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《语音报站系统的设计【开题报告+文献综述+毕业论文】》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。
本科毕业论文系列开题报告电气工程及其自动化语音报站系统的设计一、课题研究意义及现状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。科技含金量高、环保型、智能型的公交设施已成为一个国家和地区发展水平和国际形象的重要衡量标准。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。目前，国内公交事业正处于大发展阶段，其中，十分明显的趋势是客车档次在提高、数量在大幅增加，同时无人售票也是必然趋势。乘客除了对公交车有乘车要方便、舒适的基本要求外，最直接的要求就是在乘车过程中能够十分清楚了解站点信息，也就是说报站成为公交服务质量的重要一环。语音自动报站必将在未来的公共运输中发挥强大的作用。公交车语音自动报站系统的语音报站及显示部分，通过录制人的声音实现公交在进站、出站时候自动播报语音提示信息，并在LED显示屏中即时显示站名。然而人工报站直接受售票员个人素质、工作态度、劳动强度等因素影响，往往出现错报、漏报甚至不报站，给乘客带来不便。通过公交车语音自动报站系统可以增加乘客乘车的满意度和舒适度。用于自动播报语音广告，增加广告客户的信任度。用于公交车的运营管理，降低管理成本，提高运营效率。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，我们准备设计一种结合语音芯片由单片机控制的公交车自动报站器。本课题语音报站系统设计包含了语音报站和汉字显示站名这两部分。其设语音设计内容主要为以单片机为控制核心，通过语音芯片模仿人的声音很好的完成报站任务，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。汉字显示部分采用 体积小，成本低，运用灵活的单片机来实现，单片机本身就有存储器，可以很容易的控制单显示型LED的显示。单片机也可以通过扩展存储器实现可编程程序型的LED的显示。现在的公交车基本都有语音的报站系统，但是公交车上人多比较的吵，有时候就有可能听不到报站的内容错过下站的时间。如果报站的同时能够用汉字显示站点，那就很方便的知道自己所在的位置以及下站的站点。二、课题研究的主要内容和预期目标本课题的设计内容主要为公交车语音自动报站系统的语音报站及显示部分，通过录制人的声音实现公交在进站、出站时候自动播报语音提示信息，并在LED显示屏中即时显示站名。基本要求：1．按键实现语音播报相关站名，用点阵LED显示站名。2．公交车返回时，能实现语音播报的逆转。3．LED显示屏能实现滚动显示。4．具有抗干扰能力。三.课题研究的方法及措施1.语音方面的设计本系统主要为单片机为控制核心，通过ISD语音芯片使录放声音不断的循环播放，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。方案一：采用语音合成电路。播放的是预先以数字代码形式存储于掩膜ROM中的语音信号，但是一次“写入”后则不能更改。语音合成电路具有成本低，适合小批量生产，有分段，重复放音，脉冲或电平触发方式。但其生产周期长，不可修改的缺点不适合课题的思想。方案二：语音录放电路。语音录放电路主要由语音处理器和数字存贮器两部分构成，工作过程简述如下：录音时，声音由话筒转换成模拟信号，并经模数转换成数字信号存贮在数字存储器中。放音时，由数字信号转换成模拟信号，并通过扬声器使原音恢复。其具有体积小，功耗低，操作方便，声音可以永久保存，录放音长度30秒以上等优点，并且支持随意录放和放音。因此，综合多方面因素采用语音录放电路来实现本课题功能。2.汉字显示方面的设计目前，单片机实现汉字显示主要有三种方法：1.采用标准字库法。即将国标汉字库固人ROM中，将单片机的硬件和软件进行特别扩展后以显示汉字。。这种方法虽然可以方便地使用现成标准字库，但却需占用大量的硬件和软件资源，增加很大一部分成本和设计难度，所以不经常使用。2.字模直接固化法。此法虽为简捷，但只适于显示少量汉字，且字模的制取繁琐，软件的修改维护都很困难。 3.即将欲显示文件中的汉字字模，从标准字库中逐一提取固化，制成小型字库，并按其在小字库中的位置制成索引表，显示时从索引表查出其新的字模取码地址，取码显示。由于公交车站点是固定的、站点数量也不会很多，所以可以用带索引小字库法。需要显示站点时从已经做好的小字库取码显示即可，比较的方便。方案一，采用常用的89S51控制。技术比较熟练，应用广泛，现在的51系列技术硬件发展的也非常得快，也出现了许多功能非常强大的单片机，因此使用单片机可以实现要求的基本功能。但是为了实现多组预存信息,必须外加具有掉电存储功能的EEPROM,这增加了系统的复杂程度。而且在执行动态刷新的时候读取EEPROM的速度慢，刷新频率受到限制。方案二，应用ARM，ARM是一种功耗很低的高性能处理器，技术具有性能高、成本低和能耗省的特点。方便、安全、高效。作为嵌入式领域中最为广泛使用的32位处理器结构体系，ARM已经成为多个应用领域的标准CPU。ARM处理器技术正在成为多数嵌入式高端应用开发的首选。ARM2138芯片具有高达32KB的内存作为数据的缓冲区，因此能够实现非常快的读取速度。并具有丰富的I/O资源，而且其外围电路简单,在片内即可实现所有控制。简化了整个系统的复杂程度。由于自己对于51芯片所学的东西比较熟悉所以采用AT89S51做为控制器。语音报站系统总体框图：单片机显示模块语音模块按键控制电源输入模块四、课题研究进度计划毕业时间期限：2010年9月13日-2011年4月15日。2010年9月13日-2010年9月26日：命题，申报和审批。2010年10月8日-2010年11月19日：选题并且落实任务。2010年10月18日-2010年11月19日：毕业设计开题，写文献综述，外文翻译。2010年11月22日-2010年12月22日：硬件电路的设计。2010年12月24日-2011年1月21日：基本完成软件及硬件的设计，完成论文的初稿。2011年1月22日-2011年4月1日：设计作品的修改和完善，论文的修改。 2011年4月4日-2011年4月15日：准备答辩和答辩资格的审查。五.参考文献[1]张毅刚等．MCS-51单片机应用设计[M]．哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2002年7月[2]杨程泽.基于51单片机的公交车报站系统[J].电子制作,2007,(09):36-37.[3]周国雄,许明情.城市公交车自动报站系统设计及其应用[J].装备制造技术,2007，(04):115-117.[4]陈传虎,齐红伟,甘良志.一种具有语音和汉字显示的智能报站系统的设计[J].电子工程师,2002,(02):14-15.[5]周惠潮，孙晓峰.常用电子器件及典型应用[M].北京：电子工业出版社，2007，4.[6]诸昌钤.LED显示屏系统原理及工程技术[M].成都：电子科技大学出版社，2000，12.[7]邓宏贵，彭友斌，李志坚，郭晟伟.基于单片机的LED显示屏控制系统解决方案[J].光电子技术，2007，9月第3期（203～211）.[8]孙学康,石方文.多媒体通信技术[M].北京：北京邮电大学出版社,2006,5.[9]汪晓安,董秀峰.模拟电子技术[M].西安:西安电子科技大学出版社,2005，9.[10]蒋怀伟.ISD1420语音芯片在单片机系中的应用[J].电子世界2002年第12期.[11]黄志名，朱弈丹等.单片机公交车到站语音播报与液晶显示控制系统的研制[J].现代电子技术,2006年第11期:153—157.[12]PASTORE,LOPEZJ,ROYOP.Anembeddedarchitectureformissioncontrolofunmannedaerialvehicles[J].Proceedingsofthe9thEUROMICROConferenceonDigitalSystemDesign,IEEE,2006:554-560.[13]CHAABANK,SHAVKYM,CRUBILEP.Adistributedframeworkforreal-timein-vehicleapplications[J].Proceedingsofthe8thInternationalIEEEConferenceonIntelligentTransportationSystems,Austria;IEEE,2005:925-929. 