原標(biāo)題：采用SST89V58單片機和ISD1760實現(xiàn)語音費額顯示系統(tǒng)的應(yīng)用方案

采用SST89V58單片機和ISD1760實現(xiàn)語音費額顯示系統(tǒng)的應(yīng)用方案

引言

在現(xiàn)代交通管理中，收費系統(tǒng)的智能化和高效性對于提升通行效率、增強用戶體驗具有重要意義。本文詳細(xì)介紹了一種基于SST89V58單片機和ISD1760語音芯片的語音費額顯示系統(tǒng)設(shè)計方案。該系統(tǒng)通過集成先進(jìn)的硬件和軟件技術(shù)，實現(xiàn)了高效、準(zhǔn)確的收費信息傳達(dá)，提升了高速公路和普通收費車道的服務(wù)水平。

一、系統(tǒng)概述

語音費額顯示系統(tǒng)是一種應(yīng)用于收費車道的機電設(shè)備，主要安裝在收費車道的出入口側(cè)部，用于向應(yīng)繳費車輛和人員顯示車型、收費金額、余額及漢字信息等，同時提供語音提示功能。該系統(tǒng)通過集成SST89V58單片機和ISD1760語音芯片，實現(xiàn)了智能化的收費信息顯示和語音播報。

二、主控芯片SST89V58介紹

1. 主控芯片型號及特性

SST89V58是Microchip公司生產(chǎn)的一款8位微控制器（MCU），屬于SST89系列。該芯片基于經(jīng)典的8051微處理器內(nèi)核，但進(jìn)行了大量的改進(jìn)和優(yōu)化，以滿足現(xiàn)代嵌入式系統(tǒng)的需求。SST89V58具有以下主要特性：

• 高性能：最大時鐘頻率可達(dá)33MHz，提供強大的處理能力。

• 大容量存儲：內(nèi)置32KB的Flash程序存儲器，支持ISP（在線編程）和IAP（在應(yīng)用編程）。

• 豐富的接口：提供SPI、UART等多種通信接口，便于與外部設(shè)備連接。

• 低功耗：工作電壓范圍為2.7V至3.6V，適合電池供電的場合。

• 高可靠性：具備工業(yè)級溫度范圍（-40°C至+85°C），適用于各種惡劣環(huán)境。

2. 在設(shè)計方案中的作用

在語音費額顯示系統(tǒng)中，SST89V58單片機作為主控芯片，負(fù)責(zé)整個系統(tǒng)的控制和數(shù)據(jù)處理。其主要作用包括：

• 接收并處理收費數(shù)據(jù)：通過串口接收來自車道控制計算機的收費數(shù)據(jù)，包括車型、軸載重量、行駛公里數(shù)等，并根據(jù)計費標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行計算。

• 控制顯示模塊：將處理后的收費數(shù)據(jù)輸出至顯示模塊，驅(qū)動數(shù)碼管顯示費用信息。

• 控制語音模塊：將收費數(shù)據(jù)同步輸出至ISD1760語音芯片，進(jìn)行語音播報。

• 系統(tǒng)管理和維護(hù)：負(fù)責(zé)系統(tǒng)的初始化、故障檢測、數(shù)據(jù)存儲和恢復(fù)等功能。

三、ISD1760語音芯片介紹

1. 語音芯片概述

ISD1760是華邦公司新推出的單片優(yōu)質(zhì)語音錄放電路，屬于ISD1700系列芯片。該芯片可替代已停產(chǎn)的ISD2560芯片，并提供了更多的功能和更好的音質(zhì)。ISD1760芯片具備多種特性，如內(nèi)置自動增益控制、麥克風(fēng)前置放大器、揚聲器驅(qū)動、振蕩器和內(nèi)存等，保證了高保真度和低背景噪聲的錄音效果。

2. 主要特性

• 錄放功能強大：可錄/放音十萬次，存儲內(nèi)容可以斷電保留一百年，可處理255段信息。

• 音質(zhì)優(yōu)良：錄放音質(zhì)可達(dá)4~12kHz，背景噪音小，語音內(nèi)容保存時間長且不易丟失。

• 靈活性高：用戶可根據(jù)需求通過振蕩電阻調(diào)整采樣頻率，從而定制錄放時間和音質(zhì)。

• 多種工作模式：支持獨立模式和SPI模式，便于與不同單片機進(jìn)行通信。

• 內(nèi)置信息管理系統(tǒng)：提供新信息提示（vAlert）和可定制的信息操作指示音效。

3. 在設(shè)計方案中的作用

在語音費額顯示系統(tǒng)中，ISD1760語音芯片負(fù)責(zé)語音信息的存儲和播放。其主要作用包括：

• 存儲語音信息：通過語音編程拷貝機將錄制好的語音信息分段存儲到ISD1760芯片中。

• 播放語音信息：根據(jù)SST89V58單片機的指令，播放相應(yīng)的語音信息，如歡迎詞、車型、收費金額、車重、警報音等。

• 提供聲音反饋：通過內(nèi)置的自動增益控制和揚聲器驅(qū)動電路，確保語音信息的清晰播放。

四、系統(tǒng)硬件設(shè)計

1. 系統(tǒng)模塊組成

語音費額顯示系統(tǒng)由多個模塊組成，包括主控模塊、存儲模塊、語音模塊、功放模塊、串口通信模塊、驅(qū)動模塊和顯示模塊。各模塊之間通過總線或接口進(jìn)行連接和通信。

