一、項目介紹
為了提高公交車站點信息的實時性和準確性，方便乘客及時了解公交車到站信息，從而提高公交出行的便利性和舒適度。傳統(tǒng)的公交車到站信息是通過人工喊話或者靜態(tài)的站牌來實現(xiàn)的，這種方式存在信息不及時、不準確、不方便等問題。當前設計基于STC89C52單片機和MAX7219點陣LED驅動模塊的公交車LED屏，通過SYN6288進行語音播報到站信息，可以更加準確地展示到站信息，提高公交出行的效率和便利性。
通過STC89C52單片機控制MAX7219點陣LED驅動模塊，將需要顯示的信息轉化成點陣圖像，然后通過MAX7219點陣LED驅動模塊控制2*8的LED顯示屏顯示出來。同時，通過SYN6288語音模塊，將到站信息轉化成語音播報出來，方便乘客聽取。這樣，乘客不僅可以看到到站信息，還可以聽到語音播報，提高了信息的實時性和準確性，方便乘客及時了解公交車的到站信息。
二、設計思路
2.1 硬件設計
本設計采用STC89C52單片機作為主控芯片，MAX7219點陣LED驅動模塊控制2*8的LED顯示屏，SYN6288語音模塊進行語音播報。
具體硬件設計：
（1）STC89C52單片機
STC89C52單片機是一種高性能、低功耗的8位單片機，具有豐富的外設資源，支持ISP下載和在線仿真調(diào)試，適合于各種應用場合。
（2）MAX7219點陣LED驅動模塊
MAX7219是一種集成電路，可以驅動8×8點陣LED顯示屏，具有串行輸入、并行輸出的特點，可以方便地控制多個LED顯示屏。本設計采用MAX7219點陣LED驅動模塊控制2*8的LED顯示屏，實現(xiàn)公交車站點信息的展示。
（3）SYN6288語音模塊
SYN6288是一種語音合成芯片，可以將文字轉換成語音輸出。本設計采用SYN6288語音模塊進行語音播報，實現(xiàn)公交車到站信息的語音提示。
2.2 軟件設計
本設計采用Keil C51編譯器進行軟件開發(fā)，具體軟件設計如下：
（1）LED顯示屏控制程序
LED顯示屏控制程序主要實現(xiàn)MAX7219點陣LED驅動模塊控制2*8的LED顯示屏，顯示公交車站點信息。
具體實現(xiàn)過程：
① 初始化MAX7219點陣LED驅動模塊，設置顯示模式、掃描限制、亮度等參數(shù)。
② 將需要顯示的信息轉換成點陣數(shù)據(jù)，存儲在數(shù)組中。
③ 將點陣數(shù)據(jù)通過SPI總線發(fā)送給MAX7219點陣LED驅動模塊，實現(xiàn)LED顯示屏的顯示。
（2）語音播報程序
語音播報程序主要實現(xiàn)SYN6288語音模塊進行語音播報，實現(xiàn)公交車到站信息的語音提示。
具體實現(xiàn)過程：
① 初始化SYN6288語音模塊，設置波特率、語音速度、音量等參數(shù)。
② 將需要播報的信息轉換成語音數(shù)據(jù)，存儲在數(shù)組中。
③ 將語音數(shù)據(jù)通過串口發(fā)送給SYN6288語音模塊，實現(xiàn)語音播報。
2.3 設計實現(xiàn)
本設計采用STC89C52單片機作為主控芯片，MAX7219點陣LED驅動模塊控制2*8的LED顯示屏，SYN6288語音模塊進行語音播報。
2.3 設計實現(xiàn)
本設計采用STC89C52單片機作為主控芯片，MAX7219點陣LED驅動模塊控制2*8的LED顯示屏，SYN6288語音模塊進行語音播報。
2.3 設計實現(xiàn)
本設計采用STC89C52單片機作為主控芯片，MAX7219點陣LED驅動模塊控制2*8的LED顯示屏，SYN6288語音模塊進行語音播報。
2.3 設計實現(xiàn)
本設計采用STC89C52單片機作為主控芯片，MAX7219點陣LED驅動模塊控制2*8的LED顯示屏，SYN6288語音模塊進行語音播報。
代碼設計思路：
（1）LED顯示屏控制程序
① 初始化MAX7219點陣LED驅動模塊
void Init_MAX7219(void)
{
Send_Max7219(0x09, 0x00); // 譯碼方式：BCD碼
Send_Max7219(0x0a, 0x03); // 亮度
Send_Max7219(0x0b, 0x07); // 掃描界限：8個數(shù)碼管
Send_Max7219(0x0c, 0x01); // 關閉顯示測試
Send_Max7219(0x0f, 0x00); // 正常工作模式
}
② 將需要顯示的信息轉換成點陣數(shù)據(jù)，存儲在數(shù)組中
unsigned char code LED_Data[16][8] = {
{0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00}, // 空
{0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00}, // 空
