模拟公交车报站系统设计【开题报告+文献综述+毕业设计】

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本科毕业论文系列开题报告机械设计制造及其自动化模拟公交车报站系统设计一、选题的背景和意义选题背景：随着社会的发展，城市的规模不断加大，人们的生活步伐的不断加快，公共交通工具也得到了极快的发展。从最早的蒸汽式公共汽车到电动汽车，再到现在天然气的汽车和混合动力汽车，自二十世纪初汽车工业的发展，汽车越发成为了人们出行不可必少的交通工具，每天在人们的生活中扮演着重要的角色。当公共资源越来越被人重视的时候，自然越来越多的公共汽车在城市中出现，是人们的进步必然趋势，这也是人类快速发展的反应。一个司机加上一个售票员就是最初的公交车上面就标准配置。售票员的工作不只是光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。但是，每一个地区都有其独特的风味，而作为代表一个地区的公交站行业，售票员多用带有地方口音的不正规普通话报站，一个外地人有时很难听的懂售票员的报站，从而引起很多的麻烦，带给乘客很多不满。而且售票员一天下来的不断的报站，不停的招呼，很难准确的为乘客们报站，会带来一个各种的矛盾，使得乘客对公交服务不满意。选题意义：一个高科技高速发展的时期，人们在生活中都感受到了科技给我们带来的方便。现在的城市里的公交车都装上了语音报站系统，为市民提供了更加人性化的服务的同时，也提高人们的工作效率。科学技术的日益发展和不断进步，大多数城市居民又对现有的死板的公交报站系统产生不满，公共交通事业的硬件设施跟不上居民日益增加的满足感。公交车报站器在公交系统中占有举足轻重的地位，间接影响到公交车的服务质量。因此现在就迫切需要有种技术，为我们的公交车配上更好的报站功能。正是由于科技的巨大进步给我们的生活带来了巨大的改变，人们的生活方式和工作模式都得到了巨大的改变，本文正是一个研究如何利用单片机来设计一种适合在公交车上用的语音报站系统.对此的研究我们不仅能够对公交车行业的发展起到一个非常重要的作用，还能够为我们的社会进步作出一定的贡献。0 二、研究目标与主要内容研究目标：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。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，设计一种由单片机控制的模拟公交车自动报站系统。利用SPCE061A单片机、SPR4096模组，LED键盘显示模块制作简易公交车报站器，要求具有下述功能：1.使用本系统可以完整地播放一条公交线路的站名，包括上行线路与下行线路，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。2.使用本系统可以进行语音播报，使报站器更人性化。3.使用本系统可以在LED的键盘显示模组上显示当前的时间（日期），具有时间日期的设置功能。主要内容（提纲）：1绪论1.1设计背景和设计的意义1.2设计总体方案及设计方案论证2.模拟公交车报站系统设计要求及模块功能2.1系统设计要求2.2硬件架构3.模拟公交车报站系统硬件电路设计3.1单片机模块3.2LED键盘模块3.3SPR存储模块4.模拟公交车报站系统软件设计4.1主函数程序设计4.2模块初始化程序设计4.3语音播放程序设计5系统调试0 5.1KeilC51介绍及使用5.2系统调试中所遇到问题及解决方案第六章总结与展望附录：设计的电路原理图和程序代码三、拟采取的研究方法、研究手段及技术路线、实验方案等1.确定工具，研究内容本方案直接使用SPCE061A单片机，利用SPCE061A的语音处理功能，以及其强大的处理能力，再配合SPR模组_4096，扩大存储容量，很容就可以实现公交车报站器。SPCE061A是凌阳科技的一款16位微控制器，内嵌32K的闪存（FLASH）。SPCE061A为语音产品而集成了ADC、DAC、AGC等，较高的处理速度使u’nSP能够非常容易快速地处理复杂的数字信号，是数字语音应用领域的一种最经济选择。2.设计方框图系统以SPCE061A为核心，可以划分为键盘输入、数码管显示、SPR4096资源存储与61板语音播放等部分，设计硬件框图如下图所示。3.