基于單片機的gps語音播報器設計【畢業(yè)論文】

1、<p>　　本科畢業(yè)論文(設計)</p><p>　題 目：基于單片機的GPS語音播報器設計</p><p>　學 院：</p><p>　學生姓名：</p><p>　專 業(yè)：電子信息工程</p><p>　班 級：</p><p>　指導教師：</p&

2、gt;<p>　起止日期：</p><p>　　基于單片機的GPS語音播報器設計</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　隨著科學技術的不斷進步，隨著全球定位系統(tǒng)（GPS），語音芯片，液晶顯示的普及，全球定位系統(tǒng)已經在軍事和民用領域都得到廣泛的應用和發(fā)展, 成為信息時代不可或缺的一部分。而語音報播被廣泛應用于

3、銀行排隊機，公交車站報站器，出租車語音報站器等。但是將GPS與語音播報結合起來的應用還很少。</p><p>　　本設計通過將單片機，GPS模塊,語音芯片，液晶顯示等器件組合，將GPS與語音播報兩個功能結合起來，實現(xiàn)一個最小系統(tǒng)，即基于單片機的GPS語音播報系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以利用在關于GPS的任一個大系統(tǒng)中。該系統(tǒng)可以實時接收全球定位信息，并將信息播報出來或顯示在LCD液晶顯示上，既方便，又實用。單片機選用大家都比

4、較熟悉的AT89C51。GPS模塊選用的是XY15M。語音芯片選用的型號為ISD2560，該芯片操作起來比較方便。液晶顯示器選擇市場上比較流行的12864，控制方法比較簡單，總體來說，本設計比較實惠，操作比較簡單。</p><p>　　本設計中GPS模塊與單片機的通訊采用串口中斷，液晶顯示顯示GPS信息為本設計的主程序，語音芯片播報GPS信息采用的是外部中斷方式。即本設計一直在執(zhí)行液晶顯示程序，當串口中斷來時，就

5、執(zhí)行串口中斷程序，外部中斷來時，就執(zhí)行外部中斷程序，本設計的控制思路比較清晰，設計起來比較方便。</p><p>　　【關鍵詞】：AT89C51，GPS-XY15M模塊,12864液晶顯示器，語音播報</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　With the rapid development of scien

6、ce and technology,Global Positioning System(GPS) voice chip,LCD become more and more popular and been widely used.GPS has been wide range applied to many fields such as military and civilian,GPS is becoming a integral p

7、art of the information age.The Voice newspaper broadcast widely used in bank queue ,The bus station stop,.taxi voice DIAS.However the combination of GPS and voice broadcast application are rarely visible.</p><

8、p>　　The design constitutes of the microcontroller, GPS module, voice chip, liquid crystal display device, GPS and voice broadcast are combined to achieve a minimal system, which is a single chip GPS voice broadcast sy

9、stem. The system can use any system on the GPS. The system can receive real-time global positioning information, and broadcast the information, or display on the LCD display, which is convenient and practical. MCU select

10、s AT89C51,because we are more familiar with AT89C51. The GPS module</p><p>　　In this design, the GPS module and the microcontroller is used for communication to the serial port interrupt, LCD display GPS inf

11、ormation-oriented design of the main program, the voice chip broadcast GPS information is used in an external interrupt. That the design has been the implementation of the LCD, when the serial interrupt on the implementa

12、tion of serial interrupt routines, external interrupt, external interrupt program, the design of the control ideas is clear, it was easier to design.</p><p>　　【key word】:AT89C51,The GPS XY-15M module,12864 L

13、CD display,voice broadcast</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　第一章綜述1</b></p><p>　　1.1本課題的歷史背景和應用前景1</p><p>　　1.2GPS定位原理1</p><p>　

14、　第二章總體方案設計1</p><p>　　2.1總體方案設計1</p><p>　　2.2微處理器的選擇2</p><p>　　2.3語音芯片的選擇2</p><p>　　2.4GPS模塊的選擇3</p><p>　　2.5液晶顯示芯片的選擇3</p><p>　　第三

15、章硬件電路設計3</p><p>　　3.1protel 99 se 介紹3</p><p>　　3.2元器件簡介4</p><p>　　3.2.1 AT89C514</p><p>　　3.2.2 語音芯片ISD25605</p><p>　　3.2.3 GPS-XY15M模塊7</p>

16、<p>　　3.2.4 LCD128648</p><p>　　3.3電路原理圖9</p><p>　　3.3.1GPS-XY15M與單片機硬件連接電路圖9</p><p>　　3.3.2語音芯片與單片機硬件連接電路圖10</p><p>　　3.3.3 12864液晶顯示與單片機硬件連接電路圖11</p>

17、;<p>　　第四章系統(tǒng)軟件實現(xiàn)11</p><p>　　4.1程序整體流程11</p><p>　　4.2單片機控制12</p><p>　　4.2.1 定時器12</p><p>　　4.2.2 串口中斷13</p><p>　　4.2.3 串口通訊14</p><

18、;p>　　4.3GPS-XY15M模塊控制15</p><p>　　4.3.1 XY15M的信息輸出格式15</p><p>　　4.3.2 單片機的信息接收處理16</p><p>　　4.4語音芯片控制16</p><p>　　4.4.1 ISD2560內部地址單元尋址16</p><p>　　

19、4.4.2錄放音時AT89C2051單片機對ISD2560的控制16</p><p>　　4.5LCD12864芯片控制18</p><p>　　4.5.1并行連接時序圖18</p><p>　　4.5.2具體指令介紹18</p><p>　　4.5.3漢子顯示坐標19</p><p>　　4.5.4LCD

20、12864控制流程如下圖所示：20</p><p>　　4.5.5 本文12864操作流程20</p><p>　　第五章仿真調試21</p><p>　　5.1仿真原理圖21</p><p>　　5.2仿真結果22</p><p><b>　　小結23</b></p>

21、;<p><b>　　致謝24</b></p><p>　　【參考文獻】：25</p><p>　　附錄一：部分源程序26</p><p>　　附錄二：總硬件電路圖30</p><p><b>　　綜述</b></p><p>　　本課題的歷史背景和應用

