畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）基于單片機(jī)的公交車(chē)報(bào)站系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、誠(chéng)信聲明本人簽名:本人鄭重聲明：本論文及其研究工作是本人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo) 下獨(dú)立完成的，在完成論文時(shí)所利用的一切資料均已在參考文獻(xiàn)中 列出。年 月 fi畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)設(shè)計(jì)題目：基丁單片機(jī)的公交車(chē)報(bào)站系統(tǒng)設(shè)計(jì)系部：機(jī)械工程系專(zhuān)業(yè): 機(jī)械電子工程 學(xué)號(hào):112012212學(xué)生：指導(dǎo)教師(含職稱(chēng)):(講師)1 課題意義及目標(biāo)學(xué)習(xí)并掌握單片機(jī)及相關(guān)知識(shí)；實(shí)現(xiàn)公交車(chē)語(yǔ)音報(bào)站并有誤報(bào)糾錯(cuò)功能，能播報(bào) 語(yǔ)音提示信息及服務(wù)用語(yǔ)；在查閱資料的基礎(chǔ)上，完成系統(tǒng)整體方案設(shè)計(jì)；完成系統(tǒng) 硬件設(shè)計(jì)，完成控制、顯示及語(yǔ)音部分的設(shè)計(jì)，完成系統(tǒng)元器件的選型，在掌握電子 線路圖繪制工具軟件的基礎(chǔ)上，完成系統(tǒng)組成框圖的繪制、完成

2、相關(guān)電路圖及系統(tǒng)原 理圖的繪制；完成系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)包括軟件流程圖的繪制及程序的編制及調(diào)試。2. 主要內(nèi)容(1) 、認(rèn)真閱讀任務(wù)書(shū)，通過(guò)查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料，在了解課題研究目的意義及現(xiàn)狀 等基礎(chǔ)上，構(gòu)建設(shè)計(jì)方案并進(jìn)行充分論證，并撰寫(xiě)開(kāi)題報(bào)告；(2) 、進(jìn)行系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)，熟悉開(kāi)發(fā)環(huán)境；(3) 、系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)，系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)；(4) 、畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)；3. 主要參考資料1 李曉林單片機(jī)原理與接口技術(shù)m北京：電子工業(yè)出版社，20132 徐沐龍單片機(jī)原理及應(yīng)用m.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，20134. 進(jìn)度安排設(shè)計(jì)各階段名稱(chēng)起止 fi期1閱讀任務(wù)書(shū)，通過(guò)查閱資料，撰寫(xiě)開(kāi)題報(bào)告 并進(jìn)行開(kāi)題答辯；2015-03-03

3、s 2015-03-232系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)，硬件選型及原理圖繪制；2015-03-242015-04-133繪制軟件流程圖，中期答辯；2015-04-142015-05-044程序編制及調(diào)試；2015-05-05 s 2015-06-015撰寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)，準(zhǔn)備畢業(yè)答辯2015-06-022015-06-22基于單片機(jī)的公交車(chē)報(bào)站系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘 要：公交車(chē)作為常用的交通工具為人們的出行提供了方便快捷的服務(wù)，公交車(chē)的 報(bào)站則肓接影響服務(wù)的質(zhì)量。針對(duì)當(dāng)前普遍使用的公交報(bào)站器，木課題在其基礎(chǔ)上進(jìn) 行了改進(jìn)，設(shè)計(jì)了一款基于單片機(jī)的手動(dòng)公交報(bào)站系統(tǒng)。該系統(tǒng)以at89c51單片機(jī)為核心控制部分集合了 lcd顯示

4、,isd4004語(yǔ)音播放, 按鍵控制等多個(gè)模塊。主要實(shí)現(xiàn)的功能為：進(jìn)站和出站時(shí)，通過(guò)鍵盤(pán)手動(dòng)控制報(bào)站， 同時(shí)可將信息及服務(wù)用語(yǔ)在顯示屏上顯示，使得乘客能及時(shí)了解所需信息，為市民提 供更人性化，更完善的服務(wù)。與此同時(shí)，還增加了誤報(bào)糾錯(cuò)功能使系統(tǒng)更加完善。關(guān)鍵詞：公交報(bào)站，lcd, at89c51單片機(jī)design of bus station system based on mcuabstract： bus as the commonly used transport for people to travel to provide a convenient and fast service.th

5、e newspaper station directly affects the quality of service. aiming at the bus stop which is used widely today.this thesis has canied on the improvement, designs a manual public transportation station system based on scm.the system takes single-chip microcomputer as the core control part of the coll

6、ection of lcd display, isd4004 voice playback, buttons control and other modules. the main function is: the driver can control the report station through the keyboard manual when inbound and outbound.at the same time, the information of station will be displayed on the lcd screen so that the passeng

7、ers can understand the required information in time. this will provide the public with more humane and more perfect service. at the same time, it also adds the error correction function to make the system more perfect.keywords: bus station, lcd, at89c51 microcontroller目錄1前言11.1選題的背景及意義11.2公交報(bào)站系統(tǒng)的研究現(xiàn)

