公交车语音报站器的设计
摘要
由于现在的公交车上大部分都采用投币的购票方式，不再设乘务员。如何方便、准确地指示乘客到站的以成为当务之急。虽然随着单片机的出现，早有设计出的语音自动报站器投入使用，但实践证明，只有语音的报站器并不能满足所有乘客的需要，比如在噪音比较大的场合或者聋哑人乘车时，就有可能因听不见语音报站而导致坐过站，为乘客带来不便。因此，我们研制这个具有汉字显示功能和语音输出功能的报站器单片机系统，以满足这个需要。
本设计主要解决如何方便、准确地指示乘客到站的问题，具有模拟人声进行报站和预报站，对所报站数和站名进行文字显示和站名语音信息录放及站名选择控制等功能。系统包括微控制器模块，语音录放电路，站数、站名显示模组，键盘接口电路，复位电路及电源等。系统使用51单片机来控制语音合成芯片和液晶显示模组。语音合成芯片ISD4004,采用模拟数据半导体存储器直接存储的专利技术，即将模拟语音数据直接写入单个存储单元，不需经过A/D、D/A转换，因此能够较好地真实再现语音的自然效果，避免了一般固体语音电路因为量化和压缩造成的量化噪声和失真现象。配合液晶屏显示，就使得该报站系统更加实用。
关键字：单片机，语音提示，文字显示，公交报站
目录
摘要....................................................................... II 第1章设计方案论证 (1)
1.1设计的应用意义 (1)
1.2设计方案的选择 (2)
1.3总体设计方案框图分析 (2)
第2章硬件电路设计 (3)
2.1单元电路设计与原理分析 (3)
第3章 (4)
第4章程序设计 (7)
3.1程序流程图 (7)
3.2源程序清单 (8)
第5章设计总结 (16)
第6章参考文献 (17)
附录1： (18)
附录2： (19)
第1章设计方案论证
1.1设计的应用意义
由于现在的公交车上大部分都采用投币的购票方式，不再设乘务员。如何方便、准确地指示乘客到站的以成为当务之急。虽然随着单片机的出现，早有设计出的语音自动报站器投入使用，但实践证明，只有语音的报站器并不能满足所有乘客的需要，比如在噪音比较大的场合或者聋哑人乘车时，就有可能因听不见语音报站而导致坐过站，为乘客带来不便。因此，我们研制这个具有站点显示功能和语音输出功能的报站器单片机系统，以满足这个需要。
本系统使用AT89C51单片机作为CPU，由CPU来控制语音合成芯片ISD4004，使其工作在CPU控制模式下。当系统进行语音再生时，由CPU控制语音合成电路中的语音芯片来读取存储器内部的语音信息，并合成语音信号，再通过语音输出电路，进行语音报站和提示。语音是众多信息载体中具有最大信息容量的信号，具有很高的智能水平，人们在提高计算机系统智能化水平时，在人机对话方面就是寻求最好的语音信息交换手段。人们对语音发声的物理机能有了深刻的理解，便希望使机器能够用语音报告有关信息，这种人机界面上的渴求，促进了语音合成技术的商品化的通用化。
语音合成芯片的问世，是数字技术发展的结晶。人们只要利用大规模集成电路再配置少部分外围电路，如分力元件，就可以构成语音系统。LR3683语音合成芯片，是Sharp公司推出的比新的语音合成集成电路，它包括波形编码系统，可定时抽取语音数据样本，以供系统作量化和编码之用。LR3683语音合成芯片只是代表了一种语音合成芯片发展的形式。由于语音合成按其使用目的和约束条件等可分为多种合成方式，语音合成的数字方法也因编码方法的多样性而且类型结构不一致。因此，语音芯片的种类很多，规格很丰富。世界有许多厂商研制开发语音芯片，我们就有了较多的选择余地。如美国ISD（Information Storage Devices）公司的ISD系列芯片采用直接模拟存储专利技术，把语音信号以原始的模拟形式直接存储在片内EEPROM存储器中，无需进行A/D转换和压缩处理等，从而减少了失真、大大提高了录放音质量，并具有抗断电、音质好、使用方便、可反复录放、无需专用的语音开发工具、能随意更改内容和耗电省等优点，很适合于现场录放音系统。本系统就是采用ISD4004语音合成芯片。
1.2 设计方案的选择
本设计有很多方案可供选择，在本设计中选择了两种方案。
方案一：采用七段数码管做为显示部分，依次显示站的编号，本设计需要三个按键作为控制，第一个按键用来控制站数点加一同时播放录音提示，第二个按键控制站点数复位，第三个按键控制单片机复位。语音提示模块选用ISD4004系列语音芯片，外接话筒和音箱组成语音录制和播放电路。其中，音箱由音频功率放大器LM386驱动。
方案二：采用LCD1602液晶显示器显示站点信息。采用矩阵键盘控制站点信息显示和语音播放。语音部分采用ISD4004系列语音芯片，外接话筒和音箱组成语音录制和播放电路。其中，音箱由音频功率放大器LM386驱动。
综合比较，由于方案一显示部分不能有效显示站点信息只能显示出站数，不便于乘客掌握到站信息，因次，本实验采用方案二来设计。因为方案二可以显示出站名，方便乘客出行。
1.3 总体设计方案框图分析
总体方案框图如图1.1所示：
图1.1 总体方案框图
如图1.1所示，核心部件是单片机，晶振用来提供机器周期，复位电路时用来复位单片机，使其回到初始状态，语音其实模块采用ISD4004，文字显示模块采用LCD1602来显示，键盘采用矩阵键盘。
第2章硬件电路设计
2.1单元电路设计与原理分析
第一部分为时钟部分，片内晶振电路输入线（XTAL1和XTAL2）用来外接石英晶振和微调电容，即用来连接8031片内OSC的定时反馈回路。石英晶振起振后，能在XYAL2线上输入一个3V左右的正弦波，使得8031片内的OSC电路按与石英晶振相同的频率自激振荡。为了使8031和外部存储器同步从而可靠工作，8031的访存时间必须大于所用外部存储器的最大存取时间。Intel 2764的读出时间为200～450ns，然而，从8031向外部存储器发出地址码和读写信号到从P0口选通读出数据或保存写入数据所需要的时间，至少需要两个时钟周期以上。所以，我们选取振荡器频率为12MHz。其电路如图2.1所示。
图2.1时钟电路
如图2.1所示，晶振与电容C1和C2构成时钟电路，给单片机的XTAL1与XTAL2提供时钟周期。
第二部分为复位电路，复位操作可以是单片机摆脱“锁死”和“飞跑”状态。单片机复位口（RST）高电平时可以使8031处于复位（即初始化）工作状态。通常，8031的复位有自动上电复位和人工按钮复位两种。在单片机应用系统中，除单片机本身需要复位以外，外部扩展I/O接口电路等也需要复位。因此，我们需要一个包括上电和按钮复位在内的系统同步复位电路。按键与电容C和电阻R构成复位电路，在本设计中采用上电复位方式，当复位键按下达到2个机器周期以上，单片机复位，四个I/O口均为高电平。在复位状态时单片机内部RAM的状态不受复位的影响。复位电路电路图如图2.1所示。
图2.2复位电路
第三部分为键盘部分，本设计采用4*4的矩阵键盘作为键盘输入，电路如图2.3所示：
第3章
图2.3 键盘电路
键盘分两大类：编码键盘和非编码键盘，独立式按键属于非编码键盘，只简单地提供键盘的行列与矩阵，其他操作如键的识别，决定按键的读数等仅靠软件完成，故硬件较为简单，但占用CPU较多时间。非编码键盘的键输入程序应完成的基本任务1.监测有无键按下；2.判断是哪个键按下；3.完成键处理任务。矩阵式键盘适用于按键数量较多的场合，由行线和列线组成，按键位于行列的交叉点上。节省I/O口。行线通过上拉电阻接到+5V上。无按键时，行线处于高电平状态，有键按下，行线电平状态将由与此行线相连的列线电平决定。列线电平为低，则行线电平为低；列线电平为高，则行线电平为高。