{0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00}, // 空
{0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00}, // 空
{0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00}, // 空
{0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00}, // 空
{0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00}, // 空
{0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00}, // 空
{0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff}, // 全部亮
{0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00}, // 空
{0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00}, // 空
{0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00}, // 空
{0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00}, // 空
{0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00}, // 空
{0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00}, // 空
{0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00} // 空
};
③ 將點陣數(shù)據(jù)通過SPI總線發(fā)送給MAX7219點陣LED驅動模塊，實現(xiàn)LED顯示屏的顯示
void Display_LED(unsigned char *LED_Data)
{
unsigned char i;
for(i=1; i<=8; i++)
{
Send_Max7219(i, LED_Data[i-1]);
}
}
（2）語音播報程序
① 初始化SYN6288語音模塊
void Init_SYN6288(void)
{
SCON = 0x50; // 串口工作方式1
TMOD &= 0x0f; // 定時器1工作方式0
TMOD |= 0x20;
TH1 = 0xfd; // 波特率：9600
TL1 = 0xfd;
TR1 = 1; // 啟動定時器1
P1 = 0xff; // 關閉SYN6288語音模塊
}
② 將需要播報的信息轉換成語音數(shù)據(jù)，存儲在數(shù)組中
unsigned char code Voice_Data[10][10] = {
"請注意，車輛即將到站，請乘客做好上車準備",
"請乘客注意安全，文明乘車，謝謝合作",
"請乘客不要在公交車上吸煙，保持車廂空氣清新",
"請乘客不要在公交車上大聲喧嘩，保持車廂安靜",
"請乘客不要在公交車上隨意亂扔垃圾，保持車廂清潔",
"請乘客不要在公交車上占用座位，給需要的人讓座",
"請乘客不要在公交車上打電話，尊重他人",
"請乘客不要在公交車上吃東西，保持車廂整潔",
"請乘客不要在公交車上擁擠，保持車廂通暢",
"請乘客不要在公交車上拍照，尊重他人隱私"
};
③ 將語音數(shù)據(jù)通過串口發(fā)送給SYN6288語音模塊，實現(xiàn)語音播報
void Play_Voice(unsigned char *Voice_Data)
{
unsigned char i;
P1 = 0xfe; // 打開SYN6288語音模塊
for(i=0; i<strlen(Voice_Data); i++)
{
SBUF = Voice_Data[i];
while(!TI); // 等待發(fā)送完成
TI = 0;
}
P1 = 0xff; // 關閉SYN6288語音模塊
}
三、代碼設計
3.1 Max7219控制代碼
#include <reg52.h>
#include <intrins.h>
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int
//定義Max7219端口
sbit Max7219_pinCLK = P2^2;
sbit Max7219_pinCS = P2^1;
