劉章鵬+楊海亮

摘要：在現(xiàn)代的生活中，隨著科技的發(fā)展，報站是現(xiàn)在公交車、地鐵上不可或缺的部分，解決了外地人員對本地不熟或者乘客因為注意力轉(zhuǎn)移而導致錯過站的現(xiàn)象，根據(jù)這一現(xiàn)象而設計了報站器。報站器采用了單片機控制語音芯片來實現(xiàn)自動報站，主要由語音芯片，STC單片機，顯示器，點陣鍵盤等部分組成。經(jīng)過實踐證明，該報站器具有較大的應用價值。

關鍵詞：STC單片機；自動報站；公交車

中圖分類號：TP217 文獻標識碼：A

報站器存在于公交、地鐵等公共交通，提醒人們所到的各個站點，防止人們錯過目的地。報站器不僅可以自動報站，司機也可以通過按鍵手動報站，解決了故障導致不能報站的現(xiàn)象，給司機和乘客帶來了便利[1-3]。

公交報站方式：第一種通過GPS全球定位系統(tǒng)的定位報站；第二種是通過紅外線傳感器報站。第三種是采用電磁波技術來實現(xiàn)；第四種是基于單片機來實現(xiàn)。

本文通過單片機來實現(xiàn)自動語音報站，具體思路是以單片機作為主控芯片，通過矩陣鍵盤控制選擇某一條完整的站點信息，通過文字方式顯示在顯示屏上，同時控制語音芯片來播放提前錄制好的語音信息，由此來達到語音報站的要求。

1 硬件模塊的組成

1.1 總體設計流程圖

設計組成所示，主要包含以下幾個功能模塊：

主控芯片模塊：由單片機實現(xiàn)來控制其他外設；顯示模塊：主要由LCD液晶來顯示站點文字信息；語音模塊：通過ISD語音芯片來實現(xiàn)報站功能；鍵盤模塊：采用4*4點陣鍵盤來操作。

1.2 語音芯片的選擇

采用ISD公司的1400系列語音芯片[4-5]，它的錄音時間是10s到20s，價格便宜，可以有多種手動控制方式同樣可以分段錄放。

1.3 顯示器的選擇

采用LCD12864顯示屏[6]，它與LCD1602基本一樣，但它比LCD1602具有更大的字庫，同時顯示的信息也比LCD1602多，而且可以顯示圖形，可以說是集中了LED點陣顯示和LCD1602的所有優(yōu)點于一身[2]。

1.4 主控芯片的選擇

本次設計中外設的接口達到32個，其中點陣鍵盤8個，顯示器13個，語音芯片10個，時間設置鎖定端口1個。程序設計時的程序文件有7.5K左右。所以我們選擇的芯片的基本要求是有32個I/O管腳，8K的程序存儲空間。所以我們選擇STC89c52單片機[3]。

1.5 控制按鍵的選取

我們設計的方案中需要的按鍵功能有：“上一站”，“下一站”，“設置”，“分鐘設置”，“小時設置”這5個按鍵。采用單獨按鍵，我們需要消耗5個管腳；采用4*4點陣式按鍵，我們需要消耗8個管腳。但是點陣按鍵拓展出來的按鍵可以達到16個，所以我們?yōu)榱耸鞘褂酶臃奖愫唵?，是司機可以準確的控制站點播報，我們采用第二種方案，采用4*4點陣式按鍵。

2 硬件電路的設計

2.1 STC89C52單片機

單片機就像人體的大腦和腦干，只要給它心跳、血液和四肢，就能按照大腦的要求完成一定的動作。其中心跳相當于時鐘脈沖；血液相當于電流；四肢就是外部的一些拓展模塊，比如LED、LCD、電機、繼電器、三極管等元器件。之后只要通過TXD和RXD把提前編制好的邏輯程序下載進存儲器中，通過CPU來執(zhí)行，這樣就是使用單片機的過程。

2.2 單片機最小系統(tǒng)設計

STC89c52單片機具有40個管腳，它的管腳圖所示：

這款單片機的復位是高電平復位，所以我們采用的方法是將一個按鈕開關串聯(lián)一只電阻后，再將其兩端并聯(lián)一個電容。

單片機如果要正常運作，必須要有時鐘驅(qū)動，單片機的內(nèi)部就擁有一個自己的內(nèi)部的時鐘振蕩集成電路，想要有時鐘的驅(qū)動，就需要在外部接一個外部的時鐘振蕩源，就可以得到固定頻率的時鐘脈沖。

2.3 顯示模塊電路設計

顯示板塊采用的是12864液晶顯示模塊，12864與單片機連接的原理：

1管腳和2管腳是12864的基本電源，分別接GND、VCC（+5V）即可，19管腳和20管腳是液晶屏的背光電源，分別接VCC（+3V）、GND即可。3管腳是液晶屏顯示的對比度調(diào)節(jié)它的電壓就可以調(diào)節(jié)液晶顯示的對比度，通常是用滑變電阻串聯(lián)接地。4管腳RS是寄存器選擇端，當管腳得到高電平時，寄存器處于數(shù)據(jù)模式；當管腳得到低電平時，寄存器處于指令模式。5管腳RW是讀/寫選擇端口，當管腳得到高電平時，DB端口處于讀數(shù)據(jù)狀態(tài)；當管腳得到低電平時，DB端口處于寫數(shù)據(jù)狀態(tài)。6管腳EN是使能端。17管腳RST是芯片復位端口，且低電平有效。

2.4 語音模塊的設計

ISD1420語音芯片是ISD公司出品的一款具有高音質(zhì)、降噪低，可以斷電儲存的語音芯片，它具有兩種放音方式，一種是下降沿放音方式，這種方式在PLAYE管腳得到了下降沿時，芯片會自動播放提前錄制好的錄音，直到將內(nèi)存中的語音信息播放完畢，它才會自動結束放音，當播放完畢時RECLED會有一個短暫的低電壓，提醒放音完畢；另一種是低電平放音，這種放音模式時，當管腳PLAYL得到低電平時，芯片會自動放音，直到PLAYL管腳回到高電平或者語音播放結束，才會停止放音。錄音時RECLED會變?yōu)榈碗娖?，直到錄音滿或者中途退出錄音，RECLED才會重新變?yōu)楦唠娖健?/p>

3 程序設計

3.1 延時程序設計

采用的是c51系列的單片機，使用的是12MHz的外部晶體晶振。在單片機中一個時鐘周期是1/12微秒，12個時鐘周期為1個機器周期。當外部時鐘振蕩器為12MHz時，定時器的每個機器周期可延時12*1/12微秒=1微秒。在一個機器周期內(nèi)，CPU可以做一次單獨的操作[4]。

3.2 液晶顯示程序

當我們使用它時，首先要對其進行初始化，然后寫指令數(shù)據(jù)到LCD，最后寫入顯示數(shù)據(jù)進入LCD。

寫指令數(shù)據(jù)：RS=L，RW=L，E=高脈沖，D0-D7=指令碼。

寫顯示數(shù)據(jù)：RS=H，RW=L，E=高脈沖，D0-D7=數(shù)據(jù)[5]。

3.3 語音模塊的程序設計

ISD1420的A0～A7管腳的地址的有效的范圍是00000000～10011111，這些地址可以劃分為160個語音段，A0～A7的值可以決定每段錄音的起始地址值。在本設計中我們要將錄音劃分為2s每段，這樣我們就能將這些地址劃分成10段每段時間為2s的語音片段。

3.4 點陣鍵盤程序設計

單片機與它相連接時，它的四個端口作為輸出口，另外四個作為行掃描。當掃面完成后，他們的作用會互換過來，先前作為行掃描的端口設定為輸出口，原先的輸出口變?yōu)榱袙呙琛?/p>

4 結論

系統(tǒng)利用STC89C52單片機與ISD1420語音芯片實現(xiàn)了公交語音報站的各種功能，完成后的報站顯示功能所示。經(jīng)過實踐，該方法具有穩(wěn)定性高、抗干擾能力強等優(yōu)點，為公交語音報站提供了解決方案。

參考文獻

[1]曾小寶.AVR單片機在智能公交車報站器中的應用[J].科技信息， 2012（9）：116-116

[2]王海燕.帶溫濕度及時鐘顯示的公交車自動報站器[J].電子制作， 2014（16）

[3]張恒旭，郭秀清，霍勇.基于ATmega128數(shù)字化報站器的設計與實現(xiàn)[J].機電一體化，2011，17（10）：66-70

[4]史紅梅，余祖俊，李忠晶.ISD系列語音芯片的開發(fā)與應用[J].電子產(chǎn)品世界， 2001（12）：34-35

[5]高守瑋，楊建國，張建華等.ISD系列語音芯片開發(fā)平臺的設計[J].電聲技術，2003（6）：40-42

[6]李志廣，李曉泉，淮俊霞.中文圖形12864點陣液晶顯示模塊與51單片機的并行接口電路及C51程序設計[J].現(xiàn)代顯示，2008（7）：41-44

作者簡介

劉章鵬，2015年于天津理工大學中環(huán)信息學院，獲得學士學位，現(xiàn)為天津博祥有限責任公司技術工程師，主要研究方向為自動化控制。