8、狀與發(fā)展方向22系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)42.1系統(tǒng)的工作原理42.2方案比較與選擇43硬件設(shè)計(jì)63.1主控電路設(shè)計(jì)63.1.1單片機(jī)選型63.1.2振蕩電路63.1.3復(fù)位電路83.2語(yǔ)音電路設(shè)計(jì)103.3 顯示電路設(shè)計(jì)143.4按鍵電路設(shè)計(jì)143.4.1按鍵的確認(rèn)163.4.2按鍵防抖動(dòng)技術(shù)16343按鍵保護(hù)164軟件設(shè)計(jì)174.1主程序流程圖174.2模塊程序設(shè)計(jì)18421語(yǔ)音播放流程圖184.2.2顯不模塊流程圖204.2.3按鍵模塊215總結(jié)22參考文獻(xiàn)24致謝25附錄261前言1.1選題的背景及意義當(dāng)今社會(huì)在伴隨著經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，城市化進(jìn)程提高的同時(shí)，對(duì)于交通出行的要求 也越來(lái)越高。而作為一個(gè)

9、人口大國(guó)，這一問(wèn)題尤為明顯。近年來(lái)人們的個(gè)人收入都有 了很大的提高，因此越來(lái)越多的人都有了私家車(chē)，但這最肓接的后果就是增大了城市 交通的壓力。公交車(chē)的存在極大的緩解了城市交通的壓力，公交線路遍布整個(gè)城市， 完全能夠滿足人們?nèi)粘５某鲂?，不僅方便快捷而且經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，與此同時(shí)更減少了汽車(chē) 尾氣排放,發(fā)展公共交通事業(yè)是城市發(fā)展建設(shè)中非常重要的一環(huán)。想要吸引市民乘坐 公交車(chē)出行，首要的方法就是提高公交車(chē)運(yùn)營(yíng)服務(wù)水平。作為市民出行的主要交通工具之一，公交車(chē)的服務(wù)系統(tǒng)配置將直接影響乘客的出 行體驗(yàn)。對(duì)于公交車(chē)大家都是非常熟悉的，在工作日出行最避免不了的就是擠公交了, 過(guò)去，公交車(chē)上通常是由司機(jī)或者售票員在到站

10、時(shí)報(bào)站，由于各地的方言口音等都存 在或多或少的差異，很容易給乘客造成困擾，導(dǎo)致坐錯(cuò)或坐過(guò)站，有時(shí)需要售票員喊 好幾遍，這種方式既費(fèi)時(shí)費(fèi)力又有很多弊端，這點(diǎn)在過(guò)去木人也深有體會(huì)。隨著科技進(jìn)步，現(xiàn)在大多數(shù)城市中公交車(chē)都已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了無(wú)人售票方式，而微機(jī)技 術(shù)和語(yǔ)音芯片等技術(shù)的發(fā)展使得公交報(bào)站器誕生了，手動(dòng)公交報(bào)站即由司機(jī)手動(dòng)操 作，通過(guò)操作系統(tǒng)的按鍵，當(dāng)汽車(chē)進(jìn)站時(shí)，按下按鍵，系統(tǒng)調(diào)用程序中當(dāng)前站點(diǎn)的信 息通過(guò)語(yǔ)音芯片由擴(kuò)音設(shè)備播放給乘客；出站時(shí)同理，提醒乘客下一站的站名。現(xiàn)在 的報(bào)站系統(tǒng)除了基木的報(bào)站功能外還添加了許多服務(wù)用語(yǔ)，例如：在上車(chē)時(shí)提醒乘客 給老人、孕婦讓座，下車(chē)時(shí)注意安全等。這些功能使得公

11、交系統(tǒng)更加完善同時(shí)也為乘 客提供了更加人性化的服務(wù)。手動(dòng)公交報(bào)站雖然操作簡(jiǎn)便但也存在一些弊端，司機(jī)在開(kāi)車(chē)的同時(shí)，還要分出精 力操作報(bào)站器，容易分散注意力也增加了工作量，尤其是上下班高峰期，車(chē)輛擁堵、 路況復(fù)雜，這種情況下會(huì)存在很大的安全隱患，這就是為什么大家有時(shí)在乘車(chē)時(shí)會(huì)發(fā) 現(xiàn)司機(jī)沒(méi)有報(bào)站。另一方面，由于是人工操作，出現(xiàn)差錯(cuò)是必不可少的，如錯(cuò)報(bào)、漏 報(bào)等在所難免，有時(shí)沒(méi)有報(bào)站，下一站又連報(bào)了好幾站的情況相信大家也是遇到過(guò)的。針對(duì)上述情況，木課題模擬設(shè)計(jì)了一款手動(dòng)公交報(bào)站系統(tǒng)，具有基木的報(bào)站功能。同時(shí)增加了改錯(cuò)功能，即出現(xiàn)錯(cuò)報(bào)、漏報(bào)時(shí)，司機(jī)可以通過(guò)按鍵選擇上一站或下一站 重新報(bào)站，減少了報(bào)站出錯(cuò)

12、帶來(lái)的影響；另外，系統(tǒng)配備了液晶顯示屏，能夠顯示當(dāng) 前站及下一站站名。因?yàn)榫湍救怂?jiàn)的公交車(chē)上都是在車(chē)內(nèi)一側(cè)設(shè)有公交線路站牌， 到一站后該站紅燈亮，由于方位問(wèn)題很多乘客不容易看到，對(duì)于不熟悉線路的乘客如 果沒(méi)聽(tīng)清報(bào)站很容易坐過(guò)站，而通過(guò)車(chē)載液晶屏可以及時(shí)獲取站臺(tái)信息，很好的避免 了上述情況發(fā)牛。1.2公交報(bào)站系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀與發(fā)展方向公交車(chē)自誕牛以來(lái)一直伴隨著城市交通事業(yè)的變化發(fā)展。在不同的城市，受到人 口、環(huán)境、人均收入等各種因素影響公交系統(tǒng)稍有差別。根據(jù)公交車(chē)報(bào)站的方式可以 將起分為：人工報(bào)站、手動(dòng)語(yǔ)音報(bào)站、自動(dòng)報(bào)站。過(guò)去在鄉(xiāng)鎮(zhèn)中乘車(chē)人數(shù)很少，地域 也小，到目的地時(shí)只要乘務(wù)人員提醒一下即可；

