片机理论知识应用于生产实践中， 增强自己的社会实践能力，为将来在社会更好的立足做准备，同时在实践中学习更多 的理论知识，继续深造。 本次设计将实现公交车报站、在 hs-12864液晶显示屏上显示时间日期，温度等 功能，最终完成设计的要求。对我设计过程中用到的各种硬件模块和系统实现所需软 件工具的应用有了更深刻的了解和认识。 3）报站器的动态发展趋势 公共汽车行驶在现代文明程度高的市区，它是一道流动的风景线，因而对整车外 形乃至色彩都有更高的要求。作为公交汽车还要有醒目和减少乘务人员强度的电子报 站器，电子显示路牌，无人售票装置，前后电视监视系统等新技术的采用也将越来越 普及。 公交车报站系统在公交事业占有举足轻重的地位，它直接影响到公交车的服务质 量，目前公交车报站有三种方式，一种是利用 gps(global positioning system)全 球卫星定位系统的公交车报站系统，另外两种是手动电子报站和人工报站的方式。 近年来，gps 全球定位系统在各种行业，特别是车辆监控与定位系统的应用中蓬 勃发展。随着经济的持续发展，对公交运输也提出了更高的要求，目前国内的中小型 城市的各个公交公司也都是在每辆公交车上只配备了一个司机。在司机座位后面隔板 上，安装了一台15英寸的液晶电视和 gps 信号接收器，安装了这套设备后，公交车在 语音报站的同时，通过液晶电视还可以显示到站站名的字幕，这样如果没有听清报站 的话，通过显示屏，乘客也可以一目了然，当出现紧急情况时，调度中心将会给公交 车发出相应的信息，以短信的形式传送到显示屏上，同时车载台会发出相应的提示音， 驾驶员也可以通过相应的工具进行回复。 目前在美国部分城市 gps 卫星定位系统已经投入使用，国内也有此类产品的研制 开发，其功能强大，系统稳定，但其投资昂贵，尤其是一些小型城市无法承受。人工 报站方式在大量淘汰，手动电子报站的优势在于它的产品价格低廉，同时又具备 gps 自动报站系统的功能。尤其在中小型城市的公交车上，应用手动报站系统是最实惠也 是最实际的一种方法。 3 第1章 方案论证与选择 根据设计要求，结合设计情况和设计成本，对系统主要部分的电路方案的叙述如 下。 1.1 单片机的选用 方案一：选用 at89s52单片机，at89s52单片机是一种低功耗，高性能的 cmos 微 处理器，片内有8k 字节的存储空间，128字节 ram、4个8位并口、一个全双工串行口、 2个16位定时/计数器，寻址范围64k。并且可以在线进行重复编程、快速擦除、快速 写入程序，能重复擦除/写入1000次左右，数据保存时间为10年。 方案二：选用 at89s51单片机，at89s51单片机片内含4k bytes isp 的可反复擦 写1000次的 flash 只读程序存储器，器件采用 atmel 公司的高密度、非易失性存储技 术制造，兼容标准 mcs-51指令系统及80c51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处 理器和 isp flash 存储单元，at89s51在众多嵌入式控制应用系统中得到广泛应用。 综上所述，在本设计中，考虑到本人对单片机的运用熟练程度和单片机的功能领 域，选择 atmel 公司生产的 at89s51单片机作为本设计的微控制器。 1.2 lcd 液晶显示模块的选用 方案一：选用 lcd1602的液晶显示屏，它是一块价廉物美的器件，其体积小、控 制简单，实用方便。能显示2行16列的数字或英文信息，另外连接它的线路很少，只 要8根数据线和3根控制线，这样给实用带来很大的方便，并且价格便宜，市场上一片 只要15元。 方案二：选用功能强大、可以显示中文文字的 hs-12864液晶显示屏，其价格贵， 体积大，控制比 lcd1260要复杂，但是使用方便。在控制使用上，需要8根数据线和3 根控制线，但是器件的体积比较大，而且笨拙。 