基于SLH89F5162單片機(jī)的公交車(chē)語(yǔ)音報(bào)站系統(tǒng)

一、項(xiàng)目設(shè)計(jì)背景及概述

隨著城市化的進(jìn)展和經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，城市“乘車(chē)難”、“行車(chē)難”的局面在加劇，很多城市建議人們出門(mén)乘坐公交車(chē)。但是在天氣惡劣或視線(xiàn)不好的時(shí)候，乘客乘坐公交車(chē)的時(shí)候往往無(wú)法清楚的分辨到達(dá)的站牌，導(dǎo)致沒(méi)有正常下車(chē)或錯(cuò)誤下車(chē)，給出行帶來(lái)不必要的麻煩。傳統(tǒng)的報(bào)站方式是由售票人員進(jìn)行人工報(bào)站，這個(gè)售票人員多的工作不僅需要負(fù)責(zé)售票工作，還要準(zhǔn)確的為乘客報(bào)站，作為一個(gè)地區(qū)的公交車(chē)站行業(yè)，有一定的地方特色，他們報(bào)站時(shí)多采用地方口音，作為一個(gè)外地人有時(shí)候很難聽(tīng)懂報(bào)站，從而引起很多麻煩。

本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的公交車(chē)語(yǔ)音報(bào)站系統(tǒng)，利用科大訊飛的語(yǔ)音軟件對(duì)語(yǔ)音進(jìn)行詞組和句子劃分，合成wav文件，然后裝載到WT588D語(yǔ)音芯片里面，然后通過(guò)深聯(lián)華SLH89F5162單片機(jī)進(jìn)行控制語(yǔ)音播放相關(guān)信息。系統(tǒng)通過(guò)四個(gè)按鍵進(jìn)行司機(jī)對(duì)起點(diǎn)站、上一站、下一站、終點(diǎn)站聲音播放的選擇，通過(guò)一個(gè)128*64的液晶屏顯示當(dāng)前信息，利用LM386功放芯片將聲音信號(hào)放大，驅(qū)動(dòng)喇叭進(jìn)行聲音的輸出。本系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能優(yōu)良、價(jià)格低廉，十分適合大面積推廣使用。

二、項(xiàng)目設(shè)計(jì)原理

1、原理概述

本系統(tǒng)的原理是利用深聯(lián)華SLH89F5162單片機(jī)，使用單線(xiàn)傳輸協(xié)議控制WT588D進(jìn)行語(yǔ)音播報(bào)，系統(tǒng)通過(guò)四個(gè)按鍵進(jìn)行司機(jī)對(duì)起點(diǎn)站、上一站、下一站、終點(diǎn)站聲音播放的選擇，以播放對(duì)應(yīng)的聲音，通過(guò)一個(gè)128*64的液晶屏顯示當(dāng)前信息，利用LM386功放芯片將聲音信號(hào)放大，驅(qū)動(dòng)喇叭進(jìn)行聲音的輸出。

2、硬件設(shè)計(jì)原理

2.1 SLH89F5162單片機(jī)小系統(tǒng)設(shè)計(jì)


圖2.1.1 SLH89F5162管腳圖

SLH89F5162是一種高邊高效率8051兼容單片機(jī)，具有很好的加密性能和高速的處理速度，本系統(tǒng)使用SLH89F5162單片機(jī)作為處理芯片，具有很好的實(shí)驗(yàn)效果。SLH89F5162管腳圖如圖2.1.1所示。

SLH89F5162單片機(jī)小系統(tǒng)設(shè)計(jì)如圖2.1.2所示，系統(tǒng)通過(guò)四個(gè)按鍵進(jìn)行司機(jī)對(duì)起點(diǎn)站、上一站、下一站、終點(diǎn)站聲音播放的選擇，系統(tǒng)設(shè)計(jì)了串口下載端口和系統(tǒng)復(fù)位按鍵，電源由一個(gè)手機(jī)充電器提供標(biāo)準(zhǔn)的5V輸入。


圖2.1.2 SLH89F5162單片機(jī)小系統(tǒng)原理圖

2.2 WT588D語(yǔ)音模塊電路設(shè)計(jì)

WT588D是廣州唯創(chuàng)公司生產(chǎn)的一款功能強(qiáng)大的可重復(fù)擦除和燒寫(xiě)的語(yǔ)音芯片。WT588D讓語(yǔ)音芯片不再為控制方式而尋找合適的外圍單片機(jī)電路，高度集成的單片機(jī)技術(shù)足于取代復(fù)雜的外圍控制電路。配套WT-APP上位機(jī)操作軟件可隨意更換WT588D語(yǔ)音單片機(jī)芯片的任何一種控制模式，把信息下載到SPI-Flash上即可。軟件操作方式簡(jiǎn)潔易懂，撮合了語(yǔ)音組合技術(shù)，大大減少了語(yǔ)音編輯的時(shí)間。完全支持在線(xiàn)下載，即便是WT588D通電的情況下，一樣可以通過(guò)下載器給關(guān)聯(lián)的SPI-Flash下載信息，WT588D電路復(fù)位一下，就能更新到剛下載進(jìn)來(lái)的控制模式。其管腳圖如圖2.2.1所示。