sbit Max7219_pinDIN = P2^0;
uchar code disp1[38][8]={
{0x3C,0x42,0x42,0x42,0x42,0x42,0x42,0x3C},//0
{0x10,0x18,0x14,0x10,0x10,0x10,0x10,0x10},//1
{0x7E,0x2,0x2,0x7E,0x40,0x40,0x40,0x7E},//2
{0x3E,0x2,0x2,0x3E,0x2,0x2,0x3E,0x0},//3
{0x8,0x18,0x28,0x48,0xFE,0x8,0x8,0x8},//4
{0x3C,0x20,0x20,0x3C,0x4,0x4,0x3C,0x0},//5
{0x3C,0x20,0x20,0x3C,0x24,0x24,0x3C,0x0},//6
{0x3E,0x22,0x4,0x8,0x8,0x8,0x8,0x8},//7
{0x0,0x3E,0x22,0x22,0x3E,0x22,0x22,0x3E},//8
{0x3E,0x22,0x22,0x3E,0x2,0x2,0x2,0x3E},//9
{0x8,0x14,0x22,0x3E,0x22,0x22,0x22,0x22},//A
{0x3C,0x22,0x22,0x3E,0x22,0x22,0x3C,0x0},//B
{0x3C,0x40,0x40,0x40,0x40,0x40,0x3C,0x0},//C
{0x7C,0x42,0x42,0x42,0x42,0x42,0x7C,0x0},//D
{0x7C,0x40,0x40,0x7C,0x40,0x40,0x40,0x7C},//E
{0x7C,0x40,0x40,0x7C,0x40,0x40,0x40,0x40},//F
{0x3C,0x40,0x40,0x40,0x40,0x44,0x44,0x3C},//G
{0x44,0x44,0x44,0x7C,0x44,0x44,0x44,0x44},//H
{0x7C,0x10,0x10,0x10,0x10,0x10,0x10,0x7C},//I
{0x3C,0x8,0x8,0x8,0x8,0x8,0x48,0x30},//J
{0x0,0x24,0x28,0x30,0x20,0x30,0x28,0x24},//K
{0x40,0x40,0x40,0x40,0x40,0x40,0x40,0x7C},//L
{0x81,0xC3,0xA5,0x99,0x81,0x81,0x81,0x81},//M
{0x0,0x42,0x62,0x52,0x4A,0x46,0x42,0x0},//N
{0x3C,0x42,0x42,0x42,0x42,0x42,0x42,0x3C},//O
{0x3C,0x22,0x22,0x22,0x3C,0x20,0x20,0x20},//P
{0x1C,0x22,0x22,0x22,0x22,0x26,0x22,0x1D},//Q
{0x3C,0x22,0x22,0x22,0x3C,0x24,0x22,0x21},//R
{0x0,0x1E,0x20,0x20,0x3E,0x2,0x2,0x3C},//S
{0x0,0x3E,0x8,0x8,0x8,0x8,0x8,0x8},//T
{0x42,0x42,0x42,0x42,0x42,0x42,0x22,0x1C},//U
{0x42,0x42,0x42,0x42,0x42,0x42,0x24,0x18},//V
{0x0,0x49,0x49,0x49,0x49,0x2A,0x1C,0x0},//W
{0x0,0x41,0x22,0x14,0x8,0x14,0x22,0x41},//X
{0x41,0x22,0x14,0x8,0x8,0x8,0x8,0x8},//Y
{0x0,0x7F,0x2,0x4,0x8,0x10,0x20,0x7F},//Z
{0x8,0x7F,0x49,0x49,0x7F,0x8,0x8,0x8},//中
{0xFE,0xBA,0x92,0xBA,0x92,0x9A,0xBA,0xFE},//國
};
void Delay_xms(uint x)
{
uint i,j;
for(i=0;i<x;i++)
for(j=0;j<112;j++);
}
//--------------------------------------------
//功能：向MAX7219(U3)寫入字節(jié)
//入口參數(shù)：DATA
//出口參數(shù)：無
//說明：
void Write_Max7219_byte(uchar DATA)
{
uchar i;
Max7219_pinCS=0;
for(i=8;i>=1;i--)
{
Max7219_pinCLK=0;
Max7219_pinDIN=DATA&0x80;
DATA=DATA<<1;
Max7219_pinCLK=1;
}
}
