原標題：采用SST89V58單片機和ISD1760實現語音費額顯示系統的應用方案

采用SST89V58單片機和ISD1760實現語音費額顯示系統的應用方案

引言

在現代交通管理中，收費系統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設計方案。該系統通過集成先進的硬件和軟件技術，實現了高效、準確的收費信息傳達，提升了高速公路和普通收費車道的服務水平。

一、系統概述

語音費額顯示系統是一種應用于收費車道的機電設備，主要安裝在收費車道的出入口側部，用于向應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。該系統通過集成SST89V58單片機和ISD1760語音芯片，實現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公司生產的一款8位微控制器（MCU），屬于SST89系列。該芯片基于經典的8051微處理器內核，但進行了大量的改進和優化，以滿足現代嵌入式系統的需求。SST89V58具有以下主要特性：

• 高性能：最大時鐘頻率可達33MHz，提供強大的處理能力。

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

• 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：具備工業級溫度范圍（-40°C至+85°C），適用于各種惡劣環境。

2. 在設計方案中的作用

在語音費額顯示系統中，SST89V58單片機作為主控芯片，負責整個系統的控制和數據處理。其主要作用包括：

• 接收并處理收費數據：通過串口接收來自車道控制計算機的收費數據，包括車型、軸載重量、行駛公里數等，并根據計費標準進行計算。

• 控制顯示模塊：將處理后的收費數據輸出至顯示模塊，驅動數碼管顯示費用信息。

• 控制語音模塊：將收費數據同步輸出至ISD1760語音芯片，進行語音播報。

• 系統管理和維護：負責系統的初始化、故障檢測、數據存儲和恢復等功能。

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質語音錄放電路，屬于ISD1700系列芯片。該芯片可替代已停產的ISD2560芯片，并提供了更多的功能和更好的音質。ISD1760芯片具備多種特性，如內置自動增益控制、麥克風前置放大器、揚聲器驅動、振蕩器和內存等，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，存儲內容可以斷電保留一百年，可處理255段信息。

• 音質優良：錄放音質可達4~12kHz，背景噪音小，語音內容保存時間長且不易丟失。

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

• 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行通信。

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

3. 在設計方案中的作用

在語音費額顯示系統中，ISD1760語音芯片負責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SST89V58單片機的指令，播放相應的語音信息，如歡迎詞、車型、收費金額、車重、警報音等。

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

四、系統硬件設計

1. 系統模塊組成

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

• 主控模塊：以SST89V58單片機為核心，負責整個系統的控制和數據處理。

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

• 語音模塊：以ISD1760語音芯片為核心，負責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行通信，接收收費數據。

• 驅動模塊：用于驅動數碼管顯示費用信息。

• 顯示模塊：由數碼管組成，用于顯示車型、收費金額等信息。

2. 硬件連接與接口設計

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

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

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

• 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行通信，接收收費數據。

五、系統軟件設計

1. 系統軟件架構

系統軟件主要包括初始化程序、收費數據處理程序、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調用和事件觸發等方式進行交互和協同工作。

2. 主要程序模塊介紹

• 初始化程序：在系統上電時執行，完成單片機和各個模塊的初始化工作，包括時鐘設置、串口配置、SPI接口初始化等。

• 收費數據處理程序：接收來自車道控制計算機的收費數據，根據計費標準進行計算，并將結果存儲到相應變量中。

• 顯示控制程序：根據收費數據處理程序的結果，驅動數碼管顯示費用信息。

• 語音處理程序：根據收費數據處理程序的結果和語音播放指令，從ISD1760中取出相應的語音信息并進行播放。

3. SPI通信協議實現

SST89V58單片機通過SPI協議與ISD1760進行通信。在軟件設計中，需要實現SPI協議的發送和接收函數。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以下功能：

• 接收來自收費數據處理程序的語音播放指令。

• 根據指令從ISD1760中取出相應的語音信息。

• 發送放音指令給ISD1760，進行語音播放。

• 監聽播放狀態，確保語音信息完整播放。

六、系統調試與測試

在系統開發過程中，需要進行多次調試和測試以確保系統的穩定性和可靠性。調試和測試的主要內容包括：

• 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象。

• 通信協議測試：通過發送測試指令和數據包，驗證SPI協議和串口通信協議的正確性。

• 功能測試：模擬實際收費場景，測試系統的收費數據處理、顯示控制和語音播報等功能是否正常。

• 性能測試：測試系統的響應時間、處理速度等性能指標，確保系統滿足實際需求。

七、結論

本文詳細介紹了一種基于SST89V58單片機和ISD1760語音芯片的語音費額顯示系統設計方案。該系統通過集成先進的硬件和軟件技術，實現了高效、準確的收費信息傳達和語音播報功能。在實際應用中，該系統可廣泛應用于高速公路收費系統和稱重系統等領域，進一步提升收費管理水平和服務質量。通過不斷的技術創新和優化升級，該系統將不斷滿足日益增長的交通管理需求。