综上所述，在本设计中，考虑到本人对 lcd12864 的运用熟练程度,以及对这个系 统的显示要求，选择带显示中文文字的 hs-12864 液晶显示屏。 1.3 语音芯片的选用 方案一：选用台湾公司生产的 ap89021，ap89021是一款采用标准 cmos 工艺制造 的语音放音芯片，语音播放在6khz 和4位 adpcm 采样下为21秒，芯片为一次性烧入的 otp 语音芯片，播放方式有：边缘/电平、保持/不保持、覆盖/不覆盖，工作电压为 2.7-3.6v，静态电流为5ua，封装形式有 dip-16/sop-16，低成本，高音质，性能优 越。 方案二：选用 isd1720系列华邦 isd 公司 2007 年新推出语音芯片，该芯片提 4 供多项新功能，可录、放音十万次，录音时间达到20秒，断电信息可以保持一百年， 两种控制方式，两种录音输入方式，两种放音输出方式，可处理多达 255 段信息， 有丰富多样的工作状态提示，多种采样频率对应多种录放时间， 音质好，电压范围 宽，应用灵活，价廉物美。 综上所述，在本设计中，由于考虑到价格承受能力，以及设计录音要求。因此选 用 isd1720比较好。 1.4 时钟芯片的选用 方案一：ds1302是美国 dallas 公司推出的一种高性能、低功耗的实时时钟芯片， 附加31字节静态 ram，采用 spi 三线接口与 cpu 进行同步通信，实时时钟可提供秒、 分、时、日、星期、月和年，一个月小于31天时可以自动调整，且具有闰年补偿功能。 工作电压在2.5v-5.5v。微功耗、外围电路简单、精度高、工作稳定可靠等优点。 方案二： ds12887是 dallas 公司生产的实时日历时钟芯片，其主要功能包括非 易失性时日历时钟、报警器、百年历和114字节的非易失静态 ram，内部还有128字节 的 ram 的单元，但是由于它是串行接口，外界单片机需要接许多引脚，才能达到很好 的控制。 综上所述，在本设计中，结合实际问题及其单片机的 i/o 线，选用 ds1302，控 制方便，体积小，价格便宜，方便本设计的使用。 1.5 温度传感器的选用 方案一：温度传感器的种类众多，在应用与高精度、高可靠性的场合时 dallas（达拉斯）公司生产的 ds18b20温度传感器当仁不让。超小的体积，超低的硬 件开消，抗干扰能力强，精度高，附加功能强，精度可达土0.5摄氏度，测温度范围 为55c +125c (67f +257f) ，体积小，价格便宜等特点。 方案二：采用 lm35模拟温度传感器，lm35是一种得到广泛使用的温度传感器。 由于它采用内部补偿，所以输出可以从0开始。该器件采用塑料封装 to992，工作 电压430v，可以提供1/4的常用的室温精度。 综上所述，在本设计中，考虑到本人对 ds18b20 运用熟练程度，选择 ds18b20 的温度 传感器。 1.6 方案确定 综合上面方案：本设计采用“at89s51单片机、hs-12864液晶显示屏、isd1720语 音芯片、ds1302时钟芯片、ds18b20温度传感器”。 5 第2章 公交车报站系统的硬件设计 2.1 硬件结构方框图 at89s51 单片机 ds18b20 温度传感电路 hs-12864 显示模块 按键模块 isd1720 语音模块 ds1302 时钟模块 图 2-1 公交车报站系统的硬件结构图 2.2 at89s51单片机模块 at89s51 为 atmel 所生产的可电气烧录清洗的 8051 相容单芯片，其内部程序 代码容量为4kb，低功耗，高性能的单片机，器件采用 atmel 公司的高密度、非易失 性存储技术生产，兼容标准8051指令系统及引脚。atmel 公司的功能强大，低价位。 at89s51单片机可为您提供许多高性价比的应用场合，可灵活应用于各种控制领域。 