工作流程0 首先将站名信息、提示信息和广告信息存入公交自动报站系统的外扩存储器中，公交自动报站系统上电工作后首先检查是全自动报站工作方式还是手动按键报站工作方式，手动按键方式则本公交报站系统工作原理为公交车每到一站，司机通过按键中断的方式让报站器播报当前站名和下一站站名，提醒乘客到车下车，下一站下车的乘客做好下车准备，这样方便了乘客使其不至错过了车站；并带有LED显示系统，告知乘客当前的时间。当系统工作在全自动报站方式时，公交自动报站系统按照设计的方案运行，根据公交车的实时运行信息，进行上行、下行判断，并准确播报报站信息、广告及提示语，在LED点阵显示，并通过音频输出电路播放出来。四、参考文献[1]张培仁,张志坚,高修峰等编.十六位单片微处理器原理及应用(凌阳SPCE061A).清华大学出版社2005.[2]付丽辉.汽车自动报站器的设计［J］.世界电子元器件，2003，（3）：70-71.[3]高健.现代通信系统[M].北京:机械工业出版社,2004.[4]韦丽华,李文举.微机控制的公共汽车自动报站系统[J].辽宁工学院学报,2002,22(1):8-11.[5]胡宴如.高频电子线路[M].北京:高等教育出版社,2004.[6]张洪涧，蓝清华．单片机应用技术教程．北京：清华大学出版社，1998[7]王淑珍,王立萍.单片机原理与接口技术[M].科学出版社,2008-2-1[8]徐新民.单片机原理与应用.浙江大学出版社，2006.07[9]凌阳科技公司.SPR4096AV12数据手册［Z］.北阳电子，2002.[10]SPY0029、SPY0030DATASHEETSUNPLUSTECHNOLOGYCO.OCT.02,2002Version0.2.[11]JurgenRK(1994)AutomotiveElectronicsHandbook,ArtechHouse,Boston.五、研究的整体方案与工作进度安排研究的整体方案：系统以SPCE061A为核心，61板作为整个系统的核心控制，并且负责语音的输出。SPR模组_4096作为语音资源的存储介质。该模组配备SPR4096芯片可以存储512K(byte)的数据资源。LED键盘显示模组作为时间显示与用户输出设备。设计出系统的硬件框图和硬件模块连线图，最终实现，在第一次开机上电状态，播放一段提示音，并且初始化显示时间2005年1月1日，00时00分000 秒，默认报站按上行处理。按动报站器开始按键，进行报站操作。工作进度安排：序号时间内容12010.11.03～2010.11.15文献查阅、了解SPCE061A单片机的驱动方式22010.11.16～2010.11.20文献查阅、SPR4096的工作方式32010.11.21～2010.11.25资料收集、文献查阅、并完成外文资料翻译42010.11.26～2010.11.30资料收集、文献查阅、并完成文献综述52010.12.01～2011.01.31模拟公交车报站系统硬件电路设计72011.02.01～2011.03.20完成开题各项工作，设计模拟公交车报站软件设计92011.03.21～2011.04.30调试系统，论文修改定稿，完成其它相关文档102011.05.01～2011.05.14准备毕业答辩材料六、研究的主要特点及创新点1.完全取代过去的手动的报站系统，可以有效节约人力劳动力，避免重复劳动产生的错误，对服务产生的不利影响；2.可以完整地播放一条公交线路的站名，包括上行线路与下行线路，实现自动报站。并可以在LED的键盘显示模组上显示当前的时间（日期），具有时间日期的设置功能，能有效缓解乘客在公交车上长时间保持静止产生的急躁情绪和不安状态。。0 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。0 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，而在车辆起动与进站时，往往是路面情况最复杂的时候，驾驶员既要对行驶中的汽车进行起动或制动等操作，同时还要兼顾报站系统的操作，给行驶中的车辆带来一定的安全隐患。三、发展方向应现实需求，创造一个有效的能够灵活使用的公交车报站系统势在必行。而考虑到硬件和软件等各方面的条件，普遍使用微型计算机来实现预想的功能，来辅助司机的操作，为乘客带来方便。简单来说，微型计算机系统由硬件和软件两部分组成，当两者紧密地结合在一起时，就产生了固化的包含了软件的硬件，推动了计算机的普及与应用。微型计算机又可分为三类——单片机、单板机和多板微型计算机。（1）单片机，又称为“微控制器”和“嵌入式计算机”，是单片微型计算机，其本身没有软件开发功能；（2）单板机，现已被单片机、系统机淘汰；（3）微型计算机，是单板机的扩展，也称系统机，其所有系统软件和应程序都在系统内。