第四部分为显示部分，本设计采用LCD1602作为显示器，该显示器为双行显示，显示到站信息。
第五部分为语音模块部分，该部分电路以LSD4004为语音核心模块，电路如图2.4所示。
图2.4 语音模块
ISD4004系列语音芯片工作电压为+3V,单片录放时间8到16分钟,音质好,适用于移动电话及其他便携式电子产品中。芯片采用CMOS 技术,内含振荡器、防混淆滤波器、平滑滤波器、音频放大器、自动静噪及高密度多电平闪烁存储陈列。芯片设计是基于所有操作必须由微控制器控制,操作命令可通过串行通信接口(SPI或Microwire)送入。芯片采用多电平直接模拟量存储技术, 每个采样值直接存储在片内闪烁存储器中,因此能够非常真实、自然地再现语音、音乐、音调和效果声,避免了一般固体录音电路因量化和压缩造成的量化噪声和金属声。采样频率可以是4.0,5.3,6.4或8.0kHz，频率越低,录放时间越长,而音质则有所下降,片内信息存于闪烁存储器中,可在断电情况下保存一百年(典型值),可反复录音十万次。
操作规则如下：
（1）串行外设接口ISD4000系列语音芯片工作于SPI串行接口。SPI协议是一个同步串行数据传输协议，设定微控制器的SPI移位寄存器在SCLK的下降沿将数据送至MISO引脚。以ISD4004为例，协议的具体内容如下：
①所有串行数据传输开始于SS下降沿。
②SS在传输期间必须保持低电平，在两条指令之间则保持高电平。
③数据在时钟上升沿移入，在下降沿移出。
④SS变低，输入指令和地址后，ISD4004才能开始录/放操作。
⑤指令格式是(八位控制码)加（十六位地址码）。
⑥ISD4004的任何操作如果遇到EOM或OVF，则产生一个中断，该中断状态在下一个SPI周期开始时被清除。
⑦使用“读”指令使中断状态位移出ISD4004的MISO引脚时，控制及地址数据也应同步从MOSI端移入。因此，要注意移入的数据是否与器件当前进行的操作兼容。当然，也允许在一个SPI周期里，同时执行读状态和开始新的操作（即新移入的数据与器件当前的操作可以不兼容）。
⑧所有操作在运行位（RUN）置1时开始，置0时结束。
⑨所有指令都在SS端上升沿开始执行。
（2）信息快进用户不必知道信息的确切地址就能快进跳过一条信息。信息快进只用于放音模式，放音速度是正常的1600倍，遇到EOM后停止，然后内部地址计数器1，指向下一条信息的开始处。
（3）上电顺序器件延时TPUD（8KHz采样时，约为25ms）后才能开始操作。因此，用户发完上电指令后，必须等待TPUD，才能发出下一条操作指令。
第4章程序设计
3.1程序流程图
本设计采用C语言编写程序。其流程图如图3.1所示。
图3.1程序流程图
3.2源程序清单
#include
#include
#include
sbit RS=P3^5;
sbit RW=P3^6;
sbit E=P3^7;
sbit BF=P2^7;
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int
uchar key1,key;
unsigned char code key_code[]={
0xee,0xde,0xbe,0x7e,0xed,0xdd,0xbd,0x7d, 0xeb,0xdb,0xbb,0x7b,0xe7,0xd7,0xb7,0x77 };
unsigned char code string[ ]={"This station :"};
unsigned char code string1[ ]={"Next station :"};
unsigned char code string3[ ]={"ABCDEFGHIJKLMNOP"};
/***************************************************** 函数功能：延时1ms
(3j+2)*i=(3×33+2)×10=1010(微秒)，可以认为是1毫秒
***************************************************/
void delay1ms()
{
unsigned char i,j;
for(i=0;i<10;i++)
for(j=0;j<33;j++);
}
/*****************************************************
函数功能：延时若干毫秒
入口参数：n
***************************************************/
void delay(unsigned char n)
{
unsigned char i;
for(i=0;i delay1ms(); } /***************************************************** 函数功能：判断液晶模块的忙碌状态 返回值：result。result=1，忙碌;result=0，不忙 ***************************************************/ unsigned char BusyTest(void) { bit result; RS=0; //根据规定，RS为低电平，RW为高电平时，可以读状态 RW=1; E=1; //E=1，才允许读写 _nop_(); //空操作 _nop_(); _nop_(); _nop_(); //空操作四个机器周期，给硬件反应时间 result=BF; //将忙碌标志电平赋给result E=0; //将E恢复低电平 return result; } /***************************************************** 函数功能：将模式设置指令或显示地址写入液晶模块 入口参数：dictate ***************************************************/ void delayms(uint ms) { uchar t; while(ms--) { for(t = 0; t < 120; t++); } } void WriteInstruction (unsigned char dictate) { while(BusyTest()==1); //如果忙就等待 RS=0; //根据规定，RS和R/W同时为低电平时，可以写入指令 RW=0; E=0; //E置低电平(根据表8-6，写指令时，E为高脉冲， // 就是让E从0到1发生正跳变，所以应先置"0" _nop_(); _nop_(); //空操作两个机器周期，给硬件反应时间 P2=dictate; //将数据送入P0口，即写入指令或地址 _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); //空操作四个机器周期，给硬件反应时间 E=1; //E置高电平 _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); //空操作四个机器周期，给硬件反应时间 E=0; //当E由高电平跳变成低电平时，液晶模块开始执行命令 } /***************************************************** 