基于at89c51單片機(jī)的公交車語音報(bào)站系統(tǒng)的設(shè)計(jì)(編輯修改稿)

　

【文章內(nèi)容簡介】 用來輸出數(shù)據(jù)與字符，這樣就可以在液晶上顯示出自己想要的字符 [10]。 鍵盤是若干按鍵的集合，是向系統(tǒng)提供操作人員干預(yù)命令及數(shù)據(jù)的接口設(shè)備。鍵盤可分為編碼鍵盤和非編碼鍵盤兩種類型。前者能自動識別按下的鍵并產(chǎn)生相應(yīng)代碼，以并行或串行方式發(fā)送給 CPU。它使用方便，接口簡單，響應(yīng)速度快，但需要專用的硬件電路。后者則通過軟件來確定按鍵并計(jì)算鍵值。這種方法雖然沒有編碼鍵盤速度快，但它不需要專用的硬件支持。鍵盤，作為向系統(tǒng)提供操作人員的干預(yù)命令的接口，以其特定的按鍵序列代表著各種確定的操作命令。所以，準(zhǔn)確無誤地辨認(rèn)每個(gè)鍵的動作及其所處的狀態(tài)，是系統(tǒng)能否正常工作的關(guān)鍵。因此在設(shè)計(jì)按鍵模塊時(shí)，通過延時(shí)進(jìn)行了按鍵去抖動的現(xiàn)象 [11]。軟件設(shè)計(jì)的主要功能是完 成公交車語音報(bào)站，采用 AT89C51 單片機(jī)作為主控芯片，對 ISD4004 數(shù)碼語音芯片與 LCD1602 進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)語音報(bào)站 ,同時(shí)顯示站名。鍵盤采用通用按鍵開關(guān)，簡單易行且控制方便。在本次軟件設(shè)計(jì)中，主要設(shè)計(jì)了 4 站，通過三個(gè)按鍵進(jìn)行控制。具體如下： k1 鍵――起始鍵 現(xiàn)象： ISD4004 播報(bào)“歡迎乘坐”，同時(shí) LCD1602 上顯示“ Huan Ying Cheng Zuo”。 k2 鍵――上一站， k3 鍵――下一站， 現(xiàn)象： num 1,ISD4004 播報(bào)“歡迎乘坐”，同時(shí) LCD1602 上顯示“ Huan Ying Cheng Zuo”。 num 2,ISD4004 播報(bào)“寧波理工到了，請從后門下車，下車請當(dāng)心；車輛起步，請拉好扶手，前方停靠萬里學(xué)院”，同時(shí) LCD1602 上顯示“ Ningboligong Dao Le”。 num 3,ISD4004 播報(bào)“萬里學(xué)院到了，請從后門下車，下車請當(dāng)心；車輛起步，請拉好扶手，前方停靠醫(yī)藥學(xué)校”，同時(shí) LCD1602 上顯示“ Wanglixueyuan Dao Le”。 num 4,ISD4004 播報(bào)“醫(yī)藥學(xué)校到了，請從后門下車，下車請當(dāng)心；車輛起步，請拉好扶手，前方停靠鄞州二院”，同時(shí) LCD1602 上顯示“ Yiyaoxuexiao Dao Le”。 num 5,ISD4004 播報(bào)“鄞州二院到了，請從后門下車，下車請當(dāng)心；”，同時(shí)LCD1602 上顯示“ Yinzhoueryuan Dao Le”。 num 6,ISD4004 播報(bào)“謝謝乘坐本次公交車”，同時(shí) LCD1602 上顯示“ Xie Xie Cheng Zuo”。 在本次設(shè)計(jì)中我針對 363 公交車，從中取了“寧波理工，萬里學(xué)院，醫(yī)藥學(xué)校，鄞州二院”這 4 站進(jìn)行了單邊線路的設(shè)計(jì)。 系統(tǒng)上電后，液晶顯示模塊 LCD1602 與語音模塊 ISD4004 進(jìn)行初始 化，當(dāng)檢測到有按鍵按下時(shí)，進(jìn)行鍵值的判斷，根據(jù)鍵值，跳轉(zhuǎn)到相應(yīng)的顯示程序和語音播放程序并執(zhí)行，從而實(shí)現(xiàn)公交車語音報(bào)站功能。軟件主流程圖如圖 41 所示。 