13、在城市中人口流動(dòng)大，交通線路復(fù)雜 只靠乘務(wù)人員很難承擔(dān)這樣的工作量，因此一套智能公交報(bào)站系統(tǒng)是必不可少的，而 手動(dòng)報(bào)站器造價(jià)低廉，操作簡(jiǎn)單，低成木即可實(shí)現(xiàn)所需的各種功能。在交通線路繁多 的城市是首選方案；在較為發(fā)達(dá)的大城市中人流量極大，經(jīng)濟(jì)科技條件完全可以建立 自動(dòng)報(bào)站系統(tǒng)設(shè)施，可以達(dá)到報(bào)站零錯(cuò)誤的同時(shí)也減輕了司機(jī)的工作量。公交車(chē)報(bào)站系統(tǒng)的研究不論是在國(guó)內(nèi)還是國(guó)外都經(jīng)歷了很久的歷史：(1) 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀我國(guó)由于經(jīng)濟(jì)起步較晚，所以從事該方面硏究的時(shí)間較短。城市公共交通設(shè)施的 建設(shè)和發(fā)展一直都落后于其他國(guó)家，公交車(chē)在其中的作用也一直沒(méi)有受到過(guò)重視。肓 到近些年來(lái)隨著車(chē)輛的急劇增加導(dǎo)致的交通擁擠、尾

14、氣污染、環(huán)境惡化等一系列問(wèn)題 引起了人們的重視，政府認(rèn)識(shí)到了公交車(chē)在其中的重要性，開(kāi)始加大對(duì)公交設(shè)施建設(shè) 的投資。由此產(chǎn)牛的公交車(chē)報(bào)站系統(tǒng)也有了很大進(jìn)步，到目前為止全國(guó)大多城市已基 木普及了智能報(bào)站系統(tǒng)，而部分發(fā)達(dá)城市已經(jīng)建立了完整的自動(dòng)報(bào)站設(shè)施，由總站統(tǒng) 一調(diào)度，能讓資源得到充分的利用。(2) 國(guó)外研究現(xiàn)狀在國(guó)外對(duì)于這方面的研究要比國(guó)內(nèi)早幾十年，而其中較早的則是日木，大約是在20世紀(jì)70年代研制出了公共汽車(chē)定位系統(tǒng)，這一研究就是智能公交系統(tǒng)的雛形。而 后來(lái)人們所知道的ctcs系統(tǒng)也是由日木設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的；之后稍晚一些從事該方面研究 的是美國(guó)。與日木不同，美國(guó)的側(cè)重點(diǎn)在對(duì)幽行者性息、電子收費(fèi)、車(chē)隊(duì)

15、管理以及交 通需求管理等方面的研究，而其中也包括了車(chē)輛自動(dòng)定位系統(tǒng)；歐洲各國(guó)家城市都有 著悠久的歷史，基于街道較為狹窄的特點(diǎn)，其研究重點(diǎn)在于建設(shè)公交專(zhuān)用道和公交信 號(hào)優(yōu)先。無(wú)論是何種的研究方向，其最終目的都是為人們提供更加方便快捷更加舒適的出 行體驗(yàn)。通過(guò)這些我們不難看擊公交報(bào)站器將逐漸由人工手動(dòng)向自動(dòng)化、智能化發(fā)展, 實(shí)現(xiàn)完全自動(dòng)化是其必然的發(fā)展方向。2系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)2. 1系統(tǒng)的工作原理根據(jù)公交報(bào)站器的功能要求，設(shè)計(jì)了如圖2的結(jié)構(gòu)圖，其中包括單片機(jī)核心控 制部分、單片機(jī)最小系統(tǒng)（電源、振蕩、復(fù)位電路等）、按鍵電路、顯示模塊、語(yǔ)音 模塊。木系統(tǒng)使用八位單片機(jī)作為控制器。當(dāng)系統(tǒng)接收到報(bào)站按鍵指

16、令時(shí)，單片機(jī)通過(guò) 語(yǔ)音芯片調(diào)用語(yǔ)音模塊錄制好的語(yǔ)音信息，再通過(guò)語(yǔ)音輸擊電路進(jìn)行語(yǔ)音報(bào)站。同時(shí), 單片機(jī)通過(guò)程序讀取站點(diǎn)信息，送入液晶顯示模塊，將站名、站數(shù)等信息顯示在屏幕 上。當(dāng)汽車(chē)到達(dá)某站時(shí)，司機(jī)或乘務(wù)人員通過(guò)鍵盤(pán)來(lái)控制系統(tǒng)進(jìn)行工作。顯示部分語(yǔ)音部分單片機(jī)最小系統(tǒng) i單片機(jī)按鍵部分圖2.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖2.2方案比較與選擇方案一：公交車(chē)自動(dòng)報(bào)站器就目前來(lái)說(shuō)，常見(jiàn)的自動(dòng)報(bào)站方式有如下幾種：一種是基于gps的公交報(bào)站系統(tǒng), 其原理是通過(guò)gps定位系統(tǒng)確定汽車(chē)當(dāng)前所在位置的坐標(biāo)，當(dāng)公交車(chē)到達(dá)預(yù)設(shè)站點(diǎn)一 定范圍內(nèi)時(shí)即自動(dòng)播報(bào)站臺(tái)信息以及服務(wù)用語(yǔ)等等，同樣離開(kāi)該范圍后，亦會(huì)播放出 站語(yǔ)音；另一種是無(wú)線射頻