函数功能：指定字符显示的实际地址 入口参数：x ***************************************************/ void WriteAddress(unsigned char x) { WriteInstruction(x|0x80); //显示位置的确定方法规定为"80H+地址码x" } /***************************************************** 函数功能：将数据(字符的标准ASCII码)写入液晶模块 入口参数：y(为字符常量) ***************************************************/ void WriteData(unsigned char x) { while(BusyTest()==1); RS=1; //RS为高电平，RW为低电平时，可以写入数据 RW=0; E=0; //E置低电平(根据表8-6，写指令时，E为高脉冲， // 就是让E从0到1发生正跳变，所以应先置"0" P2=x; //将数据送入P0口，即将数据写入液晶模块 _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); //空操作四个机器周期，给硬件反应时间 E=1; //E置高电平 //当E由高电平跳变成低电平时，液晶模块开始执行命令 } /***************************************************** 函数功能：对LCD的显示模式进行初始化设置 ***************************************************/ void LcdInitiate(void) { delay(15); //延时15ms，首次写指令时应给LCD一段较长的反应时间 WriteInstruction(0x38); //显示模式设置：16×2显示，5×7点阵，8位数据接口 delay(5); //延时5ms ，给硬件一点反应时间 WriteInstruction(0x38); delay(5); WriteInstruction(0x38); //连续三次，确保初始化成功 delay(5); WriteInstruction(0x0c); //显示模式设置：显示开，无光标，光标不闪烁 delay(5); WriteInstruction(0x06); //显示模式设置：光标右移，字符不移 delay(5); WriteInstruction(0x01); //清屏幕指令，将以前的显示内容清除 delay(5); } 毕业设计说明书 课题名称: 基于单片机的公交车 报站系统设计 学生姓名 专业应用电子技术 班级 1202 时间2014.10-2014.12 指导教师 电子工程学院 摘要： 本文介绍了一种公交车报站系统的硬件设计原理，提供了一种以AT89C52单片机为核心，控制大屏幕LED点阵显示的硬件设计方案。系统主要通过AT89C52单片机做为系统CPU，处理包括键盘输入和LED显示屏显示站名的所有信号处理。系统扫描到有键按下，判键确定后给CPU一个脉冲信号，然后CPU处理信号，确定所到站的站名，再通过扫描驱动从LED显示屏上显示出所到站的站名。达到半自动报站的作用。整个系统硬件设计包括键盘电路、复位电路、显示驱动电路、显示电路、内存扩展电路模块。其中显示模块是本系统的重点。 本系统很大程度上提高公交车报站的准确性，可靠性。提高了公交系统的服务质量。促进城市经济发展和交通变化的和谐发展。 关键词： AT89C52单片机，16*16LED点阵显示屏， 目录 第一章 (3) 1.1前言 (3) 1.2背景与意义 (3) 1.3 现状 (4) 1.4 发展趋势 (4) 1.5 设计任务 (4) 第二章案论证和选择 (5) 2.1总体方案 (5) 2.2单片机的选择 (5) 2.3 LED点阵显示方式的选择 (6) 第三章系统硬件设计 (7) 3.1单片机介绍 (7) 3.1.1晶振电路 (10) 3.1.2复位电路设计 (11) 3.1.3按键电路设计 (11) 3.2 显示电路设计 (12) 3.2.1 16*16LED显示屏 (12) 3.2.2 LED显示屏工作原理 (14) 第四章软件设计 (16) 4.1 软件开发工具和语音 (16) 4.2 单片机软件流程图 (16) 类别编号20100803075大学珞珈学院 毕业论文 公交车自动报站系统 系别电子信息科学系 专业电子信息工程 年级2010级电信三班 学号20100803075 姓名熊鹏 指导教师婧 大学珞珈学院 2014年4月14日 摘要 本设计主要是利用89C52单片机作为CPU来进行总体控制，同时使用FYD12864液晶显示电路进行汉字显示，能够实现公交车的站名显示。在CPU控制模式下，键盘电路采用中断扫描模式，当有键按下时，系统产生中断，CPU响应中断后，通过软件来实现该键号所对应键的功能。因此当公交车到达某站时通过按键来控制本系统进行工作，CPU同时通过程序读取汉字信息送入LCD液晶显示电路进行汉字提示。通过本设计主要解决了如何方便、准确的指示乘客到站的问题，使得乘客能愉快、安全的下车。 关键词：单片机液晶显示键盘电路 The design of bus station reported were based on the DSP ABSTRACT This design is mainly to use 89C52 microcontroller as CPU to carry out , meanwhile it uses FYD12864 character LCD display circuit to achieve the bus station and station display. In the CPU control mode, the keyboard interrupt scan mode circuit, the system generates an interrupt when a key pressed , APU response to failure, the key number is inquired by the software to achieve the key number corresponding to the function keys. So when the bus reaches a certain point, through the keyboard to control the system to work, CPU while the information through the program reads characters into the LCD liquid crystal display circuit character prompt.This design primarily addresses the problem that how to direct the passengers to the stations conveniently and accurately,ensure the secure of the passengers when they get on board or get off the bas. Keywords:Microcontroller LCD K eyboard 第34卷第3期2009年6月 昆明理工大学学报(理工版) http://www .kustjourna l .co m /Journal of Kun m ing University of Science and Technol ogy (Science and Technol ogy )Vol .34 No .3 Jun .2009收稿日期:2009-01-12. 