圖 軟件主流程圖 在本次軟件程序設(shè)計(jì)中，我總共設(shè)置了 5 個(gè)按鍵，錄音鍵（ k1 ） ,放音鍵（ k2 ）停止鍵（ k3 ）錄放音地址移位鍵（ k4 ）復(fù)位鍵（ k5 ）。當(dāng)按下 k1 鍵時(shí)，語音模塊就從 0X05 開始錄音，錄好一段音后，按下 k3 鍵，停止錄音。按下 k2 鍵，開始播放之前所錄的聲音。按下 k4 鍵，錄音地址往后移100，此時(shí)再按 下 k1 鍵，開始第二段錄音。如此，便可實(shí)現(xiàn)多段錄音，而且每段錄音所存放的地址都通過計(jì)算得出。若是不滿意當(dāng)前的錄音，可以按下 k5 鍵，重新錄音。圖 42 為錄音流程圖。圖 4 為放音流程圖 圖 錄音程序流程圖 圖 放音程序流程圖 系統(tǒng)上電后，液晶顯示模塊進(jìn)行初始化。同時(shí)液晶顯示部分按照數(shù)組序號顯示字符程序，程序中 table 為要顯示的數(shù)組序號，按照數(shù)組的次序依次顯示每站的站名。圖 44 為本次設(shè)計(jì)的液晶顯示 1602 的程序流程圖。 圖 LCD1602 程序流程圖 按鍵部分采用掃描法，當(dāng)檢測到按鍵按下時(shí)，進(jìn)行 鍵值判斷，并進(jìn)行相應(yīng)的顯示程序以及語音播放程序的跳轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)公交車語音報(bào)站功能。圖 4 是本次設(shè)計(jì)的按鍵程序流程圖。 圖 按鍵程序流程圖 本次單片機(jī)軟件仿真系統(tǒng)我選擇了 P。在整個(gè)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)中，依舊從語音，液晶顯示以及按鍵這三大部分進(jìn)行綜合考慮。由于 Proteus 軟件的限制，無法對ISD4004 語音芯片進(jìn)行仿真，從而在此處我選用了 LED 燈來代替語音芯片，當(dāng)按鍵按下時(shí)，相對應(yīng)的 LED 燈點(diǎn)亮。在仿真時(shí)，由于語音模塊不能進(jìn)行仿真，為了增加點(diǎn)難度，在液晶顯示模塊方面我選擇了可以顯示漢字的模塊。下面主要介紹一下的 工作原理 [12]。 LCD1602 液晶顯示的原理是利用液晶的物理特性，通過電壓對其顯示區(qū)域進(jìn)行控制，有電就有顯示，這樣即可以顯示出圖形。其實(shí)用 LCD 顯示一個(gè)字符時(shí)比較復(fù)雜，因?yàn)橐粋€(gè)字符由 6 8 或 8 8 點(diǎn)陣組成，既要找到和顯示屏幕上某幾個(gè)位置對應(yīng)的顯示 RAM 區(qū)的 8 字節(jié)，還要使每字節(jié)的不同位為“ 1”，其它的為“ 0”，為“ 1”的點(diǎn)亮，為“ 0”的不亮。這樣一來就組成某個(gè)字符。但由于內(nèi)帶字符發(fā)生器的控制器來說，顯示字符就比較簡單了，可以讓控制器工作在文本方式，根據(jù)在 LCD上開始顯示的行列號及每行的列數(shù)找出顯示 RAM對 應(yīng)的地址，設(shè)立光標(biāo)，在此送上該字符對應(yīng)的代碼即可。在本次設(shè)計(jì)中， LCD1602 液晶顯示模塊的rs,rw,e 分別與 51 單片機(jī)的 P3^5， P3^6， P3^7 端口連接，進(jìn)行程序的讀寫數(shù)據(jù)，字符操作。而 D0~D7 分別與 51 單片機(jī)的 P0 口進(jìn)行連接，用來輸出數(shù)據(jù)與字符，這樣就可以在液晶上顯示出自己想要的字符 [13]。 在此次仿真過程中，總共設(shè)計(jì)了 4 個(gè)按鍵， 1：歡迎乘坐， 2：上一站， 3：下一站 ,4：謝謝乘坐。當(dāng)按下 1 鍵時(shí)， LCD 上顯示“”，同時(shí) LED1 亮；如果當(dāng)前的站是”，當(dāng)按下 2 鍵時(shí)， LCD 上顯示“”，此時(shí) LED2 亮， LED3 滅；當(dāng)按下 3 鍵時(shí)， LCD 上顯示“”，此時(shí) LED4 亮， LED3 滅。