17、識(shí)別技術(shù)，在各個(gè)站臺(tái)建設(shè)一個(gè)無(wú)線信號(hào)發(fā)射裝置，而車(chē) 上配備有接收裝置，到達(dá)站點(diǎn)范圍內(nèi)，解碼接收到的信號(hào)，調(diào)用程序，對(duì)站臺(tái)信息進(jìn) 行播報(bào)；除此之外 還有一種是通過(guò)對(duì)車(chē)輪軸的轉(zhuǎn)角脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，將計(jì)數(shù)值和預(yù)置 值對(duì)比，即可確定報(bào)站時(shí)刻，達(dá)到準(zhǔn)確報(bào)站的目的。還有一些使用很少的方式，這里 就不一一列舉了。這種報(bào)站方式最顯著的優(yōu)點(diǎn)就是節(jié)約勞動(dòng)力，全程自動(dòng)實(shí)現(xiàn)，無(wú)需人工操作而且 準(zhǔn)確快捷。但其最大的前提是要花費(fèi)大量人力物力進(jìn)行系統(tǒng)的建設(shè)，一旦建成所帶來(lái) 的效益也是不容忽視的。方案二：手動(dòng)報(bào)站在公交車(chē)上配有控制器，到站時(shí)司機(jī)只需按下按鍵，即可調(diào)用程序控制輸出模塊 進(jìn)行報(bào)站。與自動(dòng)報(bào)站的方式相比較，手動(dòng)報(bào)站功能

18、雖然落后很多，但其最大的優(yōu)勢(shì)在于造 價(jià)低廉，系統(tǒng)簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)。雖然在一定程度上增加了司機(jī)的工作，但由于低付出 高回報(bào)，只需少量操作即可達(dá)到接近自動(dòng)報(bào)站的效果，使得手動(dòng)報(bào)站在很多地區(qū)仍占 有較大的比例。對(duì)上述方案進(jìn)行比較，自動(dòng)報(bào)站系統(tǒng)普遍造價(jià)較高，定位精度能否符合要求，有 待研究；站臺(tái)裝置建設(shè)不僅費(fèi)時(shí)費(fèi)力，同時(shí)不同線路的信號(hào)干擾問(wèn)題也須要考慮。而 h旦公交線路發(fā)牛變化，增減站臺(tái)等都會(huì)造成系統(tǒng)無(wú)法正常運(yùn)行。由此也可以看出 自動(dòng)報(bào)站系統(tǒng)尚處于研究發(fā)展階段，還存在一些缺陷。自動(dòng)報(bào)站與手動(dòng)報(bào)站在輸出部分基木上相同，區(qū)別在于輸入信號(hào)是來(lái)源于手動(dòng)還 是其他方式。綜合上述分析結(jié)合單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的原則，木設(shè)計(jì)

19、選用手動(dòng)報(bào)站系統(tǒng)。 與自動(dòng)報(bào)站相比可靠性和性?xún)r(jià)比較高同時(shí)操作簡(jiǎn)單，更重要的是設(shè)計(jì)周期短，易于實(shí) 現(xiàn)和檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題也能夠及時(shí)修正。3硬件設(shè)計(jì)3. 1主控電路設(shè)計(jì)3.1.1單片機(jī)選型單片機(jī)的選擇對(duì)于后續(xù)的電路設(shè)計(jì)和軟件編程的工作量和復(fù)雜程度都有著很大 的影響，在選型時(shí)應(yīng)遵循基木原則，功能最低要求要能夠達(dá)到設(shè)計(jì)要求，在此基礎(chǔ)上 考慮可靠性以及性?xún)r(jià)比等。同時(shí)在設(shè)計(jì)時(shí)還要盡量用芯片完成，少用外圍器件，因?yàn)?過(guò)多的外接電路不僅會(huì)增加成木還會(huì)增加系統(tǒng)復(fù)雜性出錯(cuò)率也會(huì)相應(yīng)提高，因此要簡(jiǎn) 化外圍電路，盡可能用軟件功能取代硬件功能。綜合上述原則，木人選用了 at89c51 單片機(jī)。at89c51是一種帶4k字節(jié)

20、flash存儲(chǔ)器的低電壓、高性能cmos 8位微處理 器。選擇該型號(hào)是基于以下幾點(diǎn)：指令簡(jiǎn)單，易學(xué)易懂；外圍電路簡(jiǎn)單，硬件設(shè)計(jì)方 便；10 口操作簡(jiǎn)單，無(wú)方向寄存器；資源豐富，一般設(shè)計(jì)足夠用了，要實(shí)現(xiàn)木設(shè)計(jì)的 功能完全足夠了；價(jià)格便宜、容易購(gòu)買(mǎi)，資料豐富容易查到，程序燒寫(xiě)簡(jiǎn)單等多種優(yōu) 點(diǎn)。同時(shí)在單片機(jī)的學(xué)習(xí)中我們教學(xué)使用的也是該型號(hào)，因此對(duì)其功能和指令都較為 熟悉，在設(shè)計(jì)時(shí)也方便很多。3.1.2振蕩電路單片機(jī)系統(tǒng)內(nèi)都有晶體振蕩器，它通過(guò)與單片機(jī)內(nèi)部電路結(jié)合產(chǎn)生系統(tǒng)所需的吋 鐘頻率，而晶振頻率的高低直接決定了單片機(jī)運(yùn)行的快慢。主要由一個(gè)單級(jí)反相器組 成。xtal1為反相器的輸入，xtal2為反相

