《單片機(jī)原理及應(yīng)用》期末課程設(shè)計(jì)：基于單片機(jī)的公交車報(bào)站器設(shè)計(jì)

數(shù)理與信息工程學(xué)院單片機(jī)原理及應(yīng)用期末課程設(shè)計(jì)基于單片機(jī)的公交車報(bào)站器設(shè)計(jì)目 錄第1節(jié) 引 言11.1 公交車報(bào)站器設(shè)計(jì)概述11.2 SPCE061A單片機(jī)簡介11.3 外擴(kuò)存儲器芯片簡介11.4 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的主要功能21.5 自動(dòng)報(bào)站功能實(shí)現(xiàn)方案2第2節(jié) 系統(tǒng)主要硬件電路設(shè)計(jì)32.1 硬件框圖32.2 主控板電路模塊32.2.1 單片機(jī)工作電路及語音輸出電路32.2.2 電源電路模塊52.2.3 存儲器工作電路及下載線接口電路52.2.4 鍵盤顯示電路模塊62.2.5 無線收發(fā)電路模塊6第3節(jié) 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)73.1 系統(tǒng)主程序設(shè)計(jì)73.2 錄音子程序設(shè)計(jì)133.3 動(dòng)態(tài)掃描顯示子程序設(shè)計(jì)15第4節(jié) 結(jié)束語16參考文獻(xiàn)17基于單片機(jī)的公交車報(bào)站器設(shè)計(jì)數(shù)理與信息工程學(xué)院 08計(jì)算機(jī)專升本 方莎娜指導(dǎo)教師：余水寶 第1節(jié) 引 言隨著城市交通的快速發(fā)展，公交汽車為外出的人們提供了方便快捷的服務(wù)。而公交汽車的報(bào)站共識直接影響其服務(wù)的質(zhì)量。傳統(tǒng)報(bào)站方式是由乘務(wù)人員進(jìn)行人工報(bào)站，該方式因其效果太差和工作程度太大，在很多大城市已經(jīng)被淘汰。近年來，微機(jī)技術(shù)與各種語音芯片相結(jié)合，即可完成語音的合成技術(shù)，使得公交車報(bào)站器的實(shí)現(xiàn)成為可能，從而為市民提供了更加人性化得服務(wù)。該公交車報(bào)站器的系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理，提出了以61單片機(jī)為核心，控制SPR4096語音芯片電路以及LED數(shù)碼管顯示的硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)方案。該系統(tǒng)語音音質(zhì)好，功能強(qiáng)，是提供公交服務(wù)的一種較好的手段。1.1 公交車報(bào)站器設(shè)計(jì)概述集成有錄音和語音提示功能的智能電子設(shè)備已經(jīng)得到越來越多廣泛的應(yīng)用，比如電話的自動(dòng)語音留言和提示功能、汽車的倒車提示、公交車和城市地鐵的語音報(bào)站器、兒童玩具、智能門鈴、節(jié)日禮品等等都集成有語音錄放功能，目前實(shí)現(xiàn)語音錄放功能一般都是通過集成語音芯片來實(shí)現(xiàn)的。該設(shè)計(jì)就選用SPCE061A單片機(jī)，SPCE061A單片機(jī)是凌陽科技公司研發(fā)生產(chǎn)的一款性價(jià)比很高的十六位單片機(jī)，使用它可以非常方便靈活的實(shí)現(xiàn)語音的錄放。由于凌陽單片機(jī)強(qiáng)大的語音處理能力使得系統(tǒng)設(shè)計(jì)有所簡化，外圍電路較少；另外具有易學(xué)易用的效率較高的一套指令系統(tǒng)和集成開發(fā)環(huán)境。在此環(huán)境中，支持環(huán)境C語言，可以實(shí)現(xiàn)C語言與凌陽匯編語言的互相調(diào)用，并且提供了語音錄放的庫函數(shù)，只要了解庫函數(shù)的使用，就會很容易完成語音錄放，這些都為軟件開發(fā)提供了方便的條件。