公交車語(yǔ)音報(bào)站器程序設(shè)計(jì)

王 鵬

（1.山西機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山西 長(zhǎng)治 046011；2.中北大學(xué)山西 太原 030051）

公交車為外出的人們提供了方便快捷的服務(wù)，而公交汽車的報(bào)站直接影響服務(wù)的品質(zhì)。傳統(tǒng)的方式系由乘務(wù)人員人工報(bào)站，由于該方式效果太差和工作強(qiáng)度太大，在很多大城市被淘汰。隨著科學(xué)技術(shù)的日益發(fā)展和進(jìn)步，無人售票公交車逐漸增多，語(yǔ)音報(bào)站器也被廣泛使用，這在相當(dāng)大程度上免除了乘務(wù)人員沿途報(bào)站的麻煩，給許多不熟悉公交線路的乘客帶來了方便。

1 公交車語(yǔ)音報(bào)站器系統(tǒng)簡(jiǎn)介

公交車語(yǔ)音報(bào)站器用ISD25120語(yǔ)音芯片構(gòu)成錄/放音電路，用撥動(dòng)開關(guān)控制錄/放音，用功能鍵控制站名預(yù)播報(bào)，提供語(yǔ)音服務(wù)。系統(tǒng)采用分段錄/放音，錄音用駐極式話筒，放音用MC34119低功率音頻放大器驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器。

2 硬件組成和原理

2.1 ISD25120語(yǔ)音芯片

ISD25120語(yǔ)音芯片采用模擬量存儲(chǔ)技術(shù)，把語(yǔ)音信號(hào)以原始模擬形式，直接存儲(chǔ)在片內(nèi)EPROM存儲(chǔ)器中，無需進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換和壓縮處理，錄放音品質(zhì)好。該芯片可持續(xù)或分段錄放音，持續(xù)錄放時(shí)間可達(dá)120 s，分段錄放最多可分為600段，最小錄放時(shí)間單元為0.2 s。芯片采用+5V單電源供電，錄放次數(shù)可達(dá)10萬次以上，斷電后可保存信息100年。

ISD25120語(yǔ)音芯片的引腳圖如圖1所示。

各引腳的功能如下：

（1）A0/M0～A6/M6：地址 /模式選擇；

（2）A7～A9：輸入地址線；

（3）AUX IN：輔助輸入；

（4）VSSD、VSSA：數(shù)字地和模擬地；

（5）SP+、SP－：揚(yáng)聲器輸出；

（6）VCCD、VCCA：數(shù)字電源和模擬電源；

（7）MIC、MICREF：話筒輸入端和輸入?yún)⒖级耍?/p>

（8）AGC：自動(dòng)增益控制；

（9）ANA IN、ANA OUT：模擬信號(hào)輸入和輸出；

（10）OVF：溢出信號(hào)，當(dāng)處于芯片存儲(chǔ)空間末尾時(shí)，此端輸出低電平脈沖；

（11）CE：片選信號(hào)輸入端，此段為低電平時(shí)允許芯片工作；

（12）PD：芯片低功耗狀態(tài)控制，該端為高電平時(shí)，芯片停止工作進(jìn)入節(jié)電狀態(tài)；

（13）EOM：錄放音結(jié)束信號(hào)，放音遇到EOM時(shí)，此端輸出低電平脈沖；

（14）XCLK：外部時(shí)鐘輸入端；

（15）P/R：錄放音控制選擇，高電平選擇放音，低電平選擇錄音。

圖1 ISD25120語(yǔ)音芯片引腳圖

2.2 報(bào)站器硬件原理

公交車語(yǔ)音報(bào)站器的單片機(jī)采用12 MHz晶振，機(jī)器周期為1 μs。報(bào)站器以AT89C51單片機(jī)為核心（如圖2所示），采用ISD25120語(yǔ)音芯片構(gòu)成錄音和放音報(bào)站電路，用撥動(dòng)開關(guān)控制錄/放音，用功能鍵控制站名預(yù)播報(bào)，提供語(yǔ)音服務(wù)。系統(tǒng)采用分段錄/放音，錄音用駐極式話筒，放音用MC34119低功率音頻放大器驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器。

圖2 AT89C51單片機(jī)

