《单片机原理及应用》期末课程设计：基于单片机的公交车报站器设计

目录第1节引言111公交车报站器设计概述112SPCE061A单片机简介113外扩存储器芯片简介114系统实现的主要功能215自动报站功能实现方案2第2节系统主要硬件电路设计321硬件框图322主控板电路模块3221单片机工作电路及语音输出电路3222电源电路模块5223存储器工作电路及下载线接口电路5224键盘显示电路模块6225无线收发电路模块6第3节系统软件设计731系统主程序设计732录音子程序设计1333动态扫描显示子程序设计15第4节结束语16参考文献17基于单片机的公交车报站器设计数理与信息工程学院08计算机专升本方莎娜指导教师余水宝第1节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。该公交车报站器的系统设计原理，提出了以61单片机为核心，控制SPR4096语音芯片电路以及LED数码管显示的硬件设计和软件设计方案。该系统语音音质好，功能强，是提供公交服务的一种较好的手段。11公交车报站器设计概述集成有录音和语音提示功能的智能电子设备已经得到越来越多广泛的应用，比如电话的自动语音留言和提示功能、汽车的倒车提示、公交车和城市地铁的语音报站器、儿童玩具、智能门铃、节日礼品等等都集成有语音录放功能，目前实现语音录放功能一般都是通过集成语音芯片来实现的。该设计就选用SPCE061A单片机，SPCE061A单片机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，使用它可以非常方便灵活的实现语音的录放。由于凌阳单片机强大的语音处理能力使得系统设计有所简化，外围电路较少；另外具有易学易用的效率较高的一套指令系统和集成开发环境。在此环境中，支持环境C语言，可以实现C语言与凌阳汇编语言的互相调用，并且提供了语音录放的库函数，只要了解库函数的使用，就会很容易完成语音录放，这些都为软件开发提供了方便的条件。12SPCE061A单片机简介SPCE061A是凌阳科技公司研发的性价比很高的一款十六位单片机，使用它可以非常方便灵活的实现语音的录放。该芯片拥有8路10位精度的ADC，其中一路为音频转换通道，并且内置有自动增益电路。这为实现语音录入提供了方便的硬件条件。两路10位精度的DAC，只需要外接功放SPY0030A即可完成语音的播放13外扩存储器芯片简介SPR4096芯片是一款性价比较高的512K8位的高性能FLASH存储器，同时内嵌4K8位的SRAM。具有BMIBUSMEMORYINTERFACE接口与SISERIALINTERFACE接口。SPR4096提供两种电源供电VDDI与VDDQ。VDDI供电范围在225V到275V，是对内部的FLASH与逻辑控制器供电。VDDQ供电范围在225V到36V，只对I/O口供电。SPR4096的最大工作频率为50MHZ，最大读取电流为2MA，最大擦除、烧录电流为6MA。语音存储器SPCE061A键盘电路语音输出电路显示电路图11设计方案图14系统实现的主要功能本设计完成的公交车报站器主要具有以下功能。可以设置上、下行路线。可以显示当前站数、时间和日期，并能进行对时间/日期设置。具有手动报站、自动报站两种哦那个功能。备有下载口，用户可直接下载更新站名和站数，更新快捷方便15自动报站功能实现方案自动报站是目前公交车报站器重要的发展方向之一，在此也考虑加入自动报站功能。目前实现自动报站功能有多种方式，在此选择无线收发电路来实现。该方式应用简单，报站准确。第2节系统主要硬件电路设计21硬件框图本报站器以SPCE061A单片机为核心，划分为键盘输入、数码管显示、SPR4096存储、语音播放和无线收发电路几大部分，硬件框图如下图所示。SPCE061A是整个设计的核心，主要负责控制数码管界面输出，键盘信息和无线信号的处理。LED显示键盘模块主要起人机界面的作用，显示报站器的信息，同时向操作者提供操作界面。无线收发电路的接入实现自动报站功能,从而无需人工操作。