公交车语音报站及汉字显示系统设计(共28页).doc

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1、精选优质文档-倾情为你奉上摘 要 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。 本文应用单片机技术、语音合成技术设计

2、了一种公交车语音报站和汉字显示系统，它能很好的模仿人完成报站任务，从而解决了人工报站不准确不方便等问题。本文设计的新型的公交车语音报站系统，AT89C52单片机为核心，外扩ISD1730语音芯片，LED显示器和行列驱动芯片。 主要有单片机的线编程模块，话筒，语音芯片，功放、键盘按钮、LED显示程序。通过对单片机语音模块的编程，实现语音播报，再有扬声器、及放大电路放大，同时也可以手动触发音频播放，设置站台号，再通过LED显示程序显示出来。该公交语音报站系统，方便简单、功能稳定，具有一键智能操作等功能。【关键词】单片机、语音芯片、LED显示器 专心-专注-专业Abstract Bus become

3、 necessary choice of city people travel after facing the question is how the passengers to get off the train at the right, how to know the car open to where, will also be on the way through which the station. In some of the passengers need to pay attention to the situation, such as car in turn need

4、to pay attention to, or need to give up her seat, etc., then what should I do? The solution is to use the bus stops play the voice and prompt passengers. In todays society, even in today, more and more private cars, buses are still among their first choices of investment with people travel, because

5、the bus has the advantages of convenient, quick and they are cheaper. Traditional bus stops is mainly composed of the conductor stops, but some of the conductor has a strong local accent, caused difficult for outsiders to ride the bus, on the other hand, as the unmanned vehicle, bus stops, the more

6、important the. This paper introduces the design principle of a new bus automatic stop reporting system, which centers AT89C52 Single Chip Micyoco, concerning ISD1730 speech chip, dot matrix LED character display screen and line driver chip. this system mainly include the single chip microcomputer li

7、ne programming module, microphone, voice chip, power amplifier, the keyboard button, liquid crystal display program. Based on single chip microcomputer voice module programming, the realization of speech, no speaker, and amplifying circuit amplifier, at the same time can also manually trigger audio

8、playback, set up the platform, through the LED display program. Change to bus voice stops system, simple, convenient and stable function, general promotion value【keywords】singlechip、voicechip、LEDdisplay目 录一、绪 论1.1研究背景及意义公共汽车是目前世界各国使用最广泛的公共交通工具。它起始于 1905 年的美国纽约，当时用公共汽车代替原有的公共马车，20 世纪 30 年代得到了迅速的发展。随着

9、现代社会的建设，公交车越来越为大众所喜爱，不仅仅可以在低消费下达到目的地，同时也能省去很多的自驾麻烦，是打工族和学生族的常用交通工具，公交车便成为了现代文明城市的一道流动的风景线。为了使乘客方便清楚的知道公交车所到站点，公交车配备了一些设备，最普遍的就是报站系统，汉字显示屏，无人售票等装置。公共汽车之所以被广泛采用，是因为其机动灵活性高，在路面状况良好的城市道路上就可以通行，而且公共汽车组织其运行所需要的附属设施的投资，相较之其它现代化公共交通工具也是最少的。随着我国公共汽车车辆类型发展趋势，其中按载客量分车型，有小型（载客 6090 人）、中型（载客 90130 人）和大型（载客 13018

10、0 人）。大型公共汽车对于解决上下班客运高峰时间的乘车拥挤情况起了很大解决交通堵塞作用。 城市公共交通是城市建设和发展的重要组成部分，随着城市的扩建，人们生活节奏的加快，公共交通问题显得日益重要。在我国中小城市里，公交车仍然是城市交通的主体，它的服务质量与市民们的生活息息相关，也是衡量一个城市的文明指标。而国内大多数城市现有的公交车还是采用传统的公交系统，没有实现智能化，比如公交车报站只能由人工来实现报站，离不开驾驶员或售票员的相应操作，公交车司机一边要开车一边还要兼顾报站，这就增加了驾驶员的操作负担，驾驶员开车时为报站而分散精力，存在一定的安全隐患，同时由于人工报站受到个人素质、工作态度 劳