系統(tǒng)設(shè)有K0～K5共6個(gè)功能鍵，各鍵的功能如下：

（1）K0為上下行鍵。按下此鍵，車輛運(yùn)行方向?yàn)橄滦校駝t為上行；

（2）K1為預(yù)報(bào)鍵。按下此鍵，播報(bào)車輛起步時(shí)的服務(wù)用語(yǔ)，預(yù)報(bào)下一站的站名；

（3）K2為播報(bào)鍵。到站按下此鍵，播報(bào)車輛到站時(shí)的服務(wù)用語(yǔ)；

（4）K3為重復(fù)鍵。按下此鍵，將重復(fù)前一按鍵的預(yù)/播報(bào)內(nèi)容；

（5）K4為加1鍵。每按下此鍵一次，則向前越過一個(gè)站名；

（6）K5為減1鍵。每按下此鍵一次，則向后越過一個(gè)站名。

系統(tǒng)設(shè)有一個(gè)發(fā)光二極管，發(fā)光時(shí)代表車輛運(yùn)行在下行方向，否則為上行方向。

在硬件設(shè)計(jì)上，單片機(jī)的P1口為人機(jī)接口，P0、P2口為單片機(jī)與語(yǔ)音芯片ISD25120的通信口。P0口的P0.0～P0.5引腳與語(yǔ)音芯片的地址輸入端A4～A9 相連，P0、P2 口的 P0.6、P0.7、P2.6、P2.7 引腳分別與語(yǔ)音芯片的低功耗狀態(tài)控制端PD、錄放音控制選擇端P/R、錄放音結(jié)束信號(hào)輸出端EOM、片選端CE相連。

將ISD25120的地址端A0～A3接地，將其控制引腳P/R、PD與地址引腳A4～A9統(tǒng)一編址進(jìn)行控制。由于A0～A3接地，故語(yǔ)音錄/放最小時(shí)間長(zhǎng)度為3.2 s。將語(yǔ)音芯片120 s的錄/放時(shí)間分為6個(gè)錄/放段，第 1、2、3、4、5 段的錄 /放時(shí)間均為 16 s（3.2 s×5=16 s），第 6 段的錄放時(shí)間為 22.4 s（3.2 s×7=22.4 s）。實(shí)際分段錄音時(shí)，應(yīng)在不超過設(shè)定的各段錄音時(shí)間內(nèi)停止錄音；分段放音時(shí)，由地址端提供起始地址，放音持續(xù)到信息結(jié)尾標(biāo)志（EOM）。

2.3 程序設(shè)計(jì)思路

公交車語(yǔ)音報(bào)站器應(yīng)用程序的主要功能是：進(jìn)行按鍵查詢，根據(jù)查詢結(jié)果執(zhí)行各功能鍵對(duì)應(yīng)的程序段，完成相應(yīng)操作。程序流程圖如圖3所示。

圖3 公交車語(yǔ)音報(bào)站器程序流程圖

公交車運(yùn)行時(shí)，其下行的起始站是上行的終點(diǎn)站，上行的起始站是下行的終點(diǎn)站。無論上行或下行，在起始站都不需要播報(bào)站號(hào)服務(wù)用語(yǔ)。設(shè)下行時(shí)，扎好由0開始依次增大，上行時(shí)，站號(hào)按反序依次減小，則下行時(shí)預(yù)播報(bào)服務(wù)用語(yǔ)從第一站開始，到終點(diǎn)站結(jié)束；上行時(shí)預(yù)播報(bào)服務(wù)用語(yǔ)，從下行終點(diǎn)站的前一站開始，到下行的起始站結(jié)束。錄音時(shí)，對(duì)下行的起始站，應(yīng)錄制上行終點(diǎn)站的預(yù)播報(bào)服務(wù)用語(yǔ)；對(duì)上行的起始站，應(yīng)錄制下行終點(diǎn)站的預(yù)播報(bào)服務(wù)用語(yǔ)；對(duì)中間同一站點(diǎn)，上行和下行的預(yù)播報(bào)服務(wù)用語(yǔ)相同，錄制一組即可。

在程序設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)置20 H.0為上/下行標(biāo)志位，20 H.1為重復(fù)放音標(biāo)志位，30 H和31 H單元分別為下行和上行站號(hào)寄存器。在有按鍵按下時(shí)，延時(shí)20 ms去抖動(dòng)，若確認(rèn)有鍵按下，則檢查按鍵操作是否有誤，如有誤則自動(dòng)糾錯(cuò)，無誤則執(zhí)行相應(yīng)的功能。

2.4 主程序

3 結(jié)束語(yǔ)

本文是作者在單片機(jī)語(yǔ)音報(bào)警工作原理的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了公交車語(yǔ)音報(bào)站器匯編語(yǔ)言程序。這套程序設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，使用廣泛，可以應(yīng)用于大部分公交車。即使是非電子計(jì)算機(jī)專業(yè)人員，通過學(xué)習(xí)一些專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)以后，也能依靠自己的技術(shù)力量，來完成的公交車語(yǔ)音報(bào)站的程序應(yīng)用。本文的語(yǔ)音控制系統(tǒng)，只是單片機(jī)廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)中的一例，相信讀者會(huì)依靠自己的聰明才智，使單片機(jī)的應(yīng)用更加廣泛化。另外，對(duì)本例可以作一些擴(kuò)展，單片機(jī)的應(yīng)用越來越廣泛,由于單片機(jī)的運(yùn)算功能較差，往往需要借助計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，因此單片機(jī)和PC機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程通信，更具有實(shí)際意義。

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