//-------------------------------------------
//功能：向MAX7219寫入數(shù)據(jù)
//入口參數(shù)：address、dat
//出口參數(shù)：無
//說明：
void Write_Max7219(uchar address,uchar dat)
{
Max7219_pinCS=0;
Write_Max7219_byte(address); //寫入地址，即數(shù)碼管編號
Write_Max7219_byte(dat); //寫入數(shù)據(jù)，即數(shù)碼管顯示數(shù)字
Max7219_pinCS=1;
}
void Init_MAX7219(void)
{
Write_Max7219(0x09, 0x00); //譯碼方式：BCD碼
Write_Max7219(0x0a, 0x03); //亮度
Write_Max7219(0x0b, 0x07); //掃描界限；8個數(shù)碼管顯示
Write_Max7219(0x0c, 0x01); //掉電模式：0，普通模式：1
Write_Max7219(0x0f, 0x00); //顯示測試：1；測試結束，正常顯示：0
}
void main(void)
{
uchar i,j;
Delay_xms(50);
Init_MAX7219();
while(1)
{
for(j=0;j<38;j++)
{
for(i=1;i<9;i++)
Write_Max7219(i,disp1[j][i-1]);
Delay_xms(1000);
}
}
}
3.2 完整代碼
下面代碼里實現(xiàn)了MAX7219點陣LED模塊和SYN6288語音模塊的控制，以及實現(xiàn)公交車到站信息的主程序。
#include <reg52.h>
#include <intrins.h>
sbit DIN = P1^5; // MAX7219數(shù)據(jù)輸入口
sbit CS = P1^4; // MAX7219芯片使能口
sbit CLK = P1^6; // MAX7219時鐘輸入口
sbit SYN_PWR = P2^0; // SYN6288語音模塊電源控制口
sbit SYN_RST = P2^1; // SYN6288語音模塊復位控制口
sbit SYN_BUSY = P3^7;// SYN6288語音模塊忙碌指示口
sbit SYN_RXD = P3^0; // SYN6288語音模塊串口接收口
sbit SYN_TXD = P3^1; // SYN6288語音模塊串口發(fā)送口
unsigned char code DIGITS[10][8] = {
{ 0x00, 0x7E, 0x81, 0x81, 0x81, 0x7E, 0x00, 0x00 }, // 0
{ 0x00, 0x00, 0x82, 0xFF, 0x80, 0x00, 0x00, 0x00 }, // 1
{ 0x00, 0xE2, 0x91, 0x91, 0x91, 0x8E, 0x00, 0x00 }, // 2
{ 0x00, 0x42, 0x81, 0x89, 0x89, 0x76, 0x00, 0x00 }, // 3
{ 0x00, 0x1F, 0x10, 0x10, 0xFF, 0x10, 0x10, 0x00 }, // 4
{ 0x00, 0x4F, 0x89, 0x89, 0x89, 0x71, 0x00, 0x00 }, // 5
{ 0x00, 0x7E, 0x89, 0x89, 0x89, 0x72, 0x00, 0x00 }, // 6
{ 0x00, 0x01, 0xF1, 0x09, 0x05, 0x03, 0x00, 0x00 }, // 7
{ 0x00, 0x76, 0x89, 0x89, 0x89, 0x76, 0x00, 0x00 }, // 8
{ 0x00, 0x4E, 0x91, 0x91, 0x91, 0x7E, 0x00, 0x00 } // 9
};
// MAX7219控制程序
void MAX7219(unsigned char address, unsigned char data) {
unsigned char i;
CS = 0;
for(i = 1; i <= 8; i++) {
CLK = 0;
DIN = ((address & 0x80) > 0) ? 1 : 0;
address <<= 1;
CLK = 1;
}
for(i = 1; i <= 8; i++) {
CLK = 0;
DIN = ((data & 0x80) > 0) ? 1 : 0;
data <<= 1;
CLK = 1;
}
CS = 1;
}
// SYN6288語音控制程序
void SYN6288(unsigned char address, unsigned char value) {