第一作者简介:曹云川(1972-),男,助工.主要研究方向:机电技术应用.E -ma il:4749513@qq .com doi:10.3969/j .issn .1007-855x .2009.03.010 公交车自动报站器设计 曹云川,周 遐,金 瑞 (昆明冶金高等专科学校,云南昆明650033) 摘要:采用无线遥控和单片机技术,设计了公交车自动报站器.公交车接收公交站台发出的微波信号,经过单片机控制系统的处理和编码验证后,驱动语音模块自动播报到站信息.整个报站过程无需公交车驾驶员的参与,这样既减轻了公交车驾驶员的工作强度,又确保了公交的安全性和报站的准确性.该设计具有很高的实用价值,可用来对现有公交车手动报站器进行改造,经过实际测试,已获得成功. 关键词:公交车;自动报站;无线遥控;单片机 中图分类号:TP29文献标识码:A 文章编号:1007-855X (2009)03-0044-04 D esi gn of Automa ti c St a ti on s Broadca sti n g i n Bus CAO Yun 2chuan,ZHOU Xi a,J I N Ru i (Kun m ingM etallurgy College,Kun m ing 650033,China ) Abstract:W ith wireless telecontr ol and MCU technol ogy,aut omatic stati on br oadcasting in bus is designed in this paper .The m icr owave signal which the bus receives fr om the bus stati on drives voice module aut omatic sta 2ti on br oadcasting thr ough mani pulati on and code validating byMCU contr ol syste m.The entire p r ocess runs with 2out the bus driver πpartici pati on .It not only abates the bus driver πswork intensity,but als o ensures the security of bus and veracity of stati on br oadcasting,which can be used t o rebuild the existing hand -operated br oadcasting .Its effectiveness is p r oved by a p ractical test . Key words:bus;aut omatic stati on br oadcasting;wireless telecontr ol;MCU 0引言 通过观察,现在的无人售票公交车中,都是由公交车驾驶员操控按钮来实现报站,但该方式存在很多缺陷:首先影响司机的驾驶,会使司机在驾驶中,特别是在靠站过程中分散精力,容易造成安全事故;另外由于一些司机的责任心不强,经常造成报站时漏报、错报等问题. 目前,针对公交车自动报站问题提出的解决方案主要是结合全球卫星定位系统(GPS ),通过卫星定位来实现.但该方式技术非常复杂,投资很大,从推广使用的角度存在很多问题. 为解决这一问题,我们进行了实际调研,认为采用无线遥控装置,结合单片机技术,对现有公交车的手动报站装置进行改造是最有效和可行的方案.基于这一思路,设计了公交车自动报站器,并在实际公交系统中进行了测试,获得了成功.从应用的角度来考虑,该设计性价比高,易于实现,不仅大大减轻了公交车驾驶员的劳动强度,还提高了报站准确性和公交系统的运营安全性,因此非常有实用价值和应用前景.1设备整体设计方案 公交车自动报站器主要由无线遥控发射器、接收器、主控制电路板、语音存储模块和键盘显示模块等 丽水学院 课程设计 题目公交车报站器的设计与制作指导教师吕晔 院系机电建工学院电子系 班级自动化072 学号30 姓名吴飞波 2011年 1 月 10 日 目录 摘要 (2) 第一章概述 (3) 1.1选题的目的和意义 (3) 1.2国内外研制状况 (3) 第二章课题的方案设计与论证 (3) 2.1设计任务 (4) 2.2系统整体方案的设计 (4) 第三章系统硬件电路设计 (5) 3.1 硬件结构 (5) 3.2 时钟电路.......................................... 错误!未定义书签。 3.3 电源电路.......................................... 错误!未定义书签。 3.4 键盘电路 (10) 3.5 LED数码管显示电路 ................................ 错误!未定义书签。 3.6语音电路以及ISD1700芯片介绍 ...................... 错误!未定义书签。 3.6.1语音电路 ........................................ 错误!未定义书签。 3.6.2 ISD1700芯片及引脚介绍 .......................... 错误!未定义书签。第四章软件系统设计 ..................................... 错误!未定义书签。 4.1单片机主流程图 .................................... 错误!未定义书签。 4.2时间设置流程图 (18) 4.3放音操作流程图 (19) 致谢 (21) 参考文献 (21) 附件一源程序 (22) 附件二电路原理图 (71) 课题：公共汽车智能语音报站系统 一、设计内容 1 ?基本要求：采用复杂可编程逻辑器件设计一个功能完善、具有实用价值的智能语音报 站系统，通过按键控制可以用语音播报公共汽车所有的到站信息和下一目标站的信息，甚至在站间还可任意穿插简短的广告信息和城市文明规范，给乘客提供轻松、健康的乘车环境。 2 .提高要求：具有站位显示和人性化的录音操作功能。 、技术要求 1 ?语音信息分17段以上，至少保证9站线路的语音播报信息的存储； 2 ?能按报站要求任意组合放音； 3 ?具有正报、反报、重报、回退、复位功能（其中回退为提高要求）； 4 ?有加、减、正反选择、重复、清零、录音、放音、地址选择等按键或DIP开关； 5 ?输出不失真功率大于125mW ； 6 .能实现指定地址人工控制长度的录音； 7?能用LED指示当前站的位置（提高要求）； 8 ?每次播报时，每条信息必须播报两次； 9 .具有在系统编程功能； 三、设计原理 1. ISD1420单片20秒高保真语音录放IC ISD1420为美国ISD公司出品的单片语音录放电路。