本文主要是介绍代码之声：STC89C52RC+ISD4004公交站播报系统的奇妙设计，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！
一、功能说明
公交站播报系统由电源电路、单片机最小系统电路、语音播报电路、LCD显示电路、实时时钟电路以及按键电路等多个模块构成。该系统采用STC89C52RC作为主控单元，负责整体的控制与协调。在语音播报方面，系统采用了ISD4004语音播报芯片，确保语音内容清晰、准确。同时，系统还集成了DS1302实时时钟模块，以便提供精确的时间信息。
在交互设计方面，系统设置了12个按键，用户可通过这些按键进行时间的修改操作，以及语音的录制、删除和播放。当用户按下相应的按键时，系统将自动播报对应的语音内容，为用户提供便捷的信息获取方式。
整体而言，公交站播报系统以其严谨、稳重的架构设计，以及理性、官方的语言风格，为用户提供了一个高效、可靠的公交信息播报解决方案。
二、硬件设计
2.1 原理框图
2.2 各功能框图说明
2.2.1 MCU最小系统
2.2.2 电源电路
电源电路采用LDO AMS1117-3.3将+5V直流电转+3.3V直流电，或者可以通过外部适配器直接提供5V直流电。该电源模块具有低纹波噪声、过载保护、短路保护以及过热保护等功能，以确保系统的稳定性和可靠性。电路图描述如下：
USB1 - USB +5V供电接口
SW1 - 电源开关
D1 - 通过利用该器件的非线性特性，将过电压钳制到一个较低的电压值，实现对后级电路的保护。
U1 - LDO，将+5V转为+3.3V
C1/C2/C3/C4 - 主要用于滤除由电源输出的直流电压中所含的杂波和噪声，并将其平滑处理为一个稳定的直流电压输出
R5 - 限流电阻
LED1 - 电源指示灯
2.2.3 按键电路
按键电路采用点触按键，当用户按下按键时，电路会检测到按键的接触，并产生低电平信号，从而触发相应的操作。用户可通过这些按键修改时间以及语音的录制、删除和播放。当用户按下相应的按键时，系统将自动播报对应的语音内容。电路图描述如下：
SW2/SW3/SW4/SW5/SW7/SW8/SW9/SW10/SW11/SW12/SW13/SW14 - 点触按键，点触按键的工作原理：按钮与触点机械作用，按下按钮，弹簧收缩，触点接触导电条，电路接通；松开按钮，弹簧恢复原状，触点离开导电条，电路断开。
2.2.4 语音播报电路
语音存储播放模块选用ISD公司的ISD4004，该器件采用多电平直接模拟存储专利技术，声音直接存储在片内闪烁存储器中，避免量化噪声和金属声。语音输入通过话筒与ISD4004的引脚连接差分驱动输入，语音输出通过LM386放大后连接到喇叭输出端。系统采用键控分段录放音模式，目前系统设计可录制4段不同语音，通过按键播放不同语音，使用方便灵活。
2.2.5 实时时钟电路
DS1302是一款高性能、低功耗的实时时钟芯片，具有以下特点：
- 附加31字节静态RAM。
- 采用三线接口与MCU进行通信。
- 可以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，且具有闰年补偿功能。
- 工作电压范围为2.5V至5.5V。
- 支持双电源供电（主电源和备用电源），并可设置备用电源充电方式。
DS1302的引脚排列如下：
- Vcc2为主电源，VCC1为后备电源。在主电源关闭的情况下，也能保持时钟的连续运行。DS1302由Vcc1或Vcc2两者中的较大者供电。
- X1和X2是振荡源，外接32.768kHz晶振。
- RST是复位/片选线，通过把RST输入驱动置高电平来启动所有的数据传送。RST还提供终止单字节或多字节数据传送的方法。
- I/O为串行数据输入输出端，用于与单片机通信。
- SCLK为时钟输入端。
DS1302的工作原理主要基于晶体振荡器和分频器。晶体振荡器产生稳定的时钟信号，经过分频器分频后得到秒、分、时等时间信号。此外，DS1302内部还包含了电池供电电路，能够在断电情况下继续工作，并保持时间信息不丢失。
2.2.6 LCD显示电路
LCD1602液晶显示屏是一种常用的字符型液晶模块，可以同时显示16x2个字符。下面是连接和控制LCD1602的步骤：
引脚接线：
将LCD1602的VSS引脚接地，将VDD引脚接5V电源，背光BLA和BLK使用5V供电。