21、器的輸出?？梢岳盟鼉?nèi)部的振蕩器產(chǎn) 生時(shí)鐘，只要在xtal1和xtal2引腳上外接一個(gè)晶體及電容組成的并聯(lián)諧振電路， 便構(gòu)成一個(gè)自激振蕩器，此方法稱(chēng)為內(nèi)部方式。另一種方法為外部時(shí)鐘方式，外部振蕩信號(hào)通過(guò)xtal2端直接接至內(nèi)部時(shí)鐘電 路內(nèi)部反相放大器的輸入端xtal1端接地。上述兩種方式作用都是一樣的，即向系統(tǒng)提供時(shí)鐘，其區(qū)別是外部方式頻率穩(wěn)定 且精度高而內(nèi)部方式一般不夠準(zhǔn)確，存在一定誤差。在應(yīng)用時(shí)如果對(duì)準(zhǔn)確性要求不高 的話可以選用內(nèi)部時(shí)鐘方式。木設(shè)計(jì)采用內(nèi)部時(shí)鐘方式，這種方式的結(jié)構(gòu)緊湊，成木低廉，可靠性高。振蕩 器的電路中包括外接的反饋元件，即片外晶體振蕩器及電容cl, c2,它們組成的并

22、聯(lián)諧振回路構(gòu)成了一個(gè)自激振蕩器，向內(nèi)部時(shí)鐘電路提供振蕩時(shí)鐘。電容的大小取決 于片外晶體的振蕩頻率。振蕩器的電路如圖3所示。圖3.1振蕩電路圖在單片機(jī)中對(duì)所使用的振蕩晶體的參數(shù)要求如下：esr （等效串聯(lián)電阻）:根據(jù)所需頻率按圖3. 2選取。co （并聯(lián)電容）:最大7.0pfocl （負(fù)載電容）:3opf+3pf。其誤差及溫度變化的范圍要按系統(tǒng)的要求來(lái)確定。圖3. 2 esr與頻率的關(guān)系曲線在本設(shè)計(jì)中，在xtal1和xtal2引腳上外接一個(gè)12mhz的品振及兩個(gè)20nf 的電容。3. 1.3復(fù)位電路所有單片機(jī)在啟動(dòng)的時(shí)候都需要復(fù)位，使cpu及系統(tǒng)各部件處于確定的初始狀 態(tài)，并從初始狀態(tài)開(kāi)始工作。

23、at89c51單片機(jī)的復(fù)位信號(hào)是從rst引腳輸入到芯片內(nèi) 的施密特觸發(fā)器中的。當(dāng)時(shí)鐘電路工作后，持續(xù)給出2個(gè)機(jī)器周期的高電平即可完成 復(fù)位操作。復(fù)位方式分為手動(dòng)復(fù)位和上電復(fù)位：1、手動(dòng)復(fù)位手動(dòng)復(fù)位需要人為在復(fù)位輸入端rst上加入高電平。通常采取的辦法是在rst端 和正電源vcc之間接一個(gè)按鈕。按下按鈕后電源端的高電平就會(huì)直接加到rst端。 由于人的動(dòng)作即使很快也能使按鈕保持接通數(shù)十毫秒，保證能滿足復(fù)位的時(shí)間要求。2、上電復(fù)位at89c51的上電復(fù)位電路，只要在rst復(fù)位輸入引腳上接一電容至vcc端，下 接一個(gè)電阻到地即可。上電復(fù)位的過(guò)程是在加電時(shí)，復(fù)位電路通過(guò)電容加給rst端一個(gè)短暫的高電平信

24、號(hào)，此高電平信號(hào)隨著vcc對(duì)電容的充電過(guò)程而逐漸回落，即rst 端的高電平信號(hào)必須維持足夠長(zhǎng)的時(shí)間。上電復(fù)位適用于較為成熟的產(chǎn)品中，而手動(dòng)按鍵復(fù)位比較適合樣木制作或?qū)嶒?yàn)調(diào) 試等場(chǎng)合，因此木設(shè)計(jì)中采用手動(dòng)復(fù)位方式，電路圖如圖3.3所示3、復(fù)位后寄存器的狀態(tài)當(dāng)系統(tǒng)復(fù)位后，內(nèi)部寄存器的狀態(tài)如表3.1所列，即在sfrs中，除了端口鎖存 器、堆棧指針sp和串行口的sbuf外，其余的寄存器全部清0,端口鎖存器的復(fù)位 值為0ffh,堆棧指針值為07h, sbuf內(nèi)為不定值。內(nèi)部ram的狀態(tài)不受復(fù)位的影 響，在系統(tǒng)上電時(shí)，ram的內(nèi)容是不定的。表3.1復(fù)位后寄存器狀態(tài)專(zhuān)用寄存器復(fù)位值專(zhuān)用寄存器復(fù)位值pc000

25、0htconoohaccoohboohpswoohsp07hdptr0000hp0-p3ffhipxxx 00000bieox x00000btmodoohthooohtlooohth1oohtl1oohsconoohsbuf不定pcon(chmos)ox x x0000b3.2語(yǔ)音電路設(shè)計(jì)報(bào)站系統(tǒng)中語(yǔ)音部分也是重要的一塊，隨著科技產(chǎn)品集成化提高，語(yǔ)音芯片的研 究和應(yīng)用也越來(lái)越廣泛，因此也造成了芯片的種類(lèi)繁多，功能各異，要從眾多芯片中 做擊合適的選擇，要考慮多方面的因素。在選擇時(shí)首先要考慮設(shè)計(jì)的功能要求，木設(shè)計(jì)為公交報(bào)站器，因此芯片要以放音 功能為主，但同時(shí)考慮到站點(diǎn)變更等因素，也需要具有錄音