毕业论文文献综述电气工程及自动化语音识别的综述摘要：本文综述语音识别技术在国内外的研究情况和现状，发展历史，语音识别系统的分类和基本原理，未来前景。使读者能了解语音识别技术的类型和原理，以便读者根据自己需要进行选择。关键词：语音识别；语音系统；识别；语音学；发展历史1.概述与机器进行语音交流，让机器明白你说什么，这是人们长期以来梦寐以求的事情。语音识别技术就是让机器通过识别和理解过程把语音信号转变为相应的文本或命令的高技术。语音识别是一门交叉学科。近二十年来，语音识别技术取得显著进步，开始从实验室走向市场。人们预计，未来10年内，语音识别技术将进入工业、家电、通信、汽车电子、医疗、家庭服务、消费电子产品等各个领域[1]。2.语音识别的研究情况和现状（1）国外研究历史及现状语音识别的研究工作可以追溯到20世纪50年代AT&T贝尔实验室的Audry系统，它是第一个可以识别十个英文数字的语音识别系统。但真正取得实质性进展，并将其作为一个重要的课题开展研究则是在60年代末70年代初。这首先是因为计算机技术的发展为语音识别的实现提供了硬件和软件的可能，更重要的是语音信号线性预测编码（LPC）技术和动态时间规整（DTW）技术的提出，有效的解决了语音信号的特征提取和不等长匹配问题。这一时期的语音识别主要基于模板匹配原理，研究的领域局限在特定人，小词汇表的孤立词识别，实现了基于线性预测倒谱和DTW技术的特定人孤立词语音识别系统；同时提出了矢量量化(VQ)和隐马尔可夫模型(HMM)理论。 随着应用领域的扩大，小词汇表、特定人、孤立词等这些对语音识别的约束条件需要放宽，与此同时也带来了许多新的问题：第一，词汇表的扩大使得模板的选取和建立发生困难；第二，连续语音中，各个音素、音节以及词之间没有明显的边界，各个发音单位存在受上下文强烈影响的协同发音（Co-articulation）现象；第三，非特定人识别时，不同的人说相同的话相应的声学特征有很大的差异，即使相同的人在不同的时间、生理、心理状态下，说同样内容的话也会有很大的差异；第四，识别的语音中有背景噪声或其他干扰。因此原有的模板匹配方法已不再适用。实验室语音识别研究的巨大突破产生于20世纪80年代末：人们终于在实验室突破了大词汇量、连续语音和非特定人这三大障碍，第一次把这三个特性都集成在一个系统中，比较典型的是卡耐基梅隆大学(CarnegieMellonUniversity)的Sphinx系统，它是第一个高性能的非特定人、大词汇量连续语音识别系统。这一时期，语音识别研究进一步走向深入，其显著特征是HMM模型和人工神经元网络(ANN)在语音识别中的成功应用。HMM模型的广泛应用应归功于AT&TBell实验室Rabiner等科学家的努力，他们把原本艰涩的HMM纯数学模型工程化,从而为更多研究者了解和认识，从而使统计方法成为了语音识别技术的主流。统计方法将研究者的视线从微观转向宏观，不再刻意追求语音特征的细化，而是更多地从整体平均（统计）的角度来建立最佳的语音识别系统。在声学模型方面，以Markov链为基础的语音序列建模方法HMM（隐式Markov链）比较有效地解决了语音信号短时稳定、长时时变的特性，并且能根据一些基本建模单元构造成连续语音的句子模型，达到了比较高的建模精度和建模灵活性。在语言层面上，通过统计真实大规模语料的词之间同现概率即N元统计模型来区分识别带来的模糊音和同音词。另外，人工神经网络方法、基于文法规则的语言处理机制等也在语音识别中得到了应用。20世纪90年代前期，许多著名的大公司如IBM、苹果、AT＆T和NTT都对语音识别系统的实用化研究投以巨资。语音识别技术有一个很好的评估机制，那就是识别的准确率，而这项指标在20世纪90年代中后期实验室研究中得到了不断的提高。比较有代表性的系统有：IBM公司推出的ViaVoice和DragonSystem公司的NaturallySpeaking,Nuance公司的NuanceVoicePlatform语音平台，Microsoft的Whisper,Sun的VoiceTone等。其中IBM公司于1997年开发出汉语ViaVoice语音识别系统，次年又开发出可以识别上海话、广东话和四川话等地方口音的语音识别系统ViaVoice’98。它带有一个32,000词的基本词汇表，可以扩展到65,000词,还包括办公常用词条，具有“纠错机制”，其平均识别率可以达到95%。该系统对新闻语音识别具有较高的精度，是目前具有代表性的汉语连续语音识别系统。（2）国内研究历史及现状 我国语音识别研究工作起步于五十年代，但近年来发展很快。研究水平也从实验室逐步走向实用。从1987年开始执行国家863计划后，国家863智能计算机专家组为语音识别技术研究专门立项，每两年滚动一次。我国语音识别技术的研究水平已经基本上与国外同步，在汉语语音识别技术上还有自己的特点与优势，并达到国际先进水平。中科院自动化所、声学所、清华大学、北京大学、哈尔滨工业大学、上海交通大学、中国科技大学、北京邮电大学、华中科技大学等科研机构都有实验室进行过语音识别方面的研究，其中具有代表性的研究单位为清华大学电子工程系与中科院自动化研究所模式识别国家重点实验室。清华大学电子工程系语音技术与专用芯片设计课题组，研发的非特定人汉语数码串连续语音识别系统的识别精度，达到94.8%（不定长数字串）和96.8%（定长数字串）。在有5%的拒识率情况下，系统识别率可以达到96.9%（不定长数字串）和98.7%（定长数字串），这是目前国际最好的识别结果之一，其性能已经接近实用水平。研发的5000词邮包校核非特定人连续语音识别系统的识别率达到98.73%，前三选识别率达99.96%；并且可以识别普通话与四川话两种语言，达到实用要求。中科院自动化所及其所属模式科技(Pattek)公司2002年发布了他们共同推出的面向不同计算平台和应用的“天语”中文语音系列产品——PattekASR，结束了中文语[2]。3.语音识别技术的发展历史对语音识别技术的研究距今已有半个多世纪的历史。1952年，AT&Tbell实验室的Davis等人成功研制的Audry系统标志着语音识别研究工作的开始。它是世界上第一个能识别十个英文数字发音的实验系统。进入20世纪60年代，计算机的应用推动了语音识别的发展。在这一时期产生了动态规划(DP,DynamicProgramming)和线性预测分析技术(LP,LinearPrediction)两大重要理论，较好地解决了语音信号产生模型的问题，对语音识别的发展产生了深远影响。70年代，语音识别领域取得了较大的突破。动态时间归正技术(DTW)基本成熟，有效地解决了语音信号特征提取和不等长语音匹配问题，同时还提出了矢量量化(vQ)，隐马尔可夫模型(HMM)理论。80年代语音识别研究进一步走向深入，各种连接词语音识别算法被开发，并从模板匹配技术转向基于统计模型技术，特别是在实践开发中成功应用了HMM模型和人工神经网络（ANN）。1988年Kai-FuLee等用VQ/HMM方法实现了997个词汇的非特定人连续语音识别系统SPHINX，这是世界上第一个高性能的非特定人、大词汇量、连续语音识别系统。进入90年代后,语音识别技术开始向市场提供产品。具代表性的是IBM的ViaVoice和Dragon公司的DragonDictate系统，这些语音识别系统具有说话人自适应能力，新用户不需要对全部词汇进行训练便可在使用中不断提高识别率。进入21 世纪，语音识别的研究重点包括即兴口语的识别和理解，自然口语对话，以及多语种的语音同声翻译。而基于语音识别芯片的嵌入式产品也越来越多，如Infineon公司的Unispeech和Unilite语音芯片等。我国对语音识别的研究也较早。20世纪50年代后期，中科院声学所用频谱分析的方法研究了汉语10个元音的语音识别；20世纪70年代后期，构建了基于模板匹配的孤立词语音识别系统；20世纪80年代后期，研究了八五期间中科院人机语音对话研究项目。目前我国语音识别技术的研究水平已经基本上与国际相当。如以中国科学院自动化研究所模式识别国家重点实验室为依托的中科模识，其汉语连续语音、非特定人听写机系统的普通话系统的错误率可以控制在10%以内[3]。4.语音识别系统的分类语音识别系统可以根据对输入语音的限制加以分类。如果从说话者与识别系统的相关性考虑，可以将识别系统分为3类：(1)特定人语音识别系统：仅考虑对于专人的话音进行识别；(2)非特定人语音系统：识别的语音与人无关，通常要用大量不同人的语音数据库对识别系统进行学习；(3)多人的识别系统：通常能识别一组人的语音，或者成为特定组语音识别系统，该系统仅要求对要识别的那组人的语音进行训练。