内部电路由振荡器、语音存储单元、 前置放大电路、抗干扰滤波器和输出放大器组成。最小的录放系统仅由一个麦克风、一个喇 2 叭、两个按钮、一个电源和少数电阻电容组成。录音内容存入EPROM永久存储单元，具有 零功率信息存储功能，这个独一无二的方法是借助于美国ISD公司的专利一一直接模拟存储 技术（DASTTM实现的。利用它，语音和音频信号被直接存储，以其原本的模拟形式进入E^PROM存储器。直接模拟存储允许使用一种单片固体电路方法完成其原本语音的再现，不仅语音音质优美，而且具有断电语音保护功能。 ⑴特点： ?所需外围元件少，电路简单，操作方便。 ?采用直接模拟量存贮技术DAST （Direct Analog Strorage Technology ），再现优质原声，没 课程机器视觉 院（系）物联网工程学院 专业控制工程 学生姓名王俊俊 学号 6151913031 指导教师陈莹 完成日期：2015年10月14日 巢湖学院本科毕业论文(设计)诚信承诺书 本人郑重声明：所呈交的本科毕业论文(设计)，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 本人签名：日期： 巢湖学院本科毕业论文 (设计)使用授权说明 本人完全了解巢湖学院有关收集、保留和使用毕业论文 (设计)的规定，即：本科生在校期间进行毕业论文(设计)工作的知识产权单位属巢湖学院。学校根据需要，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许毕业论文 (设计)被查阅和借阅；学校可以将毕业论文(设计)的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编毕业，并且本人电子文档和纸质论文的内容相一致。 保密的毕业论文(设计)在解密后遵守此规定。 本人签名：日期： 导师签名：日期： 巢湖学院2014届本科毕业论文（设计） 公交车语音报站电路设计 摘要 本设计主要目的是解决如何方便、准确地指示乘客到站的问题，利用语音播报方式进行报站和预报站，对所报站数进行文字显示和站名语音信息录放及站名选择控制等功能。系统使用AT89C52单片机来控制语音合成模块和液晶显示模块。语音模块采用MP3-TF-16P,这是一种利用简单的串口指令即可完成指定的语音或音乐，以及如何播放音乐等功能。这里不需经过数模之间或模数之间的相互转换，因此能够更好地再现语音的真实效果，避免了语音电路量化噪声和失真现象的出现。然后在配合液晶屏显示，就能使得该报站系统更加实用。系统包括单片机模块，语音电路模块，显示模块，键盘接口，复位电路及电源等。 关键字：语音提示；单片机；文字显示；公交报站 公共汽车语音报站器的设计 吴明春 摘要：优先发展城市公共交通，不仅可以缓解城市交通拥堵的问题，也是改善城市环境，促进城市可持续发展的必然要求。公共交通必须依靠科技进步来满足日益增长的社会需求，这一点已经成为共识。因此，公交车报站系统的发展的日趋完善已经成为必然。本文介绍了公交车报站器的发展以及对集中典型的报站器的介绍与分析。关键词：报站器门控单片机 GPS 语音报站 Abstract：Give priority to the development of urban public transport, can not only ease urban traffic congestion problem, but also improve the urban environment, and the inevitable requirement to promote sustainable urban development. Public transport must rely on scientific and technological progress to meet the growing needs of the community, which has become the consensus. Therefore, the maturing of the system of bus stations have become a necessity. This article describes the development of the bus stop, and stop the centralized typical presentation and analysis. Key word ：The DIAS , gated single-chip, GPS, voice stop 引言 城市公共交通是城市建设和发展的重要组成部分，是影响国民经济和社会发展的具有全局性、先导性的基础产业，加快城市公共交通事业的发展，也是加快城市化进程的一项重要内容。随着城市区域不断扩大、旅游资源的发展、城市人口的增加、道路网络的构筑、人民生活水平的提高，以及政府“公交优先”的政策推行，为城市公共交通事业的发展创造了良好的经营环境。随着国民经济的飞速发展，公交系统也日新月异[4]。不仅公交车的型号不断更新换代，而且为了公司效益目前大半改成无人售票车。报站也由原来的售票员报站给有司机按键报站了。但是由于公交司机又要开车，又要兼顾按键报站，所以常常出现误报、漏报等现象，不能满足公交系统的要求；另一方面，由于司机开车时为报站分散精力，也对公交的安全运行埋下了隐患。因此，对自动报站系统的需求也日益强烈。自动报站可节省员工开支，又可以利用报站器播报标准的普通话站名。 1. 国内外报站器的发展现状 基于单片机的公交车自动报站系统设计毕业设计 第一章公交车自动报站系统设计的意义及任务 1.1公交车自动报站系统设计的意义 随着城市化进程的加快，公交交通作为城市的基础设施之一，仍然是绝大多数出行者的首选交通式。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，在绝大多城市已经被淘汰。随着科学技术的日益发展和进步，微型计算机已经在很多领域得到广泛的应用。在声学领域，微机技术与各种语音芯片的结合，既可以完成语音的合成技术，又可以使得公交车报站器的实现，从而为市民提供了更加人性化的服务，鉴于公交车报站的具体情况，结合公交车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报站系统。 公交车报站系统的设计应用单片机，LED显示，语音芯片，使得到站信息及提示信息以语音和显示的方式告知市民，为市民提供更人性化，更完善的服务。 选题的研究现状如下所述： 目前公交车报站系统技术主要有以下几种：第一种是目前最常用的系统，到站前由乘务人员按动进站按钮开始报站，出站时由乘务人员按下出站按钮并且开始预报下站的站名；第二种是门控语音报站器，将开门、关门时转换信号和语音报站器连接，开门和关门时自动报站；第三种是无线信标语音报站器，它是在每个公交车站点设置发射信标点，公交车临近到站点左右会收到信标信号，开始自动报站，出站后信号消失，开始预报下一站，此报站器报站准确，但需要为每个站点组建无线发射信标，建设复杂、费用高，大部分站点无电源供应，公交车数量多时存在频率干扰问题，且较严重，用户修改站点非常不方便，系统维护成本高；第四种就是GPS自动语音报站器，此报器是在公交车上安装GPS自动语音报站器，自动识别站点并报告站点信息。 1.2设计任务 公交车自动报站系统的主要设计任务如下： 1). 通过大量的参考文献，了解公交车报站系统的相关技术与概念，并做出一些总结。 