26、功能；由于報(bào)站器的使用 時(shí)間會(huì)很久，因此語(yǔ)音內(nèi)容保存的時(shí)間要久。通常有錄音功能的芯片也具有放音功能。就目前市場(chǎng)上常見(jiàn)的一些語(yǔ)音芯片中wtn3、wt5s、wth等系列是一次性語(yǔ)音 的，不作考慮；排除其它音質(zhì)不好的，語(yǔ)音長(zhǎng)度不合適的芯片后，我選擇了 isd4004 系列語(yǔ)音芯片。首先該系列語(yǔ)音芯片采用多電平肓接模擬量存儲(chǔ)技術(shù)，每個(gè)采樣值肓接存貯在片 內(nèi)閃爍存貯器中,因此能夠非常真實(shí)、自然地再現(xiàn)語(yǔ)音、音樂(lè)、音調(diào)和效果聲，避免了 一般固體錄音電路因量化和壓縮造成的量化噪聲和”金屬聲j在音質(zhì)上完全可以滿足報(bào)站的要求；同時(shí)芯片單片錄放時(shí)間為8到16分鐘，非常適用于移動(dòng)電話及其他便 攜式電子產(chǎn)品中。語(yǔ)音信息

27、存存放在閃爍存儲(chǔ)器中，可在斷電情況下保存一百年（典型 值），可反復(fù)錄音十萬(wàn)次。表3. 2管腳功能管腳名稱(chēng)pdip/soic管腳tsop管腳引腳說(shuō)明vcc122數(shù)字電路電源/led223led指示信號(hào)輸出/rese324芯片復(fù)位miso425sp1接口的串行輸出。mosi526spi接口的數(shù)據(jù)輸入端口。sclk627spi接口的時(shí)鐘。/ss728為低吋，開(kāi)啟spi接口。vssa81模擬地analn92芯片錄音或直通時(shí)，輔助的模擬輸mic+103麥克風(fēng)輸入+mig114麥克風(fēng)輸入vssp125負(fù)極pwm喇叭驅(qū)動(dòng)器地sp-136喇叭輸出vccp147pwm喇叭驅(qū)動(dòng)器電源sp+158喇叭輸出+vssp

28、169正極pwm喇叭驅(qū)動(dòng)器地aud/1710輔助輸岀，用來(lái)輸岀一個(gè)aud或agc1811自動(dòng)增益控制/vol1912咅量控制rosc2013振蕩電阻，決定芯片的采樣頻率vcc2114模擬電路電源/ft2215在獨(dú)立芯片模式下，當(dāng)ft 一直為/pla2316播放控制端/rec2417錄音控制端/era2518擦除控制端/fwd2619快進(jìn)控制端rdy/2720一個(gè)開(kāi)路輸岀。vssd2821數(shù)字地isd4004與外圍設(shè)備的連接：語(yǔ)音芯片isd4004主要與三部分外圍設(shè)備連接，即單片機(jī)控制電路、語(yǔ)音錄入電路和語(yǔ)音播放電路。電路圖如圖3. 4所示：iiltsu 34-6_8 p101t121314ss

29、sclkndsirxcdnfisoxcikvssdintncracncvssancncncncncncncncvssavccavssaauain+audoutauanamcapncisemom28 sclk27 ycc3.3 三2625 kly3(l1)24 kac232210uc19104876yain- ain+ bin- bin-aout vcc boutcm)功放21 i918 vcc3a i?沖16715r60.22uf1h10 c1e v、 i|vcvt103圖3.4 isd4004外圍電路連接圖j2speak3.3顯示電路設(shè)計(jì)顯不屏共分為電了顯不屏（led）和液晶顯不屏（lcd）

30、兩種。兩種顯示器各有 特點(diǎn)，并不能簡(jiǎn)單的作比較。由于液晶顯示器lcd （liquid crystal display）廣泛應(yīng) 用于微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，具有體積小、功耗低、顯示內(nèi)容豐富等特點(diǎn)，lcd在大小和 形狀上更加靈活，接口簡(jiǎn)單，不但可以顯示數(shù)字、字符，還可以顯示文字和圖形。而 且現(xiàn)在lcd已經(jīng)是單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì)中最常用的信息顯示器件了。因此木設(shè)計(jì)選用的 是lcd 1602液晶顯不屏。該顯示屏能同時(shí)顯示16列2行即32個(gè)字符，是一種專(zhuān)門(mén)用來(lái)顯示字母、數(shù)字、符 號(hào)等的點(diǎn)陣型液晶模塊。1602采用14腳接口，與單片機(jī)的連接電路如圖3. 5所示：圖3.5 lcd 1602與單片機(jī)連接電路圖3.4按鍵電

