1、目 錄引言21.緒論32.系統設計要求及模塊功能簡介42.1 系統設計要求42.2 硬件架構43 模塊選擇及簡介53.1 單片機模塊53.2 錄音模塊 103.3 播放系統模塊 123.4 電源模塊 133.5 行列式按鍵模塊 134 系統工作原理 144.1系統電路原理圖 14原理框圖 144.2 系統各模塊原理簡介 154.2.1語音采集模塊原理簡介 15 播放模塊原理簡介 18行列式按鍵模塊 18 ISP下載模塊20 電源模塊 205系統軟件流程圖 216參考文獻：23引言在當代科學發展的道路上，交通工具的發展是使我們人類進步的必要前提，因為我們有了更快、更舒適的交通工具，人們的效率有了

2、前所未有的發展.所以說交通工具也是人類發展的一大重要要素。從早期的蒸汽式公交車到現在完全的電子式自動控制公交車，都是機械與電子技術。 本文就是利用單片機技術，為小型公交車設計一種簡單的報站系統。以便于公交車報站系統內容更新，易于維護。1 緒論。1.1背景隨著人類的發展，城市的規模越來越大，人們的生活步伐也越來越快，自然交通工具也得到了快的發展，自二十世紀初汽車工業的發展，汽車越來越成為了人們出行不可必少的交通工具，自然在城市中看到的是越來越多的公共汽車，這也是人類快速發展的必然趨勢，從最早的蒸汽式公共汽車到電動汽車，再到現在天然氣的汽車，這無不反應了人們的進步。最初的公交車上面就必需的有兩個人

3、，即一個司機加上一個售票員，這個售票員的工作不僅需要負責售票的工作，還要準確的為乘客報站的工作，作為一個地區的公交站行業，有一定的地方特色，他們報站時多采用地方口音，作為一個外地人有時候很難的聽懂報站，從而引起很多的麻煩，還有一個難以避免的麻煩，那就是一天下來，售票員都會在公交車上不停的招呼大家，還要準確的為乘客們報站，他們是非常勞累與辛苦。現在也是一個高科技發達的時期，人們不必要再做那個枯燥的事情，現在都提倡的是智能設備，用科技來改變人們有的生活水平與方式，所以現在在人們的生活中都感受到了科技給我們帶來的方便.現在的城市里的公交車都裝上了語音報站系統，從而提高人們的工作效率，因此現在就興起了

4、股科技熱，要為我們的公交車配上報站功能。1.2 意義正是由于科技給我們的生活帶來了巨大的改變，人們的生活水平和工作效率都得到了巨大的改變，本文正是一個研究如何利用單片機來設計一種適合在公交車上用的語音報站系統.對此的研究我們不僅能夠對公交車行業的發展起到一個非常重要的作用，還能夠為我們的社會進步作出一定的貢獻。2.系統設計要求及模塊功能簡介2.1 系統設計要求具有穩定的供電系統，可實時通過ICP更新程序。在各功能模塊整合上，可實現接口通訊。以單片機作為主控MCU，鍵盤作為控制輸入，實現響應鍵值語音功能。要求可移植性強，特別是語音模塊能夠支持SPI串行通信選段模式，具有較長的錄音時間和擦除功能。

5、主控MCU的I/O口要滿足系統需求，響應時間快、功耗低，具有較大的片內外存儲空間。不同站點有不同的語音播報內容。設有站號手動調整功能 ，即各個站點均用一個數字號碼表示。當公交車實際到站與所播報的號碼不同時，可手動按前進鍵或后退鍵以調整站號。2.2 硬件架構 本系統硬件構架主要有幾大模塊組成：單片機模塊，錄音模塊，播放系統模塊，電源模塊，ISP下載模塊，行列式按鍵模塊。以上六個模塊構成了公交車報站系統。3 模塊選擇及簡介3.1 單片機模塊單片機的應用領域由于單片機的體積小、使用靈活、成本低、易于產品化等特點，特別是有強大的、面向控制的能力，使它在工業控制、智能化儀表、外設控制、家用電器、機器人、

6、軍事裝置等到方面得到了廣泛的應用。 單片機的選擇本設計主要考慮了兩塊現在廣泛用于生產生活中的、價格低廉的單片機.atmel公司生的a89c5x系列的單片機和stc89c5xxx系列和芯片。atmel系列單片機。一、 atmel89系列單片機特點atmel89系列單片機是以8031核構成的，所以，它和8051列單片機是兼容的系列.這 個系列對于以8051為基礎的系統來說，是十分容易進行取代和構造的.故而對于熟悉8051的用戶來說，用atmel公司的89系列單片機進行取代8051的系統設計是輕而易舉的事。 89系列單片機的優點89系列單片機對一地一般用戶來說，存在下列很明顯的優點： 1、內部含Fl

