毕业设计概要设计

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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)/ )/ )/ )/12 3

2、4 /( /( /( /(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液晶显示日历时间显示(5)温湿度显示自动报警二、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

3、。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

4、, 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

5、，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

6、述，在本设计中，考虑到本人对LCD12864的运用熟练程度，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

7、,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RAM,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

8、作电压在2.5V-5.5V。微功耗、外围电路简单、精度咼、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

9、功能强、精度可达土 0.5摄氏度、测温度范围为-55 C +125 C (-67 F+257 F)、体积小、价格便宜等特点。方案二 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，所以输出可以从0C开始。该器件采用塑料封装TO992,工作电压4 30V可以提供土 1/4C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 方器。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

10、、硬件设计2.1结构框图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。CTS F1.0 匚140 VGC T2EX) P1.1 SZ239ZtPaO(AEiO)P1.2 匚召3& FOJ (AD1)m匚4373P0.2(AD2)F1.4 匚536 ： PD.3皿呵P1.E-匚63& P

11、0.4 (AD4;F1.&E?34 PO.S(ADS)F1.7 匚a33-呻內创FST匚932Zf PCL7 (AD?)(RXDj P2.GE.1031 EA VPP(TXDj P3.1 E1190 ALE/PAOG(INTO. F3.2 匚12羽n PSEN(I村T1) P3启亡1a26ZLPi/(A15)(t P3.4C1427 P2.(A14)T I -3 c F箱二尸2 53怡！-WH i P3.6 匚1625；n PZ4 A12)iRDj P3 7C1724：:(A1VJKTAL2匚1823 P2.2(AiO)XTAL1 匚1922ZL F2.t (AB-GNDLZO2.1V 7AT

12、89S51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。而 REST 純$0Mi 51ss.AilHii xnc+ HQ 跑：Bp_ _ViaJ 1 iStrdy 页I ERASE REC HA?H Vccrt 碗 va AOC AUD ACX V剛L

13、 浙2.4 HS12864-12 LCD 液晶显示屏液晶显示模块是12& 64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。外形尺寸图24 &9=46.26+-*2.5* a d- 6 a 凸fe d -d也曷鼻已占3 L跑阳73 0 土 0 一 328X64 DOTS2.5 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DALLA

14、S。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。匚匚厂DALLASB 4PI11 If 111Nt:wNr J n iNC LNCI4L.ncs-ri psi?.i 盾出 izn I)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。EKGIC2.7TMB12A05 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3.2公交车报站系统主程序流程图3.2温湿度报警系统主程序流程图