2.2.1 主要性能参数 与 mcs-51产品指令系统完全兼容 4k 字节在系统编程（isp）flash 闪速存储器 1000次擦写周期 4.0-5.5v 的工作电压范围 全静态工作模式：0hz-33mhz 三级程序加密锁 128*8字节内部 ram 32个可编程 i/o 口线 2个16位定时/计数器 6 6个中断源 全双工串行 uart 通道 低功耗空闲和掉电模式 中断可从空闲模式唤醒系统 看门狗（wdt）及双数据指针 掉电标示和快速编程特性 灵活的在系统编程（isp-字节或页写模式） 图 2-2 at89s51 单片机引脚图和实物图 2.2.2 功能特性概述以及引脚功能 at89s51提供以下标准功能：4k 字节闪速存储器，128字节内部 ram，32个 i/o 口 线，看门狗（wdt） ，两个数据指针，两个16位定时/计数器，一个5向量两级中断结构， 一个全双工串行通信口，片内振荡器及时钟电路。同时，at89s51可降至0hz 的静态 逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式。空闲方式停止 cpu 的工作，但允许 ram，定时/计数器，串行通信口及中断系统继续工作。掉电方式保存 ram 中到内容， 但振荡器停止工作并禁止其它所有工作部件直到下一个硬件复位。 引脚功能说明： vccvcc:电源电压 gndgnd:地 7 p0p0口：口：p0口是一组8位漏极开路型双向 i/o 口，作为输出口时，每位能驱动8个 ttl 逻辑门电路，对端口写“1”可作为高阻抗输入端用。在访问外部数据存储器或 程序存储器时，这组口线分时转换地址（低8位）和数据总线复用，在访问期间激活 内部上拉电阻。 p1p1口：口：p1口是一个带内部上拉电阻的8位双向 i/o 口，p1的输出缓冲级可驱动 （吸收或输出电流）4个 ttl 逻辑门电路。对端口写“1” ，通过内部的上拉电阻把端 口拉到高电平，此时可作为输入口。作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个 引脚被外部信号拉低时会输出一个电流（iil） 。 p2p2口：口：p2口是一个带有内部上拉电阻的8位双向 i/o 口，p2的输出缓冲级可驱动 （吸收或输出电流）4个 ttl 逻辑门电路。对端口写“1” ，通过内部的上拉电阻把端 口拉到高电平，此时可作输出口，作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引 脚被外部信号拉低时会输出一个电流（iil） 。 p3p3口：口：p3口是一组带有内部上拉电阻的8位双向 i/o 口。p3口输出缓冲级可驱动 （吸收或输出电流）4个 ttl 逻辑门电路。对 p3口写入“1”时，它们被内部上拉电 阻拉高并可作为输出端口。作输入端时，被外部拉低的 p3口将用上拉电阻输出电流 （iil） 。 p3口除了作为一般的 i/o 口线外，更重要的用途是它的第二功能，如表2.1所示： 表2.1 单片机 p3口的第二功能 端口引脚第二功能 p3.0 rxd(串行输入口) p3.1 txd(串行输出口 p3.2 /int0（外部中断 0） p3.3 /int1（外部中断 1） p3.4 t0(定时/计数器 0) p3.5 t1(定时/计数器 1) p3.6 /wr(外部数据存储器写选通) p3.7 /r0(外部数据存储器读选通) rst:rst:复位输入。当振荡器工作时，rst 引脚出现两个机器周期以上高电平将使单 片机复位。wdt 溢出将使该引脚输出高电平，设置 sfr auxr 的 disrto 位（地址 8eh）可打开或关闭该功能。disrto 位缺省为 reset 输出高电平打开状态。 ale/prog:ale/prog:当访问外部程序存储器或数据存储器时，ale（地址所存允许）输出 脉冲用于所存地址的低8位字节。