如果从说话的方式考虑，也可以将识别系统分为3类：(1)孤立词语音识别系统：孤立词识别系统要求输入每个词后要停顿；(2)连接词语音识别系统：连接词输入系统要求对每个词都清楚发音，一些连音现象开始出现；(3)连续语音识别系统：连续语音输入是自然流利的连续语音输入，大量连音和变音会出现。如果从识别系统的词汇量大小考虑，也可以将识别系统分为3类：(1)小词汇量语音识别系统。通常包括几十个词的语音识别系统。(2)中等词汇量的语音识别系统。通常包括几百个词到上千个词的识别系统。(3)大词汇量语音识别系统。通常包括几千到几万个词的语音识别系统。随着计算机与数字信号处理器运算能力以及识别系统精度的提高，识别系统根据词汇量大小进行分类也不断进行变化。目前是中等词汇量的识别系统到将来可能就是小词汇量的语音识别系统。这些不同的限制也确定了语音识别系统的困难度[4]。5.语音识别的基本原理语音识别属于模式识别的范畴。根据模式识别的原理，未知语音的模式与己知语音的参考模式逐一进行比较，最佳匹配的参考模式被作为识别结果。[5]。 语音识别系统的工作过程可以描述如下：待识别语音经过话筒变换成电信号后加在识别系统的输入端，首先经过预处理，包括反混叠失真滤波、预加重和端点检测从而将语音信号的特征被提取出来。常用的特征包括：短时平均能量或幅度、短时平均过零率、短时自相关函数、线性预测系数、倒谱、共振峰等。[6]根据实际需要选择语音特征参数，这些特征参数的时间序列便构成了待识别语音的模式，将其与己经存储在计算机内的参考模式逐一进行比较，获得最佳匹配的参考模式便是识别结果。参考模式是在系统使用前获得并存储起来的，为此，要输入一系列已知语音信号，提取它们的特征作为参考模式，这一过程称为训练过程[7]。6.语音识别技术的前景展望语音识别是一门交叉学科，语音识别正逐步成为信息技术中人机接口的关键技术，语音识别技术与语音合成技术结合使人们能够甩掉键盘，通过语音命令进行操作[8]。语音技术的应用已经成为一个具有竞争性的新兴高技术产业[9]。许多权威专家认为，计算机的下一代革命，将是“从图形界面到语音用户接口”。随着计算机和语音处理技术的发展，语音识别系统的实用性将进一步提高[10]。人们可以通过语音命令方便地从远端的数据库系统中查询与提取有关的信息，人们将不必再通过按键来输入，也不必使用鼠标和键盘，只需要我们开口说话[11]。很多专家都认为语音识别技术是2000年至2010年间信息技术领域十大重要的科技发展技术之一[12]。参考文献[1]刘向华.语音识别技术及应用[J].温州职业技术学院学报,2006.5（8）：22-26.[2]柳春.语音识别技术研究进展[J].甘肃科技,2008,24(9):41-43.[3]卢瑞文.自动识别技术[M]卢瑞文主编.北京：化学工业出版社，2005.7.[4]吴黎明.语音信号及单片机处理[M].北京：科学出版社，2007.3.[5]王炳锡.实用语音识别基础[M].北京：国防工业出版社，2005.1.[6]李晶皎.嵌入式语音技术及凌阳16位单片机应用[M].北京：北京航空航天大学出版2003.11.[7]何湘智.语音识别的研究与发展[J].计算机与现代化，2002.5（4）：18-36.[8]李刚健.语音识别模式发展方向研究[J].吉林建筑工程学院学报，2006.1（23）：12-19.[9]熊伟，水仲飞.论嵌入式语音识别系统的研究与实现[J].现代商贸工业，2010.2（3）：8-12.[10]PASTORE,LOPEZJ,ROYOP.Anembeddedarchitectureformissioncontrolofunmannedaerialvehicles[J].Proceedingsofthe9thEUROMICROConferenceonDigitalSystemDesign,IEEE,2006:554-560.[11]CHAABANK,SHAVKYM,CRUBILEP.Adistributedframeworkforreal-timein-vehicle applications[J].Proceedingsofthe8thInternationalIEEEConferenceonIntelligentTransportationSystems,Austria;IEEE,2005:925-929.[12]何清华,黄素平,黄志雄.智能轮椅的研究现状和发展趋势[J].机器人技术与应用2003.2（3）：19-23. 毕业设计（20__届）语音报站系统的设计 摘要传统的公交车由乘务员人工报站，该方式因其效果太差和工作强度太大，已基本淘汰。近年来，随着科学技术的日益发展和进步，微型计算机已经在公交车上得到广泛的应用。计算机技术与语音技术和LED显示技术结合便产生了现在人们流行的公交车语音报站系统，不必要专门的乘务员来报站，从而提高了人们的工作效率。本课题所设计的语音报站部分，其设计内容主要为以单片机为控制核心，通过ISD语音芯片录制人的声音完成报站任务，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，同时显示相关信息[1]。语音报站系统是由语音控制模块、和单片机控制模块三部分组成。ISD4004语音芯片构成的语音录放电路具有体积小，功耗低，操作方便，声音可以永久保存，录放音长度8到16分钟，并且支持随意录放等优点，所以适合语音报站。单片机模块通过对ISD4004语音芯片地址位的选择分段来播放录放存储的语音，再由一定的软件程序来实现预期的功能。汉字显示部分利用简单的外围电路来驱动16*16的点阵LED显示屏，利用89S51本身强大的功能，可以很方便的实现与外围存储设备的数据传输，并能利用软件方便的进行显示内容的多样变化。关键词：音频信号；ISD4004；语音录放；点阵屏；74HC154 AbstractThetraditionalbusstopannouncementisannouncedbyabusattendant,ithasbeenbasicallyeliminatedbecauseofitspoorworkingandbadintensity.Intherecentyears,withtheincreasingdevelopmentofscienceandtechnologyandprogress,Micro-computerhasbeenwidelyusedinbuses.Nowapopularbusvoice-reportingsystemiscombinedbycomputertechnologyandvoicetechnology,itwillnotneedattendantstoreportthestations,sothatitcanimprovetheefficiency.Thistopicisdesignedtostopthevoicepartofitsdesignelementstothemainmicrocontrollerforthecontrolofthecore,throughtheISDchipvoicetoimitatethevoiceofgoodpointsatthecompletionoftasksandachieveBusStationAutomaticSpeech,inthepitstop,thestationautomaticallybroadcastvoicemessagesandserviceterms.VoiceStationreportedbythevoicecontrolsystemandmicroprocessorcontrolmoduleconsistsoftwomodules.ISD4004avoicechipvoicerecorderscircuitissmallinsize,lowpowerconsumption,easytooperate,andsoundcouldbepermanentpreservation,andlengthofthesoundrecording8to16mins,andfreesupportsuchasaudioplaybackandtakeadvantageofitforvoicestationreported.SCMmodulesthroughthevoiceoftheISD4004-chipaddresssubparagraphchoicetoplaythevoicerecorderstorage,andthenfromcertainsoftwareprogramstoachievethedesiredfunctionality.WhenitcomestoDisplayTechnique.Inthistopic89S51usedasamaincontrollerdesignanduseofsimpleexternalcircuittodrive16*16thelatticeLEDdisplay.Becauseof89S51’spowerfulfunctionsandcapacityofinternalstorage,itiseasytothedatatransmissionequipmentandtheabilitytousethesoftwarefortheconvenienceofavarietyofcontentchanges.KeyWords:Phoneticsystem;Isd4004;Audiosignal;Voicerecorders;Dotmatrix;74hc154 