7、ash存儲器 因此在系統的開發過程中可以十分容易進行程序的修改，這就大大縮短了系統的開發周期.同時，在系統工作過程中，能有效地保存一些數據信息，即使外界電源損壞也不影響到信息的保存。 2、 與80c51插座兼容 89系列單片機的引腳是和80c51一樣的，所以，當用89系列單片機取代80c51時，可以直接進行代換.這時，不管采用40引腳亦或44引腳的產品，只要用相同引腳的89系列單片機取代80c51的單片機即可。引腳功能說明1、AT89C51引腳圖如圖1所示。圖1 AT89C51引腳圖VCC：供電電壓。VSS：接地。P0口：P0口為一個8位漏級開路雙向I/O口，每腳可吸收8個TTL門電流。當P1

8、口的管腳第一次寫1時，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數據存儲器，它可以被定義為數據/地址的低八位。在FIASH編程時，P0 口作為原碼輸入口，當FIASH進行校驗時，P0輸出原碼，此時P0外部必須被拉高。P1口：P1口是一個內部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內部上拉的緣故。P2口：P2口為一個內部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個TTL門電流，當P2口被寫“1”時，其管腳被內部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時，P2口的管

9、腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內部上拉的緣故。P2口當用于外部程序存儲器或16位地址外部數據存儲器進行存取時，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時，它利用內部上拉優勢，當對外部八位地址數據存儲器進行讀寫時，P2口輸出其特殊功能寄存器的內容。P2口在FLASH編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。 P3口：P3口管腳是8個帶內部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個TTL門電流。當P3口寫入“1”后，它們被內部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示：口

10、管腳 備選功能 P3.0 RXD（串行輸入口） P3.1 TXD（串行輸出口） P3.2 /INT0（外部中斷0） P3.3 /INT1（外部中斷1） P3.4 T0（記時器0外部輸入） P3.5 T1（記時器1外部輸入） P3.6 /WR（外部數據存儲器寫選通）P3.7 /RD（外部數據存儲器讀選通）P3口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。RST：復位輸入。當振蕩器復位器件時，要保持RST腳兩個機器周期的高電平時間。 ALE/PROG：當訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時，ALE端以不變的頻率周期輸出正

11、脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當用作外部數據存儲器時，將跳過一個ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時， ALE只有在執行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執行狀態ALE禁止，置位無效。    /PSEN：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數據存儲器時，這兩次有效的/PSEN信號將不出現。     /EA/VPP：當/E

12、A保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（0000H-FFFFH），不管是否有內部程序存儲器。注意加密方式1時，/EA將內部鎖定為RESET；當/EA端保持高電平時，此間內部程序存儲器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。 XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內部時鐘工作電路的輸入。XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。3.2 錄音模塊該模塊主要由聲音采集及A/D轉換系統組成以完成聲音信號的采集及存儲。 ADC0809是采樣頻率為8位的、以逐次逼近原理進行模數轉換的器件。其內部有一個8通道多路開關，它可以根據地址碼鎖存譯碼后的信號，只選通8路模擬輸入信號中的一個

13、進行A/D轉換。主要特性：1）8路8位AD轉換器，即分辨率8位。 2）具有轉換起停控制端。 3）轉換時間為100s4）單個5V電源供電5）模擬輸入電壓范圍05V，不需零點和滿刻度校準。6）工作溫度范圍為-4085攝氏度 7）低功耗，約15mW。內部結構： ADC0809是CMOS單片型逐次逼近式AD轉換器，內部結構如圖1322所示，它由8路模擬開關、地址鎖存與譯碼器、比較器、8位開關樹型DA轉換器、逐次逼近寄存器。ADC0809引腳功能說明： 圖2ADC0809芯片有28條引腳，采用雙列直插式封裝，如圖1323所示。下面說明各引腳功能。 IN0IN7：8路模擬量輸入端。2-12-8：8位數字量

14、輸出端。ADDA、ADDB、ADDC：3位地址輸入線，用于選通8路模擬輸入中的一路ALE：地址鎖存允許信號，輸入，高電平有效。 START： AD轉換啟動脈沖輸入端，輸入一個正脈沖（至少100ns寬）使其啟動（脈沖上升沿使0809復位，下降沿啟動A/D轉換）。 EOC： AD轉換結束信號，輸出，當AD轉換結束時，此端輸出一個高電平（轉換期間一直為低電平）。 OE：數據輸出允許信號，輸入，高電平有效。當AD轉換結束時，此端輸入一個高電平，才能打開輸出三態門，輸出數字量。CLK：時鐘脈沖輸入端。要求時鐘頻率不高于640KHZ。 REF（+）、REF（-）：基準電壓。 Vcc：電源，單一5V。 GN

15、D：地。 ADC0809的工作過程是：首先輸入3位地址，并使ALE=1，將地址存入地址鎖存器中。此地址經譯碼選通8路模擬輸入之一到比較器。START上升沿將逐次逼近寄存器復位。下降沿啟動 AD轉換，之后EOC輸出信號變低，指示轉換正在進行。直到AD轉換完成，EOC變為高電平，指示AD轉換結束，結果數據已存入鎖存器，這個信號可用作中斷申請。當OE輸入高電平 時，輸出三態門打開，轉換結果的數字量輸出到數據總線上。3.3 播放系統模塊播放系統模塊通過串行接口與單片機通訊，并進行選段播放。（一） D/A轉換器DAC0832DAC0832是采用CMOS工藝制成的單片直流輸出型8位數/模轉換器。如圖3所示

