毕业设计(概要设计)

1、 基于51单片机的公交车报站及车内安全警报系统概要设计 物理与电子信息学院 电子信息科学与技术专业 何强 何海龙 指导老师：谢春茂一、课题名称基于51单片机的公交车报站及车内安全警报系统二、 设计内容与要求1、概述本课题要求设计一个公交车报站系统及车内安全警报系统，以实现公交车的语音手动报站，播报语音提示信息及服务用语，检测车内温湿度情况，同时利用显示电路进行汉字显示，用蜂鸣器进行报警。本设计利用AT89CS51单片机作为主控芯片完成主控电路设计，辅助电路包括语音电路、电源电路等，并实现温湿度显示、日历显示、报警等功能。显示部分采用LCD显示屏进行显示。2、 设计内容 绘制系统组成框图确定设计方案 了解电路所需集成芯片的功能、参数和工作原理 绘制整机电路图 制作实物并完成软、硬件调试(5) 提交毕业设计论文 3、实现功能(1)6站点手动控制 (2)语音报站 (3)LCD液晶显示 (4)日历时间显示 (5)温湿度显示 (6) 自动报警三、参考书模拟电子技术、高频电子技术、数字电路设计方法、电子装置的设计、单片机原理及应用等。【摘要】根据AT89S51单片机的特点和公交车报站特点本文提出了

2、一种用单片机控制语音芯片进行公交车语音手动报站的方法。同时给出了软硬件设计的方法，设计过程中包括硬件电路设计和软件程序编写两个方面，解释了单片机在应用过程中的方法和可能出现的问题。本文主要介绍硬件电路设计部分，利用AT89S51作为CPU进行总体控制，通过ISD1720语音芯片建立语音信息库，对语音信息进行自由组合，形成变化多样的语音信息，同时运用LCD液晶显示屏进行站数显示。当公交车到达某站点，用按键控制本系统工作，通过语音电路输出语音信息和提示，单片机同时通过程序在LCD液晶显示屏上进行温湿度和日历显示。同时，当车内温湿度值较高时，车内的报警系统会立即启动。一、方案论证与选择 根据设计要求，结合设计情况和设计成本，对系统主要部分的电路方案的叙述如下。 1.1 单片机的选用 方案一选用AT89S52单片机。AT89S52单片机是一种低功耗、高性能的CMOS微处理器，片内有8K字节的存储空间、28字节RAM、4个8位并口、一个全双工串行口、2个16位定时/计数器寻址范围64K。并且可以在线进行重复编程、快速擦除、快速写入程序能重复擦除/写入1000次左右数据保存时间为10年。 方案二选

3、用AT89S51单片机AT89S51单片机片内含4k Bytes ISP的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元AT89S51在众多嵌入式控制应用系统中得到广泛应用。 综上所述，在本设计中，考虑到本人对单片机的运用熟练程度和单片机的功能领域，选择ATMEL公司生产的AT89S51单片机作为本设计的微控制器。1.2 LCD液晶显示模块的选用 方案一选用LCD1602的液晶显示屏它是一块价廉物美的器件、其体积小、控制简单实用方便。能显示2行16列的数字或英文信息，另外连接它的线路很少，只要8根数据线和3根控制线这样给实用带来很大的方便并且价格便宜市场上一片只要15元。 方案二选用功能强大、可以显示中文文字的HS-12864液晶显示屏。其价格贵，体积大控制比LCD1260要复杂，但是使用方便。在控制使用上，需要8根数据线和3根控制线，但是器件的体积比较大，而且笨拙。 综上所述，在本设计中，考虑到本人对LCD12864的运用熟

4、练程度,以及对这个系统的显示要求，选择带显示中文文字的HS-12864液晶显示屏。 1.3 语音芯片的选用 方案一选用台湾公司生产的AP89021。AP89021是一款采用标准CMOS工艺制造的语音放音芯片，语音播放在6KHz和4位ADPCM采样下为21秒，芯片为一次性烧入的OTP语音芯片，播放方式有：边缘/电平、保持/不保持、覆盖/不覆盖、工作电压为2.7-3.6V、静态电流为5uA、封装形式有DIP-16/SOP-16、低成本、高音质性能优越。 方案二选用ISD1720系列华邦 ISD 公司 2007 年新推出语音芯片该芯片提供多项新功能，可录、放音十万次、录音时间达到20秒、断电信息可以保持一百年、两种制方式、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、电压范围宽应用灵活、价廉物美。 综上所述，在本设计中，由于考虑到价格承受能力以及设计录音要求。因此选用ISD1720比较好。 1.4 时钟芯片的选用 方案一DS1302是美国DALLAS公司推出的一种高性能、低功耗的实时时钟芯片附加31字节静态RA