日期/时间显示键盘输入站牌无线发射模块存储语音资源TIANXIANSPCE061A语音播报无线发射模块图21单片机原理框图22主控板电路模块主控板电路包括单片机工作电路、电源电路、语音输出电路、存储器电路、下载线接口电路和近距离无线收发电路。221单片机工作电路及语音输出电路SPCE061A单片机的最小应用系统构成非常简单，只需在OSCO、OSCI端接石英晶体振荡器及谐振电容，在复位端接复位电路,在锁相环压控振荡器的阻容输入VCP端接上相应的电容、电阻后即可工作。其它不用的电源端和接地端可接上104PF小电容和100F的去耦电容，以提高抗干扰能力。另外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，可以直接听到喇叭输出的声音。图中的音频功放SPY0030也是凌阳公司的产品。SPY0030仅需24V即可工作，其输出功率约700MW。IOA0IOA1IOB0IOB1VDDVCPRESBSPCE061ADAC1VSSDAC2OSCIOSCO图22单片机工作及语音输出电路图该部分程序主要完成放音操作，把获得的放音内容的地址送到SPCE061A中，完成放音。下面给出的就是放音部分程序。放音子程序PLAYACALLPOWERUP上电子程序ACALLDELAY25延迟子程序，至少延迟25MSCLRP16选中ISD4004MOVPLAY2，11100000B存放SETPLAY命令MOVA，PLAY0送放音地址低8位ACALLSEND调用送地址子程序MOVA，PLAY1送放音地址高8位ACALLSENDMOVA，PLAY2送SETPLAY命令ACALLSENDSETBP16CLRP16MOVPLAYING，11110000B送入放音指令MOVAPLAYINGACALLSENDSETBP16RETPOWERUP送上电指令子程序MOVPOWING，00100000B送入语音芯片上电信号MOVA，POWUPINGCLRP16ACALLSENDSETBP16RETSEND向ISD4004送指令，地址等的子程序CLRMOSICLRP32MOVR1，8OUTBIT1CLRP32时钟下降RRCAMOVMOSI，C输出1位NOPNOPNOPSETBP32时钟上升沿到NOPNOPNOPDJNZR1，OUTBIT1RET222电源电路模块61单片机的内核工作电压是33V，而I/O口电压可以是33V也可以是5V。车载12V直流电压经过7805产生5V电压再经过SPY0029后产生33V电压分别给系统供电。223存储器工作电路及下载线接口电路下载口电路可单独对语音资源进行烧写，整机工作时通过SCK与SDA与单片机的IOB0和IOB1口相连，其中SPR4096的CF0CF2接高电平，选择串行接口模式CF7接低电平，选中FLASH。下载线接口电路主要起到控制SCK、SDA的作用，完成对芯片的烧写。224键盘显示电路模块该模块提供人机界面作用，通过段码SGE、位选DIG和17KEY接口与主控板连接。主要用于显示时间/日期、站数和提供设置操作界面。其结构框图如下所示。AG、DP_PSEG接口DIG接口17KEY接口6位数码管ULN2003A按键图23键盘模块结构框图225无线收发电路模块公交车报站器自动报站功能可以有效的减轻乘务人员的负担并能防止误操作，具有很强的应用价值。目前采用的方法有很多，如GPS、门控自动报站等方式，这里我们采用无线收发电路实现。收发电路由无线发射芯片TX2B和无线接收芯片RX2B组成。无线发射电路安放在车站站牌里，当公交车行驶到靠近站台时，报站器接收到无线电信号就会自动播报当前车站站名，实现自动报站。一片TX2B可实现5路独立的无线电发射，若将多片TX2B与多片RX2B并联应用，仅需改变相配套的TX2B/RX2B电路外接ROSC的阻值，进而改变其基准频率，即可方便地实现10路、15路、20路甚至更多路的无线发射，这样就可以实现一个站台多路公交车自动报站的需要。第3节系统的软件设计同硬件设计一样，软件设计也是分模块进行的。主要包括系统主程序、录音子程序模块、键盘扫描程序模块、时间/日期调整程序、动态扫描显示子程序模块等。