即使不访问外部存储器，ale 仍以时钟振荡频率的 8 1/6输出固定的正脉冲信号，因此它可对外输出时钟或用于定时目的。要注意的是： 每当访问外部数据存储器时将跳过一个 ale 脉冲。 psenpsen：程序储存允许（psen）输出是外部程序存储器的选通信号，当 at89s51 由外部程序存储器取指令（或数据）时，每个机器周期两次psen 有效，即输出两个 脉冲。当访问外部数据存储器，没有两次有效的psen 信号。 ea/vppea/vpp：外部访问允许。欲使 cpu 仅访问外部程序存储器（地址为0000h- ffffh） ，ea 端必须保持低电平（接地） 。需要注意的是：如果加密位 lb1被编程，复 位时内部会所存 ea 端状态。如 ea 端为高电平（接 vcc 端） ，cpu 则执行内部程序存 储器中的指令。flash 存储器编程时，该引脚加上+12v 的编程电压 vpp。 xtal1xtal1：振荡器反相放大器及内部时钟发生器的输入端。 xtal2xtal2：振荡器反相放大器的输出端。 2.2.3 单片机中断 at89s51共有5个中断向量：2个外部中断（int0和 int1） ，两个定时中断 （timer0和 timer1）和一个串行中断。 这些中断源各自的禁止和使能位参见特殊功能寄存器的 ie。ie 也包含总中断控 制位 ea，ea 清0，将关闭所有中断。值得注意的是表中的 ie.6和 ie.5没有定义，用 户也不要访问这些位，它是保留为以后的 at89产品作扩展用途。 定时器0和定时器1的中断标志 tf0和 tf1，它是定时器溢出时的 s5p2时序周期被 置位，该标志保留至下个时序周期。 表2.2 单片机中断控制寄存器 ds1302 的日历、时间寄存器及其控制字 命令字各位内容 寄存器名写操作读操作取值范围 76543210 秒寄存器 80h81h00-59ch10secsec 分钟寄存器 82h83h00-59010minmin 小时寄存器 84h85h 01-12 或 00-23 1224010/aphrhr 日期寄存器 86h87h 0-28，29，30，31 0010datedate 月份寄存器 88h89h0112000 10 mmonth 周年寄存器 8ah8bh010700000day 年份寄存器 8ch8dh00-9910 yearyear 2.3 语音模块 9 本设计采用 isd1720系列的语音芯片，芯片介绍如下： isd1720系列是华邦 isd 公司 2007 年新推出的单片优质语音录放电路，该芯片 提供多项新功能，包括内置专利的多信息管理系统，新信息提示（valert）,双运作 模式（独立位5至位1指示操作单元的地址;最低有效位(位0)如为0表示要进行 写操作，为1表示进行读操作，控制字节总是从最低位开始输出。 1 ram ck a4a3a2a1a0 ram k 2.6.3 数据输出（i/0） 在控制指令字输入后的下一个 sclk 时钟的上升沿时，数据被写入 ds1302，数据 输入从低位即位0开始。同样，在紧跟8位的控制指令字后的下一个 sclk 脉冲的下降 沿读出 ds1302的数据，读出数据时从低位0位到高位7。 2.6.4 ds1302的寄存器 ds1302有12个寄存器，其中有7个寄存器与日历、时钟相关，存放的数据位为 bcd 码形式,其日历、时间寄存器及其控制字见表2.7。 此外，ds1302 还有年份寄存器、控制寄存器、充电寄存器、时钟突发寄存器及 与 ram 相关的寄存器等。时钟突发寄存器可一次性顺序读写除充电寄存器外的所有寄 存器内容。 ds1302与 ram 相关的寄存器分为两类：一类是单个 ram 单元，共31个， 每个单元组态为一个8位的字节，其命令控制字为 c0hfdh，其中奇数为读操作，偶 数为写操作；另一类为突发方式下的 ram 寄存器，此方式下可一次性读写所有的 ram 的31个字节，命令控制字为 feh(写)、ffh(读)。 