1、 1 公交车自动报站系统的设计 前言 根据 AT89C51 单片机的特点和公交车报站器的特点，本文提出了一种用单片机控制 语音芯片进行公交车语音自动报站的方法。同时给出了软硬件设计的方法，设计过程中 包括硬件电路设计和软件程序编写两个方面，解释了单片机在应用过程中的方法和可能 出现的问题。 本文主要介绍硬件电路设计部分。 利用 AT89C51 作为控制器， 通过 ISD4004 语音芯片建立语音信息库，形成变化多样的语音信息，利用其功放播放语音信息以及提 示语音，同时运用 LED 数码管进行站数显示。当公交车到达某站点，用键盘控制本系统 工作，通过语音电路输出语音信息和提示，同时站数信息在 L
2、ED 数码管上显示。整个系 统硬件设计包括键盘电路、复位电路、显示驱动电路、显示电路、内存扩展电路模块。 本系统很大程度上提高公交车报站的准确性，可靠性。提高了公交系统的服务质量。促 进城市经济发展和交通变化的和谐发展。 1 方案论证 1.1 方案 1 公交车站自动报站器的设计，对车轮轴的转角的脉冲进行计数，将计数值与预置值 对比，即可确定报站时刻，达到准确自动的目的。以 AT89C51 为主控芯片，对外来脉冲 计数，结合语音芯片 ISD4004 输出语音。系统由脉冲检测、脉冲计数、CPU 控制、控制 信号、语音芯片、输出显示等组成。原理框图如图所示。 图 1.1-1 原理框图 脉冲检测：该系
3、统关键是对转轴所转过的圈数进行计数，考虑到车辆将在复 杂的 环境中运行，故采用可靠的霍尔元件 DN6848 作为信号的采集装置，再经光电耦合 语音芯片 控制信号 脉冲计数 CPU 控制 输出显示 放音电路 脉冲检测 2 器 4N25 输入给单片机。 脉冲计数：光电耦合器的信号进入 C51 后，采用中断方式对脉冲计数。外部 晶振 12MHz。 CPU 控制：程序中将计数值于预置值进行比较，判断是否到站，当到站时就 输出信号控制语言芯片进行报站。 控制按键：用于手动控制、手动调整、预置值的输入等 语言芯片：由专用语音芯片 ISD4004 组成，可擦写，便于在不同公交线上使 用。 输出显示：LED
4、点阵汉字显示。 预置存储：采用两种方式存储，一种是在烧写器上将数据写入，另一种是在 车上，单片机处于输入状态，车辆行驶一遍，将站与站之间的脉冲数写入片内。 1.2 方案 2 利用 8031 单片机作为 CPU 来进行总体控制，当汽车到达某站时，汽车司机通过键 盘来控制本系统进行工作，并且，系统将使用状态指示电路，向司机指示出当前的行驶 方向及站号（如与实际方向不符，司机可通过键盘来调整） 。原理图如图 1.2-1 所示。 图 1.2-1 原理框图 本系统使用 8031 作为 CPU， 由 CPU 来控制语音合成芯片 TC8830AF， 使其工作在 CPU 控制模式下。当系统进行语音再生时，由
5、CPU 控制语音合成电路中的语音芯片来读取其 外接的存储器内部的语音信息，并合成语音信号，再通过语音输出电路，进行语音报站 和提示。CPU 同时通过程序读取汉字信息，送入 LED 点阵显示电路来进行汉字提示。当 系统进行语音录制时，语音信号通过语音输入电路输入给语音合成电路中的语音合成芯 片，由语音合成芯片进行数据处理，并将生成的数字语音信息存储到语音存储芯片中， 从而建立语音库。 语音合成 电路 8031 小系统 LED 点 阵 显 示 电路 语音输入输 出电路 键盘 状态指 示电路 3 2 硬件电路的设计 2.1 单片机的原理 AT89C51 单片机的结构框图如图 2.1-1 所示。它主要
6、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 AT89C51 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，则和某公司的 8051 的 结构没有太大的区别。 图 2.1-1 AT89C51 单片机的结构框图 2.2 振荡器电路的设计 图 2.2-1 外部时钟接法 在图中给出了外接元件，即外接晶体及电容 C1，C2，并组成并联谐振电路。在电路 CPU 中断控制 振荡器 片内 Flash 存储器 总线控制 片内 RAM 4I/O 端口 ETC 定时器 1 定时器 0 串行端口 外部 中断 P0 P2 P1 P3 地址/数据 TXD RXD 计数器 输入 XTAL2 XTAL1 GND NC CMOS 门 外部振荡信号 4 中，对电容 C1 和 C2 的值要求不是很严格，如果用高质的晶振，