2). 不同公交线路的站名的输入和更换。 3). 可以完整地手动播报一条公交线路的站名，包括上行线路与下行线路。 4). 使用本系统可以进行语音播报，使报站器更人性化。 5). 可以在LED显示屏上显示时间、日期、报站信息、提示语和广告。 公交客车自动报站器设计方案 1.1自动报站器的来源与意义 如今公交客车已经在各个城市普及，给人们带来很多方便，在公交车上安装自动报站器更加方便了人们的出行，尤其是对不熟悉公交线路的乘客，同时在相当大的程度上免除了乘务人员沿途报站的麻烦。因此，公共汽车的报站直接影响服务的质量。 随着科学技术的日益发展和进步, 无人售票公交车在街上多起来了，自动语音报站器被广泛使用，传统由乘务人员人工报站的方式，因其 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，本文拟设计一种由单片机控制的公交车自动报站器。 公交车自动报站器的设计主要是为了弥补改变传统语音报站器必须由乘务员报站的落后方式，进站、出站只需由司机按下功能键完成自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。 1.2自动报站器的发展现状 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。作为公共汽车还要求有醒目和减少乘务人员劳动强度的电子报站器，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。 作为一个城市的公交企业，它既要代表政府体现当地城市的形象，又要尽一切力量减少政府投资，创造良好的社会 效益和经济效益。而传统的公交运营系统的装备和管理模式较难达到这两者的完美结合。随着科学技术的发展，公交应用系统 目前公交车报站有三种方式。 一种是利用GPS全球卫星定位系统的公交车报站系统。GPS 系统是由美国 GPS自动语音报站器具有一下特点： a. b. c. d. e. 目前在美国部分城市GPS卫星定位系统已经投入使用，国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，尤其是一些中小城市无法承受。国GPS 语音自动报站系统处于试验阶段仅有部分发达城市有试验线路采用GPS 语音自动报站器。 第二种是基于MP3的自动报站器。随着城市的快速发展，公交线路不时地在进行调整，站名也随之进行变化， 因而使研制一种新型汽车报站器显得极为重要。基于MP3报站器可非常方便地更换播放容，并可播放高品质的音乐基于MP3的新型公交车自动报站器系统以MP3格式作为语音存储方式，具有音质好、抗干扰、功能强、使用简便等一系列优点。 采用单片机作为主控CPU及解码MP3数据，实现对报站信息播放、点阵字符显示、文件存储以及用作优盘功能时USB 毕业论文文献综述 机械设计制造及其自动化 模拟公交车报站系统设计 一、研究现状 从古至今，衣食住行中的行，一直是人们关注的话题。古时那畜力横行的年代诞生了马车，诞生了驿站，都为出行提供了便利，使得人们能走地快见识地更多。等到进阶到了工业革命之后，交通工具的发展跃上了新的台阶，蒸汽机与内燃机大大超越了畜力的极限，人们的行走力被不断地更新，先进的交通工具登上了舞台。随着社会的进步，汽车走入了富有人家，而普通的人们也拥有了公共交通工具，公交车就是那么一个产物。 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。公共汽车为外出的人们提供了便利的同时，其报站服务越来越总体影响服务的质量。近年来，过去极为普遍的极为传统的主要由售票员报站的公交车越来越少，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，无人售票公交车在街头的广泛普及，公交车报站器就越显得重要了，对公交车报站系统的要求也越发高。伴着科学技术的日益发展和进步，微型计算机技术已经在许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，即可完成语音的合成技术，语音报站器也随之被广泛使用。技术的进步带给了产业的更新，过去古老的乘务员沿途报站的方式，可以有效的慢慢放弃，避免了乘务员代理的麻烦的同时，更给许多不熟悉公交线路的乘客带来了方便，从而为市民提供了更加人性化的服务。 二、存在问题 科学技术的日益发展和不断进步，大多数城市居民的习惯于公交车出行，又有新的不满开始产生和堆积。当前的公交车系统，最多使用的，仍然是最为传统的人工售票员报站系统和略先进的司机人工按键报站系统。 传统的人工售票员报站需要两个人来操作，而现在劳动力型产业在渐渐被智能化与自动化产业替代。尤其是售货员，不光需要负责售票的工作，还要承担准确的为乘客报站的工作。很多地区，带有地方口音的售票员操着不正规的普通话报站，外来务工人员经常是很难听的懂售票员所报出的消息以至于打乱原有计划，从而引起很多的麻烦。 公交车上的人工按键报站也开始渐渐无法满足大家更高的要求。主要表现为：(1) 报站不准确: 由于司机在操作报站系统时经常会按错键或忘记按键，而且在调整系统时会连续报出几个站点，让不熟悉路线站点的乘客不知所措。(2)安全隐患:每次报站时都需要由驾驶员对报站器进行操作，而在 公交车报站器的设计与实现Design and Realization of the Bus Stop-Reporting Mechanical 公交车报站器的设计与实现 [摘要]本文介绍了基于凌阳十六位单片机精简开发板—61板SPCE061A、LED键盘和SPR_4096显示模组制作的简易公交车报站系统，利用SPR_4096模组存储语音资源和利用了LED键盘显示模组完整地播放一条公交线路的站名，并且能够显示日期和时间，具有时间日期的设置功能。首先给出了模拟公交车报站器的选题背景和设计方案。再次详细地介 绍了系统设计过程中要用到的各种模块（主控板模块、SPR模组模块、LED显示模组模块）的工作原理和主要功能以及语音压缩的方法和过程。最后详细地介绍了系统设计过程中各 种模块的硬件设计和软件设计的实现过程，最终成功实现了公交车报站和在数码管上显示 时间日期等基本功能。 [关键词]公交车报站器SPCE061A芯片SPR4096模组LED键盘显示模组语音压缩 Design and Realization of the Bus Stop-Reporting Mechanical [Abstract] This paper introduces the Facilitated Bus Stop-Reporting System based on the Sunplus sixteen-singlechip developing panel-SPCE061A, which using SPR_4096 modular and LED keyboard displaying modular completely broadcasts the stop names of a bus route and shows the date and time with the function of setting the time and date. Firstly , this paper gives the choosing background and the designing scheme of the