基于单片机的公交报站显示系统 毕业设计

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湖南人文科技学院毕业设计本科毕业论文（设计）论文题目：基于单片机的公交报站显示系统作者：学号：学院：物理与电子工程学院年级：2008级专业：电子信息科学与技术指导教师：职称高级工程师日期：2011年12月教务处制23 湖南人文科技学院毕业设计基于单片机的公交语音报站显示系统摘要目前，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。为解决这些问题，我们进行了实际调研，确定结合单片机控制技术，采用点阵屏显示站点信息，并以WTV040语音电路播报站点信息来实现公交车的自动报站不仅能解决以上提出的种种问题还能实现报站的准确性、及时性、稳定性和操作简单、方便、智能等特点。关键词：STC89C52单片机；64*32点阵屏显示；WTV040语音芯片23 湖南人文科技学院毕业设计BasedonSCMbusstopsspeechdisplaysystemAbstractNow,aimatabusautomaticallythereportstandstheproblemproposeofsolutionmainlyiscombineGPS(GPS)andpassasatellitefixedpositiontocarryout.Butthatwaycontainsverycomplicatedtechnique,theinvestmentisverybig,fromexpandusageoftheangleexistalotofproblems.Inordertoworkouttheseproblems,wecarriedonactualinvestigation,thinktocombineasinglesliceofmachinecontroltechnique,Thedotmatrixdisplayinformationsite,holdtoshowwithsomethestationordersaninformation,andreportastationtoorderaninformationbytheWTV040speechelectriccircuittocarryouttheautomaticreportofbusstationnotonlycansolvetoaboveposeofvariousproblemtogetheralsocancarryouttheaccuracy,sexintimeandstabilityandoperationofreportingthestationinbrief,convenience,intelligenceetc.characteristics.KeyWords：STC89C52microcontrollercore;Thepointholdof64*32;SpeechchipWTVO4023 湖南人文科技学院毕业设计目录1引言11.2研究现状分析11.2设计目的和设计内容21.2.1设计目的21.2.2设计内容31.3主要工作内容41.3.1主控制模块41.3.2按键模块41.3.3WTV080语音模块41.4.464*32点阵显示模块42.1主控制模块42.1.1关于STC89C51单片机42.1.2主要性能52.3.4WTV040语音电路设计102.3数据传输方案论证121引言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。1.2研究现状分析目前在世界上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23 湖南人文科技学院毕业设计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。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。用单片机结合语音、LED的显示不但可以节约成本且为广大出行人员带来方便。STC89C52单片机高速、高可靠、在线编程等特点结合一次性烧录语音芯片WTV040运用程序的编写实现LED的显示。本方案可以增加GPS定位，可是考虑到成本会很高而且在中小城市实现起来也是难度较高，由于信号干扰或者是发送接收设备出现故障不单会给出行带来不便而且维修成本那是相当的高。