将LCD1602的VO引脚接一个10K电位器，通过调整电位器旋钮来调节LCD显示的对比度。
将LCD1602的RS、RW、EN、D0-D7引脚分别连接到单片机的IO口上。
控制方式：
通过并行接口方式，将LCD1602的8根数据线（D0-D7）连接到单片机的数据总线上。
将LCD1602的3根控制线（RS、RW、E）连接到单片机的相应IO口上。
控制这些IO口的电平变化，可以发送指令和数据给LCD1602。
三、软件设计
3.1 主函数关系图
整体软件函数关系图如下，此图详细且全面地展现了主函数与各子函数之间的内在联系与逻辑结构。
3.2 ISD4004
3.2.1 时序图
1.所有串行数据传输开始于SS下降沿。
2.SS在传输期间必须保持为低电平,在两条指令之间则保持为高电平。
3.数据在时钟上升沿移入,在下降沿移出。
4.SS变低,输入指令和地址后,ISD才能开始录放操作。
5.指令格式是(8位控制码)加(16位地址码)。
void spi_send(unsigned char isdx)
{ unsigned char y;MOSI=0;SCLK=0;for(y=0;y<8;y++){SCLK=0;if((isdx>>y)&0x01)MOSI=1;else MOSI=0;_nop_();_nop_();_nop_();SCLK=1;_nop_();_nop_();_nop_();}
}3.2.2 录制模式流程
1. 发送上电命令。
2. 等待TPUD(上电延时)。
3. 发送上电命令。
4. 等待2倍TPUD(上电延时)。
5. a).发送地址为xx的SETREC命令，或
b).发送REC命令(从当前位置录音)。
6. 发送STOP命令停止录制。
7. 等待TSTOP /暂停。
对于5.a)，设备将在地址xx处开始记录，并在溢出时产生中断，如果在此之前没有发送STOP命令，则到达(内存数组的结束)。然后，它会自动停止记录操作。
void isd_autorecord(unsigned int addr)
{ SS=0; //发送开始MOSI=0;SCLK=0; spi_send(ISDPOWERUP); // 上电SS=1;delay_ms(50);SS=0; //发送开始MOSI=0;SCLK=0; spi_send(ISDPOWERUP); // 上电SS=1;delay_ms(50);SS=0; //发送发音地址MOSI=0;SCLK=0;spisend16(addr);MOSI=0;//放音 设置命令SCLK=0;spi_send(RECSET);SS=1;SS=0;MOSI=0;//放音 命令SCLK=0;spi_send(RECCUR);SS=1;
}3.2.3 播放模式流程
1. 发送上电命令
2. 等待TPUD(上电延迟)
3. a).发送地址为xx的SETPLAY命令，或者
b).发送PLAY命令(从当前位置播放)。
4. a).发送STOP命令停止播放操作，或
b).当达到EOM或OVF时，等待播放操作自动停止。
5. 等待TSTOP /暂停。
对于3.a)，设备将在地址xx开始播放，当到达EOM或OVF时，它将产生中断。然后它将停止播放操作。
void isd_autoplay(unsigned int addr)
{ SS=0; //发送开始MOSI=0;SCLK=0; spi_send(ISDPOWERUP); // 上电SS=1;delay_ms(50);SS=0; //发送发音地址MOSI=0;SCLK=0;spisend16(addr);MOSI=0;//设置命令SCLK=0;spi_send(PLAYSET);SS=1;SS=0;MOSI=0;//放音命令SCLK=0;spi_send(PLAYCUR);SS=1;
}四、实物演示
公交播报系统演示视频
五、技术交流
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六、功能升级
为提升显示功能，可将lcd1602替换为lcd12864，从而支持中文字符的展示。两款显示模块的引脚设计完全兼容，仅需调整两根跳线即可实现无缝替换。此外，请参照图示，确保背光的电源正负极正确连接，以确保显示模块的正常工作。
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