Imitated Bus Stop-Reporting System. Secondly, it explicitly introduces the operating principle and main function of kinds of modules used in the system design (master control board module, SPR modular module and LED displaying modular module) as well as the method and the process of the speech compression. Finally, it detailedly explains the design process of the module hardware and software so that and the functions of the Bus Stop-Reporting, the time and date-showing are accomplished. ［Keywords］Bus Stop-Reporter SPCE061A chip SPR4096 Modular LED keyboard Displaying Modular Speech Compression 基于单片机的公交车报站器的设计Based on single chip design of bus stops 目录 摘要..................................................................................................................................... I Abstract.................................................................................................................................... II 第1章绪论 (1) 1.1 课题研究背景及意义 (1) 1.2 国内外研究现状 (1) 1.3 主要设计目标 (2) 1.4 本文研究内容 (2) 第2章系统硬件设计 (3) 2.1 基于单片机的公交车报站器系统总体设计 (3) 2.2 电源系统设计 (3) 2.3 中央处理单元 (4) 2.3.1 STC89C52单片机主要特性 (4) 2.3.2 单片机的最小系统 (5) 2.4 语音播报模块 (6) 2.4.1 ISD4004语音芯片 (6) 2.4.2 语音电路设计 (6) 2.5 显示模块 (7) 2.5.1 8×8点阵模块介绍 (7) 2.5.2 显示电路设计 (8) 2.6 按键控制模块 (9) 2.6.1 键盘扫描原理 (10) 2.6.2 键盘电路设计 (10) 2.7本章小结 (11) 第3章系统软件设计 (12) 3.1 公交车报站器软件总体设计 (12) 3.2 录音子程序设计 (12) 3.3 报站子程序设计 (13) 3.4 本章小结 (14) 第4章软件仿真 (15) 4.1 仿真电路设计 (15) 一种基于ISD1760的公交车语音报站系统设计摘要：设计了一种基于isd1760语音芯片的公交车语音报站演示系统。主控芯片采用了基于首款采用arm cortex m3内核的stellaris系列中具有代表性的lm3s811，通过isd1760的独立按键模式录制语音信息，然后利用isd1760的ssi模式接口和lm3s811同步串行端口连接通信，实现语音芯片按照主控芯片发送的信息组合语音片段，让语音芯片一定逻辑播放语音提示信息。搭建并调试了电路，结果表明，该系统能准确的进行语音报站。 abstract： bus stops speech system was designed based on isd1760. master chip adopt the stellaris texas instruments，the representative lm3s811 isd1760 independent button mode through recorded voice messages， then use the ssi model isd1760 interfaces and lm3s811 synchronous serial port to the communications， realize voice chip send information according to the main control chip vocal segments， realize the combination of voice chip certain logic broadcast audio information. build and debug the circuit， the results show that the system can accurately voice stop. 关键词： lm3s811；isd1760；ssi；语音报站 key words： lm3s811；isd1760；ssi；bus stops speech 中图分类号：tp39 文献标识码：a 文章编号： 姓名黄杰锋 专业班级08交控2 论文名称公交车语音报站器的应用现状调查分析指导教师梁伯栋 摘要 随着国民经济的快速发展，城市建筑规模不断增大，大城市人口高度集中并大幅度增长，随之而来的是汽车拥有量急剧上升，交通需求迅速扩大，导致道路交通基础设施的发展相对滞后。实施“公交优先”是解决我国城市交通发展问题的有效途径，也是我国目前城市交通发展的基本政策。公交智能化是智能交通的一个重要子领域，同时也是落实“公交优先”，使城市交通与社会经济和谐发展的重要组成部分。而在到站后能够及时报站的公交语音报站器能提高公交服务质量，有助于实施公交智能化。本文将阐述公交语音报站器的发展状况与需求，对其应用种类进行介绍。在此基础上，针对公交语音报站器的声音过大及公交语音报站广告等社会民众反应的问题进行分析研究，提出建议，同时对公交语音报站器的未来给予预测。 关键词：公交车；GPS语音报站；语音报站广告 目录 前言 (3) 1. 公交语音报站器 (3) 2. 公交语音报站器的需求分析 (4) 3.报站器的发展状况与趋势 (5) 3.1 当前国内外公交车的报站的现状 (5) 3.2 公交报站器的发展趋势 (5) 4.语音报站器在公交车上的应用 (6) 4.1 在公交车上的应用 (6) 4.2 语音报站器的种类 (6) 4.3. GPS全自动语音报站器简介 (7) 4.4 GPS全自动语音报站器功能特点 (8) 4.5 GPS全自动语音报站器未来趋势 (9) 5.公交语音报站器对市民的影响 (10) 5.1报站声音过大对市民的影响 (10) 5.2.公交车语音报站广告对市民的影响 (10) 结束语 (11) 参考文献 (12) 致谢 (13) 第1章绪论 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，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人员沿途报站的麻烦，给许多不熟悉公交线路的乘客带来了方便。 