鉴于此，由单片机控制用按键来控制到站LED来显示站名，司机稍加以培训即可。1.2设计目的和设计内容1.2.1设计目的本课题要求设计的公交车报站显示系统，可以实现公交车的语音报站LED同时显示站名，即在进站、出站时候自动播报语音提示信息，同时利用点阵屏进行站名显示。利用STC89C52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、汉字显示电路、电源电路来实现：23 湖南人文科技学院毕业设计2、语音提示到站信息；3、屏幕显示到站信息；4、乘客请求下车摁扭。1.2.2设计内容1、采用STC89C52单片机对整个系统进行控制。2、采用编码技术对每一个车站点进行编码，当车行驶到车站点时按下按键，系统将自动识别该站并发送指令启动语音报站系统进行语音报站及站名显示；3、采用WTV040型号的语音芯片对声音进行语音播放。4、采用64*32点阵对站名进行显示。5、采用蜂鸣器对乘客下车请求进行响应。该公交车自动报站系统的设计主要是对站点的识别控制报站时刻，进站、出站通过按下按键播报站名及服务用语。语音存储模块按键模块主控电路模块喇叭语音播报模块显示存储模块LED显示模块图1.1设计方案系统框图23 湖南人文科技学院毕业设计1.3主要工作内容1.3.1主控制模块STC89C51检测和控制系统其它模块的运行。它对站点信息进行编码；控制语音模块播报对应站点的广播信息；控制显示模块显示对应站点信息。1.3.2按键模块通过按下按键来选择所要播报的语音和所要显示的内容1.3.3WTV080语音模块把所要播报的语音内容烧写进语音芯片，通过按键来判断由单片机控制的播报语音。1.4.464*32点阵显示模块该模块需要实现的功能主要是：1、实现广告信息显示2、显示公交线路与下一站站名2.1主控制模块2.1.1关于STC89C51单片机STC89C51单片机的结构框图如图2.1所示。它主要由下面几个部分组成：1个8位中央处理单元（CPU）、片内Flash存储器、片内RAM、4个8位的双向可寻址I/O口、1个全双工UART（通用异步接收发送器）的串行接口、2个16位的定时器/计数器、多个优先级的嵌套中断结构，以及一个片内振荡器和时钟电路。在STC89C单片机结构中，最显著的特点是内部含有Flash存储器，而在其他方面的结构，则和Inter公司的8051的结构没有太大的区别。内置系统ISP监控程序32KROM1280bSRAM23 湖南人文科技学院毕业设计看门狗定时器8051微处理器STCCPUE2PROM集成MAX810专用复位电路双数据指针A/D转换UART串口图2.1STC89C51单片机的结构框图2.1.2主要性能1.与MCS-51兼容2.4K字节可编程闪烁存储器寿命：1000次写/擦循环数据保留时间：10年3.全静态工作：0Hz-24Hz4.三级程序存储器锁定5.128*8位内部RAM6.32可编程I/O线7.两个16位定时器/计数器8.6个中断源9.可编程串行通道10.片内振荡器和时钟电路另外，STC89C51是用静态逻辑来设计的，其工作频率可下降到0Hz，并提供两种可用软件来选择的省电方式——空闲方式（IdleMode）和掉电方式（PowerDownMode）。在空闲方式中，CPU停止工作，而RAM、定时器/计数器、串行口和中断系统都继续工作。在掉电方式中，片内振荡器停止工作，由于时钟被冻结，使一切功能都暂停，故只保存片内RAM中的内容，直到下一个硬件复位为止[2]。2.1.3引脚功能及引脚说明STC89C51引脚图如图2.2所示:23 湖南人文科技学院毕业设计图2.2STC89C51引脚图VCC：供电电压。VSS：接地。P0口：P0口为一个8位漏极开路双向I/O口，每脚可吸收8个TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的低八位。在FIASH编程时，P0口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。P3口也可作为STC89C51的一些特殊功能口：P3.0RXD（串行输入口）P3.1TXD（串行输出口）P3.2/INT0（外部中断0）P3.3/INT1（外部中断1）P3.4T0（记时器0外部输入）23 湖南人文科技学院毕业设计P3.5T1（记时器1外部输入）P3.6/WR（外部数据存储器写选通）P3.7/RD（外部数据存储器读选通）P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时，ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。