目录1引言12总体设计22.1语音控制模块的方案设计22.2显示模块的方案设计33硬件设计53.1单片机控制模块53.1.1单片机89S51芯片介绍53.1.2单片机最小系统63.1.3烧写接口电路63.2语音控制模块83.2.1语音控制工作原理83.2.2ISD4004语音芯片83.2.3操作模式103.2.4语音模块原理图113.3LED显示控制模块123.3.1LED显示控制原理123.3.2显示驱动电路133.3.374HC154芯片143.3.4显示模块原理图153.4电源模块164软件设计174.1主体程序流程图174.2外部中断0服务子程序流程图184.3小字库的制作185制作和调试215.1使用的仪器仪表215.2硬件调试225.3软件调试226结论22致谢23参考文献24附录1系统实物图25附录2系统总原理图26附录3毕业设计作品说明书27附录4源程序代码28 1引言21世纪是信息化社会，音频转换技术有着良好的发展前景，经转换的信号容易在网络时代传播，可以反复修改及加工，提高了信息传播的灵活性和可靠性。传统语音组合电路的设计十分复杂，开发工具十分昂贵，语音录制及软件编制工作量巨大，而且组合出来的语音效果也不甚理想，尤其在投资不大的产品、系统中最为突出，从而制约了这一技术的应用和发展。美国信息存贮器件公司推出的ISD系列语音电路采用直接模拟存贮技术，不需要专用开发工具、编程器，它操作简单，接口灵活，因此深受广大单片机应用人员的欢迎[2]。通过ISD系列语音系统，声音就能保留和还原，而且能被选择性地反复播放，也就能让不会说话的各种物品发出声音或开口说话。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，而且车载广告也越来越受到商家的重视，因此设计一款能够方便地更换语音信息、播放高质量语音信息的汽车报站器显得越来越重要。传统的汽车报站器都是采用专用语音合成芯片制成的,语音合成芯片受信息容量、语音音质的限制，且更换信息需专业设备及人士，因而使研制一种新型汽车报站器显得极为重要[3]。不过，目前的语音报站系统存在报站时间短、声音含糊不清,在嘈杂的公交车上,乘客有时听不清站名等缺点。在一些大中城市已经有公交车采用LED显示屏显示站名及广告等信息,因此,本着降低成本,简单实用的原则本课题又设计了一种由单片机控制的LED点阵显示屏及语音播报控制系统,实现公交车的语音自动报站及站名显示，给乘客带来极大的乘车方便。本课题所设计的公交车语音报站系统，其设计内容主要为以单片机为控制核心，通过ISD语音芯片录制人的声音很好的完成报站任务，实现公交车的语音自动报站，同时显示进出站名等相关信息。 2总体设计本系统主要为单片机为控制核心，通过ISD语音芯片使录放声音不断的循环播放，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，并且在报站的同时显示出该停靠站的站名。图2-1为是系统的总体框图。显示模块单片机语音模块电源模块按键控制图2-1总体框图2.1语音控制模块的方案设计本系统语音模块主要以单片机为控制核心，通过ISD语音芯片使录放声音不断的循环播放，以实现公交车的语音自动报站。语音电路是指使用专用的硬件线路，采用数字数字化处理方法（数字音频技术）来实现语音信号的录放，合成和识别的集成电路。所谓数字音频技术是指模拟声音信号通过采样，量化和编码过程转换成数字信号，然后再进行记录，传输以及其他加工处理；在重放时再将这些记录的数字音频信号还原为模拟信号，获得连续的声音。数字音频技术包括3个步骤来获得声音[4]。1.采样是指用每隔一定时间间隔的信号样本值序列代替原来在时间上的连续的信号，也就是在时间上将模拟信号离散化。2.采样把模拟信号变成了时间上离散的样值序列，但每个样值的幅度仍然是一个连续的模拟量，因此还必须对其进行离散化处理，将其转换为有限个离散值，才能最终用数码来表示其幅值。这种对采样值进行离散化的过程称为量化。 3.模拟信号经采样和量化已完成时间和幅度的离散化，得到一系列离散样值，剩下的最后一个步骤就是要实现把离散的样值变化成对应的数字信号代码，这种变换称为编码，其相反的过程称为译码[5]。语音电路因其体积小巧，电路简单，价格低廉，使用方便等优点而广泛应用于各行各业，例如，汉语报时时钟，留言门铃，公共汽车的语音报站等。从功能及用途来分，大致可可分为语音合成电路，语音识别电路及语音录放电路。1.语音合成电路语音合成电路播放的是预先以数字代码形式存储于掩膜ROM中的语音信号，但是一次“写入”后则不能更改。语音合成电路具有成本低，适合小批量生产，有分段，重复放音，脉冲或电平触发方式。但其生产周期长，不可修改的缺点不适合课题的思想。2．语音识别电路语音识别电路是更高层次的语音电路，它的成功应用，将令人类实现真正意义上的人机对话，即双向对话功能。语音识别电路是预先将要识别的语音提取其特征信息，并建立一定的语音模型，经数字化编码存储在语音载体中，作为语音识别的依据，将接受到的语音与其比较后识别结果，最后去控制执行电路工作。3.语音录放电路语音录放电路主要由语音处理器和数字存贮器两部分构成，工作过程简述如下：录音时，声音由话筒转换成模拟信号，并经模数转换成数字信号存贮在数字存储器中。放音时，由数字信号转换成模拟信号，并通过扬声器使原音恢复。其他种类语音电路则没有其优点。 语音录放电路按其存储器的不同有几个类型：1.动态存储器式语音集成电路，优点是成本低，直接存储等，缺点是需长期供电保持信息。2.静态存储器录放电路，耗电小，短时间内可断点保护，但成本较高。3.单片永久记忆型语音电路，采用的存储器为E2PROM，不怕断点，信息可永久保存，零功耗存储。能较好的保留语音信息中的有效成分，提高录放音的清晰度。4.智能型单片语音录放电路采用低电压工作方式，录放时间为1~4分钟，在语音编辑组合方面有独到之处。5.快闪存储器的语音录放电路，将DSP数字信号处理技术，与新型快闪存有效结合。具有体积小，功耗低，操作方便，声音可以永久保存，录放音长度30分钟以上等优点[6]。出于对综合因素的考虑，语音模块就选择以语音录放电路为主电路。2.2显示模块的方案设计结合本课题的设计要求，适合的显示方案有以下3种。1.LED点阵显示屏设计方案：整个站牌由LED显示屏构成，站点信息在点阵屏幕上显示，并且可以以静态的方式固定显示站点或者以动态的方式轮流显示所有的站点。系统通过互联网可以进行跟新、升级。这种方案的优点是：成本相对比较低，能及时动态的显示站点信息，显示的信息容量也比较大，便于远程控制和升级。缺点是：受目前LED显示技术的限制，对于图像和视频显示的效果不是很理想。2.CRT监视器设计方案：在站牌处安装一小型彩色监视屏，将站点信息显示在CRT监视器上，进行人工查阅。站点信息放在存储器内，通过无线广播的方式进行数据跟新。这种方案的优点：成本比较低，可以采用淘汰下来的电视机作为监视器；缺点是：耗电量巨大，CRT显示器在阳光下的显示效果不理想。3.液晶显示器（或者等离子）设计方案：由液晶（等离子）显示器构成站牌，不但能显示站点信息，还可以显示图像或者视频信息，缺点成本太高，数据传输量巨大，不适合推广使用[7]。通过比较上述三种方案，可以发现LED点阵显示方案有很大的可行性，而且其系统的升级也比较方便，便于推广使用，适合本课题的要求。 3硬件设计本系统硬件主要有四大模块组成：单片机控制模块、语音控制模块、显示模块和电源模块。