1.1 课题研究的背景及意义 公共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许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，设计了一种由单片机控制的公交车自动报站系统[1]。 公交车自动报站器的设计主要是为了弥补改变传统语音报站器必须有司机操控才能工作的落后方式，进站、出站自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[2]。 1.2 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。作为公共汽车还要求有醒目和减少乘务人员劳动强度的电子报站器，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。 公交车报站器在公交事业中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全球卫星定位系统的公交车报站系统，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[3]。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，尤其是一些中小城市无法承受。另外两种是手动电子报站和人工报站的方式，而它们都离不开司务人员，加大司乘人员的工作强度。手动电子报站一般有司机或者乘务员控制，经常出现错报，误报的情况[4]。 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，亦是不断追求的目标[5]。 1.3 设计的主要目标任务 本课题要求设计一公交车自动报站系统，以实现公交车的语音自动报站，即在进站、出站时候自动播报语音提示信息及服务用语，同时利用LED点阵电路进行汉字显示。本设计要求利用AT89C51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、汉字点阵显示电路、电源电路等。 1.4 技术指标 工作电压24V 静态功耗≤6W 音频输出≥10W 信噪比34DB 系统容量可容纳300个站点信息和8分钟语音广告信息 环境温度-30℃～80℃ 最大广告条数100条 摘要 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。 本文应用单片机技术、语音合成技术设计了一种公交车语音报站和汉字显示系统，它能很好的模仿人完成报站任务，从而解决了人工报站不准确不方便等问题。本文设计的新型的公交车语音报站系统，AT89C52单片机为核心，外扩ISD1730语音芯片，LED 显示器和行列驱动芯片。 主要有单片机的线编程模块，话筒，语音芯片，功放、键盘按钮、LED显示程序。通过对单片机语音模块的编程，实现语音播报，再有扬声器、及放大电路放大，同时也可以手动触发音频播放，设置站台号，再通过LED显示程序显示出来。该公交语音报站系统，方便简单、功能稳定，具有一键智能操作等功能。 【关键词】单片机、语音芯片、LED显示器 Abstract Bus become necessary choice of city people travel after facing the question is how the passengers to get off the train at the right, how to know the car open to where, will also be on the way through which the station. In some of the passengers need to pay attention to the situation, such as car in turn need to pay attention to, or need to give up her seat, etc., then what should I do? The solution is to use the bus stops play the voice and prompt passengers. In today's society, even in today, more and more private cars, buses are still among their first choices of investment with people travel, because the bus has the advantages of convenient, quick and they are cheaper. Traditional bus stops is mainly composed of the conductor stops, but some of the conductor has a strong local accent, caused difficult for outsiders to ride the bus, on the other hand, as the unmanned vehicle, bus stops, the more important the. This paper introduces the design principle of a new bus automatic stop reporting system, which centers AT89C52 Single Chip Micyoco, concerning ISD1730 speech chip, dot matrix LED character display screen and line driver chip. this system mainly include the single chip microcomputer line programming module, microphone, voice chip, power amplifier, the keyboard button, liquid crystal display program. Based on single chip microcomputer voice module programming, the realization of speech, no speaker, and amplifying circuit amplifier, at the same time can also manually trigger audio playback, set up the platform, through the LED display program. Change to bus voice stops system, simple, convenient and stable function, general promotion value 【keywords】singlechip、voicechip、LEDdisplay基于单片机的公交车报站系统毕业设计
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