31、路設(shè)計(jì)最后是輸入部分的設(shè)計(jì)，木設(shè)計(jì)使用最簡(jiǎn)單的鍵盤(pán)輸入。鍵盤(pán)是由一些按鍵或開(kāi) 關(guān)組合而成的輸入設(shè)備，它是單片機(jī)系統(tǒng)中最常用的人機(jī)聯(lián)系的設(shè)備。操作人員可以 向系統(tǒng)輸入一些簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)或指令。鍵盤(pán)按其結(jié)構(gòu)形式可分為編碼式鍵盤(pán)和非編碼式鍵盤(pán)兩種類(lèi)型。編碼式鍵盤(pán)通過(guò) 其內(nèi)部的硬件電路自動(dòng)產(chǎn)生被按鍵的編碼。這種鍵盤(pán)使用方便但是價(jià)格較為昂貴;非 編碼式鍵盤(pán)則通過(guò)軟件程序來(lái)識(shí)別按鍵及鍵值；這種方式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但是不如編碼式 的使用起來(lái)方便，按鍵識(shí)別程序的編制也比較麻煩。此外鍵盤(pán)還可分為獨(dú)立式鍵盤(pán)和矩陣式鍵盤(pán)。當(dāng)所用按鍵較少時(shí)可選用獨(dú)立式按 鍵；矩陣式則用于按鍵較多的地方。木設(shè)計(jì)中需要實(shí)現(xiàn)的功能有進(jìn)站及出站語(yǔ)音報(bào)

32、站 還有在報(bào)錯(cuò)時(shí)，可以調(diào)節(jié)到上一站和下一站，因此一共需要四個(gè)按鍵，所以選擇獨(dú)立圖3.6按鍵電路在選定鍵盤(pán)后還必須要解決以下問(wèn)題：3.4. 1按鍵的確認(rèn)每一個(gè)按鍵即是一個(gè)機(jī)械開(kāi)關(guān)，按下按鍵后，首先要判斷按鍵是否按下，而鍵的 閉合與否則取決于口線的高低電平上。由于是機(jī)械開(kāi)關(guān)，考慮到機(jī)械觸點(diǎn)的彈性及電 壓突跳的因素，往往在觸電閉合或斷開(kāi)的瞬間會(huì)出現(xiàn)電壓抖動(dòng)，很容易造成按鍵確認(rèn) 失誤，因此就需要按鍵防抖動(dòng)技術(shù)。3. 4. 2按鍵防抖動(dòng)技術(shù)為了使系統(tǒng)對(duì)一次按鍵動(dòng)作只確認(rèn)一次鍵值，必須排除抖動(dòng)的影響，主要有硬件 及軟件兩種解決手段。硬件方法就是在按鍵電路中加入與非門(mén)電路，這樣即使按鍵吋反生抖動(dòng)也不會(huì)影 響

33、系統(tǒng)判斷鍵值；其特點(diǎn)是在每個(gè)按鈕上都要加消抖電路，對(duì)于按鍵較多的地方并不 適用；本設(shè)計(jì)中選用軟件消抖方式，即采用時(shí)間延遲的方法避開(kāi)抖動(dòng)，當(dāng)程序第一次檢 測(cè)到按鍵信號(hào)后延遲約10到20毫秒，再次檢測(cè)，如果按鍵處的電平狀態(tài)仍然保持不變, 則判定為按鍵按下，在按鍵釋放時(shí)同理。3. 4. 3按鍵保護(hù)除上述問(wèn)題外，還有另外一種情況即有時(shí)會(huì)有同時(shí)按下雙鍵或多個(gè)鍵。這種情況 是不在原先考慮情況屮的，因此我們要通過(guò)嚴(yán)格的邏輯處理。每次只處理一個(gè)按鍵， 期間對(duì)任何按鍵的操作不作處理，且不論一次按鍵時(shí)間有多長(zhǎng)，系統(tǒng)僅執(zhí)行一次的按 鍵程序。4軟件設(shè)計(jì)4. 1主程序流程圖圖41主程序流程圖打開(kāi)系統(tǒng)后，進(jìn)行初始化設(shè)置，

34、使系統(tǒng)各部分恢復(fù)到初始狀態(tài)，木系統(tǒng)旨在模 擬實(shí)現(xiàn)報(bào)站功能，所以預(yù)設(shè)5個(gè)站點(diǎn)。起始時(shí)默認(rèn)為上行線，系統(tǒng)開(kāi)始執(zhí)行按鍵掃描 程序，如有按鍵按下則判斷鍵值，并按照指令調(diào)用程序給語(yǔ)音模塊和顯示模塊執(zhí)行報(bào) 站功能，期間程序會(huì)不斷檢測(cè)是否到達(dá)終點(diǎn)站，如果到達(dá)終點(diǎn)站則會(huì)自動(dòng)切換到下行 線，重復(fù)上述過(guò)程。軟件設(shè)計(jì)過(guò)程采用模塊化設(shè)計(jì)，木系統(tǒng)共分為以下幾個(gè)模塊：主程序、語(yǔ)音模塊、 顯示模塊、按鍵模塊。4. 2模塊程序設(shè)計(jì)4. 2. 1語(yǔ)音播放流程圖語(yǔ)音部分較為簡(jiǎn)單，系統(tǒng)運(yùn)行后執(zhí)行上電操作，并進(jìn)行上電延遲肓至上電結(jié)束后 開(kāi)始執(zhí)行指令，調(diào)用預(yù)設(shè)地址中的內(nèi)容，進(jìn)行語(yǔ)音播放。v圖4.2語(yǔ)音播放流程圖4. 2. 2顯示模塊流