1.2 SPCE061A單片機(jī)簡介SPCE061A是凌陽科技公司研發(fā)的性價(jià)比很高的一款十六位單片機(jī)，使用它可以非常方便靈活的實(shí)現(xiàn)語音的錄放。該芯片擁有8路10位精度的ADC，其中一路為音頻轉(zhuǎn)換通道，并且內(nèi)置有自動(dòng)增益電路。這為實(shí)現(xiàn)語音錄入提供了方便的硬件條件。兩路10位精度的DAC，只需要外接功放SPY0030A即可完成語音的播放1.3 外擴(kuò)存儲器芯片簡介SPR4096芯片是一款性價(jià)比較高的512K*8位的高性能FLASH存儲器，同時(shí)內(nèi)嵌4K*8位的SRAM。具有BMI(Bus Memory Interface)接口與SI(Serial Interface)接口。SPR4096提供兩種電源供電VDDI與VDDQ。VDDI供電范圍在2.25V到2.75V，是對內(nèi)部的FLASH與邏輯控制器供電。VDDQ供電范圍在2.25V到3.6V，只對I/O口供電。SPR4096的最大工作頻率為5.0MHZ，最大讀取電流為2mA，最大擦除、燒錄電流為6mA。語音存儲器SPCE061A鍵盤電路語音輸出電路顯示電路圖1-1 設(shè)計(jì)方案圖1.4 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的主要功能本設(shè)計(jì)完成的公交車報(bào)站器主要具有以下功能。 可以設(shè)置上、下行路線。 可以顯示當(dāng)前站數(shù)、時(shí)間和日期，并能進(jìn)行對時(shí)間/日期設(shè)置。 具有手動(dòng)報(bào)站、自動(dòng)報(bào)站兩種哦那個(gè)功能。 備有下載口，用戶可直接下載更新站名和站數(shù)，更新快捷方便1.5 自動(dòng)報(bào)站功能實(shí)現(xiàn)方案自動(dòng)報(bào)站是目前公交車報(bào)站器重要的發(fā)展方向之一，在此也考慮加入自動(dòng)報(bào)站功能。目前實(shí)現(xiàn)自動(dòng)報(bào)站功能有多種方式，在此選擇無線收發(fā)電路來實(shí)現(xiàn)。該方式應(yīng)用簡單，報(bào)站準(zhǔn)確。第2節(jié) 系統(tǒng)主要硬件電路設(shè)計(jì)2.1 硬件框圖本報(bào)站器以SPCE061A單片機(jī)為核心，劃分為鍵盤輸入、數(shù)碼管顯示、SPR4096存儲、語音播放和無線收發(fā)電路幾大部分，硬件框圖如下圖所示。SPCE061A是整個(gè)設(shè)計(jì)的核心，主要負(fù)責(zé)控制數(shù)碼管界面輸出，鍵盤信息和無線信號的處理。LED顯示鍵盤模塊主要起人機(jī)界面的作用，顯示報(bào)站器的信息，同時(shí)向操作者提供操作界面。無線收發(fā)電路的接入實(shí)現(xiàn)自動(dòng)報(bào)站功能,從而無需人工操作。日期/時(shí)間顯示鍵盤輸入站牌無線發(fā)射模塊存儲語音資源tianxian SPCE061A語音播報(bào)無線發(fā)射模塊圖2-1 單片機(jī)原理框圖2.2 主控板電路模塊主控板電路包括:單片機(jī)工作電路、電源電路、語音輸出電路、存儲器電路、下載線接口電路和近距離無線收發(fā)電路。2.2.1 單片機(jī)工作電路及語音輸出電路SPCE061A單片機(jī)的最小應(yīng)用系統(tǒng)構(gòu)成非常簡單，只需在OSCO、OSCI端接石英晶體振蕩器及諧振電容，在復(fù)位端接復(fù)位電路,在鎖相環(huán)壓控振蕩器的阻容輸入VCP端接上相應(yīng)的電容、電阻后即可工作。其它不用的電源端和接地端可接上104pF小電容和100F的去耦電容，以提高抗干擾能力。另外SPCE061A內(nèi)置2路10位精度的DAC，只需要外接功放電路即可完成語音的播放，可以直接聽到喇叭輸出的聲音。圖中的音頻功放SPY0030也是凌陽公司的產(chǎn)品。SPY0030僅需2.4V即可工作，其輸出功率約700mW。IOA0-IOA1IOB0-IOB1VDD VCPRESB SPCE061ADAC1 VSSDAC2 OSCI OSCO圖2-2 單片機(jī)工作及語音輸出電路圖該部分程序主要完成放音操作，把獲得的放音內(nèi)容的地址送到SPCE061A中，完成放音。