11、动强度等因素影响，往往出现误报、漏报甚至干脆不报等现象，给乘客带来了很大的不便。因此，在中小城市中，公交车对报站系统的需求也日益强烈。1.2研究现状 现阶段公交车语音报站在国内外来说主要有以下几种方式：一是通过用户终端接收工作的全球定位系统卫星导航信息,车辆信息的经度和纬度,然后计算实时协调、配合,当车辆进入该网站在一定距离范围内,无需人工操作,系统会进行语音报站；二是使用无线电频率识别技术,在每个公交车站设置一个射频发射器一个惟一的ID,传输采用间歇工作方式,当公共汽车将要到达车站,车站接收和解码ID的车载系统平台,是由单片机控制的自动播出平台对应的数字语音到站信息；三是车轮轴角脉冲计数,计

12、数的值与预设值对比,确定到站,达到准确到站的目的。然而,这三个方法不适合大多数国内中小城市的发展现状。第一种设备成本过高,定位精度满足要求；第二大平台建设,一旦网站的变化,射频发射器必须移动,更多的麻烦；第三个需要公交线路固定严格,稍有变化,所以很难准确的停止。为此，本文试图设计一种既方便易行又经济实惠的公交车语音报站系统及汉字显示以此来实现一键智能化操作完成报站等任务。1.3课题研究内容本课题要求设计公交车语音报站及汉字显示系统，以实现公交车的语音报站，即在进站、出站时候自动播报语音提示信息及服务用语，同时利用LED显示屏进行汉字显示。在进行系统设计时，除了实现系统要求的功能以外，同时，由于

13、系统是安装在公交车上，属于车载终端设备，所以必须兼顾电源、功耗、体积等因素，且还要考虑到产品成本、开发工具、研发周期等问题12。基于以上因素，整个系统采用了 AT89C52单片机作为主控制器的设计思路。本设计的主要任务是研究设计公交车语音报站及汉字显示系统。在设计中，主要去完成了以下工作：(1) 在整体电路完成的情况下，实现一键智能操作并利用ISD1730进行语音报站，以及 利用4块16*16LED显示屏进行文字的显示。(2) 在以AT89C52为主控芯片的情况下，完成了硬件的整合，画出了电路图。(3) 写出了软件源代码，进行软件编程，达到设计目的。二、 系统总体方案设计2.1方案论证2.1.

14、1控制模块本设计采用单片机作为核心控制芯片，单片机选用AT89C52。AT89C52是美国ATMEL公司生产的低电压，高性能CMOS8位单片机。该芯片具有40个引脚，4k Bytes Flash片内程序存储器，128 bytes的随机存取数据存储器（RAM），AT89C52设计和配置了振荡频率可通过软件设置省电模式。空闲模式下，CPU暂停工作，AT89C52支持并行编程还支持ISP在线编程。工作频率更高，电源范围更宽，抗干扰性更强，加密功能更强。外置看门狗芯片MAX813L,此芯片是一体积小、功耗低、性价比高的带看门狗和电源监控功能的复位芯片，它使用简单、方便。2.1.2语音模块 ISD173

15、0是华邦公司新推出ISD1700 系列芯片的单片优质语音录放电路，芯片可以提供大量的新功能,其中包括一个内置的专利信息管理系统,新消息显示,双操作模式(独立与嵌入式),以及一个可定制的指示信息的声音。芯片内部的前端放大器由自动增益控制、麦克风、扬声器驱动电路、振荡器、记忆和全方位的系统功能的集成34。本次设计采用ISD1730语音芯片设计录放电路，由按键直接控制语音的录放等，电路工作稳定、可靠性高，完全达到了设计要求，具有非常好的实用性。芯片ISD1730提供多项创新功能，包括多信息管理系统， 新信息提示，双运作模式，以及可定制的信息操作指示音效。该芯片可录放音十万次，存储内容可以断电保留一百