3.1单片机控制模块单片机89S51的组成结构中包括运算器、控制器、片内存储器、4个I/O口、串行口、定时器/记数器、中断系统、振荡器等功能部件。3.1.1单片机89S51芯片介绍图3-189S51引脚图其中P0口（39~32脚）：P0.0~P0.7统称为P0。在不接片外存储器与不扩展I/O口时可做为准双向输入/输出口。P1口（1~8脚）：P1.0~P1.7统称为P1口。可作准双向I/O口使用。P2口（21~28脚）：P2.0~P2.7统称为P2口。一般可作准双向I/O口使用。P3.0~P3.7统称为P3口。除可作准双向I/O口使用外，还可以将每一位用于第二功能，而且P3口的每P3口的每一条引脚均独立定义为第一功能的输入输出或第二功能。ALE/PROG（30脚）：地址锁存有效信号输出端。ALE在每个周期内输出两个脉冲。PSEN（29脚）：片外程序存储器读选通信号输出端，低电平有效。PST/VPD （9脚）：为单片机的上电复位或掉电保护端。EA/VPP（31脚）：EA为片外程序存储器选用端。3.1.2单片最小系统本模块采用MCS-51系列单片机芯片作为处理器。一般来说，单片机的最小系统包括电源（地），晶振（一般使用11.0592M或者12M），复位电路。有了以上三块内容，单片机就能够工作了。AT89C51内部集成4KB只读存储器。采用CHMOS工艺技术，且与MCS-51产品相兼容。内部集成通用的8位CPU和FlashRAM。其应用范围广，性能良好，可用于解决复杂的控制问题。利用AT89C51的I／O端口对传感器信号进行实时监控来控制ISD4004语音器件的语音播放和LED的显示[8]。如图3-2是较为常见的单片机最小系统图。图3-2单片机最小系统1.时钟电路 单片机的时钟产生有两种方法：内部时钟方式和外部时钟方式。系统的时钟电路设计是采用的内部方式，即利用芯片内部的振荡电路。AT89单片机内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器。引脚XTAL1和XTAL2分别是此放大器的输入端和输出端。这个放大器与作为反馈元件的片外晶体谐振器一起构成一个自激振荡器。外接晶体谐振器以及电容C1和C2构成并联谐振电路，接在放大器的反馈回路中。对外接电容的值虽然没有严格的要求，但电容的大小会影响震荡器频率的高低、震荡器的稳定性、起振的快速性和温度的稳定性。因此，此系统电路的晶体振荡器的值为12MHz，电容应尽可能的选择陶瓷电容，电容值通常取30μF。在焊接刷电路板时，晶体振荡器和电容应尽可能安装得与单片机芯片靠近，以减少寄生电容，更好地保证震荡器稳定和可靠地工作。2.复位电路复位是由外部的复位电路来实现的。片内复位电路是复位引脚RST通过一个触发器与复位电路相连，触发器用来抑制噪声，它的输出在每个机器周期的S5P2，由复位电路采样一次。复位电路通常采用上电自动复位和按钮复位两种方式。所谓上电复位，是指计算机加电瞬间，要在RST引脚出现大于10MS的正脉冲，使单片机进入复位状态。按钮复位是指用户按下“复位”按钮，使单片机进入复位状态。对于图3-2，上电时，+5V电源立即对单片机芯片供电，同时经电阻R对电容C3充电。C3上电压建立的规程就产生一定宽度的负脉冲，经反向后，RST上出现正脉冲使单片机实现了上电复位。按钮按下时，RST上同样出现高电平，实现了按钮复位。电容C1，C2起滤波作用，防止干扰窜入复位端产生误动作。在应用系统中，有些外围芯片也需要复位。如果这些芯片复位端的复位电平和单片机一致，则可以与单片机复位脚相连。电容C1，C2起滤波作用，防止干扰窜入复位端产生误动作。3.1.3烧写接口电路RST置高电平，然后向单片机串行发送编程命令。P1.7(SCK)输入移位脉冲，P1.6(MISO)串行输出，P1.5(MOSI)串行输入。被烧写的单片机一定是最小系统（单片机已经接好电源，晶振，可以运行）。如图3-3为烧写接口电路。图3-3烧写接口电路图 3.2语音控制模块3.2.1语音控制工作原理语音电路是指使用专用的硬件线路，采用数字数字化处理方法（数字音频技术）来实现语音信号的录放，合成和识别的集成电路。所谓数字音频技术是指模拟声音信号通过采样，量化和编码过程转换成数字信号，然后再进行记录，传输以及其他加工处理；在重放时再将这些记录的数字音频信号还原为模拟信号，获得连续的声音。本课题中使用的芯片是ISD4004芯片。3.2.2ISD4004语音芯片ISD4004芯片无须A/D转换和压缩就可以直接储存，没有A/D转换误差，具有可多次重复录放、存储时间长，使用时不需扩充存储器、所需外围电路简单。利用AT89C51控制ISD4004芯片的过程。外接输入和输出端口。通过系统功能模块各部分的连接及软硬件设计可以实现数字化语音的存储和回放。ISD4004语音芯片采用CMOS技术，内含晶体振荡器、防混叠滤波器、平滑滤波器、自动静噪、音频功率放大器及高密度多电平闪烁存储阵列等。因此只需要很少的外围器件就可构成一个完整的声音录放系统。芯片设计是基于所以操作由微控制器控制。操作命令通过串行通信接口（SPI或Microwire）送入。采样频率可谓4.0HZ、5.3HZ、6.4HZ、8.0HZ，频率越低，录放时间越长。而音质有所下降。片内信息存于内存储器中，可在断电情况下保存100年，反复录音10万次。器件工作电压为3V，工作电流为25～30mA。单片机录放语音时间8～16min[9]。图3-4ISD4004芯片 图3-5ISD4004内部框图电源:(VCCA,VCCD)为使噪声最小,芯片的模拟和数字电路使用不同的电源总线,并且分别引到外封装的不同管脚上,模拟和数字电源端最好分别走线,尽可能在靠近供电端处相连,而去耦电容应尽量靠近器件。地线:(VSSA,VSSD)芯片内部的模拟和数字电路也使用不同的地线。同相模拟输入(ANAIN+)这是录音信号的同相输入端。输入放大器可用单端或差分驱动。单端输入时,信号由耦合电容输入,最大幅度为峰峰值32mV,耦合电容和本端的3KΩ电阻输入阻抗决定了芯片频带的低端截止频率。差分驱动时,信号最大幅度为峰峰值16mV，为ISD33000系列相同。反相模拟输入(ANAIN-)差分驱动时,这是录音信号的反相输入端。信号通过耦合电容输入,最大幅度为峰峰值16mV音频输出(AUDOUT)提供音频输出,可驱动5KΩ的负载。片选(SS)此端为低,即向该ISD4004芯片发送指令，两条指令之间为高电平。串行输入(MOSI)此端为串行输入端，主控制器应在串行时钟上升沿之前半个周期将数据放到本端,供ISD输入。串行输出(MISO)ISD的串行输出端。ISD未选中时,本端呈高阻态。串行时钟(SCLK)ISD的时钟输入端,由主控制器产生,用于同步MOSI和MISO的数据传输。数据在SCLK上升沿锁存到ISD,在下降沿移出ISD。 中断(/INT)本端为漏极开路输出。ISD在任何操作(包括快进)中检测到EOM或OVF时,本端变低并保持。中断状态在下一个SPI周期开始时清除。中断状态也可用RINT指令读取。OVF标志----指示ISD的录、放操作已到达存储器的未尾。EOM标志----只在放音中检测到内部的EOM标志时,此状态位才置1。行地址时钟(RAC)漏极开路输出。每个RAC周期表示ISD存储器的操作进行了一行(ISD4004系列中的存贮器共2400行)。该信号175ms保持高电平,低电平为25ms。快进模式下,RAC的218.75μs是高电平,31.25μs为低电平。该端可用于存储管理技术。外部时钟(XCLK)本端内部有下拉元件。芯片内部的采样时钟在出厂前已调校,误差在+1%内。商业级芯片在整个温度和电压范围内,频率变化在+2.25%内。工业级芯片在整个温度和电压范围内,频率变化在-6/+4%内,此时建议使用稳压电源。若要求更高精度,可从本端输入外部时钟(如前表所列)。由于内部的防混淆及平滑滤波器已设定,故上述推荐的时钟频率不应改变。输入时钟的占空比无关紧要,因内部首先进行了分频。在不外接地时钟时,此端必须接地。自动静噪(AMCAP)当录音信号电平下降到内部设定的某一阈值以下时,自动静噪功能使信号衰弱,这样有助于养活无信号(静音)时的噪声。通常本端对地接1mF的电容,构成内部信号电平峰值检测电路的一部分。检出的峰值电平与内部设定的阈值作比较,决定自动静噪功能的翻转点。大信号时,自动静噪电路不衰减,静音时衰减6dB。1mF的电容也影响自动静噪电路对信号幅度的响应速度。本端接VCCA则禁止自动静噪。3.2.3操作模式ISD4004系列内置了若了干操作模式，可用最少的外围器件实现最多的功能。操作模式也由地址端控制；当A7和A6都为1时，其它地址端置高就选择某个（或某几个）模式。