16、，它由倒T型R-2R電阻網絡、模擬開關、運算放大器和參考電壓VREF四大部分組成。運算放大器輸出的模擬量V0為 圖3 由上式可見，輸出的模擬量 與輸入的數字量 成正比，這就實現了從數字量到模擬量的轉換。一個8位D/A轉換器有8個輸入端（其中每個輸入端是8位二進制數的一位），有一個模擬輸出端。輸入可有28-256個不同的二進制組態，輸出為256個電壓之一，即輸出電壓不是整個電壓范圍內任意值，而只能是256個可能值。圖 4是DAC0832的邏輯框圖和引腳排列。 圖4D0D7：數字信號輸入端。ILE：輸入寄存器允許，高電平有效。CS：片選信號，低電平有效。WR1：寫信號1，低電平有效。XF

17、ER：傳送控制信號，低電平有效。WR2：寫信號2，低電平有效。IOUT1、IOUT2：DAC電流輸出端。Rfb：是集成在片內的外接運放的反饋電阻。 Vref：基準電壓（-1010V）。Vcc：是源電壓（+5+15V）。AGND：模擬地 NGND：數字地，可與AGND接在一起使用。DAC0832輸出的是電流，一般要求輸出是電壓，所以還必須經過一個外接的運算放大器轉換成電壓。3.4 電源模塊簡介電源模塊是把市電電壓轉化為單片機使用的5v電壓，并具備穩壓的功能。3.5 行列式按鍵模塊行列式按鍵模塊是利用鍵盤掃描原理，觸發單片機使能各模塊響應錄音或語音報站。4. 系統工作原理通過鍵盤控制，用MIC把聲

18、音信號轉換成電信號，再通過模數轉換變成數字信號存到單片機內。通過ISP接口將單片機與電腦相連實現程序下載及語音數據的讀取。通過放音模塊把片內存儲的分段語音數據讀出，利用功放電路使之放出聲音完成報站功能。4.1系統電路原理圖原理框圖 4.2 系統各模塊原理簡介4.2.1語音采集模塊原理簡介語音信號的采集是系統的重要組成分，這個質量的好壞直接影響這個系統的最終效果。通常信號的采集與放大可以利用模擬器件的進行。在這個部分，我們主要解決的問題有：傳感的選擇，放大器的設計，濾波器的設計及阻抗匹配等問題。信號的分類：1模擬信號：在時間和幅度上都連續的信號是模擬信號。2數字信號：在時間和幅度上都離散的信號是

19、數字信號。采集信號過程如下圖所示：圖 7在單片機的實時監控和智能化系統的儀表等應用系統中，傳感器負責把電信號如溫度，壓力，流量，速度以及聲音等轉換成電信號，這時的電信號為模擬信號，無法被數字系統識別與處理為了解決這個問題，需要一個將模擬信號向數字量轉化的器件A/D（模數轉換器）通過A/D后，信號才能輸入到單片機或微機中進行處理。在進行A/D轉換的，輸入的模擬的信號的在時間上的連續，而輸出的數字信號是離散的所以進行轉換的只能在一系列選定的瞬間對輸入信號的取樣，然后把這些都取樣的值裝換為輸出的數字量。因為一般的A/D轉換過程要經過取樣，保持，量化和編碼這4個步驟進行。前2個步驟在取樣-保持電路中完

20、成，后2個步驟在A/D轉換器中完成。1取樣定理 取樣是時間上和量值能連續的變化模擬量按一定的時間間隔采取樣值，將其裝換為時間上連續的變化，在振幅上等于取樣期間模擬信號大小的一竄脈沖。為了較能好的的恢復原來的模擬信號，取樣信號的必須有足夠的高度頻率。取樣信號的頻率Fs必須大于等于輸入模擬信號頻譜的中最高頻率Fi(Max)的2倍即Fs2Fi(Max)這就是取樣定理。量化和編碼：要將取樣-保持電路輸出地取樣電壓轉換成其成正比例的數字量，還必須對樣值電壓進行量化和編碼。通常用數字信號最低位（LSB）1所代表的模擬電壓作為量化單位，用的整數倍的過程叫量化將量化的結果用二進制代碼表示，稱為編碼。在量化時，取樣電壓一般不能被整除，因而量化過程不可避免的會引入誤差，這個誤差稱為量化誤差。A/D轉化器的位數越多，量化單位也越小，則量化誤差也越小。量化與編碼由A/D轉換器完成。 播放模塊原理簡介把從單片機中取出的語音數據用數模轉換芯片DAC08032轉換成模擬信號，經功放電路用揚聲器放出來實現報站功能。另外,加入了功率放大電路來實現語音的放大,所采用的功率放大器是LM386,在6V電源電壓下,其靜態功耗僅為24mw,使得LM386特別適用于電池供電的場合,LM386電壓增益內置為20,但在1腳和8腳之間增加一只外接電阻