16、年，具有两种控制方式，两种放音方式输出方式，可处理多大255段信息，而且它的音质好，应用非常灵活。本设计选用ISD1730芯片为本设计的播放语音芯片，并且对芯片的各个引脚功能，以及和单片机连接的电路进行了细致的分析和研究，芯片内部包含芯片上的时钟,麦克风前置放大器,自动增益控制,带通滤波器,平滑滤波器和功率放大器。使用模拟存储技术,可以提供20秒钟播放时间,在没有失去电力供应下降时,语音质量高。在报站状态下 ,只需要由单片机P1口送出所需报站名及其他语句的存储地址,给23脚一个下降沿信号,开始放音。 2.1.3显示模块方案一：采用LCD点阵显示，用来显示文字、图形、图像等各种信息的显示屏幕。它

17、均由LCD矩阵块组成。图文显示屏可与计算机同步显示汉字、英文文本和图形，该方案简单易行。但所需的元件较多，且不容易进行操作，可读性差，一旦设定后，很难再加入其他的功能5。方案二：采用4个16*16点阵LED显示汉字，即为16*128点阵汉字显示，并且设置有驱动电路。根据AT89S51单片机的特点， 它一共使用32条IO口，为了节约IO资源，选有74LS245芯片为单片机系统扩充IO资源提供了条件。将行列总线通过74245接在单片机的I0口，实现行扫描控制，在单片机通过74LS595接入列总线实现列扫描的控制。然后把上面分析到的扫描代码送入总线,就可以得到显示的汉字。 通过比较最终选择方案二。2

18、.2总体方案设计设计利用单片机，控制语音的输出和输入，当公交车到站时按下键按向单片机发出指令请求指令，单片机响应中断请求，控制语音模块开始报站，同时单片机向LED显示芯片发出控制代码使LED显示芯片显示到站文字信息。工作流程如图2-1。单片机AT89C52按键模块LED显示屏ISD1730放音图2-1 系统框图 图2-1设计框图三、硬件电路设计3.1控制电路设计3.1.1AT89C52简介AT89C52单片机在电子行业中有着广泛的应用，它是一个低电压，高性能 8位单片机，片内含8k bytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器ROM和256 bytes的随机存取数据存储器（RAM），采用A

19、TMEL公司的高密度、非易失性存储技术，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元如图3-1所示。 图3-1 单片机引脚图 AT89C52为8 位通用微处理器，主要用于收敛调节控制的功能。功能包括收敛掌握集成电路内部寄存器,数据RAM和外部接口初始化等特性,收敛调节控制、收敛测试模式控制、红外遥控信号的红外接收机解码和与CPU主板、通信等6-8。如图所示：XTAL1（19 脚）和XTAL2（18 脚）为振荡器输入输出端口，外接12MHz 晶振。RST（9 脚）为复位输入端口，外接电阻电容组成的复位电路。VSS（20 脚）为供电端口，分别接+5V电源的正负端。P0

20、P3 为可编程通用I/O 脚，P0 端口（3239 脚）被定义为N1 功能控制端口，分别与N1的相应功能管脚相连接，13 脚定义为IR输入端，10 脚和11脚定义为I2C总线控制端口，分别连接N1的SDAS（18脚）和SCLS（19脚）端口，12 脚、27 脚及28 脚定义为握手信号功能端口，连接主板CPU 的相应功能端，用于当前制式的检测及会聚调整状态进入的控制功能。P0 口是一组8 位漏极开路型双向I/O 口， 也即地址/数据总线复用口。作为输出口用时，每位能吸收电流的方式驱动8 个TTL逻辑门电路，对端口P0 写1时，可作为高阻抗输入端用。P1 是一个内部带上拉电阻的8 位双向I/O 口

21、， P1 的输出缓冲级可驱动4 个TTL 逻辑,对端口写1。表1 P1.0和P1.1的功能特性引脚号功能特性P1.0T2，时钟输出P1.1T2EX（定时/计数器2）P2 口是一个带有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口，P2 的输出缓冲级可驱动4 个TTL 逻辑门电路。对端口P2 写1，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口。P3 口是一组带有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口。P3 口输出缓冲级可驱动4 个TTL 逻辑门电路。如EA端为高电平，CPU 则执行内部程序存储器中的指令。XTAL1振荡器反相放大器及内部时钟发生器的输入端。XTAL2振荡器反相放大器的输出端。AT89C52