它功能强、组装灵活，选择不同的功能适配卡就可构成不同功能和规模的微型计算机。而20世纪80年代以来，单片机计算机技术发展日新月异。跟其他类型的微机相比，单片机以其控制功能强、体积小、成本低、耗电省、可靠性高、使用灵活、易于产品化等有点嵌入式应用领域不断扩大。特别是有强大的、面向控制的能力，使它在计算机外部设备、通信、智能仪表、过程控制、家用电器、机顶盒、军事装置、航空航天系统等各个领域都得到了广泛应用。综合了各方面的对比，所以我们可以选用单片机来实现预想的功能。现在市面上绝大部分的语音报站器仍然是采用51单片机作为核心芯片，需要额外增加语音芯片，而本公交车报站系统是以凌阳的SPCE061A芯片为核心，由凌阳SPCE061A精简开发板（61板）、数码管显示和1*8键盘构成系统的全部硬件，再结合软件实现公交车的语音报站功能以及显示当前时间。凌阳单片机内部带有语音芯片SPY0030A，会降低成本，且该芯片音质好，能耗低；并且51单片机是8位的处理芯片，而凌阳单片机是16位的处理芯片，在数据处理能力上要比51单片机为核心的报站器强。四、研究成果0 可以说，公交车报站器在公交系统中占有举足轻重的地位，它间接影响到公交车的服务质量。目前公交车报方式除去最为传统的人工报站之外，有一下几种：一般语音报站器，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，开始预报下站的站名，通过序号来记录各个站点；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，一种利用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。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。五、参考文献[1]张培仁,张志坚,高修峰等编.十六位单片微处理器原理及应用(凌阳SPCE061A).清华大学出版社2005.[2]付丽辉.汽车自动报站器的设计［J］.世界电子元器件，2003，（3）：70-71.[3]高健.现代通信系统[M].北京:机械工业出版社,2004.[4]韦丽华,李文举.微机控制的公共汽车自动报站系统[J].辽宁工学院学报,2002,22(1):8-11.[5]胡宴如.高频电子线路[M].北京:高等教育出版社,2004.[6]张洪涧，蓝清华．单片机应用技术教程．北京：清华大学出版社，1998[7]王淑珍,王立萍.单片机原理与接口技术[M].科学出版社,2008-2-1[8]徐新民.单片机原理与应用.浙江大学出版社，2006.07[9]凌阳科技公司.SPR4096AV12数据手册［Z］.北阳电子，2002.[10]SPY0029、SPY0030DATASHEETSUNPLUSTECHNOLOGYCO.OCT.02,2002Version0.2.0 [11]JurgenRK(1994)AutomotiveElectronicsHandbook,ArtechHouse,Boston.0 本科毕业论文（20届）模拟公交车报站系统设计专业：机械设计制造及其自动化0 摘要：本文采用SPCE061A单片机设计了一款公交车播报系统，系统硬件由61单片机控制电路、键盘电路、FLASH4096存储电路和发声电路构成；软件系统采用C语言编程，使用unSPIDE开发环境对软件编译调试，通过软硬联调实现了公交车播报功能。关键词：SPCE061A单片机；存储；语音TheDesignofBusStopsSimulationSystemAbstract：Inthispaper,Abroadcastbussystemisdesigned,thesystemhardwareiscomposedof61singlechipcontrolcircuit,thekeyboardcircuit,FLASH4096memorycircuitandthevoicecircuits;softwaresystemusingCprogramminglanguage,theuseofunSPIDEcompilerdevelopmentenvironmentforsoftwaredebugging,bysoftwareandhardwarejointdebuggingtoachievethebusbroadcastfunction.Keywords:SPCE061A；Memory；Voice0 