22、前景</p><p>　　GPS（Global Positioning System）全球定位系統(tǒng)首先應用于美國國防部，主要是軍事部門對海上，陸地和空中設施進行高精度導航和定位。該系統(tǒng)20世紀70年代初開始設計，1973年11月開始授權研制的海陸空共用的美國第二代衛(wèi)星導航系統(tǒng)。經過20年的研制和開發(fā)，總共耗資20億美元，于1994年全面建成并投入運行。GPS作為最具新時代衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)，具有全球范圍性，高精度的

23、導航和定位能力，此外還具有較好的抗外界干擾能力以及保密性。因此，發(fā)展GPS已成為美國乃至全世界現(xiàn)代化導航技術的重要核心，它是美國繼航天飛機計劃后又一重大科技創(chuàng)舉。GPS是在子午儀衛(wèi)星導航系統(tǒng)的基礎上發(fā)展和建立起來的，并成為美國第二代衛(wèi)星導航系統(tǒng)。整個系統(tǒng)由24顆衛(wèi)星組成，分為空間部分，地面監(jiān)控部分和用戶接收機三大部分，提供迄今為止最高精度的定位。</p><p>　　GPS系統(tǒng)自從建成以來，在測量，?？諏Ш?，車輛

24、引導，導彈制導，機密定位，動態(tài)觀測，時間傳遞，速度測量等方面顯示出強大的功能及無比的優(yōu)越性。而基于GPS的語音播報器是GPS系統(tǒng)最基本的應用。但該應用可以用在任何一個大的工程中，只要涉及到GPS，該系統(tǒng)就可以應用在上面，所以該系統(tǒng)的應用是非常廣泛的。</p><p><b>　　GPS定位原理</b></p><p>　　GPS定位由三部分組成：空間部分（即GPS衛(wèi)星

25、星座），地面控制部分（即地面監(jiān)控系統(tǒng)），用戶設備部分（即GPS信號接收機）。其中地面監(jiān)控系統(tǒng)站由一個主控站、三個注入站和五個監(jiān)測站組成。主控站的主要任務是收集、分析和處理本站和監(jiān)測站收到的所有資料，計算出每顆衛(wèi)星的星歷和GPS時間系統(tǒng)。GPS衛(wèi)星星座：21顆工作衛(wèi)星和3顆備用衛(wèi)星是空間部分的主要構成，空間部分使用24顆工作衛(wèi)星告訴約2.02萬千米的衛(wèi)星組成衛(wèi)星星座。21+3顆衛(wèi)星的運行軌跡都是近圓形軌道運行，周期為11小時58分。衛(wèi)星的

26、獨特分布使得在全球的任一地方，任一時間都可觀測到至少四顆以上衛(wèi)星，并可以保持較好的定位結算精度的幾何圖形。這就在時間上提供了連續(xù)的全球導航能力。GPS衛(wèi)星星座由21顆工作衛(wèi)星和3顆在軌備用衛(wèi)星組成，記作（21+3）GPS星座。24顆衛(wèi)星在6個軌道平面上均勻地分布著（每個軌面4顆），軌道傾角為55度，各個軌道平面間距60度。在每個軌道平面內，各顆衛(wèi)星之間的升交角距相差90度。一軌道衛(wèi)星上的衛(wèi)星相比于西邊相鄰軌道平面上的相應衛(wèi)星超出了30度

27、。為了準確結測算站的三維坐標，至少需要觀測到4顆衛(wèi)星?？臻g系統(tǒng)的每顆衛(wèi)星沿</p><p><b>　　總體方案設計</b></p><p><b>　　總體方案設計</b></p><p>　　為了實現(xiàn)GPS語音播報器功能，即GPS模塊通過串口向單片機發(fā)送GPS-NMEA0183格式報文，當GPS模塊信號穩(wěn)定且定位成功時

28、會將當前的經度和緯度通過串口發(fā)出（一般波特率4800）（波特率可用專用軟件原先進行設置）；單片機通過讀取gps模塊發(fā)送的報文，解析并轉化出實際的經度和緯度儲存在內存中；計算出經度和緯度后，將信息顯示在12864LCD上；當按鍵按下時，單片機控制語音芯片輸出聲音。所以本設計采用的設計框圖如圖2.1所示：</p><p>　　圖2.1 總體設計框圖</p><p>　　由上面的框圖可知：本設計

29、包括，按鍵，單片機，語音芯片，液晶顯示。其中GPS實時向單片機發(fā)送信息，而單片機為本設計的控制核心，它控制語音芯片，實現(xiàn)對GPS信息的播報，同時也控制液晶顯示GPS的時時信息。</p><p><b>　　微處理器的選擇</b></p><p>　　近年來，隨著科學技術的發(fā)展，微型計算機技術日益發(fā)展，已經在許多領域得到了廣</p><p>　　

30、泛的應用。隨著集成電路工藝的發(fā)展，出現(xiàn)了單片機、DSP,ARM等多種單片機。它從16位到32位，其中16位DSP 適合中高級工控到簡單語音/圖片（不含視頻）處理；而32位DSP適合復雜語音/圖片/視頻處理。本文處理的是簡單的語音，所以選用了比較熟悉的AT89C51.AT89C51 是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器（FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的

31、低電壓，高性能CMOS8位微處理器，又稱單片機。它與工業(yè)標準的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于ATMEL的AT89C51將8位多功能CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中，所以它是是一種高效微控制器，提供了一種靈活性高且價廉多種嵌入式控制系統(tǒng)的方案。51單片機雖然和DSP,ARM相比處理速度和運算速度上都比較慢，但它的體積小、質量輕、價格實惠，它的速度可以滿足本次設計的要求，因此本設計選擇AT89C51單片機。</p>

32、<p><b>　　語音芯片的選擇</b></p><p>　　目前市場流行的語音芯片種類繁多，從性價比的角度來說，美國ISD公司的ISD系列語音芯片的功能優(yōu)于其它一些語音芯片。ISD2560是ISD系列的其中一種。ISD2560的錄音時間為60秒，采樣頻率為8kHZ，它可以重復錄放10萬多次，是一種永久記憶型語音錄音/放音電路，同頻帶和音質會有所降低。ISD2560語音芯片不需