當(dāng)按下 4 時(shí)， LCD 上顯示“”。實(shí)現(xiàn)的效果圖如下圖 ， ，，所示 按下 1 鍵 LCD 液晶顯示“”，同時(shí) LED1 亮。 圖 “ Huan Ying Cheng Zuo” 按下 2 或者 3 鍵顯示， 2 鍵逆向顯示， 3 鍵順向顯示 Num 1 LCD 液晶顯示“”，同時(shí) LED2 亮。 圖 “ Ningboligong Dao Le” Num 2 LCD 液晶顯示“”， LED3 亮。 圖 “Wanglixueyuan Dao Le ” Num 3 LCD 液晶顯示“”，同時(shí) LED4 亮。 圖 “ Yiyaoxuexiao Dao Le” Num 4 LCD1602 液晶顯示“”，同時(shí) LED5 亮。 圖 “ Yinzhoueryuan Dao Le” 按下 4 鍵 LCD 液晶顯示“”，同時(shí) LED5 亮。 圖 “ Xie Xie Cheng Zuo” 在整一個(gè)硬件調(diào)試過程中，我主要分為三部分進(jìn)行調(diào)試，第一部分是按鍵調(diào)試。，第二部分是 LCD 液晶顯示調(diào)試，第三部分是 ISD4004 語音模塊錄放調(diào)試。 首先，我進(jìn)行了按鍵調(diào)試。對 于按鍵和 LED 調(diào)試，我所采用的工具是萬用表，因?yàn)榘存I原理是松開狀態(tài)，電路斷開；按下按鍵，電路短路，以此來檢測它們的好壞。 其次，第二部分就是 LCD1602 液晶顯示的調(diào)試。第一步，將 LCD1602 正確的連接到 51 單片機(jī)上，在連接時(shí)要注意液晶屏的這三個(gè)口的位置，一旦接錯(cuò) LCD就有可能被燒壞。我的 LCD 模塊的這三個(gè)接口分別是 ， ， ，而數(shù)據(jù)輸入口接在 P0 口上，因此只要將其連接上即可。第二步，將已編譯正確的 LCD液晶顯示程序下載到 51 單片機(jī)，查看 LCD1602 上是否能夠顯示你想得到的內(nèi)容。這一部 分，因?yàn)榭戳撕芏嘞嚓P(guān)的視頻，所以基本沒有遇到問題。例如顯示“ uan Ying Cheng Zuo”如圖所示。 圖 LCD1602 液晶顯示調(diào)試模塊示例 最后，進(jìn)行 ISD4004 錄放音的調(diào)試。在這次設(shè)計(jì)中，如何正確的將 ISD4004與 51 連接成了我最大的問題。經(jīng)過咨詢好多人后，才得以成功連接，并能播放示例音樂。此外，將另外一段一錄一放的程序下載到 51，檢測 ISD4004 的錄放音功能。若程序燒錄成功后，按下錄音鍵，喇叭出現(xiàn)“滴滴滴滴”連續(xù)的響聲，說明錄音開始，可以進(jìn)行錄音。錄完后，按下放音鍵，檢測是否能夠 正確放音。ISD4004 語音調(diào)試模塊如圖所示。 圖 ISD4004 語音調(diào)試模塊 與硬件調(diào)試類似，在本次軟件調(diào)試中，主要分為三部分進(jìn)行調(diào)試，按鍵與LCD1602 結(jié)合程序的調(diào)試， ISD4004 與按鍵結(jié)合程序的調(diào)試，以及 ISD400LCD1602 與按鍵的調(diào)試。 首先，按鍵與 LCD1602 的調(diào)試。由于在使用 LCD1602 之前，翻閱了很多相關(guān)的資料以及視頻，因此 LCD1602 液晶顯示程序已經(jīng)調(diào)試好，沒有問題。主要的問題是如何將按鍵加入到程序中，對 LCD1602 顯示的內(nèi)容進(jìn)行控制。一開始，我先讓按鍵控制 LCD1602 顯示內(nèi)容中的其中一條。在程序中設(shè)置了 void key ，通過調(diào)用 void write uchar 這個(gè)函數(shù)，顯示出 LCD1602 的第一條內(nèi)容“ Huan Ying Cheng Zuo”。因此想要顯示其他內(nèi)容，原理也一樣。 所示。 圖 “ Huan Ying Cheng Zuo”示例圖 其次，按鍵與 ISD4004 的調(diào)試。