22、除了有AT89C51所有的定时/计数器0 和定时/计数器1 外，还增加了一个定时/计数器2。定时/计数器2 的控制和状态位位于T2CON.寄存器对是定时器2 在16 位捕获方式或16 位自动重装载方式下的捕获/自动重装载寄存器。3.1.2晶体振荡电路 三种常用振荡器:RC振荡器,振荡器和晶体振荡器。RC振荡器是最常见的应用程序的一个振荡器电路,其结构简单,成本低,电路功耗低。但是电路的工作电压大大影响其频率,相关性较差,精度差。环形振荡器振荡频率范围很宽,高度的稳定性。但对电源噪声非常敏感,布局大小面积较大910。晶体振荡器的频率是非常准确的且工作稳定。图3-2 晶体振荡电路 由于AT89C5

23、2的振荡器特性可知道，XTAL1和XTAL2反向放大器的输入和输出。反向放大器可以配置为片内振荡器。可以采用石晶和陶瓷振荡。如由外部时钟源设备,XTAL2应不接。更多的内部时钟信号通过一个二分频率触发器,所以外部时钟信号脉冲宽度没有任何要求,但必须保证脉冲高低电平的要求的宽度。振荡电路由AT89C52的18，19脚的时钟端(XTALl及XTAL2)以及12MHz晶振X1、电容C2，C3组成，采用片内振荡方式。 3.1.3 复位电路 单片机应用程序的操作系统,因为恶劣的环境,在工作的过程中一旦失控的干扰,往往会出现“撞车”现象,它显示了系统无法继续正常运行,处于瘫痪状态,其硬件电路,没有伤害,只

24、有内部程序运行出现错误,然后消失,即使干涉系统还没有恢复正常,需要采取一些措施来保护系统可以自动恢复正常后失控,“程序运行监控系统”(监管机构监管机构)是一种常见的抗干扰措施,以确保系统自动重置干扰后的失控。单片机选用AT89C52，用外置看门狗芯片MAX813L,，此芯片体积小、功耗低、性价比高的带看门狗和电源监控功能的复位芯片；使用简单、方便。它所提供的复位信号为高电平。系统从软件死循环状态恢复到复位状态，使系统重新恢复到正常的运行状态。目前在市场上有许多流行的专用复位芯片常用的有Maxim公司生产的MAX系列芯片,本文利用MAX813L设计复位电路,如图3-3所示。图3-3 复位电路MA

25、X813L有双列直插和贴片两种封装形式。第1脚MR为复位输入端,低电平有效，第2脚VCC为电源端,第3脚GND为地,第4脚PFI为电源故障检测输人端,第5脚PFO为电源故障输出端,第6脚WDI为看门狗检测输入端,第7脚RESET为复位输出端,第8脚WDO为看门狗输出端。程序运行“死机”及相应对策，程序正常运行时，由主程序在小于1.6s的时间间隔内周期性地从P17端向MAX813L的WDI输入端发送一个脉冲信号，以清除芯片内部的看门狗定时器。3.1.4 按键电路 按键电路的设计如图3-4所示,当公交车到将要到站时，司机按下按键开关会出现语音播报，及文字显示，在按键关闭时，会提示下一站到站的站名及

26、文字显示。图3-4按键电路3.2语音电路设计3.2.1语音电路芯片简介 ISD1730 是ISD公司最新推出的单片高音质语音录放电路，该芯片提供多项创新功能，包括多信息管理系统，新信息提示（ vAlert ），双运作模式（独立 & 嵌入式），以及可定制的信息操作指示音效。芯片内部包含有自动增益控制、麦克风前置扩大器、扬声器驱动线路、振荡器与内存等的全方位整合系统功能。(1) ISD1730特点： 可录、放音十万次，存储内容可以断电保留一百年 两种控制方式 两种录音输入方式 两种放音输出方式 可处理多达 255 段信息 有丰富多样的工作状态提示 多种采样频率对应多种录放时间 音质好，电压范围宽，