各部分程序由主程序调用，组成一个整体。这里不一一举例，就说重点说系统主程序、录音子程序和动态扫描显示子程序。31系统主程序设计图31是系统总流程图。首先需要进行系统初始化设置，初始化后就进入循环。在这里通过判断相应的键值来进入各子程序。NYNY图31是系统总流程图系统程序清单SCLEQUP20DATAEQUP21RSTEQUP22开始系统IO端口初始化系统时钟频率初始化为49MHZ开启2HZ、1KHZ、TIMEA、外部中断2中断判断按键是否按下键值IKEY0X1000转到报站子功能转到时间/日期调整子功能ORG0000HLJMPMAIN；转主程序ORG0003H；外部中断0中断服务程序入口地址LJMPINTA；转外部中断0中断程序入口地址ORG000BH；T0定时中断服务程序入口地址LJMPT0SEVORG0013H；外部中断1中断服务程序入口地址LJMPINTB；转外部中断1中断服务程序ORG001BH；T1定时中断服务程序入口地址LJMPT1_SEV；转T1中断服务程序ORG0030H；设置主程序起始地址0030HMAINMOVSP,60H；设置堆栈指针MOVR7,10H；系统初始化MOVR0,30HMOVA,0MOVR0,AINCR0DJNZR7,LOPMOV35H,01H；设置上电后的初始和日期MOV36H,01HMOV37H,06HMOV38H,00HMOV3CH,33HMOV3DH,34HMOV3EH,01HMOV44H,10H；LED位选择码MOV45H,20HMOV46H,40HMOV47H,80HCLRRS1CLRRS0MOVR5,00HMOVR6,00HMOVR7,06HLCALLSET1302SETBRS1CLRRS0MOVR0,4AHMOVTMOD,10H；设置T0T1工作方式；定时器，工作方式1MOVTH1,3CHMOVTL1,0B0H；T1计数初值3CB0HMOVTH0,40HMOVTL0,098HMOVIP,08H；设置中断优先级MOVTCON,40H；启动定时器T1MOVIE,8DH；开中断LOPLCALLCHANGE；当前时间送显示缓冲区LCALLDISPLAY；显示当前时间SETBRS1CLRRS0MOV3AH,R0INCR0MOV3BH,RO；判断设置定时时间到否MOVA,3AHCJNEA,0,NTMOVA,3BH；取当前时间与定时时间比较CJNEA,0,NT；判断定时时间到否NTMINCR0INTR0CJNER0,59H,LOPMOVR0,4AHSJMPBBXNTMOVA,3BHCJNEA,34H,NTMMOVA,3AHCJNEA,33H,NTMDECR0DECR0MOV39H,R0INCR0INCR0INCR0INCR0CJNER0,59H,NT1MOVR0,4AHNTIMOVA,39H；若定时时间到CJNEA,05H,BBXXLCALLYUYIN；发出语音提示CLRP27；启动蜂鸣器发出“嘟嘟嘟”报警信号SJMPLP0BBXSETBP27SJMPLP0BBXXLCALLYUYINSJMPLP0LP0JBP30,LP6；扫描键盘，判断切换显示日期按键按下否LCALLDISPLAYJBP30,LP0LP1JNBP30,LP1SETBP27MOV5EH,06HLP1AMOV3CH,35HMOV3DH,36HLCALLCHANGELCALLDISPLAY；切换显示日、月LP1BJBP30,LP1CLCALLDISPLAYJBP30,LP1BLP1DJNBP30,LP1BSJMPLP2LP1CMOVA,5EHCJNEA,00H,LP1ALJMPFUZHILP2MOV5EH,06HLP3AMOV3CH,38HMOV3DH,20HLCALLCHANGELCALLDISPLAY；切换显示年份LP3BJBP30,LP3CLCALLDISPLAYJBP30,LP3BLP3DJNBP30,LP3DSJMPLP4LP3CMOVA,5EHCJNEA,00H,LP3ALJMPFUZHILP4MOV5EH,06HLP5AMOV3CH,37HMOV3DH,0BBHLCALLCHANGELCALLDISPLAY；切换显示星期LP5BJBP30,LP5CLCALLDISPLAYJBP30,LP5BLP5DJNBP30,LP5DLIMPFUZHILP5CMOVA,5EHCJNEA,00H,LP5ALJMPFUZHILP6JBP31,LP6ASJMPLP6BLP6ALJMPLOPLP6BLCALLDISPLAY；切换显示当前时间JBP31,LP6LP7LCALLDISPLAYJNBP31,LP7SETBP27MOV3CH,32HMOV3DH,0FFHLCALLCHANGELCALLDISPALYJBP31,LP7LCALLDISPLAYJBP31,LP7LP8LCALLDISPLAYJNBP31,LP8FUZHIMOV3CH,33HMOV3DH,34HLJMPLOPCHANGEMOVA,3DH；将当前时间小时、分送显示缓冲区PUSHAANLA,0FHMOV42H,APOPASWAPAANLA,0FHMOV43H,AMOVA,3CHPUSHAANLA,0FHMOV40H,APOPASWAPAANLA,0FHMOV40H,APOPASWAPAANLA,0FHMOV41H,ARETYUYINMOVA,3FHCJNEA,0,CC1CLRP34MOV3FH,01HCC1RET32录音子程序设计RECORDMOV3EH,01HRECORD1MOV3CH,3EHMOV3DH,0AFHLCALLCHANGENEXTALCALLDISPALYJBP31,NEXTALCALLDISPLAYJBP31,NEXTAMOVA,3EHCJNEA,01H,TRY1LJMPREC1TRY1CJNEA,02H,TRY2LJMPREC2TRY2CJNEA,03H,TRY3LJMPREC3TRY3CJNEA,04H,TRY4LJMPREC4TRY4CJNEA,05H,TRY5LJMPREC5TRY5LJMPETBREC1MOV58H,40HLCALLCLRP0REC11LCALLRECMCJNEA,48H,REC11LCALLCLRP0INC3EHSJMPNE1REC2MOV58H,48HLCALLCLRP0REC22LCALLRECMCJNEA,50H,REC22LCALLCLRP0INC3EHSJMPNE1REC3MOV58H,50HLCALLCLRP0REC33LCALLRECMCJNEA,58H,REC33LCALLCLRP0INC3EHSJMPNE1REC4MOV58H,58HLCALLCLRP0REC44LCALLRECMCJNEA,60H,REC44LCALLCLRP0INC3EHSJMPNE1REC5MOV58H,60HLCALLCLRP0REC55LCALLRECMCJNEA,68H,REC55LCALLCLRP0INC3EHSJMPNE2NE1JNBP31,RECORD2LCALLDISPLAYJNBP31,NE1SJMPNE1NE2JBP31,ETB1LJMPETBETB1LCALLDISPALYJNBP31,NE2SJMPNE2RECORD2JNBP31,RECORDXLJMPRECORD1RECORDXLCALLDISPLAYSJMPRECORD233动态扫描显示子程序设计DISPLAYSETBRS1SETBRS0MOVR2，04HMOVR0，40HMOVR1，44HGOONMOVA，R1ADDA，R0MOVP1，ALCALLDELAY1INCR0INCR1DJNZR2，GOONRETDELAY1MOVR3，14HAGAINMOVR4，19HDELAYDJNZR4，DELAYDJNZR3，AGAINRET结束语随着国民经济的高速发展，城市公交事业发展的很快，很多城市都在实行无人售票，原来靠售票员报站的方式以不能满足实际需要。如何实现报站的自动化是一个需要解决的问题。本设计应用单片机技术和语音合成技术，鉴于传统公交车报站系统的不足之处，结合公交车辆的使用特点及实际营运环境，考虑到性价比和实用性设计的一种由单片机控制的公交车报站系统。通过进站、出站播报站名及服务用语，为市民提供更人性化，更完善的服务。通过这次期