由于之前查閱的很多資料中有一段一錄一放的程序，了解他的原理后，發(fā)現(xiàn)與我需要的多段錄放效果原理相同。因此在 原有的基礎(chǔ)上，我設(shè)置了一個(gè) 4， 4 所需要實(shí)現(xiàn)的功能是移位，每錄好一次，按下 4移位 100，然后再按下錄音鍵，這樣就實(shí)現(xiàn)了多段錄放音。 圖 ISD4004 與按鍵的實(shí)物連接圖 最后，按鍵、 LCD1602 與 ISD4004 三者的結(jié)合。在這三者結(jié)合時(shí)，對于 ISD4004語音模塊，我只需要一段放音程序，只要將之前存放在地址位置里面的錄音片段通過放音程序放出來就好。在這一測試中，按鍵要控制兩項(xiàng) LCD1602 的液晶顯示以及 ISD4004 語音的播放，而且兩個(gè)要同時(shí)。這時(shí)候，通過設(shè)置 void write uchar 中 的值以及將語音播放 play 函數(shù)添加到 void key 中，通過 void key 中按鍵按下后多種條件的核對，從而確定按鍵按下后要顯示的內(nèi)容以及語音播放的內(nèi)容。以“” 一站為例，最終的結(jié)果如下圖所示 圖 “ Ningboligong Dao Le”總體示例圖 據(jù)給出 ISD4004 的電路原理圖，正確連接電路； 調(diào)試已編譯的程序，將程序下載到 51 單片機(jī)中； 按下錄音鍵進(jìn)行錄音，連續(xù)錄完一段后，按下停止鍵停止。然后按下移位鍵再次按下錄音鍵開始錄另外一段音，按停止鍵停止；如此反復(fù) 6 次，將需要的 錄音片段錄好并存放到單元位置錄完音后，按放音鍵放音，按一次鍵就播放一段錄音 將語音模塊正確連接到 AT89C51 最小系統(tǒng) 最后，將，進(jìn)行最后的調(diào)試，公交車語音報(bào)站系統(tǒng)完成。表 51 是隨機(jī)者 A1，A2， A3， A4， A5 按下 k1 鍵時(shí)的反饋情況。此時(shí) num 1，如果 LCD1602 上顯示“ Huanyingchengzuo”，同時(shí)語音 ISD4004 中播放“歡迎乘坐 363 路公交車”，則說明正確，五名隨機(jī)者回答“是”即可。表 “ Huanyinchenzuo” 編號 按鍵（ num 1） LCD 上顯示“ Huanyingchengzuo” 語音播放同一站名 A1 1 是 是 A2 1 是 是 A3 1 是 是 A4 1 是 是 A5 1 是 是 表 52是 10名隨機(jī)者對 num 2時(shí)的反饋情況，其中 A1― A5 是對 2 鍵的試用， A6― A10 對 3 鍵的試用。如果此時(shí) LCD1602 上顯示“ Ningboligong Dao Le”，同時(shí)語音 ISD4004 中播放“寧波理工到了，請從后門下車，下車請當(dāng)心。車輛起步，請拉好扶手，前方停靠，萬里學(xué)院”，則說明正確，十名隨機(jī)者回答“是”即可。表 “ Ningboligong Dao Le” 編號 按鍵（ num 2） LCD 上顯示“ Ningboligong Dao Le” 語音播放同一站名 A1 2 是 是 A2 2 是 是 A3 2 是 是 A4 2 是 是 A5 2 是 是 A6 3 是 是 A7 3 是 是 A8 3 是 是 A9 3 是 是 A10 3 是 是 表 53是 10名隨機(jī)者對 num 3 時(shí)候的反饋情況，其中 A1― A5 是對 2 鍵的試用， A6― A10 對 3 鍵的試用。如果此時(shí) LCD1602 上顯示“ Wanlixueyuan Dao Le”，同時(shí)語音 ISD4004中 播放“萬里學(xué)院到了，請從后門下車，下車請當(dāng)心。車輛起步，請拉好扶手，前方停靠，醫(yī)藥學(xué)校”，則說明正確，十名隨機(jī)者回答“是”即可。表 “ Wanlixueyuan Dao Le” 編號 按鍵（ num 3） LCD 上顯示“ Wanlixueyuan Dao Le” 語音播放