33、要經過A/D，D/A 轉換就可將模擬量數(shù)據直接寫入單個存儲單元；該語音芯片內部集成了大容量的的EEPROM，不再需要擴展存儲器，其控制引腳與TTL 電平兼容，控制簡單，集成度高。相比于一般語音電路，ISD2560能較好的真時再現(xiàn)語音的自然效果，避免了噪聲和失真現(xiàn)象。而本文是想要選用簡單的電路實現(xiàn)，而且要得到好的語音播報效果，所以本文選用ISD公司的語音芯片ISD2560。</p><p><b>　　G

34、PS模塊的選擇</b></p><p>　　由于GPS很多模塊送出的是RS232電平, 計算機串行通信也是RS232電平, AT89C51單片機的串口采用COMS/TTL電平, 因此, GPS模塊與計算機通信可以直接用串口線相連,而與單片機接口必須進行RS232電平和CMOS/TTL電平的轉換。而本文采用的GPS-XY15M模塊，該模塊數(shù)據輸出電平為TTL串口電平，數(shù)據輸出格式為GPGGA, GPGS

35、A，GPRMC等；數(shù)據傳輸速率為4800、9600；定位精度為10m圓周誤差；它可以直接與單片機相連，不需要RS232電平轉換。</p><p><b>　　液晶顯示芯片的選擇</b></p><p>　　目前市場的液晶顯示芯片數(shù)不勝數(shù)，從顯示內容分字符型液晶和點陣型液晶，從功能上分帶字庫和不帶字庫。本文需要時時顯示GPS的地理位置信息，這要求選用帶字庫的液晶顯示。

36、而12864帶字庫的液晶顯示是一種具有4位/8位并行、2線或3線串行多種接口方式，其內部帶有的中文字庫包括國標一級和二級簡體字庫，它是點陣型圖形液晶顯示模塊；其顯示分辨率為128×64,內部帶有8192個16*16點漢字，和128個16*8點ASCII字符集.由于該模塊具有靈活的接口方式和簡單、方便的操作指令，可構成全中文人機交互圖形界面。12864液晶顯示不僅可以顯示8×4行16×16點陣的漢字.也可顯示

37、圖形.此外它還具有低電壓低功耗的特點。由于帶有該模塊的液晶顯示方案與同類型的其它點陣圖形液晶顯示模塊相比較，其硬件電路結構簡單，顯示程序簡潔，而且該模塊的價格也稍低于相同點陣的圖形液晶模塊。因此本文選用12864帶中文字庫液晶顯示芯片。</p><p><b>　　硬件電路設計</b></p><p>　　protel 99 se 介紹 </p><

38、;p>　　Protel99SE是Protel公司研制開發(fā)的基于Windows平臺開發(fā)的最新結晶，它由早期protel版本發(fā)展而來的基于windows95/98/2000環(huán)境的新一代電路原理圖輔助設計與繪制軟件。它是目前國內最流行的電子設計自動化軟件，該軟件采用設計庫管理模式，可以進行聯(lián)網審計，具有很強的數(shù)據交換能力和開放性及3D模擬功能，是一個32位的設計軟件，可以完成電路原理圖繪制、音質電路板設計，電路仿真及可編程邏輯器件設計等

39、，它集成電路設計與開發(fā)環(huán)境于一體化.</p><p>　　本設計利用protel軟件畫的硬件電路圖主要有單片機AT89C51的最小系統(tǒng)、GPS XY15M、語音芯片ISD2560電路、12864帶字庫液晶顯示及它們的接口電路。由于AT89C51，ISD2560，GPS-Y15M, LCD12864這些元件在protel元件庫里沒有，所以需要自己建立新的元件庫，然后添加該庫，就可以畫該設計原理圖了。</p&g

40、t;<p><b>　　元器件簡介</b></p><p>　　3.2.1 AT89C51</p><p>　?。?）AT89C51引腳分布圖及管腳說明</p><p>　　由下圖可知89C51單片機共有包括GND,VCC在內的40個引腳，但是本文只用了RXD,TXD,INTO三個端口，下面對這三個端口做個介紹。</p>

41、;<p>　　圖3.2.1 單片機管腳圖 </p><p>　　RXD:UART的串行輸入口；TXD:UART的串行輸入口，選擇這兩個端口主要用于與GPS串口通信。</p><p>　　INT0：外部中斷0輸入，這個端口主要用于外部中斷，。</p><p>　　XTAL1/XTAL2：諧振器端口；選擇該端口主要用于單片機正常工作時的時鐘電路。</

42、p><p>　?。?）AT89C51單片機電源電路</p><p>　　圖3.2.2 電源電路</p><p>　　AT89C51的電源為5V，加了5V的電源，單片機才能正常的工作。</p><p>　?。?）AT89C51 單片機復位電路 </p><p>　　圖3.2.3 復位電路 </p><p&

43、gt;　　AT89C5單片機在啟動時都需要復位，使CPU及系統(tǒng)各部件處于確定的初狀態(tài)，并從初態(tài)開始工作。89系列單片機的復位信號是從RST引腳輸入到芯片內部的斯密特觸發(fā)器中的。當系統(tǒng)處于正常工作狀態(tài)時，且振蕩器穩(wěn)定后，如RST引腳上有一個高電平并維持個機器周期（24個振蕩周期），則CPU就可以響應并將系統(tǒng)復位。上圖為手動復位電路，通過接通一按鈕開關，使單片機進入復位狀態(tài)。 </p><p>　?。?）AT89C5

44、1單片機時鐘電路 </p><p>　　圖3.2.4 復位電路</p><p>　　單片機的時鐘電路是有一個晶振及兩個電容組成構成穩(wěn)定的自激震蕩器。本文選用的單片機的晶振為12MHZ，兩個電容的取值是22pf。單片機內部有一個振蕩器，它是由AT89C51芯片內部一個高增益反相放大器組成。</p><p>　　3.2.2 語音芯片ISD2560</p>

45、<p>　　ISD2560引腳分布如下圖所示： </p><p>　　3.2.4 ISD2560管腳圖</p><p>　　AO/MO-A6/M6,A7-A9(1-10引腳)：地址線/模式輸入。共有1024種組合狀態(tài)。最前面的600個狀態(tài)作為狀態(tài)內部存儲器的尋址用，最后256個狀態(tài)作為操作模式。當A8或A9有一個為零時，作為地址線，作為當前錄音/放音操作的起始地址，地址端直用作輸