因为操作模式和直接寻址互相排斥。操作模式可由微控制器，也可由硬件实现。 使用操作模式有两点注意：1.所有操作最初都是从0地址，即存储空间的起始端开始。后续操作根据所选用的模式可从其它的地址开始。此外，A4模式中，当电路由录音转为放音时地址计数器复位为0，而由放音转为录音时则不复位。2.当控制信号（/PLAYL、/PLAYE或/REC）变低，同时A6和A7为高时，执行操作模式。这种操作模式一直有效，除非控制信号再次由高变低，芯片重新锁存当前的地址/模式端电平，然后执行相应操作。下图操作模式表。表3-1为操作模式表。表3-1操作模式表模式功能典型应用可组合使用的模式A0信息检索快进信息A4A1删除EOM要最后一条的结束处放置A3.A4A3循环从0的地址循环放音A1A4连续寻址录放连续的多段信息A0.A1A0（信息检索）——快速跳过信息而不必知道其确切的地址。控制端每输入一个低脉冲，内部地址计数器就跳到下一条信息。此模式仅用于放音，通常与A4时使用。A1（EOM删除）——使分段信息变为一条信息，仅在信息最后留一个EOM标志。这个模式完成后，录入的所有信息就作为一条连续的信息。A3（信息循环）——循环重放位于存储空间起始处的那条信息。一条信息可以完全占满存储空间，那么循环就从头至尾进行。给/PLAYE发低脉冲后循环开始，给/PLAYL发低脉冲后循环结束。A4（连续寻址）——正常操作中，重放遇到WOM标志时，地址计数器会复位。A4模式禁止地址计数器复位，使得信息可连续录入或重放。当芯片既非录音又非放音时，将A4短暂拉低可使地址计数器复位为0。A2、A5——末用。3.2.4语音控制电路原理图 图3-6语音模块电路图录放时,给“REC”一个持续的高电平,LED亮就开始录音,录音时间致5秒时就必须给“REC”,否则下一段无效。录制其它段的方法相同。分段放音时,先给“PLAY”一个高电平,然后按下相应的S1～S4键（S1接P1.4，S2接P1.5，S3接1.6，S4接P1.7）就可以播放出所录入的声音,地址输入端直接连单片机、计算机的I/O口。3.3LED显示控制模块3.3.1LED点阵显示的工作原理LED显示驱动模块是LED显示屏设计的关键部分，驱动电路设计的好坏直接关系到LED显示屏的亮度、稳定度等重要指标。由LED点阵显示器的内部结构可知，器件宜采用动态扫描驱动方式工作，由于LED管芯大多为高亮度型，因此某行或某列的单体 LED驱动电流可选用窄脉冲，但其平均电流应限制在20mA内．多数点阵显示器的单体LED的正向压降约在2V左右．但大亮点∮10的点阵显示器单体LED的正向压降约为6V。大屏幕显示系统一般是将由多个LED点阵组成的小模块以搭积木的方式组合而成的，每一个小模块都有自己的独立的控制系统，组合在一起后只要引入一个总控制器控制各模块的命令和数据即可，这种方法既简单而且具有易维修的特点。LED点阵显示系统中各模块的显示方式有静态和动态显示两种。静态显示原理简单、控制方便，但硬件接线复杂，在实际应用中一般采用动态显示方式，动态显示采用扫描的方式工作，由峰值较大的窄脉冲驱动，从上到下逐次不断地对显示屏的各行进行选通，同时又向各列送出表示图形或文字信息的脉冲信号，反复循环以上操作，就可显示各种图形或文字信息[10]。本次设计中LED的驱动是采用三极管和74HC154实现的。3.3.2显示驱动电路LED控制模块是LED显示屏设计的总大脑，控制模块的好坏直接决定了显示的结果。图3-78*8LED点阵显示电路分析图3-7可以认为是由多个如图3-8组成。 图3-8点阵的工作图LED接单片机的那个端口的电压大约是4.5伏，而接74HC154那端的电压比单片机那端的要小所以发光二极管就导通。LED点阵显示屏采用16×16共256个象素的点阵，由于所用的LED显示屏用四块8*8点阵屏构成，在组成16*16点阵屏的时候按照一定的顺序组成，引脚分布的分布就很清楚[11]。我们把行列总线接在单片机的IO口，然后把上面分析到的扫描代码送人总线，就可以得到显示的汉字了。但是若将LED点阵的行列端口全部直接接入89S51单片机，则需要使用32条IO口，这样会造成IO资源的耗尽，系统也再无扩充的余地。因此，我们在实际应用中只是将LED点阵的16条行线直接接在P0口和P2口，至于列选扫描信号则是由4-16线译码器74HC154来选择控制，这样一来列选控制只使用了单片机的4个IO口，节约了很多IO资源，为单片机系统扩充使用功能提供了条件。汉字扫描显示的基本过程是这样的：通电后由于电阻R1，电容C1的作用，使单片机的RST复位脚电平先高后低，从而达到复位；之后，在C2，C3，X1以及单片机内部时钟电路的作用下，单片机89S51按照设定的程序在P0和P2接口输出与内部汉字对应的代码电平送至LED点阵的行选线(高电平驱动)，同时在P1.1，P1.2，P1.3，P1.4接口输出列选扫描信号(低电平驱动)，从而选中相应的象素LED发光，并利用人眼的视觉暂留特性合成整个汉字的显示。3.3.374HC154芯片 图3-974HC154引脚图3.3.416*16点阵显示原理图图3-10显示模块原理图 我们把行列总线接在单片机的IO口，然后把上面分析到的扫描代码送人总线，就可以得到显示的汉字了。但是若将LED点阵的行列端口全部直接接入89S51单片机，则需要使用32条IO口，这样会造成IO资源的耗尽，系统也再无扩充的余地。因此，我们在实际应用中只是将LED点阵的16条行线直接接在P0口，至于列选扫描信号则是由4-16线译码器74HC154来选择控制，这样一来列选控制只使用了单片机的4个IO口，节约了很多IO资源，为单片机系统扩充使用功能提供了条件。3.4电源模块电源模块这里采用7805给单片机提供稳压电源。3-117805管脚图3-12稳压电源原理图 4软件设计系统软件由主程序和中断服务程序组成，所有的外部事件都以中断方式进入控制器来操作。4.1主体程序流程图功能：通过按键来实现公交车的手动报站。键1实现公交车站名的正顺序显示，键2实现公交车站名的逆显示，键3实现清屏，键4可以用来插入广告等。 LED初始化外部中断0的中断设置等待中断产生开始结束Y图4-1程序主体流程图4.2外部中断0服务子程序流程图图4-2外部中断0服务子程序流程图 NNNN键盘处理Swich键1按下？键2按下？键3按下？键4按下？YYYY执行相应显示，相应的指示灯亮，语音播报返回，执行相应的显示，相应的指示灯亮，语音播报点阵清屏插入广告等判断第几次按下判断第几次按下外部中断0初始化中断退出4.3小字库的制作 每一个字由16行16列的点阵组成显示。即国标汉字库中的每一个字均由256点阵来表示。我们可以把每一个点理解为一个象素，而把每一个字的字形理解为一幅图像。事实上这个汉字屏不仅可以显示汉字，也可以显示在256象素范围内的任何图形[12]。如查用8位的AT89S51单片机控制，由于单片机的总线为8位，一个字需要拆分为2个部分，如图4-3。图4-3字库分析图为了弄清楚汉字的点阵组成规律，首先通过列扫描方法获取汉字的代码。汉字可拆分为上部和下部，上部由8×16点阵组成，下部也由8×16点阵组成。本例通过列扫描方法首先显示左上角的第一列的上半部分，即第0列的P00～P07口，方向为P00到P07，显示汉字“大”时，P05点亮，由上往下排列，为：P0.0灭，P0.1灭，P0.2灭P0.3灭，P0.4灭，P0.5亮，P0.6灭，P0.7灭。即二进制00000100，转换为十六进制为04h。上半部第一列完成后，继续扫描下半部的第一列，为了接线的方便，我们仍设计成由上往下扫描，即从P27向P20方向扫描，从图中可以看到，这一列全部为不亮，即为00000000，十六进制则为00h。依照这个方法转向第二列、第三列，…，直至第十六列的扫描，一共扫描32个8位，可以得出汉字“大”的16进制的扫描代码为：04H，00H，04H，02H，04H，02H，04H，04H04H，08H，04H，30H，05H，0C0H，0FEH，00H05H，80H，04H，60H，04H，10H，04H，08H04H，04H，0CH，06H，04H，04H，00H，00H 图4-4用软件编的小字库对比可以看出16进制的扫描代码一样。由这个原理可以看出，无论显示何种字体或图像，都可以用这个方法来分析出他的扫描代码从而显示在屏幕上。上述方法虽然能够让我们弄清楚汉字点阵代码的获取过程，但是依靠人工方法获取汉字代码是一件非常繁琐的事情。为此，我们经常采用字库软件查找字符代码，软件打开后输入汉字，点“检取”，十六进制数据的汉字代码即可自动生成，把我们所需要的竖排数据复制到程序中即可。