山东大学 毕 业 设 计（论 文）
题目 公交车语音报站系统的设计
学生姓名： 指导教师：
自动化工程 学院 电气工程及其自动化 专业 六 班
2012年 5 月 17 日
青岛理工大学毕业设计（论文）
摘 要
本设计主要解决如何方便、准确地指示乘客到站的问题，具有模拟人声进行报站和预报站，对所报站数和站名进行文字显示和站名语音信息录放及站名选择控制等功能。系统包括微控制器模块，语音录放电路，站数、站名显示模组，键盘接口电路，复位电路及电源等。系统使用51单片机来控制语音合成芯片和液晶显示模组。语音合成芯片ISD4004,采用模拟数据半导体存储器直接存储的专利技术，即将模拟语音数据直接写入单个存储单元，不需经过A/D、D/A转换，因此能够较好地真实再现语音的自然效果，避免了一般固体语音电路因为量化和压缩造成的量化噪声和失真现象。配合液晶屏显示，就使得该报站系统更加实用。
关键字：单片机，语音提示，文字显示，公交报站
I
青岛理工大学毕业设计（论文）
ABSTRACT
The design mainly solve the problem of how to easily and accurately indicate that passengers arriving. It has the function of analog voice reporting and forecasting station on the text display ,reporting number and station name ,and voice information recording and station name selection control. The system includes micro-controller module, voice recording and playback circuitry, station number, station name display modules, interface circuit of the keyboard, reset circuit and power supply. The system uses 51 Single-chip Microcomputer to control speech synthesis chip and liquid crystal display module. Speech synthesis chip ISD4004 adopts the patented technology for semiconductor memory directly simulated data storage of analog voice, that analog voice data is written directly to the individual storage units, not through A/D and D/A conversion, so we can receive the natural emergence of better voice effects and avoid the quantization of noise and distortion caused by the quantization and compression in the generally solid voice circuit. Besides, LCD makes the reporting system more practical.
KEY WORDS：Single-chip Microcomputer, Audio Prompt, Character Display, Bus-Stop Auto-Announce
II
青岛理工大学毕业设计（论文）
目 录
摘 要.............................................................................................................................. I ABSTRACT .................................................................................................................. II 第一章 绪论.................................................................................................................. 1 第二章 方案设计.......................................................................................................... 2
2.1 原理.................................................................................................................. 2 2.2 框图.................................................................................................................. 2 2.3 简介.................................................................................................................. 3 第三章 硬件设计.......................................................................................................... 4
3.1 微控制器.......................................................................................................... 4
3.1.1 复位........................................................................................................ 4 3.1.2 晶振........................................................................................................ 4 3.1.3 存储器.................................................................................................... 5 3.2 语音提示.......................................................................................................... 7
3.2.1 内部结构................................................................................................ 7 3.2.2引脚描述................................................................................................. 7 3.2.3 操作规则................................................................................................ 9 3.2.4 ISD4004与外围设备的连接 ............................................................... 12 3.3 文字显示........................................................................................................ 14
3.3.1 组成结构.............................................................................................. 14 3.3.2 引脚功能.............................................................................................. 15 3.3.3 液晶模组与单片机的连接.................................................................. 16 3.4 键盘接口........................................................................................................ 16
3.4.1 按键的确认.......................................................................................... 16 3.4.2 重键与连击的处理.............................................................................. 17 3.4.3 按键防抖动技术.................................................................................. 17 3.5 电源................................................................................................................ 20
3.5.1 芯片介绍.............................................................................................. 21 3.5.2 稳压电路.............................................................................................. 22
第四章 软件设计........................................................................................................ 24
4.1 语音提示应用实现........................................................................................ 24
4.1.1 放音程序.............................................................................................. 24 4.1.2 录音程序.............................................................................................. 25 4.2 文字显示应用实现........................................................................................ 26 4.3 键盘接口应用实现........................................................................................ 27 第五章 结论................................................................................................................ 28 致 谢............................................................................................................................ 29 参考文献...................................................................................................................... 30 附录一 系统原理图.................................................................................................... 31 附录二 语音提示参考程序........................................................................................ 32 附录三 文字显示参考程序........................................................................................ 37 附录四 键盘接口参考程序........................................................................................ 41
III
青岛理工大学毕业设计（论文）
第一章 绪论
随着国民经济的持续发展和各级政府对县域经济的高度关注，乡镇的城市化正在全国如火如荼地展开，基础设施得到了突飞猛进的发展。在这个过程中，乘坐公交车逐步取代了以前落后的出行方式，成为广大城乡人民短途出行的首选。近年来城市公交事业迅速发展，以前靠售票员报站的方式已经不能满足实际需要，很多大中城市都在推广实行无人售票。在广大乡镇，公交车如何实现自动报站还缺乏人们的重视。
目前，公交车自动报站主要有以下几种方式：一种是通过全球定位系统（GPS）的用户终端接收工作卫星的导航信息，从而解算出车辆的经纬度信息，进而计算出实时坐标，将其与站点坐标相比较，当车辆驶入站点一定距离范围内时，不用人工干预，系统自动报站；另一种是利用无线射频识别（Radio Frequency Identification）技术，在每一个公交站台设置一个具有唯一ID的射频发射器，采用间歇工作方式发射信号，当公交车即将到达车站时，车载系统接收到站信号并解码出站台的ID号，由单片机控制自动播放对应站台编号的报站语音；还有一种是对车轮轴的转角脉冲进行计数，将计数值和预置值对比，即可确定报站时刻，达到准确报站的目的。
然而，这三种方式都不太适合乡镇的发展现状。第一种设备造价过高，定位精度也难以达到要求；第二种站台建设投入较大，站点一旦变更，射频发射装置即须移动，较为麻烦；第三种需要公交线路严格固定，稍有改变，报站就难以准确。为此，本文试图设计一种既方便易行又经济实惠的公交车自动报站系统。
本设计采用人工按键的操作方式，实现公交车对站名的语音提示和文字显示功能。当公交车到达某一站时，司机或乘务人员只需按动按键，就可以使单片机控制语音模块对站名进行语音提示，并控制显示模组在液晶屏上显示站数和站名。系统由一片八位单片机，一个语音模块，一个液晶模组，一块稳压芯片，若干电阻电容和与非门等组成。经过本课题的研究，我们得到了一种公交车自动报站的低成本解决方案。
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