• 主控模塊：以SST89V58單片機為核心，負(fù)責(zé)整個系統(tǒng)的控制和數(shù)據(jù)處理。

• 存儲模塊：使用2MB的串行FLASH SST25LF020A存儲字庫內(nèi)容和ISD1760的錄音內(nèi)容。

• 語音模塊：以ISD1760語音芯片為核心，負(fù)責(zé)語音信息的存儲和播放。

• 功放模塊：采用TDA2009A雙路音頻功率放大器，實現(xiàn)播報語音的音量控制。

• 串口通信模塊：通過RS-232接口與車道控制計算機進(jìn)行通信，接收收費數(shù)據(jù)。

• 驅(qū)動模塊：用于驅(qū)動數(shù)碼管顯示費用信息。

• 顯示模塊：由數(shù)碼管組成，用于顯示車型、收費金額等信息。

2. 硬件連接與接口設(shè)計

• SST89V58與ISD1760的連接：SST89V58單片機通過SPI協(xié)議與ISD1760進(jìn)行通信。單片機的四個I/O管腳（SCLK、MOSI、MISO、/SS）分別與ISD1760的對應(yīng)引腳相連，實現(xiàn)串行通信。

• ISD1760與功放模塊的連接：ISD1760的SP+、SP-端外接TDA2009A功率放大電路，實現(xiàn)播報語音的音量控制。

• SST89V58與顯示模塊的連接：單片機通過驅(qū)動芯片與數(shù)碼管相連，驅(qū)動數(shù)碼管顯示費用信息。

• SST89V58與串口通信模塊的連接：單片機通過RS-232接口與車道控制計算機進(jìn)行通信，接收收費數(shù)據(jù)。

五、系統(tǒng)軟件設(shè)計

1. 系統(tǒng)軟件架構(gòu)

系統(tǒng)軟件主要包括初始化程序、收費數(shù)據(jù)處理程序、顯示控制程序和語音處理程序等。各程序模塊之間通過函數(shù)調(diào)用和事件觸發(fā)等方式進(jìn)行交互和協(xié)同工作。

2. 主要程序模塊介紹

• 初始化程序：在系統(tǒng)上電時執(zhí)行，完成單片機和各個模塊的初始化工作，包括時鐘設(shè)置、串口配置、SPI接口初始化等。

• 收費數(shù)據(jù)處理程序：接收來自車道控制計算機的收費數(shù)據(jù)，根據(jù)計費標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行計算，并將結(jié)果存儲到相應(yīng)變量中。

• 顯示控制程序：根據(jù)收費數(shù)據(jù)處理程序的結(jié)果，驅(qū)動數(shù)碼管顯示費用信息。

• 語音處理程序：根據(jù)收費數(shù)據(jù)處理程序的結(jié)果和語音播放指令，從ISD1760中取出相應(yīng)的語音信息并進(jìn)行播放。

3. SPI通信協(xié)議實現(xiàn)

SST89V58單片機通過SPI協(xié)議與ISD1760進(jìn)行通信。在軟件設(shè)計中，需要實現(xiàn)SPI協(xié)議的發(fā)送和接收函數(shù)。通過模擬SPI接口的方式，使用單片機的I/O口來模擬SPI總線的功能。

4. 語音播報控制

語音播報控制程序主要實現(xiàn)以下功能：

• 接收來自收費數(shù)據(jù)處理程序的語音播放指令。

• 根據(jù)指令從ISD1760中取出相應(yīng)的語音信息。

• 發(fā)送放音指令給ISD1760，進(jìn)行語音播放。

• 監(jiān)聽播放狀態(tài)，確保語音信息完整播放。

六、系統(tǒng)調(diào)試與測試

在系統(tǒng)開發(fā)過程中，需要進(jìn)行多次調(diào)試和測試以確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。調(diào)試和測試的主要內(nèi)容包括：

• 硬件連接測試：檢查各模塊之間的連接是否正確，確保電源、信號線等無短路或斷路現(xiàn)象。

• 通信協(xié)議測試：通過發(fā)送測試指令和數(shù)據(jù)包，驗證SPI協(xié)議和串口通信協(xié)議的正確性。

• 功能測試：模擬實際收費場景，測試系統(tǒng)的收費數(shù)據(jù)處理、顯示控制和語音播報等功能是否正常。

• 性能測試：測試系統(tǒng)的響應(yīng)時間、處理速度等性能指標(biāo)，確保系統(tǒng)滿足實際需求。

七、結(jié)論

本文詳細(xì)介紹了一種基于SST89V58單片機和ISD1760語音芯片的語音費額顯示系統(tǒng)設(shè)計方案。該系統(tǒng)通過集成先進(jìn)的硬件和軟件技術(shù)，實現(xiàn)了高效、準(zhǔn)確的收費信息傳達(dá)和語音播報功能。在實際應(yīng)用中，該系統(tǒng)可廣泛應(yīng)用于高速公路收費系統(tǒng)和稱重系統(tǒng)等領(lǐng)域，進(jìn)一步提升收費管理水平和服務(wù)質(zhì)量。通過不斷的技術(shù)創(chuàng)新和優(yōu)化升級，該系統(tǒng)將不斷滿足日益增長的交通管理需求。