27、应用灵活(2) ISD1730电特性： 工作电压：2.4V-5.5V 静态电流：0.5 - 1 A 工作电流：20mA(3) 独立按键工作模式 ISD1730独立按键工作模式回放电路非常简单,但功能强大。记录,不仅把函数,还有快进,抹去,音量控制,直接播放和复位等功能这些函数可以简单地通过完成按键。当在按键工作模式时,芯片可以销信号是由导致提示芯片的工作状态,并伴有响声,用户还可以设置四个提示音效。录音操作： 按下 REC 键， REC 管脚电平变低后开始录音，直到松开按键使电平拉高或者芯片录满时结束。录音结束后，录音指针自动移向下一个有效地址。而放音指针则指向刚刚录完的那段语音地址。 放音操

28、作 ： 放音操作有两种模式，分别是边沿触发和电平触发，都由 PLAY 管脚触发。 (1) 边沿触发模式：点按一下 PLAY 键， PLAY 管脚电平变低便开始播放当前段的语音，并在遇到 EOM 标志后自动停止。放音结束后，播放指针停留在刚播放的语音起始地址处，再次点按放音键会重新播放刚才的语音。在放音期间， LED 灯会闪烁直到放音结束时熄灭。如果在放音期间点按放音键会停止放音。 (2) 电平放音模式： 如果一直按住 PLAY 键，使 PLAY 管脚电平持续为低，那么会将芯片内所有语音信息播放出来，并且循环播放直到松开按键将 PLAY 管脚电平拉高。在放音期间 LED 闪烁。当放音停止，播放指

29、针会停留在当前停止的语音段起始位置。 (3) 快进操作： 点按一下 FWD 按钮将 FWD 端拉低，会启动快进操作。快进操作用来将播放指针移向下一段语音信息。当播放指针到达最后一段语音处时，再次快进，指针会返回到第一段语音。当下降沿来到 FWD 端时，快进操作还要决定于芯片当时的状态： 如果芯片在掉电状态并且当前播放指针的位置不在最后一段，那么指针会前进一段，到达下一段语音处。 如果芯片在掉电状态并且当前播放指针的位置在最后一段，那么指针会返回到第一段语音处。 如果芯片正在播放一段语音（非最后一段），那么此时放音停止，播放指针前进到下一段，紧接着播放新的语音。 如果芯片正在播放最一段语音，那么

30、此时，放音停止，播放指针返回到第一段语音，紧接着播放第一段语音。 (4) 擦除操作： 擦除操作分为单段擦除和全体擦除两种擦除方式，区别如下： 单个擦除：只有第一段或最后一段语音可以被单个擦除。点按一下 ERASE 健将 ERASE 管脚拉低，这时具体的擦除情况要看播放指针的状态： 如果芯片空闲并且播放指针指向第一段语音，则会删除第一段语音，播放指针指向新的第一段语音（执行擦除操作前的第二段） 如果芯片空闲并且播放指针指向最后一段语音，则会删除最后一段语音，播放指针指向新的最后一段语音（执行擦除操作前的倒数第二段） 如果芯片空闲并且播放指针指向没有指向第一或最后一段语音，则不会删除任何语音，播放

31、指针也不会被改变 如果芯片当前正在播放第一段或最后一段语音，点按下 ERASE 键会删除当前语音。 全体擦除：当按下 ERASE 键将 ERASE 管脚电平拉低超过 2.5 秒钟，会触发全体擦除操作，删除全部语音信息。 (5) 复位操作： 如果用 RESET 控制此管脚，建议 RESET 管脚与地之间连接 一个 0.1 F 电容。当 RESET 被触发，芯片将播放指针和录音指针都放置在最后一段语音信息的位置。 (6) 音量操作： 点按一下 VOL 键将 VOL 管脚拉低会改变音量大小。每按一下，音量会减小一档，再到达最小档后再按的话，会增加音量直到最大档，如此循环。总共有 8 个音量档供用户选