表 2.7 ds1302 时间、时钟寄存器及其控制字 ds1302 的日历、时间寄存器及其控制字 命令字各位内容 寄存器名写操作读操作取值范围 76543210 秒寄存器 80h81h00-59ch10secsec 分寄存器 82h83h00-59010minmin 小时寄存器 84h85h 01-12 或 00-23 1224010/aphrhr 日期寄存器 86h87h0-28.29.30.310010datedate 月份寄存器 88h89h01-1200010mmonth 周年寄存器 8ah8bh01-0700000day 年份寄存器 8ch8dh00-9910 yearyear 2.6.5 ds1302与 cpu 的连接 21 实际上，在调试程序时可以不加电容器，只加一个32.768khz 的晶振即可。只是 选择晶振时，不同的晶振，误差也较大。另外，还可以在上面的电路中加入 ds18b20，同时显示实时温度。只要占用 cpu 一个口线即可。 lcd 还可以换成 led， 还可以使用北京卫信杰科技发展有限公司生产的10位多功能8 段液晶显示模块 lcm101，内含看门狗(wdt)/时钟发生器及两种频率的蜂鸣器 驱动 电路并有内置显示 ram，可显示任意字段笔划，具有 34 线串行接口，可与任何 单片机、ic 接口。功耗低，显示状态时电流为 2a (典型值)，省电模式时小于 1a，工作电压为 2.4v3.3v，显示清晰 2.6.6 程序流程图 ds1302 初始化 开始 读取 ds1302 时间 显示时.分.秒 图2-12 ds1302软件流程图 2.6.7 电路连接图 图2-13 ds1302电路连接图 22 第3章 公交车报站系统的软件设计 3.1 软件方框图 主程序 按键扫描函数语音报站子程序 时间调整子程 序 t0 中断初始化 万年历时钟温度lcd 显示 t0 中断子程序 图3-1 公交车报站系统软件方框图 23 3.2 公交车报站系统的主程序流程图 开始 系统初始化 k4 是否按下？ 下 第 1 站报站点 k2 是否按下？ 下一站报站 k3 是否按下？ 上一站报站 k5 是否按下？ 第 2 站报站点 k6 是否按下？ 第 3 站报站点 k7 是否按下？ 第 4 站报站点 k8 是否按下？ 第 5 站报站点 k9 是否按下？ 第 6 站报站点 调整时间 y y y y y y y y n n n n n n n n 图 3-2 公交车报站系统主程序流程图 24 3.3 定时器中断流程图 图 3-3 公交车报站系统定时器中断流程图 3.4 公交车报站系统主程序 （备注：主程序请见附录 a） t0 中断入口 t0 初始化 读取时间 中断返回 显示时间 读取温度 显示温度 25 第4章 公交车报站系统电路制作、调试分析 本章主要介绍电路的制作、调试过程。 4.1 系统电路的制作 1）根据电路原理图，去电子市场购买好相应的元件，并根据各元件的封装，画 好系统的 pcb 图。 2）根据系统的 pcb 图，制作好电路板。 3）按照系统的安装图，将元件安装到电路板上，并焊接上去。 4.2 电路的调试 按照上面的步骤，系统在正常的情况下安装并焊接完成。在调试前，先检测系统 的 vcc 和 gnd 之间是否短路和断路现象，如果有，用万用表检查故障原因并维修好， 直接把故障消除。然后按照设计结构电路分别对各个电路结构进行检测。 1）前工序做好以后，接上+5v 的电源，观察电源指示灯是否正常。如果正常点 亮，则说明电源部分正常，否则检测电源电路故障，直到电源指示灯正常点亮。 2）单片机控制电路、hs-12864液晶显示器、按键部分、ds1302以及 ds18b20温 度检测电路的调试。接上电源，将单片机下载好编写的程序，再根据系统的控制要求 对各部分进行检测，检测要求包括 at89s51单片机正常工作、时间和温度的显示是否 正常、按键的控制是否符合电路的控制要求。 