下面給出的就是放音部分程序。放音子程序：PLAY:ACALL POWERUP ;上電子程序ACALL DELAY25 ;延遲子程序，至少延遲25msCLR P1.6 ;選中ISD4004MOV PLAY2，#11100000B ;存放SETPLAY命令MOV A，PLAY0 ;送放音地址低8位ACALL SEND ;調(diào)用送地址子程序 MOV A，PLAY1 ;送放音地址高8位ACALL SEND MOV A，PLAY2 ;送SETPLAY命令A(yù)CALL SENDSETB P1.6CLR P1.6MOV PLAYING，#11110000B ;送入放音指令MOV A PLAYINGACALL SENDSETB P1.6RETPOWERUP: ;送上電指令子程序MOV POWING，#00100000B ;送入語音芯片上電信號MOV A，POWUPINGCLR P1.6ACALL SENDSETB P1.6RETSEND: ;向ISD4004送指令，地址等的子程序CLR MOSICLR P3.2MOV R1，#8OUTBIT1:CLR P3.2 ;時(shí)鐘下降RRC AMOV MOSI，C ;輸出1位NOPNOPNOPSETB P3.2 ;時(shí)鐘上升沿到NOPNOPNOPDJNZ R1，OUTBIT1RET2.2.2 電源電路模塊61單片機(jī)的內(nèi)核工作電壓是3.3V，而I/O口電壓可以是3.3V也可以是5V。車載12V直流電壓經(jīng)過7805產(chǎn)生5V電壓再經(jīng)過SPY0029后產(chǎn)生3.3V電壓分別給系統(tǒng)供電。2.2.3 存儲器工作電路及下載線接口電路下載口電路可單獨(dú)對語音資源進(jìn)行燒寫，整機(jī)工作時(shí)通過SCK與SDA與單片機(jī)的IOB0和IOB1口相連，其中SPR4096的CF0CF2接高電平，選擇串行接口模式;CF7接低電平，選中FLASH。下載線接口電路主要起到控制SCK、SDA的作用，完成對芯片的燒寫。2.2.4 鍵盤顯示電路模塊 a-g 、DP_PSEG接口DIG接口1*7KEY接口6位數(shù)碼管ULN2003A按鍵該模塊提供人機(jī)界面作用，通過段碼SGE、位選DIG和1*7KEY接口與主控板連接。主要用于顯示時(shí)間/日期、站數(shù)和提供設(shè)置操作界面。其結(jié)構(gòu)框圖如下所示。圖2-3 鍵盤模塊結(jié)構(gòu)框圖2.2.5 無線收發(fā)電路模塊公交車報(bào)站器自動(dòng)報(bào)站功能可以有效的減輕乘務(wù)人員的負(fù)擔(dān)并能防止誤操作，具有很強(qiáng)的應(yīng)用價(jià)值。目前采用的方法有很多，如GPS、門控自動(dòng)報(bào)站等方式，這里我們采用無線收發(fā)電路實(shí)現(xiàn)。收發(fā)電路由無線發(fā)射芯片TX-2B和無線接收芯片RX-2B組成。無線發(fā)射電路安放在車站站牌里，當(dāng)公交車行駛到靠近站臺時(shí)，報(bào)站器接收到無線電信號就會自動(dòng)播報(bào)當(dāng)前車站站名，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)報(bào)站。一片TX-2B可實(shí)現(xiàn)5路獨(dú)立的無線電發(fā)射，若將多片TX-2B與多片RX-2B并聯(lián)應(yīng)用，僅需改變相配套的TX-2B/RX-2B電路外接ROSC的阻值，進(jìn)而改變其基準(zhǔn)頻率，即可方便地實(shí)現(xiàn)10路、15路、20路甚至更多路的無線發(fā)射，這樣就可以實(shí)現(xiàn)一個(gè)站臺多路公交車自動(dòng)報(bào)站的需要。第3節(jié) 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)同硬件設(shè)計(jì)一樣，軟件設(shè)計(jì)也是分模塊進(jìn)行的。