32、择，每一档会改变 4dB 。复位操作会将音量档放在默认位置，即最大音量。 (7) FT 直通操作： 按住 FT 键将 FT 管脚持续保持在低电平会启动直通模式。出厂设定的是在芯片空闲状态，直通操作会将语音从 Analn 端直接通往喇叭端或 AUD 输出口。在录音期间按下 FT 键，会同时录下 Analn 进入的语音信号。4 ISD1730引脚介绍图3-5 ISD1730芯片 MIC+ 麦克风输入 + MIC- 麦克风输入 - VSSP2 负极 PWM 喇叭驱动器地 SP- 喇叭输出 - VCCP PWM 喇叭驱动器电源 SP+ 喇叭输出 + VSSP1 正极 PWM 喇叭驱动器地 AUD/ A

33、UX 辅助输出，决定于 APC 寄存器的 D7 ，用来输出一个 AUD 或 AUX 输出。 AUD 是一个单端电流输出，而 AuxOut 是一个单端电压输出。他们能够被用来驱动一个外部扬声器。出厂默认设置为 AUD 。 APC 寄存器的 D9 可以使其掉电。 AGC 自动增益控制 /VOL 音量控制 ROSC 振荡电阻， ROSC 用一个电阻连接到地，决定芯片的采样频率 VCCA 模拟电路电源 /FT 在独立芯片模式下，当 FT 一直为低， Analn 直通线路被激活。Analn 信号被立刻从 Analn 经由音量控制线路发射到喇叭以及 AUD/AUX 输出。不过，当在 SPI 模式下， SP

34、I 无视这个输入，而且直通线路被 APC 寄存器的 D0 所控制。该管脚有一个内部上拉设备和一个内部防抖动电路 ，允许使用按键开关来控制开始和结束。 /PLAY 播放控制端 /REC 录音控制端 /ERASE 擦除控制端 /FWD 快进控制端 RDY / INT 一个开路输出。 Ready( 独立模式 ) 该管脚在录音，放音，擦除和指向操作时保持为低，保持为高时进入掉电状态。 图36 ISD1730实物图 3.2.2语音电路设计 ISD1730芯片的音频输出引脚AUD OUT可以驱动一个5k的负载，当器件上电后，该引脚输出的电源为1.2V。本设计中选用的放大器是LM386，LM386是为低电压

35、应用设计的音频功率放大器，其工作电压为6V。 语音界面在单片机应用系统的基本特征是声音的输出很多词汇都是一样的,比如操作提示,运行结果报告。根据这一特点,为了保存语音芯片的能力,降低硬件成本,可以充分发挥单片机控制功能的设计,根据系统的实时状态的结果自动选择适当的语音文字或语音输出部分的灵活组合。本系统采用的ISD1730语音芯片由于容量不足,因此在软件设计上采用了部分语音共用的方法,例如210线路终点站“南昌理工学院终点站到了,请从后门下车中的“站到了,请从后门下车”就是各个报站均要用到的词语,可以做为子程序重复调用。3.3 LED显示电路设计LED（Light Emitting Diode

36、），发光二极管，是一种固态的半导体器件，它可以直接把电转化为光。 LED显示屏分类多种多样,大体按照如下几种方式分类，其中功耗和电力需求显示能耗分为平均功耗和最大功耗。平均功耗也称为工作能力通常是实际功耗。最大功耗是创业或极端情况下如能耗、最大功耗是交流电供电(电线、开关、等)必须被考虑。因此LED显示屏的驱动器的设计起着举足轻重的作用。要想要LED显示屏工作，需要驱动芯片，可分为通用芯片和专用芯片。通用芯片一般用于LED显示屏的低端产品，如户内的单、双色屏等。最常用的通用芯片是74HC595，具有8位锁存、串一并移位寄存器和三态输出功能。每路最大可输出35 mA的电流(不是恒流)。简单地讲L