5、M，采用SPI三线接口与CPU进行同步通信，实时时钟可提供秒、分、时、日、星期、月和年，一个月小于31天时可以自动调整，且具有闰年补偿功能。工作电压在2.5V-5.5V。微功耗、外围电路简单、精度高、工作稳定可靠等优点。 方案二 DS12887是DALLAS公司生产的实时日历时钟芯片其主要功能包括非易失性时日历时钟、报警器、百年历和114字节的非易失静态RAM，内部还有128字节的RAM的单元，但是由于它是串行接口，外界单片机需要接许多引脚，才能达到很好的控制。 综上所述，在本设计中，结合实际问题及其单片机的I/O线，选用DS1302，控制方便，体积小，价格便宜，方便本设计的使用。 1.5 温度传感器的选用方案一温度传感器的种类众多在应用与高精度、高可靠性的场合时DALLAS达拉斯公司生产的DS18B20温度传感器当仁不让。超小的体积、超低的硬件开消、抗干扰能力强、精度高、附加功能强、精度可达土0.5摄氏度、测温度范围为55C +125C (67F +257F) 、体积小、价格便宜等特点。 方案二采用LM35模拟温度传感器。LM35是一种得到广泛使用的温度传感器。由于它采用内部补偿，所

6、以输出可以从0开始。该器件采用塑料封装TO992，工作电压430V可以提供1/4的常用的室温精度。 综上所述。在本设计中，考虑到本人对DS18B20运用熟练程度，选择DS18B20的温度传感器。 1.6 方案确定 综合上面方案，本设计采用“AT89S51单片机、HS-12864液晶显示屏、ISD1720语音芯片、DS1302时钟芯片、DS18B20温度传感器”等器件。二、硬件设计2.1结构框图DS18B20 温湿度传感器电路DS1302时钟电路HS-12864 显示模块AT89CS51 单片机ISD1720 语音模块报警模块按键模块2.2 AT89S51单片机模块 AT89S51 为 ATMEL 所生产的可电气烧录清洗的 8051 相容单芯片，其内部程序代码容量为4KB、低功耗、高性能的单片机，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准8051指令系统及引脚。ATMEL公司的功能强大、低价位。AT89S51单片机可为您提供许多高性价比的应用场合，可灵活应用于各种控制领域。 AT89S51单片机引脚图和实物图2.3 语音模块 本设计采用ISD1720系列的语音芯片，芯

7、片介绍如下：ISD1720系列是华邦 ISD 公司 2007 年新推出的单片优质语音录放电路该芯片提供多项新功能，包括内置专利的多信息管理系统、新信息提示、vAler、双运作模、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。2.4 HS12864-12 LCD液晶显示屏 液晶显示模块是12864 点阵的汉字图形型液晶显示模块，可显示汉字及图形 ，内置8192个中文汉字 16X16 点阵、128 个字符 8X16 点阵及64X256 点阵显示RAM、GDRAM 可与CPU 直接接口，并且提供两种界面来连接微处理机，8-位并行及串行两种连接方式具有多种功能，光标显示、画面移位、睡眠模式等。2.5 DS18B20温度传感 温度传感器的种类众多，在应用与高精度、高可靠性的场合时DALLAS。达拉斯，公司生产的DS18B20温度传感器当仁不让。超小的体积、超低的硬件开消、抗干扰能力强、精度高、附加功能强，使得DS18B20更受欢迎。对于我们普通的电子爱好者来说，DS18B20的优势更是我们学习单片机技术

8、和开发温度相关的小产品的不二选择。了解其工作原理和应用可以拓宽您对单片机开发的思路。2.6 DS1302 时钟芯片 DS1302是美国DALLAS公司推出的一种高性能、低功耗的实时时钟芯片，附加31字节静态RAM，采用SPI三线接口与CPU进行同步通信，并可采用突发方式一次传送多个字节的时钟信号和RAM数据。实时时钟可提供秒、分、时、日、星期、月和年，一个月小于31天时可以自动调整，且具有闰年补偿功能。由于有一个AM/PM指示器，时钟可以工作在12小时制或者24小时制。2.7 TMB12A05蜂鸣器。TMB12A05是一款有源电磁式蜂鸣器，其发声响亮。其电压范围在8-12V，工作温度为-20-60度之间，有着其良好的性能优势。三、软件设计3.1 软件框图时间调整子程序语音报站子程序按键扫描函数LCD显示温湿度万年历时钟蜂鸣器报警T0中断子程序T0中断初始化主程序13.2 公交车报站系统主程序流程图开始YYYYYYYYNNNNNNNN上一站报站K8是否按下？下一站报站K7是否按下？第6站报站点K6是否按下？第5站报站点第4站报站点K4是否按下？第3站报站点K3是否按下？第2站报站点K2是否按下？K5是否按下？第1站报站点K1是否按下？系统初始化 3.2 温湿度报警系统主程序流程图NY是否超出警报值？蜂鸣器报警开始获取当前温湿度值系统初始化 / 文档可自由编辑打印

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