主要包括系統(tǒng)主程序、錄音子程序模塊、鍵盤掃描程序模塊、時(shí)間/日期調(diào)整程序、動(dòng)態(tài)掃描顯示子程序模塊等。各部分程序由主程序調(diào)用，組成一個(gè)整體。這里不一一舉例，就說重點(diǎn)說系統(tǒng)主程序、錄音子程序和動(dòng)態(tài)掃描顯示子程序。3.1 系統(tǒng)主程序設(shè)計(jì)圖3-1是系統(tǒng)總流程圖。首先需要進(jìn)行系統(tǒng)初始化設(shè)置，初始化后就進(jìn)入循環(huán)。在這里通過判斷相應(yīng)的鍵值來進(jìn)入各子程序。開始系統(tǒng)IO端口初始化系統(tǒng)時(shí)鐘頻率初始化為49MHZ開啟2HZ、1KHZ、TimeA、外部中斷2中斷判斷按鍵是否按下？鍵值iKey>0x1000？轉(zhuǎn)到報(bào)站子功能轉(zhuǎn)到時(shí)間/日期調(diào)整子功能 N YN Y圖3-1是系統(tǒng)總流程圖系統(tǒng)程序清單：SCL EQU P2.0DATA EQU P2.1RST EQU P2.2ORG 0000HLJMP MAIN ；轉(zhuǎn)主程序ORG 0003H ；外部中斷0中斷服務(wù)程序入口地址LJMP INTA ；轉(zhuǎn)外部中斷0中斷程序入口地址ORG 000BH ；T0定時(shí)中斷服務(wù)程序入口地址LJMP T0-SEVORG 0013H ；外部中斷1中斷服務(wù)程序入口地址LJMP INTB ；轉(zhuǎn)外部中斷1中斷服務(wù)程序ORG 001BH ；T1定時(shí)中斷服務(wù)程序入口地址LJMP T1_SEV ；轉(zhuǎn)T1中斷服務(wù)程序ORG 0030H ；設(shè)置主程序起始地址=0030HMAIN：MOV SP,#60H ；設(shè)置堆棧指針MOV R7,#10H ；系統(tǒng)初始化MOV R0,#30HMOV A,#0MOV R0,AINC R0DJNZ R7,LOPMOV 35H,#01H ；設(shè)置上電后的初始和日期MOV 36H,#01H MOV 37H,#06HMOV 38H,#00HMOV 3CH,33HMOV 3DH,34HMOV 3EH,#01HMOV 44H,#10H ；LED位選擇碼MOV 45H,#20HMOV 46H,#40HMOV 47H,#80HCLR RS1CLR RS0MOV R5,#00HMOV R6,#00HMOV R7,#06HLCALL SET1302SETB RS1CLR RS0MOV R0,#4AHMOV TMOD,#10H ；設(shè)置T0 T1工作方式；定時(shí)器，工作方式1MOV TH1,#3CHMOV TL1,#0B0H ；T1計(jì)數(shù)初值=3CB0HMOV TH0,#40HMOV TL0,#098HMOV IP,#08H ；設(shè)置中斷優(yōu)先級MOV TCON,#40H ；啟動(dòng)定時(shí)器T1MOV IE,#8DH ；開中斷LOP：LCALL CHANGE ；當(dāng)前時(shí)間送顯示緩沖區(qū)LCALL DISPLAY ；顯示當(dāng)前時(shí)間SETB RS1CLR RS0MOV 3AH,R0INC R0MOV 3BH,RO ；判斷設(shè)置定時(shí)時(shí)間到否？MOV A,3AHCJNE A,#0,NTMOV A,3BH ；取當(dāng)前時(shí)間與定時(shí)時(shí)間比較CJNE A,#0,NT ；判斷定時(shí)時(shí)間到否？NTM：INC R0INT R0CJNE R0,#59H,LOPMOV R0,#4AHSJMP BBXNT：MOV A,3BHCJNE A,34H,NTMMOV A,3AHCJNE A,33H,NTMDEC R0DEC R0MOV 39H,R0INC R0INC R0INC R0INC R0CJNE R0,#59H,NT1MOV R0,#4AHNTI：MOV A,39H ；若定時(shí)時(shí)間到CJNE A,#05H,BBXXLCALL YUYIN ；發(fā)出語音提示CLR P2.7 ；啟動(dòng)蜂鳴器發(fā)出“嘟嘟嘟”報(bào)警信號SJMP LP-0BBX：SETB P2.7SJMP LP-0BBXX：LCALL YUYINSJMP LP-0LP-0：JB P3.0,LP-6 ；掃描鍵盤，判斷切換顯示日期按鍵按下否？