while(SYN_BUSY); // 等待SYN6288模塊空閑
SYN_TXD = 0; // 發(fā)送起始位
_nop_();
SYN_TXD = 1;
SYN_TXD = 0; // 發(fā)送地址位
_nop_();
SYN_TXD = 1;
SYN_TXD = 0; // 發(fā)送命令位
_nop_();
SYN_TXD = 1;
SYN_TXD = 0; // 發(fā)送數(shù)據(jù)位
_nop_();
SYN_TXD = (address | 0x7F);
_nop_();
SYN_TXD = value;
}
// 主程序
void main() {
unsigned char i, j;
unsigned int count = 60;
SYN_PWR = 1; // 打開語音模塊電源
SYN_RST = 0; // 復位語音模塊
SYN_RST = 1;
MAX7219(0x09, 0x00); // 控制顯示方式（0x00：采用代碼B顯示方式）
MAX7219(0x0A, 0x0F); // 控制亮度（0x00~0x0F，共16級）
MAX7219(0x0B, 0x07); // 控制掃描方式（0x07：以列為單位逐行掃描）
while(1) {
for(i = 0; i < 2; i++) {
for(j = 0; j < 8; j++) {
MAX7219(j + 1, DIGITS[count % 10][j]);
MAX7219(j + 9, DIGITS[count / 10][j]);
}
}
SYN6288(0x06, 0x0B); // 設定語音播報速度
SYN6288(0x02, 0x01); // 選擇播報方案1
SYN6288(0x03, 0x03); // 選擇播報語音3
SYN6288(0x05, 0x01); // 執(zhí)行語音播報操作
if(count == 0) { // 倒計時完成，清零計數(shù)器
count = 60;
} else { // 繼續(xù)倒計時
count--;
}
for(i = 0; i < 200; i++) { // 延時，控制倒計時速度
for(j = 0; j < 100; j++);
}
}
}
上面代碼實現(xiàn)了一個倒計時器，并結合MAX7219點陣LED模塊和SYN6288語音模塊，可以在屏幕上顯示倒計時數(shù)字，并在倒計時結束時播放語音提示。
代碼中定義了MAX7219和SYN6288的控制引腳，并通過MAX7219函數(shù)和SYN6288函數(shù)分別實現(xiàn)了對這兩個模塊的控制。其中，MAX7219函數(shù)通過SPI接口向MAX7219模塊發(fā)送地址和數(shù)據(jù)，以實現(xiàn)對顯示方式、亮度和掃描方式等參數(shù)的控制；SYN6288函數(shù)主要通過串口通信向SYN6288模塊發(fā)送控制命令和數(shù)據(jù)，以實現(xiàn)語音方案的選擇和播報操作。
在主程序中，代碼先打開了SYN6288模塊的電源，并將其復位。然后，通過MAX7219函數(shù)依次設置MAX7219模塊的顯示方式、亮度和掃描方式。接著，代碼進入了一個無限循環(huán)中，在循環(huán)體內(nèi)實現(xiàn)了如下操作：
（1）顯示當前倒計時數(shù)值。具體來說，代碼先通過DIGITS數(shù)組定義了0~9十個數(shù)字的點陣模式，然后在循環(huán)體內(nèi)不斷地調(diào)用MAX7219函數(shù)，將各個數(shù)位的點陣模式數(shù)據(jù)依次發(fā)送給MAX7219模塊，以在屏幕上顯示倒計時數(shù)字。
（2）播放語音提示。具體來說，代碼通過SYN6288函數(shù)將播報速度、播報方案、播報語音等參數(shù)設置好，并發(fā)送語音播報命令，讓SYN6288模塊播放預先錄制好的語音提示（例如“還有1分鐘到站，請做好準備”）。
（3）控制倒計時速度和完成情況。具體來說，代碼通過一個計數(shù)器變量count記錄了當前的倒計時數(shù)值，并在每個循環(huán)迭代中對其進行遞減操作，以實現(xiàn)倒計時的效果。同時，代碼也在循環(huán)中加入了一個延時操作，以控制倒計時速度。當?shù)褂嫊r完成時，代碼會將計數(shù)器清零，從而重新開始倒計時。
四、總結
本設計采用STC89C52單片機設計了基于MAX7219點陣LED驅動模塊控制2*8的LED顯示屏，通過SYN6288語音模塊進行語音播報的公交車LED屏。系統(tǒng)可以提高公交車站點信息的展示效果，方便乘客及時獲取公交車到站信息，提高公交車站點服務質(zhì)量。
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