圖2.2.1 WT588D的管腳圖

WT588D語(yǔ)音芯片的特點(diǎn)如下：

支持插入靜音模式，插入靜音不占用SPI-Flash內(nèi)存的容量，一個(gè)地址位可插入10ms～25min的靜音；

MP3控制模式下，完全迎合市場(chǎng)上MP3的播放/暫停、停止、上一曲、下一曲、音量+、音量-等功能；

按鍵控制模式下觸發(fā)方式靈活，可隨意設(shè)置任意按鍵為脈沖可重復(fù)觸發(fā)、脈沖不可重復(fù)觸發(fā)、無(wú)效按鍵、電平保持不循環(huán)、電平保持可循環(huán)、非電平保持可循環(huán)、單鍵向前不循環(huán)、單鍵向后不循環(huán)、單鍵向前可循環(huán)、單鍵向后可循環(huán)、音量+、音量-、播放/暫停、停止、播放/停止等15種觸發(fā)方式，最多可控制10個(gè)按鍵觸發(fā)輸出；

3×8按鍵組合控制模式下能以脈沖可重復(fù)觸發(fā)的方式觸發(fā)24個(gè)地址位語(yǔ)音，所觸發(fā)地址位語(yǔ)音可在0～219之間設(shè)置；

并口控制模式最多可用8個(gè)I/O口進(jìn)行控制；

一線(xiàn)串口控制模式可通過(guò)發(fā)碼端控制語(yǔ)音播放、停止、循環(huán)播放和音量大小，或者直接觸發(fā)0～219地址位的任意語(yǔ)音，發(fā)碼速度600us～2000us；

三線(xiàn)串口控制模式和三線(xiàn)串口控制I/O口擴(kuò)展輸出模式之間可通過(guò)發(fā)碼切換，三線(xiàn)串口控制模式下，能控制語(yǔ)音播放、停止、循環(huán)播放和音量大小，或者直接觸發(fā)0～219地址位的任意語(yǔ)音，發(fā)碼速度40us～4000us可調(diào)，三線(xiàn)串口控制I/O口擴(kuò)展輸出可以擴(kuò)展輸出8位，在兩種模式下切換，能讓上一個(gè)模式的最后一種狀態(tài)保持著進(jìn)入下一個(gè)模式。

PWM和DAC輸出方式，PWM輸出可直接推動(dòng)0.5W/8Ω的揚(yáng)聲器，DAC輸出外接功放，音質(zhì)好。應(yīng)用范圍廣，幾乎可以涉及到所有的語(yǔ)音場(chǎng)所，如報(bào)站器、報(bào)警器、提醒器、鬧鐘、學(xué)習(xí)機(jī)、智能家電、治療儀、電子玩具、電訊、倒車(chē)?yán)走_(dá)以及各種自動(dòng)控制裝置等場(chǎng)所，工藝上達(dá)到工業(yè)應(yīng)用的要求。

WT588D的電路設(shè)計(jì)如圖2.2.2所示。單片機(jī)通過(guò)單線(xiàn)連接模式和WT588D進(jìn)行通信，WT588D的語(yǔ)音信號(hào)通過(guò)DAC輸出方式輸出。


圖2.2.2 WT588D語(yǔ)音模塊的電路圖

2.3 LM386功放電路設(shè)計(jì)

LM386是美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的音頻功率放大器，主要應(yīng)用于低電壓消費(fèi)類(lèi)產(chǎn)品。為使外圍元件最少，電壓增益內(nèi)置為20.但在1腳和8腳之間增加一只外接電阻和電容，便可將電壓增益調(diào)為任意值，直至200.其管腳圖如圖2.3.1所示。


圖2.3.1 LM386芯片的引腳圖

本系統(tǒng)用LM386構(gòu)成了聲音信號(hào)放大器，將WT588D輸出的DAC信號(hào)進(jìn)行放大輸出，驅(qū)動(dòng)喇叭發(fā)出聲音，電路設(shè)計(jì)如圖2.3.2所示，通過(guò)調(diào)節(jié)R3的10K的電阻可以調(diào)節(jié)放大音量的大小。


圖2.3.2 LM386構(gòu)成的放大器電路圖

2.4液晶顯示電路設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)采用一塊128*64的LCD液晶屏作為信息的輸出界面，配合語(yǔ)音信息，一起方便司機(jī)師傅進(jìn)行調(diào)試和選擇，LCD液晶屏的實(shí)物圖如圖2.4.1所示。液晶屏的驅(qū)動(dòng)電路采用官方的驅(qū)動(dòng)電路，利用單片機(jī)來(lái)控制液晶屏的顯示和刷新，液晶屏顯示電路設(shè)計(jì)圖如圖2.4.2所示，可以通過(guò)調(diào)節(jié)R4的10K電阻調(diào)節(jié)液晶屏顯示的對(duì)比度。