46、入，不輸出操作過程中的內部地址信息，地址輸入在CE的下降沿被鎖存。當A8和A9均為1時，為模式輸入，共有6種操作模式，由M0-M6決定，允許多種模式同時存在。 </p><p>　　AUX IN(11引腳）：輔助輸入。當CE和P/R為高，放音不進行或處于放音溢出狀態(tài)時，該引腳的輸入信號通過內部輸出放大器驅動揚聲器輸出端。當多個ISD2560芯片級聯(lián)時，后級的揚聲器輸出通過該引腳連接到本級的輸出放大器。 </

47、p><p>　　VSSD,VSSA(12,13引腳）：數(shù)字和模擬地。由于芯片內部使用不同的模擬和數(shù)字地線，因此，這兩個引腳最后通過低阻抗通路連接到地。 </p><p>　　SP+,SP-(14,15引腳）：揚聲器輸出?？沈寗?6歐以上的揚聲器（內存放音時功率為12.2mW,AUXIN放音是功率為50mW）。ISD2500系列的所有的器件在芯片上都有一個差分揚聲器驅動器。揚聲器輸出端在錄音和節(jié)

48、電模式是保持為VSSA電平，因此多個ISD2500系列器件同時使用時，它們的揚聲器輸入端不能并接，并行連接可能會造成芯片的損壞。單端輸出是必須在SP輸出端和揚聲器間接耦合電容，雙端輸出即不用電容又能將輸出功率提高4倍。 </p><p>　　VCCA,VCCD(16,28引腳）：模擬和數(shù)字電源，為了最大限度地減小噪聲，芯片</p><p>　　內部的模擬和數(shù)字電路使用不同的電源總線，并且分

49、別引到外封裝上。模擬和數(shù)字電源端最好分別走線，并應當盡可能在靠近供電端相連，而去藕電容則應盡當量靠近芯片。 </p><p>　　MIC IN（17引腳）：話筒輸入引腳。麥克的輸入通過此引腳將信號送至片內的前置放大器，片內自動增益控制電路（AGC）將此前置放大器的增益控制在-15—24dB。外接話筒應該通過一系列電容交流耦合進此引腳，耦合電容值和芯片內部此引腳的10千歐輸入阻抗共同決定了ISD2560芯片頻帶的低

50、頻截至點。 </p><p>　　MIC REF（18引腳）： 話筒參考輸入引腳。此引腳是前置放大器的反向輸入，當用差分方式連接話筒時，不僅可以減小噪聲，增加抗干擾能力，還可以提高共模抑制比。 </p><p>　　AGC(19引腳）：自動增益控制引腳。AGC可補償話筒輸入電平的寬幅變化通過動態(tài)調整前置增益，使得在錄制時變化很大的音量時，其失真都達到最小。響應時間取決于該端內置的5千歐電阻

51、和從該端到VSSA端所接電容的時間常數(shù)。釋放時間取決于該端外接的并聯(lián)對地電容和電阻設定的時間常數(shù)。選用標陳值分別為470千歐的電阻和4.7uF的電容可以得到滿意的效果。 </p><p>　　ANA IN（20引腳）：模擬輸入引腳。此引腳為芯片錄音信號輸入端。對話筒輸入來說，應將ANA OUT引腳通過外接電容連至此引腳，該電容和本端的3千歐輸入阻抗決定了芯片頻帶的附加低端截至頻率。其他音源可以通過交流耦合直接連至

52、該引腳。 </p><p>　　ANA OUT(21引腳）：模擬輸出引腳。此引腳為前置放大器的輸出，其前置電壓增益取決于AGC引腳的電平。 </p><p>　　OVF(22引腳）：溢出標志輸出引腳，低電平有效。芯片處于存儲空間末尾時，此引腳輸出低電平脈沖以表示溢出，之后該引腳狀態(tài)跟隨CE引腳的狀態(tài)，直到PD引腳變高復位芯片。此外，該引腳可用于級聯(lián)多個ISD2500系列器件以增加錄音存儲的

53、時間。 </p><p>　　CE(23引腳）：芯片使能輸入引腳，低電平有效。此引腳為低電平使能所有的錄音和播放操作。芯片在該引腳的下降沿和鎖存地址線和P/R引腳的狀態(tài)。另外，此引腳在模式6也有特殊的意義。 </p><p>　　PD(24引腳）：節(jié)電控制引腳。此引腳變高后可使芯片停止而進入節(jié)電狀態(tài)。芯片發(fā)生溢出，即OVF引腳輸出低電平后，應將此引腳變高以將地址指針復位到錄音/放音空間的開

54、始位置。 </p><p>　　另外，此引腳在模式6 中也與特殊的用途。 </p><p>　　EOM(25 引腳）：信息結尾標志輸出引腳，低電平有效。EOM 標志在錄音時由芯片自控插入到該信息段的結尾。當放音遇到EOM 時，此引腳輸出低電平脈沖。另外， ISD2560 芯片內部會自動檢測電源電壓以維護信息的完整性，當電壓低于3.5V 時此引腳變低，此時芯片只能放音。在模式6 狀態(tài)下，可用

55、來驅動LED，以指示芯片當前的工作狀態(tài)。 </p><p>　　XCLK(26 引腳）：外部時鐘輸入引腳。此引腳內部與下拉元件，不用時應接地。芯片內部的采樣時鐘在出廠前已經調節(jié)標準，誤差在1%以內。ISD2560 的采樣頻率為8KHZ，需要1024KHZ 的外部時鐘。 </p><p>　　P/R(27 引腳）：錄音/放音模式選擇引腳。此引腳在CE 的下降沿時進行鎖存。高電平選擇放音，低電

56、平時錄音。錄音時，由地址線提供起始地址，直到錄音持續(xù)到CE 或PD 變高，或內存溢出；如果是前一種情況，芯片在錄音結束后會自動將其寫入EOM 標志。放音時，由地址輸入提供起始地址，放音一直延續(xù)至EOM 標志。如果CE一直為低，或芯片處于某些操作模式時，無論EOM標志如何，放音會繼續(xù)進行下去，直到發(fā)生溢出為止。 </p><p>　　ISD2560語音芯片工作電壓為+5V,易于實現(xiàn)單片語音錄音、放音,錄音時間可達