/PSEN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。/EA/VPP：当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET；当/EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。XTAL2：来自反向振荡器的输出WTV040语音模块2.1、简介WTV系列诧音芯片是广州唯创电子有限公司推出的一系列诧音芯片，其性能优越，价格实惠，能为用户提供最高的性价比。该系列芯片包拪WTV010、WTV020、WTV040、WTV080、WTV170、WTV340等诧音芯片，在功能方面，WTV010、WTV020具备了二线串口控制的性能，其余的跟WTV040、WTV080、WTV170、WTV340等诧音芯片功能一致。此使用说明仅介绍WTV040、WTV080、WTV170、WTV340等诧音芯片的相关资料。不WTV系列诧音芯片配套的诧音编程软件<>操作界面简单、容易操作，功能齐全，充分利用芯片内部的资源，可以大大缩短芯片的制作周期。此芯片具有众多单元电路，丏有枀强的可编程能力，除了能够播放诧音，而丏还可以播放MIDI音乐等，丌仅能实现标准的控制方式，亦可根据需求，订做各种功能，尽可能的使产品的性价比提升到最高。亦可控制各种电器设备等，可应用在很多领域，例如：电子琴、高级玩具、儿童学习机、防盗设备、智能家电、保健不理疗产品、仦器仦表，以及各类自劢控制系统等等。在很多需要高音质、功能灵活多变等要求的产品中，WTV系列诧音芯片是最具性价比的方案之一，也是在某些场合替换ISD系列诧音芯片的最佳选择！2.2、特点Ø可编程的一次性烧录（OTP）诧音芯片。Ø6KHZ频率旪，根据芯片型号，诧音长度可分别达到10秒、20秒、40秒、80秒、170秒、340秒。Ø内置16bitsDAC数字/仿真转换器、PSG诧音合成器和音质优化算法器，能表现出比较高质量的音频。ØPWM和DAC两种音频输出方式。Ø可仸意揑入静音，丏丌占用诧音空间。Ø相同的诧音可重复调用，丏丌占用诧音空间。Ø多种工作模式：按键控制模式、按键组合控制模式、幵口控制模式、串口控制模式等。Ø播放诧音旪，BUSY脚可根据需要，设定输出高电平戒低电平。23 湖南人文科技学院毕业设计Ø内置0.5W喇叭直推线路(Direct-Drive),丌需要外加器件,音质不音量比传统"Cout+三枀管"更佳,丏耗电量更少。Ø工作电压范围：2.5V至3.6V。Ø省电模式旪耗电2uA，在省电模式下，芯片上电后1秒钟戒者诧音停止播放后1秒自劢休眠。ØDIP16、SOP16、SSOP20、QFP44等多种封装形式可供选择。Ø强大的可编程能力，可以根据需要定制各种繁杂的功能。2.3WTV040引脚及功能23 湖南人文科技学院毕业设计23 湖南人文科技学院毕业设计2.3.4WTV040语音电路设计LED显示部分四个8×8的点阵构成一个16×16的点阵。行和列的交叉处有一个LED，共由256个LED构成，如果LED的阳极与行相连，而阴极与列相连，那么只要给该LED对应的行以高电平，列以低电平，那么对应的LED就发光。图2-1画出了室内直插式8×8点阵双基色LED模块实物图。这种模块由64个发光LED芯片以8×8的形式构成一个正方形模块，然后用2列8针引脚将内部电路接口引出，供驱动电路使用。23 湖南人文科技学院毕业设计图2-1LED点阵显示原理图行对应的给LED的阳极，先给第一行以高电平，如果送给16列的代码为EFFF，则第一行的第4个LED被点亮，再给第二行以高电平，如果送给16列的代码为EF07，则第二行的第4、9、10、11、12、13个被点亮，接着给第三行以高电平，同时给列以驱动代码，这样不断地进行行行的扫描，只要速度够快，由于人的视觉暂留作用，就不会感觉到明显的闪烁感。点阵上会看到一个清晰的“机”字。LED数码管结构简单，价格便宜。本文所述的是LED的数据显示方式，这种方式通常使用8段LED或者16段LED。在实际应用中，点亮LED数码管的方式有静态和动态2种方法。