目录1绪论11.1设计的背景和设计的意义11.2设计总体方案及设计方案论证11.2.1设计方案论证：11.2.2设计总体方案：32模拟公交车报站系统概述32.1系统设计要求32.2模块功能分析33模拟公交车报站系统硬件电路设计43.1单片机最小系统设计53.2键盘电路设计63.3FLASH存储电路设计63.4放音电路设计73.5电源电路设计74模拟公交车报站系统软件设计84.1主函数程序设计94.2键盘控制程序设计114.3语音录放程序设计135系统调试155.1USPIDED61单片机控制程序调试155.2ResWriter语音处理程序的调试175.3系统调试中所遇到问题及解决方案186总结18参考文献：19致谢19附录：190 1绪论1.1设计的背景和设计的意义设计的背景：随着社会的发展，城市的规模不断加大，人们的生活步伐的不断加快，公共交通工具也得到了极快的发展。从最早的蒸汽式公共汽车到电动汽车，再到现在天然气的汽车和混合动力汽车，自二十世纪初汽车工业的发展，汽车越发成为了人们出行不可必少的交通工具，每天在人们的生活中扮演着重要的角色。当公共资源越来越被人重视的时候，自然越来越多的公共汽车在城市中出现，是人们的进步必然趋势，这也是人类快速发展的反应。一个司机加上一个售票员就是最初的公交车上面就标准配置。售票员的工作不只是光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。但是，每一个地区都有其独特的风味，而作为代表一个地区的公交站行业，售票员多用带有地方口音的不正规普通话报站，一个外地人有时很难听的懂售票员的报站，从而引起很多的麻烦，带给乘客很多不满。而且售票员一天下来的不断的报站，不停的招呼，很难准确的为乘客们报站，会带来一个各种的矛盾，使得乘客对公交服务不满意。设计的意义：一个高科技高速发展的时期，人们在生活中都感受到了科技给我们带来的方便。现在的城市里的公交车都装上了语音报站系统，为市民提供了更加人性化的服务的同时，也提高人们的工作效率。科学技术的日益发展和不断进步，大多数城市居民又对现有的死板的公交报站系统产生不满，公共交通事业的硬件设施跟不上居民日益增加的满足感。公交车报站器在公交系统中占有举足轻重的地位，间接影响到公交车的服务质量。因此现在就迫切需要有种技术，为我们的公交车配上更好的报站功能[1]。正是由于科技的巨大进步给我们的生活带来了巨大的改变，人们的生活方式和工作模式都得到了巨大的改变，本文正是一个研究如何利用单片机来设计一种适合在公交车上用的语音报站系统.对此的研究我们不仅能够对公交车行业的发展起到一个非常重要的作用，还能够为我们的社会进步作出一定的贡献。1.2设计总体方案及设计方案论证1.2.1设计方案论证：方案一：根据设计要求，选用MCS51单片机作为主控芯片，外部适当的扩展RAM组成最小系统。在外围扩展K9F1208FLASH芯片作为存储语音资源的存储器，外扩专用语音处理芯片。考虑到MCS51的I/O口资源，在外部使用专用8279芯片管理键盘、显示器件。框图如下：20 图1-1方案一系统框图方案二：根据设计要求，选用SPCE061A单片机作为主控芯片，由于这颗芯片是SOC使用较少的外围器件就能实现最小系统。SPCE061A芯片集成A/D、D/A功能，配合语音函数库可以实现语音功能。外围扩展键盘、显示器件，扩展SPR4096FLASH芯片存储语音资源。框图如下：图1-2方案二系统框图方案二与方案一相比具有较大优势。SPCE061A单片机是SOC的，只需使用较少的外围器件即可组成最小系统，大大简化了系统的复杂性，提高了稳定性。使用凌阳的专用语音函数库使得语音的实现更加简单。SPCE061A外扩SPR4096FLASH作为存储芯片，由于两者都具有SIO接口，使得程序设计大大简化。SPR4096是4Mbit的NORFLASH，可以存储设计要求的语音资源，而三星的K9F1208是大容量的NANDFLASH，在存储空间上严重浪费，而且20 NANDFLASH在操作起来比较复杂，增加了开发难度。通过方案一与方案二的论证比较，选择方案二进行开发。1.2.2设计总体方案：本毕业设计的公交报站系统是以凌阳SPCE061A为核心，再外扩一个键盘显示模块来实现的，可以划分为键盘输入、SPR4096资源存储与语音播放这几个部分。系统设置了17个站名，通过按键方式依次播报存储在存储器中的语音队列[2]。SPCE061A单片机作为整个系统的核心控制，还能负责语音的输出。