可见，汉字点阵显示一般有点扫描、行扫描和列扫描3种。为了符合视觉暂留要求，点扫描方法的扫描频率必须大于16×64=1024Hz，周期小于1ms即可。行扫描和列扫描方法的扫描频率必须大于16×8=128Hz，周期小于7.8ms即可，但是一次驱动一列或一行(8颗LED)时需外加驱动电路提高电流，否则LED亮度会不足[13]。 5制作和调试5.1使用的仪器仪表数字万用表DT9203单片机仿真器WAVE6000烧写器GF2100直流稳压稳流电源DH1718E-55.2硬件调试硬件调试的主要任务是排除硬件故障，其中包括设计错误和工艺性故障。参照原理图将电路焊接好，测试有没有断路路，没有短路，通电测试各点电压是否正常，同时检测电机是否正常转动，结果表明，主机从机俩块板的电源与地线之间无短路现象，上电后不会发生短路情况。此时做上电检测。5.3软件调试1．先进行人工检查。写好程序后，不要立刻烧入单片机，先对纸面上的程序进行人工检查。由于汇编语言编程，所以要特别小心地检查语法错误，如漏写分号等，通过仔细的检查，发现并排除这些错误。2.人工检查无误后，上机调试。在编译时给出的语法错误的信息，根据提示的信息具体找出程序中错误之处并改之，从上至下逐一改正。应当注意的是：有的提示出错行并不是真正出错的行，如果在提示出错的行上找不到错误的话，则应该到上行再找。在硬件支持的环境下，用proteus设计好的电路，KeilC编好的程序编译成芯片可识别的hex文件，利用PC机写进proteus程序图芯片内进行仿真测试，并对其出现的错误进行修改，直到最终调试成功。LED点阵显示程序调试需和单片机连接，否则无法进行测试。结合软件测试对液晶模块进行测试。首先检查电源连接情况，在确保电源没有问题的前提下进行下一步测试。进行显示操作测试，单片机读取初始化界面，然后由16*16点阵显示出来。 6结论本设计方案按照任务书的要求，以单片机为控制核心，通过ISD语音芯片模仿人的声音很好的完成报站任务，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。本课题按计算公式取得3段地址，即3个站点的报站，经51芯片中的程序使得按键能控制引脚上的电平变化及片选地址等方式。通过这种方式让不同的录放音能按设计的播放。还有一个问题公交车上的显示屏可能离控制器很远那布线就很烦，需要加或减站点的时候就很麻烦。实际中的公交车报站系统的传输是用485通信协议的。单片机通过扩展存储器实现可编程程序型的LED的显示。单片机的体积小，成本低，运用灵活可以使LED显示更加具有竞争的优势。因为芯片的存储空间等一些条件的不足，没有对发挥部分的寻迹等功能进行设计与制作，并且由于实践知识不足，未能对ISD4004芯片的功能完全掌握，待在以后的工作学习中不断的去学习，相信自己能不断进步。 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附录3毕业设计作品说明书一、作品名称语音报站系统的设计二、作品功能1、开车后语音提示下站的站名，并在16*16点阵上动态显示站名2、返程与正程报站顺序相反3、当不报站时候显示图案或者文字广告4、对于意外停车能够给出有关提示语音(乘客安全上下车等)三、运行环境硬件环境ISD语音芯片,51单片机编程语言WAVE6000，汇编语言四、操作步骤1、将检测电路板和51最小系统电源相接2、按下语音芯片上按键S1，LED灯亮代表通电可以进行操作3、通过单片机控制模块上的按键（S1）来使地址变化，再按语音芯片上按键S1来播放存在内存中的录音，同时单片机调出站名显示。4、返程时，通过单片机控制模块上的按键（S2）来使地址变化，再按语音芯片上按键S1来播放存在内存中的录音，同时单片机调出站名显示。5、循环操作步骤3，4。五、注意事项语音的录制需要通过地址位的变化来达到要求,而硬件上的不能进行地址跳线,因此先录制好声音。 附录4系统源程序LYKEY BIT P3.2;录音键FYKEY BIT P3.3;放音键NEXT BIT P3.1;REC BIT P0.0;低电平录音PLAYE BIT P0.1;边沿触发放音PLAYL BIT P0.2;低电平触发放音ORG 0000HAJMP MAINORG 0003H;外部中断0录音AJMP LYORG 0013H;外部中断1放音，显示AJMP FYK_NUMEQU30HK1EQUP3.0K2EQUP3.1K3EQUP3.2ORG00HMOVK_NUM,#00HMOV SP,#80HMOV IE,#85H;外部中断两个MOV P3,#0FH;MOV R2,#00HSTART: JNB NEXT,HERE;若P3.4被按下，则继续下一个地址录音或者放音,显示AJMP STARTHERE: LCALL DELAY10MSJB NEXT,STARTJNB NEXT,$INC R2CJNE R2,#0EH,STARTMOV R2,#00HAJMP START;录音CALLK_JUDGEMOVA,#0FFHMOVP0,A;清除画面 ANLP2,#00MOVR2,#200D4:MOVR3,#248;延时0.1秒DJNZR3,$DJNZR2,D4MOV20H,#00H;取码指针初值;L1:MOVR1,#0FFH;每字停留时间L1:MOVR1,#50H;每字停留时间L2:MOVR6,#16;每字16个码MOVR4,#00H;扫描初值MOVR0,20H;取码指针存入R0L3:MOVA,R4;扫描指针载入AMOVP1,A;扫描输出INCR4;扫描下一个MOVA,R0;取码指针载入ACALLTAB_JUDGEMOVP0,A;输出至P0显示INCR0;取码指针加1MOVA,R0;取码指针载入ACALLTAB_JUDGEMOVP2,A;取下一个码INCR0;扫描时间1毫秒MOVR3,#02D2:MOVR5,#248DJNZR5,$DJNZR3,D2MOVA,#00H;清除屏幕MOVP0,AANLP2,#00H DJNZR6,L3;显示一个字了？DJNZR1,L2;停留时间到了？MOV20H,R0;取码指针值存入20H地址CJNER0,#128,L1JMPSTART;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;按键判断子程序;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;K_JUDGE:JNBK1,NEXT1JMPK_OUTNEXT1:CALLDELAY16JNBK1,$K_IN:INCK_NUMMOVA,K_NUMCJNEA,#04,K_OUTCLR_NUM:MOVK_NUM,#00HK_OUT:RET;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;DELAY16:MOVR7,#40D5:MOVR6,#200DJNZR6,$DJNZR7,D5RET;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;取表判断;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;; TAB_JUDGE:MOVR7,K_NUMCJNER7,#00H,NEXTB1MOVDPTR,#TABLE1;数据指针指到TABLEMOVCA,@A+DPTR;输出数据码JMPTAB_OUTNEXTB1:CJNER7,#01H,NEXTB2MOVDPTR,#TABLE2;数据指针指到TABLE1MOVCA,@A+DPTR;输出数据码JMPTAB_OUTNEXTB2:CJNER7,#02H,NEXTB3MOVDPTR,#TABLE2;数据指针指到TABLE1MOVCA,@A+DPTR;输出数据码JMPTAB_OUTNEXTB3:CJNER7,#03H,TAB_OUTMOVDPTR,#TABLE3;数据指针指到TABLE1MOVCA,@A+DPTR;输出数据码JMPTAB_OUTTAB_OUT:LY: CLR EAPUSH ACCPUSH PSWLCALL DELAY10MSJB LYKEY,LY_EXIT;JNB LYKEY,$ MOV A,R2MOV DPTR,#TABMOVC A,@A+DPTRMOV P2,ALCALL DELAY10MS CLR RECLCALL DELAY200MSLCALL DELAY200MSLCALL DELAY100MSSETB RECLY_EXIT: POP PSWPOP ACCSETB EARETI;放音FY: CLR EAPUSH