LCALL DISPLAYJB P3.0,LP-0LP-1：JNB P3.0,LP-1SETB P2.7MOV 5EH,#06HLP-1A：MOV 3CH,35HMOV 3DH,36HLCALL CHANGELCALL DISPLAY ；切換顯示日、月LP-1B：JB P3.0,LP-1CLCALL DISPLAYJB P3.0,LP-1BLP-1D：JNB P3.0,LP-1BSJMP LP-2LP-1C：MOV A,5EHCJNE A,#00H,LP-1ALJMP FUZHILP-2：MOV 5EH,#06HLP-3A：MOV 3CH,38HMOV 3DH,#20HLCALL CHANGELCALL DISPLAY ；切換顯示年份LP-3B：JB P3.0,LP-3CLCALL DISPLAYJB P3.0,LP-3BLP-3D：JNB P3.0,LP-3DSJMP LP-4LP-3C：MOV A,5EHCJNE A,#00H,LP-3ALJMP FUZHILP-4： MOV 5EH,#06HLP-5A：MOV 3CH,37HMOV 3DH,#0BBHLCALL CHANGELCALL DISPLAY ；切換顯示星期LP-5B：JB P3.0,LP-5CLCALL DISPLAYJB P3.0,LP-5BLP-5D：JNB P3.0,LP-5DLIMP FUZHILP-5C：MOV A,5EHCJNE A,#00H,LP-5ALJMP FUZHILP-6：JB P3.1,LP-6ASJMP LP-6BLP-6A：LJMP LOPLP-6B：LCALL DISPLAY ；切換顯示當(dāng)前時(shí)間JB P3.1,LP-6LP-7：LCALL DISPLAYJNB P3.1,LP-7SETB P2.7MOV 3CH,32HMOV 3DH,#0FFHLCALL CHANGELCALL DISPALYJB P3.1,LP-7LCALL DISPLAYJB P3.1,LP-7LP-8：LCALL DISPLAYJNB P3.1,LP-8FUZHI：MOV 3CH,33HMOV 3DH,34HLJMP LOPCHANGE：MOV A,3DH ；將當(dāng)前時(shí)間小時(shí)、分送顯示緩沖區(qū)PUSH AANL A,#0FHMOV 42H,APOP ASWAP AANL A,#0FHMOV 43H,AMOV A,3CHPUSH AANL A,#0FHMOV 40H,APOP ASWAP AANL A,#0FHMOV 40H,APOP ASWAP AANL A,#0FHMOV 41H,ARETYUYIN：MOV A,3FHCJNE A,#0,CC1CLR P3.4MOV 3FH,#01HCC1：RET3.2 錄音子程序設(shè)計(jì)RECORD：MOV 3EH,#01HRECORD1：MOV 3CH,3EHMOV 3DH,#0AFHLCALL CHANGENEXTA：LCALL DISPALYJB P3.1,NEXTALCALL DISPLAYJB P3.1,NEXTAMOV A,3EHCJNE A,#01H,TRY1LJMP REC1TRY1：CJNE A,#02H,TRY2LJMP REC2TRY2：CJNE A,#03H,TRY3LJMP REC3T RY3：CJNE A,#04H,TRY4LJMP REC4TRY4：CJNE A,#05H,TRY5LJMP REC5TRY5：LJMP ETBREC1：MOV 58H,#40HLCALL CLRP0REC11：LCALL RECMCJNE A,#48H,REC11LCALL CLRP0INC 3EHSJMP NE1REC2：MOV 58H,#48HLCALL CLRP0REC22：LCALL RECMCJNE A,#50H,REC22LCALL CLRP0INC 3EHSJMP NE1REC3：MOV 58H,#50HLCALL CLRP0REC33：LCALL RECMCJNE A,#58H,REC33LCALL CLRP0INC 3EHSJMP NE1REC4：MOV 