圖2.4.1 LCD液晶屏的實(shí)物圖


圖2.4.1 LCD液晶屏的顯示驅(qū)動(dòng)電路

3、軟件設(shè)計(jì)原理

本系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)分為兩部分，WT588D的語(yǔ)音庫(kù)下載和SLH89F5162單片機(jī)程序下載。

3.1 WT588D的語(yǔ)音庫(kù)下載程序

首先利用科大訊飛的語(yǔ)音軟件《文語(yǔ)通》進(jìn)行語(yǔ)音合成，合成需要的站臺(tái)信息和提示聲音，利用詞語(yǔ)分組和句子劃分，讓語(yǔ)音通順流暢，最后生成wav文件，如圖3.1.1所示。然后利用WT588D的處理軟件WT588D VoiceChip V-B進(jìn)行語(yǔ)音文件的編譯處理，如圖3.1.2所示，最后下載到WT588D里面。


圖3.1.1文語(yǔ)通的CSSML Editor語(yǔ)音生成界面


圖3.1.2 WT588D VoiceChip V-B語(yǔ)音編譯與下載界面

3.2單片機(jī)的SLH89F5162程序設(shè)計(jì)

單片機(jī)的程序是用KEIL4編制的，主要是按鍵的識(shí)別、液晶屏的顯示、語(yǔ)音芯片WT588D的單線(xiàn)通信程序三部分。主要程序如下，詳情見(jiàn)附件。

void main（void）

{

uint block_n；

uint updata；

uint key_flag；

uchar flag_hold；

initinal（）； //調(diào)用LCD字庫(kù)初始化程序

delay（50）； //大于100uS的延時(shí)程序

flag_key=0；

flag_hold=0；

beep1（2-1）；

block_n=2；

updata=1；

Display_hanzi（0，0，“公交報(bào)站系統(tǒng)”，8）；

Display_hanzi（0，2，“本站：”，3）；

Display_hanzi（0，1，“上站：”，3）；

Display_hanzi（0，3，“下站：”，3）；

Display_hanzi（3，2，Station［block_n］，5）；

Display_hanzi（3，1，Station［block_n-1］，5）；//上一站

Display_hanzi（3，3，Station［block_n+1］，5）；//下一站

Display_hanzi（0，1，“本站：”，3）；

Display_hanzi（0，2，“上站：”，3）；

Display_hanzi（0，3，“下站：”，3）；

while（1）

{

delay（200）；

if（K1==0

key_flag=0；

updata=1；

block_n=1；

beep1（block_n-1）；

}

else if（K2==0

key_flag=0；

updata=1；

block_n=block_n+1；

if（block_n》10）

block_n=10；

beep1（block_n-1）；

}

else if（K3==0

key_flag=0；

updata=1；

block_n=block_n-1；

if（block_n《1）

block_n=1；

beep1（block_n-1）；

}

else if（K4==0

key_flag=0；

updata=1；

block_n=10；

beep1（block_n-1）；

}

if（K1！=0

{

key_flag=1； ///標(biāo)志，當(dāng)按鍵按下，動(dòng)作一下，按鍵松開(kāi)后才能再次按下響應(yīng)，防止連續(xù)動(dòng)作

}

if（updata==1）{

updata=0；

if（block_n==1）{

Display_hanzi（3，1，Station［block_n］，5）；

Display_hanzi（3，2，Station［block_n］，5）；//上一站

Display_hanzi（3，3，Station［block_n+1］，5）；//下一站

}else if（block_n==10）{

Display_hanzi（3，1，Station［block_n］，5）；

Display_hanzi（3，2，Station［block_n-1］，5）；//上一站

Display_hanzi（3，3，Station［block_n］，5）；//下一站

}else{

Display_hanzi（3，1，Station［block_n］，5）；

Display_hanzi（3，2，Station［block_n-1］，5）；//上一站

Display_hanzi（3，3，Station［block_n+1］，5）；//下一站

}}}}

三、項(xiàng)目設(shè)計(jì)框圖

1、硬件設(shè)計(jì)框圖

2、軟件設(shè)計(jì)框圖

四、測(cè)試結(jié)果


系統(tǒng)的PCB板實(shí)物圖


系統(tǒng)調(diào)試好的實(shí)物圖

經(jīng)過(guò)仔細(xì)認(rèn)真的焊接和調(diào)試，最終完成了系統(tǒng)的實(shí)物系統(tǒng)，經(jīng)過(guò)調(diào)試，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠。性能指標(biāo)如下：

1、系統(tǒng)功率小于5W.

2、能夠通過(guò)按鍵操作，進(jìn)行起始站、上一站、下一站、終點(diǎn)站的語(yǔ)音報(bào)警和液晶屏顯示，當(dāng)按鍵按下時(shí)，液晶屏顯示相應(yīng)的信息，語(yǔ)音輸出響應(yīng)的信息。

3、語(yǔ)音的聲音輸出清晰，流暢，普通話(huà)標(biāo)準(zhǔn)，聲音最大能夠輸出60分貝。

4、顯示屏采用128*64的漢字顯示屏，能夠顯示字母、數(shù)字、漢字。