ACCPUSH PSWLCALL DELAY10MSJB FYKEY,FY_EXITJNB FYKEY,$MOV A,R2MOV DPTR,#TABMOVC A,@A+DPTRMOV P2,ALCALL DELAY10MS CLR PLAYECLR PLAYLLCALL DELAY200MSSETB PLAYESETB PLAYLLCALL DELAY200MSFY_EXIT: POP PSWPOP ACCSETB EARETIDELAY10MS:MOVR7,#10DELAYA: MOVR6,#0FFHDELAYB: NOPNOPDJNZR6,DELAYBDJNZR7,DELAYARETDELAY100MS:MOVR7,#100DELAYC: MOVR6,#0F9HDELAYD: NOPNOPDJNZR6,DELAYDDJNZR7,DELAYCRET DELAY200MS:LCALL DELAY100MSLCALL DELAY100MSRET;录音地址表TAB:DB00H,08H,10H,18H,20H,28H,30H,38H,40H,48H ;0123456789 DB50H,58H,60H,68H ;百,十,点,伏END;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;TABLE:;医DB0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFHDB0E0H,03H,0EFH,0FFH,0EDH,0FFH,0ECH,0FHDB0EBH,7FH,0E8H,03H,0EFH,7FH,0EEH,0BFHDB0EDH,0DFH,0EBH,0EFH,0E0H,03H,0FFH,0FFH;药DB0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFHDB0FBH,0BFH,0C0H,07H,0FBH,0BFH,0F7H,7FHDB0EDH,07H,0E2H,0F7H,0F7H,77H,0E9H,0B7HDB0E7H,0B7H,0F9H,0EFH,0C7H,8FH,0FFH,0FFH;高DB0FFH,0FFH,0FEH,0FFH,0F0H,0FH,0FFH,0FFHDB0F8H,1FH,0FBH,0DFH,0F8H,1FH,0FFH,0FFHDB0C0H,07H,0DFH,0F7H,0D8H,37H,0DBH,0B7HDB0D8H,37H,0DFH,0F7H,0DFH,0E7H,0FFH,0FFH;专DB0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFHDB0FEH,0FFH,0FEH,0EFH,0F0H,07H,0FEH,0FFHDB0E0H,03H,0FDH,0FFH,0FCH,0FH,0FFH,0EFHDB0FCH,0DFH,0FFH,3FH,0FFH,0DFH,0FFH,0FFH,0FFHTABLE1:;万DB0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0EFH DB0C0H,07H,0FDH,0FFH,0FDH,0FFH,0FCH,1FHDB0FDH,0DFH,0FBH,0DFH,0FBH,0DFH,0F7H,0DFHDB0EEH,0DFH,0DFH,3FH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH;里DB0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFHDB0F0H,0FH,0F6H,0EFH,0F6H,0EFH,0F0H,0FHDB0F6H,0EFH,0F0H,0FH,0F6H,0EFH,0FEH,0FFHDB0E0H,0FH,0FEH,0FFH,0C0H,07H,0FFH,0FFH;学DB0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFHDB0F5H,0DFH,0FAH,0DFH,0C0H,07H,0DFH,0F7HDB0D0H,2FH,0FFH,7FH,0FEH,0FFH,0C0H,07HDB0FEH,0FFH,0FEH,0FFH,0F8H,0FFH,0FFH,0FFH;院DB0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFHDB0C3H,0BFH,0D8H,07H,0D5H,0F7H,0D6H,0FHDB0DBH,0FFH,0D8H,07H,0DBH,5FH,0C3H,5FHDB0DFH,57H,0DEH,0D7H,0D9H,0C7H,0FFH,0FFHDB0FEH,0FFH,0FEH,0FFH,0F8H,0FFH,0FFH,0FFHTABLE2:;理DB0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFHDB0FCH,07H,0C1H,0B7H,0F4H,07H,0F5H,0B7HDB0C1H,0B7H,0F4H,07H,0F7H,0BFH,0F6H,0FHDB0F3H,0BFH,0CFH,0BFH,0F8H,07H,0FFH,0FFH;工DB0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0BFHDB0C0H,1FH,0FDH,0FFH,0FDH,0FFH,0FDH,0FFHDB0FDH,0FFH,0FDH,0FFH,0FDH,0FFH,0FDH,0FFH DB0FDH,0FFH,80H,0FH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH;学DB0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFHDB0F5H,0DFH,0FAH,0DFH,0C0H,07H,0DFH,0F7HDB0D0H,2FH,0FFH,7FH,0FEH,0FFH,0C0H,07HDB0FEH,0FFH,0FEH,0FFH,0F8H,0FFH,0FFH,0FFH;院DB0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFHDB0C3H,0BFH,0D8H,07H,0D5H,0F7H,0D6H,0FHDB0DBH,0FFH,0D8H,07H,0DBH,5FH,0C3H,5FHDB0DFH,57H,0DEH,0D7H,0D9H,0C7H,0FFH,0FFH,0FFHTABLE3:;笑脸DB0FFH,0FFH,0FCH,1FH,0FBH,0EFH,0F7H,0F7HDB0ECH,0CBH,0EBH,33H,0EFH,0FBH,0EFH,0FBHDB0EFH,0FBH,0EBH,0EBH,0EDH,0DBH,0F6H,37HDB0FBH,0EFH,0FCH,1FH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH;笑脸DB0FFH,0FFH,0FCH,1FH,0FBH,0EFH,0F7H,0F7HDB0ECH,0CBH,0EBH,33H,0EFH,0FBH,0EFH,0FBHDB0EFH,0FBH,0EBH,0EBH,0EDH,0DBH,0F6H,37HDB0FBH,0EFH,0FCH,1FH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH;笑脸DB0FFH,0FFH,0FCH,1FH,0FBH,0EFH,0F7H,0F7HDB0ECH,0CBH,0EBH,33H,0EFH,0FBH,0EFH,0FBHDB0EFH,0FBH,0EBH,0EBH,0EDH,0DBH,0F6H,37HDB0FBH,0EFH,0FCH,1FH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH;笑脸DB0FFH,0FFH,0FCH,1FH,0FBH,0EFH,0F7H,0F7H DB0ECH,0CBH,0EBH,33H,0EFH,0FBH,0EFH,0FBHDB0EFH,0FBH,0EBH,0EBH,0EDH,0DBH,0F6H,37HDB0FBH,0EFH,0FCH,1FH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFHEND
