毕业论文毕 业 设 计公交车报站器的设计与实现Design and Realization of the Bus Stop-Reporting Mechanical 公交车报站器的设计与实现 摘要 本文介绍了基于凌阳十六位单片机精简开发板61板SPCE061A、LED键盘和SPR_4096显示模组制作的简易公交车报站系统，利用SPR_4096模组存储语音资源和利用了LED键盘显示模组完整地播放一条公交线路的站名，并且能够显示日期和时间，具有时间日期的设置功能。首先给出了模拟公交车报站器的选题背景和设计方案。再次详细地介绍了系统设计过程中要用到的各种模块（主控板模块、SPR模组模块、LED显示模组模块）的工作原理和主要功能以及语音压缩的方法和过程。最后详细地介绍了系统设计过程中各种模块的硬件设计和软件设计的实现过程，最终成功实现了公交车报站和在数码管上显示时间日期等基本功能。关键词 公交车报站器SPCE061A芯片SPR4096模组LED键盘显示模组语音压缩 Design and Realization of the Bus Stop-Reporting MechanicalAbstract This paper introduces the Facilitated Bus Stop-Reporting System based on the Sunplus sixteen-singlechip developing panel-SPCE061A, which using SPR_4096 modular and LED keyboard displaying modular completely broadcasts the stop names of a bus route and shows the date and time with the function of setting the time and date. Firstly , this paper gives the choosing background and the designing scheme of the Imitated Bus Stop-Reporting System. Secondly, it explicitly introduces the operating principle and main function of kinds of modules used in the system design (master control board module, SPR modular module and LED displaying modular module) as well as the method and the process of the speech compression. Finally, it detailedly explains the design process of the module hardware and software so that and the functions of the Bus Stop-Reporting, the time and date-showing are accomplished.KeywordsBus Stop-ReporterSPCE061A chipSPR4096 ModularLED keyboard Displaying ModularSpeech Compression目 录第一章 选题背景与系统总体设计方案11.1 选题背景11.2 设计方案的提出11.2.1 系统的工作原理21.2.2 系统的硬件方案31.2.3 硬件模块连线图3第二章 系统方案比较与论证52.1 主控板模块52.2 SPCE061A精简开发板52.3 SPR模组模块52.3.1主要功能52.3.2结构框图62.4 LED显示模组模块62.4.1结构框图62.4.2 LED电路原理图72.5语音压缩7第三章 公交车报站器系统设计93.1主控板模块93.1.1硬件设计93.1.2系统软件设计113.2 SPR模组模块163.3 LED显示模组模块183.3.1硬件设计183.3.2系统软件设计203.4语音压缩的过程与方案实现253.4.1语音压缩的过程263.4.2方案实现263.4.3语音播放的实现27结论30致谢语31参考文献32附录33前 言当今社会环境污染问题越来越严重，每年的4月22日为世界地球日，每年的6月5日为世界环境日，可见人类对环境污染问题越来越重视。在城市中机动车的尾气成了污染环境的主要污染源，很多国家提倡人们乘坐公共汽车出行以减少污染，有的国家甚至设定某一天为禁止机动车日来告诫人们环境污染的严重性。由此看来，未来公共汽车将充当现代城市生活中的一个重要角色，而且无人售票的公共汽车成为了一个趋势。 公共汽车成为城市人们出行的必备选择后所面临的问题是乘客们如何能够在正确的车站下车，如何知道这辆车开向哪里，途中还会经过哪些车站。在一些需要提示乘客注意的情况，比如车在转弯需要注意，或者需要让座等等，这时该怎么办？解决的办法就是利用公交车报站器播放语音，提示乘客。在当今社会，即使在私家车越来越多的今天，公交车仍然是人们出行的首选，因为公交车具有方便、快捷、车票便宜等优点。传统的公交车报站主要由售票员报站，但是有些售票员有着浓重的地方口音，给外地人乘坐公交车造成了困难，另外，随着无人售票车逐渐增多，公交车报站器就越显得重要了。本毕业设计方案采用凌阳科技公司的SPCE061A单片机，SPR4096存储器与LED键盘显示模组制作一个简易的公交车报站器。VI第一章 选题背景与系统总体设计方案1.1选题背景 随着大规模集成电路技术的发展，将CPU、RAM、ROM、定时器/计数器以及输入/输出(I/O)接口电路等主要计算机部件集成在一块集成电路芯片上构成单片机成为一种趋势，可以说单片机已经基本上具备了微机系统的功能，因此单片机在今后的计算机硬件领域中具有不可替代作用，其发展前景是非常看好。本次设计我将用16位单片机SPCE061A芯片来设计一款模拟公交车报站器，利用SPR模组存储语音资源，实现公交车模拟报站功能。当前单片机应用的领域越来越多，单片机的功能将得到淋漓尽致的实现。将单片机用于控制过程，在国内外都已经得到了充分的发展。据统计，我国的单片机年需求量已达1-3亿片，且每年以大约16%的速度增长，但相对于世界市场我国的占有率还不到1%。特别是沿海地区的电子厂，其产品多数要用到单片机，并不断地向内地辐射，这说明单片机应用在我国才刚刚起步，有着广阔的前景，目前单片机已渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的足迹。导弹的导航装置，飞机上各种仪表的控制，计算机的网络通讯与数据传输，工业自动化过程的实时控制和数据处理，广泛使用的各种智能IC卡，民用豪华轿车的安全保障系统，录像机、摄像机、全自动洗衣机的控制，以及程控玩具、电子宠物等等，这些都离不开单片机。更不用说全自动控制领域的机器人、智能仪表、医疗器械了。因此，单片机的学习、开发与应用将造就一批计算机应用与智能化控制的工程师和科学家。科技越发达，智能化的东西就越多。本设计的目的在于通过本次设计能将所学到的单片机理论知识应用于生产实践中，增强自己的社会实践能力，为将来在社会更好的立足做准备，同时在实践中学习更多的理论知识，继续深造。本次设计将实现公交车报站、在数码管上显示时间日期等功能，最终完成设计的要求。对我设计过程中用到的各种硬件模块和系统实现所需软件工具的应用有了更深刻的了解和认识。1.2设计方案的提出通过对凌阳SPCE061A单片机的仔细研读，了解了其系统丰富的内部资源，在此基础上加之对凌阳设计资料之设计方案的参考，我总结了两种设计方案如下：方案一： 根据设计要求，选用 MCS51 单片机作为主控芯片，外部适当的扩展 RAM 组成最小系统。在外围扩展 K9F1208 FLASH 芯片作为存储语音资源的存储器，外扩专用语音处理芯片。考虑到 MCS51 的 I/O 口资源，在外部使用专用 8279 芯片管理键盘、显示器件。系统框图如图 1-1所示：RAM专用语音处理芯片MCS51单片机8279专用键盘显示芯片FLASH键盘、显示图1-1 系统框图方案二：根据设计要求，选用 SPCE061A 单片机作为主控芯片，SPCE061A 芯片集成 A/D、D/A 功能，配合语音函数库可以实现语音功能。外围扩展键盘、显示器件、扩展 SPR4096 FLASH 芯片存储语音资源。由于这颗芯片使用较少的外围器件就能实现最小系统，本次毕业设计即是采用了方案二，框图如图 1-2所示图1-2 系统框图1.2.1 系统的工作原理通过麦克风由音频输入电路将外部音频输入到凌阳芯片中，将录制好的语音资源烧写到SPR4096 FLASH存储器中，然后根据键盘执行对应的报站等功能，并且在数码管上显示对应信息。1.2.2系统的硬件方案系统主要包括SPCE061A精简开发板、SPR4096 FLASH存储芯片、6位7段显示数码管。SPCE061A是整个设计的核心控制器件，负责控制数码管输出，键盘信息的采集输入和语音资源的播报。数码管和键盘主要作用是人机交互的作用，显示报站器的信息，同时利用8个按键实现不同的操作。硬件框图如图1-3所示：61板SPR4096语音播报存储数据输入数据显示数据SIOSPCE061ALED键盘显示 图1-3 硬件框图61 板作为整个系统的核心控制，并且负责语音的输出。SPR 模组_4096 作为语音资源的存储介质。该模组配备 SPR4096 芯片可以存储 512K(byte)的数据资源。LED 键盘显示模组作为时间显示与用户输出设备。1.2.3硬件模块连线图根据设计要求硬件模块规划如图1-4：图1-4 硬件模块连线图其中IOA0-7为数码管的段驱动，IOA8-13分别为6位数码管的位驱动，IOA15为冒号的位驱动，IOB2为冒号的段驱动，IOB0-1分别为SPR4096的SCK和SDA相接，IOB8-15与键盘相接。各键盘的功能作用分配如下： KEY1：“起步”，用于起步语音提示控制； KEY2：“到站”，用于到站语音提示控制； KEY3：“上”，用于跳站和对设置的内容进行递增； KEY4：“下”，用于跳站和对设置的内容进行递减； KEY5：“行向”，用于播报行向和行向控制； KEY6：“音量”，用于音量控制； KEY7：“时间日历”，用于播报时间日历和对时间、日历的设置进行控制； KEY8：“设置”，用于行向、时间和日历的设置状态的控制； 第二章 系统方案比较与论证在利用凌阳61板设计公交车报站器的过程中，我主要用到三种硬件模块和实现语音报站功能的语音压缩方法。三种硬件模块分别为控制公交车报站的主控板模块（即SPCE061A板）、存储语音资源的SPR模组模块（包括SPR_4096和SPR_1024两种型号）和实现公交车报站功能在数码管上显示