58H,#58HLCALL CLRP0REC44：LCALL RECMCJNE A,#60H,REC44LCALL CLRP0INC 3EHSJMP NE1REC5：MOV 58H,#60HLCALL CLRP0REC55：LCALL RECMCJNE A,#68H,REC55LCALL CLRP0INC 3EHSJMP NE2NE1：JNB P3.1,RECORD2LCALL DISPLAYJNB P3.1,NE1SJMP NE1NE2：JB P3.1,ETB1LJMP ETBETB1：LCALL DISPALYJNB P3.1,NE2SJMP NE2RECORD2：JNB P3.1,RECORDXLJMP RECORD1RECORDX：LCALL DISPLAYSJMP RECORD23.3 動(dòng)態(tài)掃描顯示子程序設(shè)計(jì)DISPLAY：SETB RS1SETB RS0MOV R2，#04HMOV R0，#40HMOV R1，#44HGO-ON：MOV A，R1ADD A，R0MOV P1，ALCALL DELAY1INC R0INC R1DJNZ R2，GO-ONRETDELAY1：MOV R3，#14HAGAIN：MOV R4，#19HDELAY：DJNZ R4，DELAYDJNZ R3，AGAINRET結(jié) 束 語隨著國民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，城市公交事業(yè)發(fā)展的很快，很多城市都在實(shí)行無人售票，原來靠售票員報(bào)站的方式以不能滿足實(shí)際需要。如何實(shí)現(xiàn)報(bào)站的自動(dòng)化是一個(gè)需要解決的問題。本設(shè)計(jì)應(yīng)用單片機(jī)技術(shù)和語音合成技術(shù)，鑒于傳統(tǒng)公交車報(bào)站系統(tǒng)的不足之處，結(jié)合公交車輛的使用特點(diǎn)及實(shí)際營運(yùn)環(huán)境，考慮到性價(jià)比和實(shí)用性設(shè)計(jì)的一種由單片機(jī)控制的公交車報(bào)站系統(tǒng)。通過進(jìn)站、出站播報(bào)站名及服務(wù)用語，為市民提供更人性化，更完善的服務(wù)。通過這次期末課程設(shè)計(jì)，我感慨頗多，學(xué)到很多很多的的東西，同時(shí)不僅可以鞏固了以前所學(xué)過的知識，而且學(xué)到了很多在書本上所沒有學(xué)到過的知識。通過這次課程設(shè)計(jì)使我懂得了理論與實(shí)際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識與實(shí)踐相結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會服務(wù)，從而提高自己的實(shí)際動(dòng)手能力和獨(dú)立思考的能力。的確，從選題到定稿，雖然只有兩天時(shí)間，但是這短短的時(shí)間里，在很大程度上提高了自己的獨(dú)立思考能力和對單片機(jī)的專業(yè)知識的了解，也深刻了解寫一篇課程設(shè)計(jì)的步驟和格式，有過這樣的一次訓(xùn)練，相信在以后我就不怕自己排版、設(shè)計(jì)，特別是格式方面。因此感謝余老師給我們這次課程設(shè)計(jì)的機(jī)會，讓我從中學(xué)到很多。在課程設(shè)計(jì)過,難免會遇到過各種各樣的問題，同時(shí)在設(shè)計(jì)的過程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，對以前所學(xué)過的知識理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固，對單片機(jī)匯編語言掌握得不好等等。通過這次課程設(shè)計(jì)之后，一定把以前所學(xué)過的知識重新溫故。同時(shí)，也感謝在這過程中幫助我的同學(xué)和老師。參考文獻(xiàn)1 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