SPR4096模快作为语音资源的存储介质，可擦出和烧录目标语音信息，并且SPR4096芯片可以存储512K(byte)的数据资源。键盘操作模块作为人机互动控制播放音输出的开关与用户控制设备[4]。2模拟公交车报站系统概述2.1系统设计要求利用SPCE061A单片机、SPR4096模块，键盘操作模块制作简易公交车报站器，要求具有下述功能：1.使用本系统可以完整地播放一条公交线路的站名，包括上行线路与下行线路，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。2.使用本系统简单操作即可以进行语音播报，使报站器更人性化，。2.2模块功能分析系统主要包括SPCE061A精简开发板、SPR4096FLASH存储芯片、1×4键盘。SPCE061A是整个设计的核心控制器件，负责语音资源的播报和键盘信息的采集输入。键盘主要作用是人机交互的作用，报站器报站的控制开关，可以方便地利用4个按键实现不同的操作。根据设计要求规划如图：图2-1硬件系统框图20 IOB0与SPR4096的SCK相接，IOB1与SPR4096的SDA相接；IOB8-11与1×4键盘相接，作为人机控制交互；DAC1与声音播放器上的DAC1相接，控制外放喇叭各键盘的功能作用分配如下：KEY1：“上行”，用于跳站和对设置的内容进行递增，逐次播放上行各站提示语，每按一次按顺序播放一次；KEY2：“下行”，用于跳站和对设置的内容进行递减，逐次播放上行各站提示语，每按一次按顺序播放一次；KEY3：“喊话器”，用于喊话器的开关控制，播放警告用语“车辆拐弯，请注意安全”；KEY4：“喊话器”，用于喊话器的开关控制，播放提示语“车上有老弱病残孕乘客，请让座”；3模拟公交车报站系统硬件电路设计本方案直接使用SPCE061A单片机，利用SPCE061A的语音处理功能，以及其强大的处理能力，再配合SPR4096模块，扩大存储容量，很容就可以实现公交车报站器。SPCE061A是凌阳科技研发生产的性价比很高的一款十六位单片机，使用它可以非常方便实现复杂的数据处理，包括基本的加减运算和复杂的乘积运算处理，该芯片拥有8路10位精度的ADC，其中一路为音频转换通道，另外7路可作为普通的AD转换通道。另外单片机支持标准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[3]。SPCE061A的内部模块主要分为：CPU、存储模块、定时器/计数器、ADC、I/O接口、电源电路模块、音频电路。其内核结构图如图所示：20 图3-1内核结构图SPCE061A性能简介：16位μ’nSP微处理器工作电压（CPU）VDD为3.0~3.6V，（I/O）VDDH为3.0~5.5VCPU时钟：0.32~49.152MHz内置2K字SRAM内置32K字FLASH可编程音频处理晶体振荡器系统处于备用状态下（时钟处于停止状态），耗电仅为2uA/3.6V2个16位可编程定时器/计数器（可自动预置初始计数值）2个10位DAC（数/模转换）输出通道32位通用可编程输入/输出通道14个中断源可来自定时器A/B、时基、2个外部时钟源输入和键唤醒具备触键唤醒的功能使用凌阳音频编码SACM_S480可以播放压缩的语音资源锁相环PLL振荡器提供系统时钟信号32768Hz实时时钟7通道10位电压模/数转换器（ADC）和单通道声音模/数转换器声音模/数转换器输入通道内置麦克风放大器，并具有自动增益控制（AGC）功能具备串行设备接口具备低电压复位功能和低电压检测功能20 内置在线仿真电路接口具有WatchDog功能3.1单片机最小系统设计61单片机电路设计主要是完成SPCE061A单片机的最小系统设计[6]，其包括SPCE061A芯片及其外围的基本模块，其中外围的基本模块有晶振输入模块（OSC）和复位电路（RESET）如图所示：图3-2最小系统原理图3.2键盘电路设计键盘输入电路分析：由于采用1×4键盘，键盘操作模块上的4个按键都有使用。其输入电路如下图：20 图3-3键盘输入电路图使用按键功能时需检测获取按键信息的相应IO端口状态。例如，将1×4键盘接口中的控制ROW1的IO口设置成低电平输出，然后获取按键信息COL1~COL8的IO端口设置成高电平输入口，当有键按下，相应的IO口将得到一个低电平，通过得到的低电平即可判断是哪个按键按下[7]。3.3FLASH存储电路设计SPR4096存储器是一个高性能的4M位FLASH存储，分为256个扇区，每个扇区为2K字节。