3）语音电路的检测：在接通电源的情况下，接上扬声器，芯片录音时，将 rec 键按下，并录好音，再按下 play 键，观察录好的音是否能够播放，如果能播放，再 按下 vol 键看看能否调节音量，能够调节，则说明电路正常。如果不能播放和调节音 量，则应该维修电路，直到正常为止。 对以上各个部分调节好以后。至此，系统的整个过程结束。否则，要对其相应的 部分做维修处理，直到一切正常为止。 26 第5章 公交车报站系统使用说明 5.1 线路连接要求 本设计将单片机控制模块、ds1302时钟模块、温度传感器、独立按键模块、lcd 显示模块集成到一块电路板上，通过该电路板上单片机的 p1.1-p1.4这四个 i/o 口， 使用杜邦线与语音模块上的 ss 、 miso 、 mosi、 sclk 引脚相连接，通过独立按 键控制，组成一个完整的公交车报站系统部分。 5.2 使用说明 5.2.1 语音电路的使用说明 将语音模块接上+5v 电源、传声器、以及小喇叭如图5-1所示。 录音：按下电路板上面的 rec 键，将声源对准传声器， rec 管脚电平变低后开 始录音，直到松开按键使电平拉高或者芯片录满时结束按照这个次序， 分别录好公交车的6段录音。 放音：录好以后，直接按下电路板上的 play 键即可播放。 擦除：如果对录好的声音不满意则可按下 erase 键将 erase 管脚电平拉低超过 2.5 秒钟，会触发全体擦除操作，删除全部语音信息。 复位：当 reset 被触发，芯片将播放指针和录音指针都放置在最后一段语音信 息的位置。 音量调节：如果想对音量进行调节 点按一下 vol 键将 vol 管脚拉低会改变音 量大小。每按一下，音量会减小一档，再到达最小档后再按的话，会 增加音量直到最大档，如此循环。总共有 8 个音量档供用户选择，每 一档会改变 4db 。复位操作会将音量档放在默认位置，即最大音量。 27 图5-1 语音模块各个部分的使用说明图 5.2.2 单片机控制系统电路的使用说明 将线路连接好了以后，单片机系统控制部分如图5-2所示，将单片机的 p1.1- p1.4这四个 i/o 口与语音模块上的 ss 、 miso 、 mosi、 sclk 相连接，接上 +5v 的电源，并将 lcd 液晶显示屏接好。即可通过电路板上的各个按键实现相应 的功能。 图 5-2 单片机控制模块使用说明图 28 第6章 51单片机公交车报站系统设计心得体会 时间过得很快，现在回想起这三个多月的毕业设计, 终于可以画上一个句号了。 一路走来,感受颇多。曾经有过失落；有过成功； 有过沮丧；有过喜悦；这已不重要 了,重要的是我一路走来,历炼了我的心志,考验了我的能力。 最初看到这个课题，不知如何下手，所以就去网上找了许多资料，尽管有许多的 设计方案，可是总感觉自己还是有许多的东西弄不太清楚，于是就请教同学。通过对 公交车报站系统资料的研究，渐渐有了一个大体的构思。功夫不负有心人，在大家共 同的努力下，尽管经历了不少的艰辛，但给我们积累了一点设计的经验，最后也有点 小小的成就感。 在整个设计过程中，我是担任组长的职位，这对我也是一个重大的挑战。在每一 个阶段，我都是严格要求自己的组员，通过组员之间的团结合作，我们的工作进展的 很快，尽管有时会遇到失败，但是我们从来没有放弃过，最后终于做完成了，有种如 释重负的感觉。此外，还得出一个结论：知识必须通过应用才能实现其价值！有些东 西以为学会了，但真正到用的时候才发现是两回事，所以我认为只有到真正会用的时 候才是真的学会了。 在这个设计过程中，我主要负责电路硬件调试，以及软件设计。从中我学会了很 多新的东西，通过查找资料，对资料进行分析，自学能力也显著增强。同时在检修电 路的过程中，也学会许多的技巧，对电子仪器仪表的使用也愈加熟练。同时，与组员 之间的团结与合作，