57、60s，其音質果接近自然音。它可重復錄音十萬次左右，并且通過直接級聯(lián)實現(xiàn)更長的錄音時間。</p><p>　　3.2.3 GPS-XY15M模塊</p><p>　　3.2.5 XY15M管腳圖</p><p>　　MTK XY15M 模塊天線一體機，串口TTL電平，3.7-5V供電是一個智能型衛(wèi)星接收模塊,它具有高效能、耗電低的特點，它采用的32通道衛(wèi)星定位接收芯

58、片是由聯(lián)發(fā)科技公司所設計，是具備全方位功能的一個完整的衛(wèi)星定位接收器，能實現(xiàn)專業(yè)定位的目的與滿足個人消費需求。 該模塊的主要參數(shù)如下所示： 靈敏度 -155DB 功耗　 搜索時： 30mA 定位后： 28mA 操作溫度 攝氏 –40°C —— +80°C 工作電壓 5.0 +/- 10% 或者 3.7 +/- 10% V（VDC） 衛(wèi)星通道 32

59、 定位資料更新 1秒 定位時間（平均值） 熱啟動：1 秒 定位精度 位置：10 米圓周誤差（CEP） 輸出格式 TTL 數(shù)據輸出(nmea0183) GPGGA, GPGSA, GPGSV, GPRMC, GPVTG, 地球坐標系 WGS84 傳輸速率 4800， 天線連接方式 內置天線 備用電池 有</p><p>　　3.2.4

60、LCD12864</p><p>　　LCD12864是一種帶中文字庫的點陣圖形液晶顯示模塊，它有多種接口方式，例如4位/8位并行、2線或3線串行接口，其顯示分辨率為128×64,內部帶有8192個16*16點漢字，和128個16*8點ASCII字符集。利用該模塊靈活的接口方式和簡單、方便的操作指令，可構成全中文人機交互圖形界面。該模塊可以顯示8×4行16×16點陣的漢字.</

61、p><p>　　LCD12864管腳圖如下：</p><p>　　圖3.2.6 LCD12864管腳圖</p><p>　　其顯示數(shù)據RAM（DDRAM）模塊內部顯示數(shù)據RAM提供64×2個位元組的空間，最多可實現(xiàn)4行16字的中文字型控制顯示，當顯示數(shù)據RAM寫入時，可顯示字型有CGROM與CGRAM；此模塊可顯示的字型有半角英數(shù)字型(16*8)、CGRAM字

62、型及CGROM的中文字型，這三種字型是所選擇的由在DDRAM中寫入的編碼選擇，CGRAM的自定義字型是在0000H—0006H的編碼中（其代碼分別是0000、0002、0004、0006共4個），半角英數(shù)字的字型是在02H—7FH的編碼，而中文字型的編碼是由A1以上的編碼與下一個位元組自動結合，即編碼包含兩個位元組。</p><p>　　該芯片提供的自定義圖象空間四組16×16點的，使用者可以將沒有提供

63、的圖象字型內部字型自行定義存儲到CGRAM中，便可以像CGROM中的定義一樣地通過DDRAM顯示在屏幕上。</p><p>　　地址計數(shù)器是貯存的地址可以是DDRAM或CGRAM,這取決于設定的指令暫存器，之后每當DDRAM/CGRAM的值被讀取或是寫入時，地址計數(shù)器的值就會自動加一。當RS為“0”時同時R/W為“1”時，地址計數(shù)器的值會被讀取到DB6——DB0中。</p><p><

64、;b>　　電路原理圖</b></p><p>　　3.3.1GPS-XY15M與單片機硬件連接電路圖 </p><p>　　圖3.3.1 GPS與單片機連接原理圖</p><p>　　由上圖可知：GPS-XY15M的RXA與單片機的TXD相連，GPS-XY15M的TXA與單片機的RXD相連。其中RXA為XY15M串口數(shù)據輸入端口，TXA為XY15M

65、串口數(shù)據輸出端口，而RXD為單片機串口數(shù)據輸入端口，TXD為單片機串口數(shù)據輸出端口。整個電路實現(xiàn)的功能是XY15M與單片機進行串口通訊。</p><p>　　3.3.2語音芯片與單片機硬件連接電路圖</p><p>　　圖3.3.2 ISD2560與單片機的連接</p><p>　　由圖可知：該圖有單片機AT89C51，語音芯片ISD2560，揚聲器和話筒等器件組成

66、。其中單片機的P1口控制ISD2560地址位的低8位，P2.0，P2.1分別控制ISD2560地址位的第8，第9位。單片機的P2.2端口控制語音芯片的片選端CE，P2.3端口與語音芯片的信息結尾標志EOM相連，P2.4與語音芯片錄放模式（P/R）相連，控制語音芯片的錄和放。話筒與語音芯片的MIC端口相連，而語音芯片的AGC端口與電阻和電容相連，而電容與電阻并聯(lián)與地，這樣可以動態(tài)調整前置增益以補償話筒輸入電平的寬幅變化，在錄制變化很大的音

67、量（從耳語到喧囂聲）時就能保持最小失真。響應時間取決于該端內置的5K電阻和從該端到VSSA端所接電容的時間常數(shù)。釋放時間則取決于該端外接的并聯(lián)對地電容和電阻設定的時間常數(shù)，選用阻值為470K和4.7uf的電阻，電容可以得到滿意的效果。語音芯片的ANA OUT端通過外接電容連至ANA IN，該電容和本端的輸入阻抗決定了芯片頻帶的附加低端截止頻率。揚聲器與語音芯片的雙端輸出（SP+，SP-）相連，這樣可以將功率提高到4倍，當選用與單端輸出相

68、連時，必須在輸出端和喇叭間接耦合電容</p><p>　　3.3.3 12864液晶顯示與單片機硬件連接電路圖</p><p>　　圖3.3.3 12864與單片機的連接</p><p>　　由圖可知：該電路由單片機和LCD12864組成。其中單片機的P3.2與LCD12864的PSB相連，控制語音芯片數(shù)據傳輸?shù)哪Ｊ?，是并行傳輸還是串行傳輸。P3.3與LCD1286