SPR4096还内置一个4K×8位的SRAM。SPR4096串行接口的工作频率可达到5MHz。SPR4096有两个电源输入端VDDI和VDDQ，VDDI是给内部FLASH和控制逻辑电路供电的，VDDQ是专门为I/O供电的。VDDI供电电压为2.25V-2.75V，VDDQ供电电压为2.25-3.6V，通过SCK与SDA与外界相连[8]。SPR4096存储器的工作电路如图：图3-4SPR4096工作电路3.4放音电路设计SPCE061A单片机自身具有强大的语音处理功能，能够更方便更简单地满足用户的需要。其内置的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。SPCE061A单片机内置的SPY0030A芯片，功能相当于LM386，但是比LM386音质好，它可以工作在2.4~6.0V范围内，最大输出功率可达700mW（LM386必须工作在4V以上，而且功率只有100mW）。20 SPY0030A音频功放电路如图所示：图3-5放音电路3.5电源电路设计SPCE061A电压要求为3.3V，但I/O端口的电压可以选择3.3V也可以选择5V。当直流3.3V电压为61单片机进行供电，此时整个板子只有3.3V电压，I/O端口电压此时只有一种选择。而5V电压为61单片机进行供电时，5V直流电压直接通过SPY0029（相当于一般3.3V稳压器）稳压到3.3V，为61单片机提供5V和3.3V两种电平的电压。可以用3节电池来也可以直接外接5V的直流稳压源供电，都是利用SPY0029把5V电压稳压到3.3V。图3-6SPCE061A单片机电源模块上图中的VDDH3为SPCE061A的I/O供电，VDD_P为PLL的锁相环电源，接SPCE061A的7脚；VDD是数字电源，接SPCE061A的15脚，VDD_A是模拟电源，接SPCE061A的36脚；VSS是数字地，接SPCE061A的38脚，AVSS1是模拟地，接SPCE061A的24脚，AVSS2是音频输出电路的地线。4模拟公交车报站系统软件设计在进行系统的软件设计之前，先简单了解下单片机的指令系统和开发环境，为接下来的设计打好铺垫。20 指令系统：（1）指令的格式SPCE061A指令的组成格式不是以字节为单位，而是以16位的字为一个单位，有单字指令和双字指令两种格式，结构较为紧凑。根据操作数的数目又可区分出0、1、2、3四种格式。其指令可分为5大类：数据传送类指令；算术运算类指令；逻辑操作类指令；控制转移及设置指令；伪指令。（2）寻址方式寻址方式象语言中的方言，在不同地方的要表达同一个意思可能会通过不同的腔调，也就是对不同的地点的操作数完成同一类操作可能需用不同的寻址方式。寻址方式包括：立即数寻址；寄存器寻址；直接寻址；寄存器间接寻址；变址寻址；PC相对寻址；开发环境：是否具有对高级语言HLL的支持已成为衡量微控制器性能的标准之一。显然，与汇编级上的编程相比在HLL平台上编程，代码清晰易读，易维护易形成模块化，便于重复使用而增加代码的开发效率，因此具有诸多优势。在HLL中又因为C的可移植性最佳所以成为首选。因此，支持C语言几乎是所有微控制器设计的一项基本的要求，用C语言编程的优点有寄存器分配、数据类型等由编译器管理，编程及调试的时间减少，大大缩短开发周期，明显增加软件可读性，便于改进和扩充。而SPCE061A指令的设计就着重考虑了对C语言的支持。用C语言可以很方便地对SPCE061A进行编程。凌阳公司提供了一种支持凌阳16位单片机系列的集成开发环境，即USPIDED。它支持汇编语言和C语言混合编程进行程序开发，它同时集程序的编辑、编译、链接、调试以及仿真等功能为一体，具有友好的交互界面、下拉菜单、快捷键和快速访问命令列表，使编程调试工作更加方便和高效。4.1主函数程序设计简单了解了单片机的指令系统及开放环境后，进入程序设计部分。正如硬件的模块区分一样，软件设计也是分模块进行的.主程序是用C语言编写的，是整个软件系统的核心所在。它是在各个子程序模块编好以后再根据设计要求编制的。主要包括以下部分的程序：主程序、音频输出子程序、存储子程序、按键控制子程序。各子程序由主程序（main.c）调用，组成一个整体。为了能够体现设计的思路，每个功能都将从原理、程序流程图以及所用函数等几个方面分别介绍。系统主程序设计流程图如下图，开机后系统首先初始化局部变量并进行所有模块的初始化，之后播报所有站台和行车路线。然后进行按键扫描，判断键值后进入相应的功能，执行完毕后返回继续判断键值。20 图4-1主程序流程图根据主程序流程图，在执行其他模块程序之前，先要把模块初始化，SPR4096存储器与键盘的初始化分别入下图所示：20 图4-2SPR4096初始化图4-3键盘初始化程序关键代码如下：intmain(void){unsignedintuiKey;//键盘值unsignedintuiKey1_Count;//key1按下次数unsignedintuiKey2_Count;//key2按下次数unsignedintuiflag;//按键key1、key2的奇偶标志unsignedintuiTemp;//临时变量uiOn_Off=0;//局部变量初始化uiKey1_Count=0;uiKey2_Count=16;uiflag=0;SP_SIOInitial();//初始化SPR模组，SPR4096DIG_Init();//初始化数码管Key_Init();//初始化键盘Broadcast(52);//播放站点}}4.2键盘控制程序设计键盘采用的是1×4键盘。键盘扫描的原理为：先输出高电平，从IOB8~11读回状态值，如果有健按下，相应“行”对应的位就会被置为高电平，得到“行”位置；马上进入“列”扫描，先从IOB12输出一个高电平，再从IOB8~11读回值，判断是否为高电平，是，则得到“列”位置，否则扫描第二“列”，如此类推，通过“行”位置和“列”位置得到确定按键位置。通过编码，返回键值。键盘扫描子程序流程图如图所示：20 图4-4键盘操作子程序流程图附上键盘控制程序，因本文用到四个键盘，其中KEY1与KEY2的程序相似、KEY3与KEY4的程序类似，故只解释其中KEY1和KEY3的程序，本子程序代码如下：uiKey=Key_Get();//取得键值switch(uiKey){caseKEY1:uiA2000_S480=0;uiKey=0;if(uiflag<1){uiKey1_Count++;NextStation(uiKey1_Count);//播放提示下一站uiflag=1;}else{uiflag=0;20 ComingStation(uiKey1_Count);//一次下来某站到站}if(uiKey1_Count==16)//判断是否行车到达终点站，终点站需重新开始初始化{uiKey1_Count=0;}break;caseKEY2:uiA2000_S480=0;if(uiflag==0){uiKey2_Count--;NextStation(uiKey2_Count);//播放提示下一站，因跟KEY1基本一致，不做详解uiflag=1;}else{uiflag=0;ComingStation(uiKey2_Count);}if(uiKey2_Count==0){uiKey2_Count=16;}break;caseKEY3:uiA2000_S480=0;PlaySnd_S480(65,3);//播放语音提示语break;caseKEY4:uiA2000_S480=0;PlaySnd_S480(67,3);20 break;default:break;}4.3语音录放程序设计由于语音资源存储在外廓的存储器SPR4096存储器上面，要实现语音播放必须采用手动方式。需要获得语音资源，关键解决语音资源的起始地址，然后通过读取函数获得语音资源。函数流程图如下：20 图4-5语音录放子程序放音程序以播放公交车整体线路为例，程序代码如下：voidBroadcast(unsignedintNum){if(Num==52){PlaySnd_S480(22,3);//乘坐本次公交车，本车沿途停靠Delay(0xffff);Delay(0xffff);Delay(0xffff);PlaySnd_S480(25,3);//起点站Delay(0xffff);Delay(0xffff);Delay(0xffff);PlaySnd_S480(26,3);//下一站Delay(0xffff);Delay(0xffff);Delay(0xffff);PlaySnd_S480(27,3);Delay(0xffff);Delay(0xffff);Delay(0xffff);。。。}}5系统调试5.1USPIDED61单片机控制程序调试unSPIDE2.0.0是凌阳科技公司最新推出的单片机模拟仿真软件，功能强大，安装简单，使用方便的优点。与KEIL软件相比较，unSPIDE在编译优化、代码查错定位等方面都有了一定的优势，而且，该软件在同时编译多个软件方面的功能是其他同类软件无法比拟的。