35、程圖系統(tǒng)上電后，顯示模塊初始化，當(dāng)接收到鍵盤(pán)指令后，調(diào)用預(yù)存的字符代碼，解 碼并通過(guò)液晶屏幕顯示出來(lái)。圖4.3顯示 模 塊 流 程 圖4. 2. 3按鍵模塊在按鍵控制部分，本設(shè)計(jì)采取的是軟件處理的方式。系統(tǒng)運(yùn)行后，開(kāi)始掃描按鍵 當(dāng)有按鍵按下，程序判斷按鍵電平狀態(tài)，若為低電平，則延時(shí)100ms,之后再次檢測(cè) 按鍵信號(hào)，若按鍵仍為低電平，則認(rèn)為此時(shí)為按下?tīng)顟B(tài)，之后再判斷鍵值，根據(jù)按鍵 執(zhí)行指令，跳轉(zhuǎn)執(zhí)行語(yǔ)音和顯示程序。否則判定按鍵沒(méi)有按下，重新進(jìn)行掃描。模塊 軟件控制流程如圖所示開(kāi)始v圖4. 4按鍵部分流程圖5總結(jié)經(jīng)過(guò)幾個(gè)月的努力，本次設(shè)計(jì)已接近尾聲。通過(guò)后期的調(diào)試、修改，系統(tǒng)已經(jīng)基 本實(shí)現(xiàn)了公交

36、報(bào)站的功能。本設(shè)計(jì)應(yīng)用了單片機(jī)的多種功能，從輸入信號(hào)采集，到數(shù)據(jù)處理，再到輸出控制 綜合了硬件軟件等手段。首先，本系統(tǒng)成本低，系統(tǒng)簡(jiǎn)單穩(wěn)定，只需簡(jiǎn)單的操作即可 完成完整的公交報(bào)站功能。系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)默認(rèn)為上行線，到達(dá)站點(diǎn)吋，按下按鍵即開(kāi)始 報(bào)站，同時(shí)在液晶屏上顯示站點(diǎn)信息及服務(wù)用語(yǔ)；出站時(shí)提示下一站，到達(dá)終點(diǎn)站白 動(dòng)切換到下行線。本系統(tǒng)的創(chuàng)新點(diǎn)在于增加了誤報(bào)糾錯(cuò)功能，即出現(xiàn)錯(cuò)誤吋可通過(guò)上 調(diào)和下調(diào)按鍵選擇站點(diǎn)重新報(bào)站。就目前的報(bào)站系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，當(dāng)司機(jī)漏報(bào)一兩站吋，下 一站就會(huì)連按幾下，所以會(huì)出現(xiàn)連報(bào)數(shù)站的情況，這會(huì)對(duì)乘客造成一定困擾。因此本 系統(tǒng)對(duì)此作出了一些改進(jìn)。在調(diào)試階段，本人也發(fā)現(xiàn)了系統(tǒng)存在的許

37、多不足。相比來(lái)說(shuō)，自動(dòng)報(bào)站還是要優(yōu) 于手動(dòng)報(bào)站的，但是由于實(shí)現(xiàn)有難度而且能力有限，所以退而求其次選擇了手動(dòng)報(bào)站。 另外本次所用lcd顯示屏只能顯示字符而無(wú)法顯示文字，因?yàn)槲淖诛@示涉及到了字 模提取等軟件，所以沒(méi)有實(shí)現(xiàn)。此外語(yǔ)咅部分只有原理設(shè)計(jì)也是不足之處?？傮w來(lái)說(shuō)，本次設(shè)計(jì)還是讓我受益匪淺，由最初拿到課題時(shí)的茫然無(wú)措，再到查 閱資料，方案篩選直到一涉步實(shí)現(xiàn)，使我不僅僅對(duì)所學(xué)的知識(shí)鞏固和加強(qiáng)，更重要的 是讓我學(xué)會(huì)了研究問(wèn)題的方法，只要認(rèn)準(zhǔn)目標(biāo)，知道自己要做什么，剩下的就是一點(diǎn) 點(diǎn)去付諸行動(dòng)。參考文獻(xiàn)1 李曉林單片機(jī)原理與接口技術(shù)（第2版）m 屯子工業(yè)出版社，20132 徐沐龍.單片機(jī)原理及應(yīng)用m

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40、t your electronic scalej. powder and bulk engineering. 199515 meehan joanne,muir lindsey.scm in merseyside smes:benefits and barriersj.tqm journal. 2008致謝畢業(yè)設(shè)計(jì)終于在老師的悉心指導(dǎo)下完成了。作為一名即將離開(kāi)大學(xué)校門(mén)的學(xué)生, 我把本次設(shè)計(jì)看作是大學(xué)中的最后一門(mén)功課，投入了巨大的時(shí)間和精力。設(shè)計(jì)題目是 用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)公交車(chē)報(bào)站。由于在大學(xué)中重點(diǎn)學(xué)習(xí)的是機(jī)械方面的知識(shí)，僅靠自己的 力量完成設(shè)計(jì)任務(wù)的難度是相當(dāng)大的。在制作設(shè)計(jì)的過(guò)程中，我確實(shí)遇到了許

41、多棘手 的問(wèn)題，碰到了很多的困難。但是，這些問(wèn)題和困難在和同學(xué)們的幫助下都被一一解 決。在這段時(shí)間里張老師也給予了我很大的幫助，她的一些建議和指導(dǎo)讓我少走了很 多彎路。在本次設(shè)計(jì)中，我不僅學(xué)到了很多科學(xué)知識(shí)和工作方法，而且學(xué)到了作為一 個(gè)研究人員應(yīng)有的治學(xué)態(tài)度和為人處世的道理，這一切都將使我終身受益。謹(jǐn)在此向 致以崇高的敬意！對(duì)給予我支持和幫助的所有同學(xué)們表示衷心的感謝！ii112<pi11ws|a1 z"sh»r31c<-1tivsevdtvsi2p-56tdo- 器 0729in1112131«附錄1:系統(tǒng)原理圖廠ro ir宀l?;9lr>

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