69、4的RS端相連，以控制單片機傳輸?shù)氖侵噶钸€是數(shù)據。P3.4與LCD12864的R/W端相連，以控制單片機是都還是寫。P3.5與LCD12864的E端相連，以控制LCD12864的使能。P1端與LCD12864的數(shù)據端口相連，實現(xiàn)并行傳輸。整個電路的功能是：單片機控制LCD12864顯示GPS傳給單片機的信息。</p><p><b>　　系統(tǒng)軟件實現(xiàn)</b></p><p

70、><b>　　程序整體流程</b></p><p>　　本設計的整個程序包括：GPS與單片機的串口通訊，LCD12864顯示和ISD2560語音播</p><p><b>　　報3個部分組成。</b></p><p><b>　　圖4.1 整體流程</b></p><p>

71、;　　由上圖可知：本設計的關鍵是3個部分怎么組合，為了簡便，GPS與單片機的通訊采用串口中斷，當GPS向單片機發(fā)送數(shù)據時，單片機產生串口中斷，執(zhí)行串口中斷程序，在串口中斷中，單片機不僅接收數(shù)據，還對數(shù)據進行處理，提取有用的信息。LCD12864顯示，本設計采用的是查詢方式，先判斷fa是否為1，當為1時，表示GPS信息已經更新了，12864就將此信息重新顯示。ISD2560語音播報，本設計采用的是外部中斷方式。當按鍵按下時，產生外部中斷，

72、執(zhí)行語音播報程序。其中12864顯示為主程序，當串口中斷或外部中斷產生時，單片機就執(zhí)行中斷程序。</p><p><b>　　單片機控制</b></p><p>　　本設計將會用到單片機的定時器，串口中斷和串口通訊。所以接下來本文將介紹單片機的這些功能。</p><p><b>　　4.2.1 定時器</b></p&

73、gt;<p>　　定時器控制寄存器TCON，可位尋址，地址88H。如下圖所示。</p><p>　　圖4.2 定時器/計數(shù)器控制寄存器</p><p>　　TF1 : 計時器1溢出標志，當計時溢出時，由硬件設定為1，在執(zhí)相對應的中斷服務程序后則自動清0。</p><p>　　TR1 : 計時器1啟動控制位，可以由軟件來設定或清除。<

74、;/p><p>　　TRl=1時啟動計時器工作，TRl=0時關閉。</p><p>　　TF0 : 計時器0溢出標志，當計時溢出時，由硬件設定為1，在執(zhí)行相對的中斷服務程序后則自動清0。</p><p>　　TR0 : 計時器O啟動控制位，可以由軟件來設定或清除,TR0=1啟動計時器工作，TR0＝o時關閉。</p><p>　　I

75、E1 : 外部中斷1工作標志，當外部中斷被檢查出來時設定此位，在執(zhí)行中斷服務程序后，則清0。</p><p>　　ITl ： 外部中斷1工作形式選擇，ITl＝l時，由下降沿產生外部中斷，ITl=0時，則為低電位產生中斷。</p><p>　　IE0 : 外部中斷0工作標志，當外部出斷被檢查出來時，便件自動設定此位，在執(zhí)行今斷服務程序后，則清0。</p>

76、<p>　　IT0 ： 外部中斷0工作形式選擇，1To＝1時為下降沿產生外部中斷， IT0＝0時則為低電位產生中斷。</p><p><b>　　定時器工作方式</b></p><p>　　定時器有4種工作方式，本文采用的是定時器1的方式2，所以接下來介紹一下定時器的方式2.</p><p>　　當TMOD中的M0=0，M1=1

77、時，為8位自動重裝初值定時方式，即方式2。</p><p>　　在方式2時，將16位計數(shù)器分成兩個8位的計數(shù)器，THi用來存放初值。當計數(shù)器溢出時，一方面將TFi置1，申請中斷；而另一方面自動將THi的值裝入TLi。</p><p>　　定時器的編程步驟如下：</p><p>　　（1） 設置TMOD方式值，只能用字節(jié)尋址。</p><p>

78、　?。?） 將定時時間常數(shù)和初值放入TH和TL，只能用字節(jié)尋址。</p><p>　?。?） 定時器中斷的開放和禁止，一般用字節(jié)尋址。</p><p>　?。?）. 啟動或關閉定時計數(shù)器，一般用位尋址。</p><p>　　4.2.2 串口中斷</p><p>　　中斷允許寄存器IE，可位尋址，地址：A8H 如圖3-9所示。</p&g

79、t;<p>　　圖4.3 中斷允許寄存器</p><p>　　EA : EA =0時，所有中斷停用(禁止中斷) </p><p>　　EA =1時，各中斷的產生由個別的允許位決定</p><p>　　B6 : 保留</p><p>　　ET2 : 定時器/計數(shù)器2（T/C2）溢出中斷允許

80、位。</p><p>　　ET2=1 T/C2 開中斷</p><p>　　ET2=0 T/C2關中斷</p><p>　　ES : 串行口中斷允許位。</p><p>　　ES=1 串行口開中斷</p><p>　　ES=0串行口關中斷</p><p>　　ET1

81、 : 定時器/計數(shù)器1（T/C2）溢出中斷允許位。</p><p>　　ET1=1 T/C1 開中斷</p><p>　　ET1=0 T/C1關中斷</p><p>　　EX1 : 外部中斷1的允許位</p><p>　　EX1=1外部中斷1開中斷</p><p>　　EX1=0外部中斷1關

82、中斷</p><p>　　ET0 : 定時器/計數(shù)器0（T/C0）溢出中斷允許位。</p><p>　　ET0=1 T/C0 開中斷</p><p>　　ET0=0 T/C0關中斷</p><p>　　EX0 : 外部中斷0的允許位</p><p>　　EX0=1外部中斷1開中斷<

83、;/p><p>　　EX0=0外部中斷1關中斷</p><p>　　中斷響應的自主操作過程</p><p><b>　　CPU的中斷查詢</b></p><p>　　CPU在每個機器周期的S5P2期間，各中斷源被采樣并設置相應的中斷標志；在每個機器周期的S6P2狀態(tài)中，按優(yōu)先級順序查詢中斷源的中斷標志，并處理請求的中斷源，且