正因为unSPIDE2.0.0的优势，所以我们采用该软件对无线语音通信系统进行系统调试。软件的调试必须在开发系统的支持下进行。我们应用unSPIDE2.0.0软件对程序进行调试，先分别调试通过各个模块程序，然后调试中断服务程序，最后调试主程序。将各部分连接进行调试。调试的范围可以由小到大、逐步增加，必要的中间信号可以先作设定。通常交叉使用单步运行、断点运行、连续运行等多种方式，每次执行完毕后，检察CPU执行现场、RAM的有关内容、I/O接口的状态等。发现一个问题，解决一个问题，直至全部通过。程序编译界面如图5-1所示：20 图5-1程序编译界面程序下载界面如图5-2所示：20 图5-2程序下载界面5.2ResWriter语音处理程序的调试ResWriter工具是将语音、字模等数据资源（二进制文件）烧录到SPR1024/4096FlashMemory的烧录工具，其对SPR4096/SPR1024进行烧写的硬件电路主要起到控制SCK、SDA信号的作用，通过74HC244可以控制SDA信号的通与断，这样可以使用ResWriter工具发出符合烧写芯片的时序信号，完成对芯片的数据擦除、烧录写入数据与校验写入数据是否正确的功能。此外，该工具还具有文件整合功能，把多个小文件按照指定的格式生成索引表，然后将索引表与所有的小文件整合成一个大文件作为烧录Flash的数据资料，这方面本毕业设计不做展开。现将录制好的音频文件（wav格式）通过ResWriter工具写入SPR4096存储器，按步骤操作，自动烧录如图所示：20 图5-3ResWriter自动烧录过程图5-4ResWriter自动烧录完成5.3系统调试中所遇到问题及解决方案（1）接好电池盒，电源指示灯不亮。未将开关置于“ON”的状态。（2）调试61板有时会电源反接，烧录有时会忘记把23接口短接。老师提醒后改正。20 （3）调试61板时出现电压不稳负载电流过大的问题。查明因由电池电压过低造成，并及时更换电池。（4）喇叭有强的杂音。喇叭自激的原因，按住MIC能减小噪音。（5）在ResWriter2.2.0烧录语音程序时，发生错误，被自检出来，烧录失败。后重新烧录，成功。（6）板子焊好了，在测试时写入自检程序后，测试IOB0口和IOB1口，发现本该是高电平的IOB0为低电平。焊接时IOB0与地之间有短接，已跟正。6总结从前期的查找资料、整理文献综述，到之后开始写开题报告等，再到最后开始正式写毕业论文。经历了从难到易，从烦到清的心路历程，也学习了包括protel99，unSPIDE2.0.0软件在内的软件知识。知道最后经过反复的调试和改进，公交车报站器在结构简单，成本不高的情况下，系统依然稳定性地运行；各种提示语音正常播放，声音清晰，报站明确播报，达到预计目标。一步步走来离不开老师的知道和同学的帮助，很感谢所有为我带来方便，帮助过我的人们！公交车报站器给乘客和司机提供了方便。SPCE061A的结构特点及其相关的开发平台，为我们开发带语音特色的产品带来了方便，使得公交车报站器的预想变的容易达成，为我的毕业设计带来了意想不到的帮助。此外，通过此次毕业设计，我深刻地感觉到，只有理论与实践相结合才能真正意义上地掌握书本上的知识，才能增强自己的动手能力，才能锻炼科研思维、提高科研能力。参考文献：[1]张培仁,张志坚,高修峰等编.十六位单片微处理器原理及应用(凌阳SPCE061A).清华大学出版社2005.[2]付丽辉.汽车自动报站器的设计［J］.世界电子元器件，2003，（3）：70-71.[3]高健.现代通信系统[M].北京:机械工业出版社,2004.[4]韦丽华,李文举.微机控制的公共汽车自动报站系统[J].辽宁工学院学报,2002,22(1):8-11.[5]胡宴如.高频电子线路[M].北京:高等教育出版社,2004.[6]张洪涧，蓝清华．单片机应用技术教程．北京：清华大学出版社，1998.[7]王淑珍,王立萍.单片机原理与接口技术[M].科学出版社,2008-2-1.[8]徐新民.单片机原理与应用.浙江大学出版社，2006.07.[9]凌阳科技公司.SPR4096AV12数据手册［Z］.北阳电子，2002.[10]SPY0029、SPY0030DATASHEETSUNPLUSTECHNOLOGYCO.OCT.02,2002Version0.2.20 [11]JurgenRK(1994)AutomotiveElectronicsHandbook,ArtechHouse,Boston.附录：设计的所有电路原理图总图：20