37、ED显示屏就是由若干个可组合拼接的显示单元 (单元显示板或单元显示箱体)构成屏体,再加上一套适当的控制器(主控板或控制系统)。所以多种规格的显示板(或单元箱体)配合不同控制技术的控制器就可以组成许多种LED显示屏,以满足不同环境,不同显示要求的需要。 LED发光二极管可以分为单色发光灯、双色发光灯、三色发光灯、面发光灯、闪烁发光灯、电压型发光灯等多种类型。和很多应用术语一样，LED图文显示屏并没有一个公认的严格的定义，一般把显示图形和/或文字的LED显示屏称为图文屏。这里所说的图形，是指由单一亮度线条组成的任意图形，以便于不同亮度（灰度）点阵组成的图像相区别。从理论上说，不论显示图形还是文字，

38、都是控制与组成这些图形或文字的各个点所在位置相对应的LED器件发光。通常是提前需要显示图形文本转换为位图图形,并按照要求显示控制形式显示数据以某种格式。只控制开关的图形显示,每个LED发光设备拥有一个比特的数据,需要LED照明灯装置在数据对应填1,否则为0。当然,根据安排,控制电路,相反的定义也是可行的。所以按照要求显示图形文本,根据显示的所有列填写逐点显示数据,可以构成一个数据文件。显示图形数据文件的格式是相对自由的,只要能满足要求的显示控制。文字的点阵格式比较规范，可以采用现行计算机通用的字库字模。组成一个字的点阵，其大小也可以有1616、2424、3232、4848等不同规格。汉字的点阵

39、结构相应的显示数据是用16进制格式以字节为单位。3.3.1 LED显示方式本方案是4个1616点阵LED电子显示屏的设计。整机以AT89C52单片机为核心，通过单片机片控制一个行驱动器74LS154和八个列驱动器74HC595来驱动显示屏显示。该电子显示屏可以显示各种文字，全屏能显示4个汉字，采用16块8 x 8点阵LED显示模块来组成4个16x16点阵显示模式。显示采用动态显示，使得图形或文字能够实现静止、移入移出等多种显示方式。本LED点阵屏采用动态扫描的方式显示，即逐行扫描，工作时先将一行点阵字模通过列驱动输出，然后运用译码器选中对应行，使该行得以显示，接着再送下一行数据，再选中下一行有

40、效，直到16行全被扫描一遍。至此，一幅完整的文字信息就显现出来。然后在反复扫描这16行直至显示新的信息。采用这种方式的优点是耗电少，成本低，寿命长，但是也存在显示亮度及内容显示稳定的问题。在维持时间恒定的情况下，电流越大（不超过额定电流），点阵亮度也越亮，而在电流恒定的情况下，需要一段维持时间来保持亮度。试验表明当输入LED的电流为15mA时，维持时间至少需要1ms，否则LED呈微亮状态。3.3.2 LED驱动原理1行驱动芯片74LS154 4线16线译码器,74HC154是此集成电路的coms版本，其功耗更小，功能一样。译码器在单片机系统中一般起扩展IO的作用，当外设比较多，单片机的引脚不够

41、用的时候，就可以由74LS154把4个单片机IO口扩展为12个。增强了单片机控制外设的能力。 2列驱动芯片74HC595在5V供电的时候能够达到30MHz的时钟速度，每个并行输出端口均能承受20mA的灌电流和拉电流。这个特点保证了不用增加额外的扩流电路即可轻松的驱动LED。它输入端允许500nS的上升（下降）时间，对严重畸形的时钟脉冲仍能检测。这样就可以容纳较大的传输线对地电容，使本设计的抗干扰能力增强。74HC595并行输出端与LED模块列线之间通过20的电阻连接，这里电阻起到分压，去除红色LED的并联嵌位作用。使红绿两组LED均能正常发光。由于LED显示屏的工作电流时刻在变化，造成了系统电