84、在下一個機器周期的S1狀態(tài)中響應最高級的中斷請求。</p><p>　　中斷響應中的CPU自主操作</p><p>　　在中斷響應中，CPU要完成以下自主操作：</p><p>　　<1> 置位相應的優(yōu)先級狀態(tài)觸發(fā)器，以標明響應所中斷的優(yōu)先級別；</p><p>　　<2> 中斷源標志清0（TI，RI除外）；</

85、p><p>　　<3> 中斷點地址裝入堆棧保護（不保護PSW）；</p><p>　　<4> 中斷入口地址裝入PC，以便使程序轉到中斷入口地址處；</p><p>　　中斷返回時CPU的自主操作</p><p>　　<1> 優(yōu)先級觸發(fā)器清0；</p><p>　　<2> 斷點

86、地址裝入PC，以便使程序返回到斷點處。</p><p>　　本文所用到的串行中斷標志位為TI，RI。其中TI為發(fā)送中斷標志，當發(fā)送數(shù)據完畢時，TI=1，表示幀發(fā)送完畢，RI為接收中斷標志，當接收數(shù)據結束時，RI=1，表示幀接收完畢。</p><p>　　4.2.3 串口通訊</p><p>　　串行口由發(fā)生控制，接收控制，波特率管理和發(fā)送/接收緩沖器SBUF組成。&

87、lt;/p><p>　　串行口控制寄存器SCON，直接地址為98H。</p><p>　　SM0，SM1 方式選擇位。用來選擇串行口的4種工作方式。</p><p>　　SM2 多機通訊控制位。</p><p>　　REN 使能接收位。</p><p>　　TB8 第9位發(fā)送數(shù)據。用于多機通訊。</

88、p><p>　　RB8 多機通訊中用來存放接收到的第9位數(shù)據。</p><p>　　TI 發(fā)送中斷標志。</p><p>　　RI 接受中斷標志。</p><p>　　由于本文用到的是串口通訊方式1，所以在這里做一個介紹。</p><p><b>　　特點</b></p>

89、<p>　　<1> 8位UART接口</p><p>　　<2> 幀結構為10位，包括起始位（為0），8位數(shù)據位，1位停止位。</p><p>　　<3> 波特率由指令設定，由T1的溢出率決定。</p><p><b>　　（2）發(fā)送操作</b></p><p>　　當執(zhí)

90、行一條“MOV SBUF,A”指令時，啟動發(fā)送操作，A中的數(shù)據從TXD端實現(xiàn)異步發(fā)送。發(fā)送完一幀數(shù)據后自動置TI=1，請求中斷。要繼續(xù)發(fā)送時，TI必須由指令清0.</p><p><b>　　接收操作</b></p><p>　　當置REN=1時，串行口采樣RXD，當采樣到1至0的跳變時，確認串行數(shù)據幀的起始位，開始接收一幀數(shù)據，直到停止位到來時，把停止位送入RB8中

91、。置位RI請求中斷，CPU取走數(shù)據后用指令將RI清零。 </p><p>　　GPS-XY15M模塊控制</p><p>　　4.3.1 XY15M的信息輸出格式</p><p>　　XY15M的通信默認波特率為4800,它包含1個起始位、8個數(shù)據位和1個停止位，而且它無奇偶校驗位。它的輸出格式通常為NMEA-0183，ASCLL碼字符為其數(shù)據代碼。NMEA-018

92、3是美國海洋電子協(xié)會為海用電子設備制定的標準格式，目前廣泛使用的版本是V2.0。由于NMEA-0138是ASCLL碼字符串格式，其具有直觀和便于處理的特點，在許多高級語言環(huán)境中，它都能夠直接進行判別、分離，將用戶所需要的數(shù)據及時提供。GPGSA，GPGSV，GPRMC，GPVTG，LCGLL，LCVTG，PGRME，PGRMF，PGRMT，PGRMV，GPGLL。它根據不同的語句，傳送不同的信息，例如在GPGGA語句中，它的傳送格式為：

93、 $GPGGA,<1>,<2>,<3>,<4>,<5>,<6>,<7>,<8>,<9>,M,<10>,M,<11>,&l

94、t;12>*hh<CR><LF></p><p>　　傳送的信息說明如下：</p><p>　　$GPGGA：起始引導符及語句格式說明（本句表示GPS定位數(shù)據）</p><p>　　<1>UTC時間，時時分分秒秒格式</p><p>　　<2>緯度，度度分分，分分分分格式（第一位為零表示它

95、將傳送）</p><p>　　<3>緯度半球，N或S（北緯或南緯）</p><p>　　<4>經度，度度分分，分分分分格式（第一位為零時，它將傳送）</p><p>　　<5>經度半球，E或W（東經或西經）</p><p>　　<6>GPS質量指示0表示方位無法使用，1表示非差分GPS獲得方位，

96、2表示差分方式獲得方位（DGPS），6表示估計獲得</p><p>　　<7>衛(wèi)星的使用數(shù)量，從00到12（第一個為零也將傳送）</p><p>　　<8>水平的精確度是從0.5到99.9</p><p>　　<9>天線離海平面的高度，范圍在-9999.9到9999.9米之間</p><p><b&g

97、t;　　M 表示單位米</b></p><p>　　<11>差分GPS數(shù)據期限（RTCM SC—104），最后設立RTCM傳送的秒數(shù)量（如無DGPS為0）</p><p>　　<12>差分參考基站標號，從0000到1023（首位是0也將傳送。如無DGPS為0）</p><p><b>　　* 語句結束標志符</b&

98、gt;</p><p>　　hh 從$開始的所有ASCLL碼的校驗和</p><p>　　<CR>此項在GPS25-LVS版中不傳送</p><p>　　<LF>此項在GPS25-LVS版中不傳送</p><p>　　XY15M板輸出的信息可以顯示在PC機的超級中端中，也可顯示在GPSCFG.EXE設置軟件中，該設置

99、軟件是GARMIN公司提供的，如實時接收GPGGA語句在PC機上顯示為：</p><p>　　$GPGGA,114642,3002.3232,N,12306.1157,E,1,04,15,9,53.2,M,13.6,M,,*4A</p><p>　　上述語句表示一條GPS定位數(shù)據信息，它所表達的內容為UTC時間為11時46分42秒，位置為北緯30度2.3232分，東經123度6.1157分