本文以8段LED作为示例来论证方案1.静态显示方式静态显示方式，即8段LED数码管在显示某一个数码时，加在数码管上的段码保持不变，直至换显其他数码为止。这样数码管的每一段均应由一条输出线来控制，每显示以为数码需要8根输出线，当N位显示则需N×8根输出控制线。占用较多I/O资源。2.动态显示方式23 湖南人文科技学院毕业设计为解决静态显示占用较多I/O资源的问题，在多位显示时通常采用动态显示方式，动态显示是将所有数码管的段码线对应并联在一起，由一个8位的输出口控制，每位数码管的公共端分别出一位I/O线控制。显示不同数码时，由位线控制各位轮流显示。位线控制某位选通时，该位应显示数码的段码同时加在段码线上，即每一时刻仅仅有一位数码管是被点亮的，当轮流显示的速度较快（每秒24次以上），由于人眼的视觉暂留现象，看起来就像所有位同时显示一样，这时，我们就能看到稳定的图像了由于单片机的特性，我们将采用方案2：动态显示方式，采用动态显示方式进行显示时，每一行有一个行驱动器，各行的同名列共用一个驱动器。显示数据通常存储在单片机的存储器中，按8位一个字节的形式顺序排放。显示时要把一行中各列的数据都传送到相应的列驱动器上去，这就存在一个显示数据传输的问题。从控制电路到列驱动器的数据传输可以采用并列方式或串行方式。2.3数据传输方案论证显然，采用并行方式时，从控制电路到列驱动器的线路数量大，相应的硬件数目多。当列数很多时，并列传输的方案是不可取的。采用串行传输的方法，控制电路可以只用一根信号线，将列数据一位一位传往列驱动器，在硬件方面无疑是十分经济的。但是，串行传输过程较长，数据按顺序一位一位地输出给列驱动器，只有当一行的各列数据都以传输到位之后，这一行的各列才能并行地进行显示。这样，对于一行的显示过程就可以分解成列数据准备（传输）和列数据显示两部分。对于串行传输方式来说，列数据准备时间可能相当长，在行扫描周期确定的情况下留给行显示的时间就太少了，以致影响到LED的亮度。解决串行传输中列数据准备和列数据显示的时间矛盾问题，可以采用重叠处理的方法。即在显示本行各列数据的同时，传送下一列数据。为了达到重叠处理的目的，列数据的显示就需要具有所存功能。经过上述分析，就可以归纳出列驱动器电路应具有的功能。对于列数据准备来说，它应能实现串入并处的移位功能；对于列数据显示来说，应具有并行锁存的功能。这样，本行已准备好的数据打入并行锁存器进行显示时，串并移位寄存器就可以准备下一行的列数据，而不会影响本行的显示。图2-2为显示屏电路实现的结构框图。23 湖南人文科技学院毕业设计图2-2.显示屏电路框23 湖南人文科技学院毕业设计4个16×16点阵显示屏硬件原理图软件部分语音模块程序设计本设计采用的是WTV040一线串口模式，利用MCU通过DATA给WTV发送数据，以达到控制的目的，可以实现语音的播放、停止、循环等。23 湖南人文科技学院毕业设计语音和地址的对应关系单片机通过指令来查询每段语音对应的地址，从而达到准确播放语音的目的。delay1ms(ucharcount)//1MS延时子程序{uchari,j,k;for(k=count;k>0;k--)23 湖南人文科技学院毕业设计for(i=4;i>0;i--)for(j=227;j>0;j--);}delay100us(unsignedcharcount)//100US延时子程序{uchari;ucharj;for(i=count;i>0;i--)for(j=85;j>0;j--);}Send_oneline(ucharaddr){uchari;VoiceCLK=1;VoiceData=1;VoiceRST=0;delay1ms(5);/*复位延时1-5MS*/VoiceRST=1;delay1ms(8);/*delay6ms*/VoiceCS=0;delay1ms(5);/*delay5ms*/for(i=0;i<8;i++){VoiceCLK=0;if(addr&1)/*高:低=3:1*/VoiceData=1;elseVoiceData=0;addr>>=1;delay100us(3);VoiceCLK=1;delay100us(3);}VoiceCS=1;}23 湖南人文科技学院毕业设计显示模块部分滑动窗口之翻页1:通过显示程序送第一屏的数据送到屏体2:延迟一段时间3:送下一屏的数据4:重复2,3数据区屏体23 湖南人文科技学院毕业设计DISCLS(){TOROMfor(i=0;i