42、压的波动。这种电压波动有高频成分，也有低频成分。轻则对周围无线电环境造成电磁污染，重则使系统时钟紊乱，逻辑错误。为避免此，在每个74HC595的电源VCC和GND旁边都并联了两个电容，用于滤波和退耦。稳定系统电压，旁路掉电源中的高频脉动成份。消除自激，减小对外杂散电磁辐射，提高EMI电磁兼容性。3集成驱动芯片在本设计中集成驱动芯片是为了节省I/O口，通过整合驱动信号做到时间上的匹配，保证系统的正常运行。3.3.3显示电路设计采用以AT89C51单片机为核心芯片,16*16LED汉字显示4个字，即为16*64点阵汉字显示，采用重叠处理的方法。即在显示本行各列数据的同时，传送下一列数据。为了达到重

43、叠处理的目的，列数据显示具有锁定功能是必要的。通过上面的分析,可以总结出列驱动电路的功能。对列数据准备,它应该能够实现字符串的位移函数,对列数据显示,应该并行锁的功能。通过这种方式,本行已经准备为显示数据并行门闩,字符串和移位寄存器可以准备下一行的数据,而不影响本行的显示11。LED电路图见附图，框图如图3-7所示。74HC24516*16LED点阵列驱动行驱动列驱动列驱动列驱动16*16LED点阵16*16LED点阵16*16LED点阵图3-7 LED电路设计程图 3.4电源根据以上芯片介绍，组合的电路必须有一个稳定的电源作为输出，但在公交车上现有的电源电压对于单片机或者语音芯片来说电压是偏

44、高的，并且也不稳定，为了让我们的原理实现并运用到现实社会中，我们必须一个稳压电源只有这样才能保证电路正常运行。现有技术下我们考虑到开关电源，和线性电源，两者作比较，线性电源在工作中功耗比较大，并且不稳定，会造成系统的稳定性变差，这样不利于电路的长期使用。开关电源工作时要么是大电流流过低导通电压的开关管，要么是完全截止无电流流过。在相同压降的条件下，开关电源调节器件与线性稳压器件相比热损失小很多。此外，由于开关稳压电源热损失的减少，设计时我们还可提高稳压电源的输入电压，所以稳压电路的设计如图3-8所示。 图3-8 稳压电路图中采用的稳压元件LM2576式开关稳压集成芯片，具有较高的工作性能能，较

45、强的电流驱动能力，性能可靠，更有效的确保单片机的稳定运行，.同时由于个芯片所需的电压不同，语音芯片需要3V而液晶显示部分电压是3.3或5V而稳压电路的电压是24V,所以需要利用串联电阻来分压。四、软件设计4.1主程序流程图软件设计主流程图从宏观方面说开始对所有程序初始化，在行车到站停车时，单片机判断是否有触发电路，如果有就开始报站，同时液晶显示到站信息。如果没有触发则不报站。主程序流程如图4-1所示。 图4-1主程序流程图4.2 录音程序流程图对语音芯片的录音开始执行上电操作，然后开始录音到结束每一次录入站点信息都必须有按键触发，并设置录音地址执行REC命令。录音程序流程如图4-2所示。图4-

46、2录音程序流程图4.3 放音程序流程图对语音芯片的放音，由单片机控制放音的时间，当有触发时单片机发出指令放音。放音程序流程如图4-3所示。 图4-3 放音程序流程图4.4 LED显示流程图当有按键指令触发电路时，在语音播报的同时执行LED显示到站的信息。LED显示流程如图4-4所示。图4-4 LED显示流程图五、总结经过一个月的努力设计的课题即将完成，满怀激情，在自己的努力下实现了报站器的功能，也通过这次设计对52单片机、语音芯片ISD1703及显示器LED加深了理解和认识。通过这一个月我了解了元器件的工作原理，特殊性及运用方法，在网上大量视频的帮助下顺利完成设计。对于这次课题是肖老师给我们讲解之后知道从哪里下手，从网上搜集大量资料，慢慢的发现很简单，也很感谢身边的同学给与的帮助。但由于时间较短，对于芯片的了解还是很有限，在设计中存在很多不足之处，望领导和老师加以斧正。对于此次设计，看到了这一设计给我们的生活带来的方便，作为一个即将踏入社会的新青年，此设计在技术都成熟之后