100、，普通GPS定位方式，接收到4顆衛(wèi)星，水平精度15.9米，天線離海平面高度53.2米，所在地離地平面高度13.6米，校驗和為4AH。</p><p>　　本設計所用到的語句就是GPGGA語句，單片機先要識別該語句，然后將該語句的信息識別出來，通過語音芯片播報該信息，也可通過液晶顯示，顯示出該信息。這是GPS與單片機通訊的關鍵。</p><p>　　4.3.2 單片機的信息接收處理</

101、p><p>　　在單片機串口接收到信息后，首先判別語句引導頭是否為“$”，如不是，則繼續(xù)接收；若是，則接下來再接收信息內容，在收到“*”字符ASCLL碼后結束接收，然后區(qū)分出信息類別，其依據為語句標識，這樣的目的以對收到ASCLL碼進行處理顯示。串口中斷程序的處理流程圖如下。</p><p>　　圖4.4 串口中斷程序流程</p><p><b>　　語音芯片

102、控制</b></p><p>　　4.4.1 ISD2560內部地址單元尋址</p><p>　　ISD2560雖然提供了地址輸入線，但它的內部信息段的地址卻無法讀出。本系統(tǒng)通過單片機來控制，直接設置信息段起始地址而不需讀出信息地址。其有兩種實現(xiàn)方式：一是可通過單片機內部定時器定時100ms，利用計數(shù)器計數(shù)單片機定時次數(shù)，則語音段所占用的地址單元為計數(shù)器的計數(shù)值，之所以能實現(xiàn)是

103、因為ISD2560的地址分辨率為100ins。該方式主要適用于字段較多時，因為它能充分利用1SD2560內部的E2PROM。二是當語音字段較少，則按照每一字段的內容多少來直接分配地址單元。通常來說1s可以說3個字，60s可說180個字，再根ISD2560的地址分辨率為100ms，即可計算出語音段所需的地址單元數(shù)。本設計選用的方式是第一種方式。</p><p>　　4.4.2錄放音時AT89C2051單片機對ISD

104、2560的控制</p><p>　　錄音時．當按下錄音鍵時，單片機通過口線設置語音段的起始地址，再將P爪端、PD端和／CE端置為低電平時，便啟動錄音；錄音結束時，松開按鍵，／CE端回到高電平，這一整個過程便完成一段語音的錄制。同樣的方法可錄取第二段、第三段、......。特值得提醒的是錄音時間只能在預先設定的每段語音的時間之內，不能超出。放音時．首先根據需播放的語音內容找到相應的語音段起始地址，并將其送出通過口線

105、。接下來將P／R端置為高電平，PD端設置為低電平，同時讓／CE端產生一負脈沖啟動放音．這時單片機只需等待ISD2560的信息結束信號，日P／EOM的產生。信號為一負脈沖，當負脈沖剛處于上升沿時，表示該段語音播放結束。如果單片機沒有檢測至IJ／EOM的上升沿．就才播放第二段，此時播放的語音就不連續(xù)，而且會產生雜聲，所以必須檢測才能播放第二段。這一點在編制軟件時尤為重要。</p><p>　　本文的錄音是有K1控制的

106、，當K1按下時，表示錄音開始，錄音初始化得操作是：PR清零，CE有一個下降沿脈沖，然后CE一直保持著低電平，初始化后，LED等亮半秒，再暗半秒，以此往復，在亮的半秒里，錄一個字，為的就是放音時可以方便的尋到字所對應地址。錄音的程序流程如下：</p><p>　　圖 4.5 錄音的流程圖</p><p>　　本文的放音是有K2控制的，當K2按下時，放音初始化開始，初始化過程為：PR置1，CE

107、有一個下降沿，然后CE一直保持低電平。初始化后，要找到所要播放的字在語音芯片中的地址，最終通過揚聲器把該字給讀出來。在讀完一個字時，EOM會出現(xiàn)低電平，所以本文讀一個字的結束標志就是EOM出現(xiàn)低電平。而當EOM變?yōu)楦唠娖綍r，表示下一次讀字已經準備好，所以本文在需要都下一個字時，先要判斷EOM是否從低電平回到高電平。放音流程圖如下：</p><p>　　圖 4.6 放音流程圖</p><p>

108、;　　LCD12864芯片控制</p><p>　　液晶顯示模塊是128X64點陣的漢子圖形型液晶顯示模塊，可顯示漢字及圖形，內置8192個中文漢字（16X16點陣），128個字符（8X16點陣）及64X256點陣顯示RAM。可與單片機直接接口，提供兩種界面來連接單片機：8位并行及串行兩種連接方式。本文采用的是并行連接方式，即LCD12864與單片機實行并行通訊。</p><p>　　4.

109、5.1并行連接時序圖</p><p><b>　　單片機寫資料到模塊</b></p><p>　　圖 4.7 寫時序圖</p><p>　　單片機從模塊中讀資料</p><p>　　圖 4.8 讀時序圖</p><p>　　4.5.2具體指令介紹</p><p><b

110、>　　清除顯示</b></p><p>　　功能：清除顯示屏幕，把DDRAM位址計數(shù)器調整到“00H”。</p><p><b>　　位址歸位</b></p><p>　　功能：把DDRAM位址計數(shù)器調整為“00H”，即游標回原點，它對顯示DDRAM功能不會產生影響。執(zhí)行命令后，在屏幕的第一行講會顯示所設置的行，Z地址計數(shù)器決

111、定了顯示起始行。該命令自動將A0-A5位地址送入Z地址計數(shù)器，起始地址可以是0-63范圍內的任意一行。Z地址計數(shù)器具有循環(huán)計數(shù)功能，用于顯示行掃描同步，當掃描完一行后走動加一。</p><p><b>　　顯示狀態(tài) 開/關</b></p><p>　　功能：D=1；整體顯示ON C=1；游標ON B=1；游標位置ON</p><p>&

112、lt;b>　　游標或顯示移位控制</b></p><p>　　功能：設定游標的移位與顯示的移位控制位。</p><p><b>　　功能設置</b></p><p>　　功能：DL=1（必須設為1） RE=1；擴充指令集動作 RE=0；基本指令集動作</p><p><b>　　寫資料到R