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基于单片机的语音式转速表设计与实现 　　摘要：针对传统的汽车转速里程表需要用眼睛去看的弊端，设计出以STC89C52为主控芯片的语音式电子转速里程表系统。该系统使用SPI串行总线方式通信，霍尔传感器采集车辆在行驶过程中所得到的信号，液晶屏显示汽车行驶的速度和总里程数，并用ISD4004语音播报速度，用蜂鸣器和LED灯构成超速声光报警器。具有精确度高、显示清楚醒目、语音报数清晰、稳定可靠等特点。具有一定的实际应用价值。 　　关键词：电子转速表；语音播报；单片机 　　中图分类号：TP399 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）19-0253-02 　　汽车转速里程表是用来标示汽车运行过程中的瞬时速度和记载汽车行驶的总里程。传统的汽车里程表是用钢丝软轴驱动的机械装置来标示速度和记录里程，行驶过程中车速的不断提高或者道路环境的影响，钢丝软轴在高速旋转过程中受到钢丝交变应力的影响易出现断裂的现象[1]，钢丝软轴能否正常工作对于传统的汽车里程表是一个不小的挑战。另一方面易产生形变过大和迟滞现象。对于不同车型，软轴长度和弯曲程度也影响装置的安装位置。对比于单片机作为主控芯片的电子式转速里程表，传统汽车里程表没有优势可言；另一方面，传统转速里程表没有语音提示功能，需要眼睛去看才能知道当前行驶的速度和离限制速度的区间大小，有了语音提示，可以一键播报当前速度，并且带有超速提醒。 　　1 系统的总体设计 　　系统以STC89C52单片机为控制核心，LCD1602作为显示器，ISD4004语音模块播报的电子式转速里程表装置，并且还有掉电信息不丢失，数据信息能够擦除重写。单片机采用的是STC公司生产的型号STC89C52的单片机，目前为止最实用和最实惠的单片机芯片。STC89C52的工作频率是0～40MHz，本装置用的是单片机的内部振荡器和石英晶体作为振荡源，振荡频率设定为12MHz。通过单片机编程液晶显示模块LCD1602显示累计里程和本次里程[2]。系统组成框图见图1。 　　2 系统的硬件设计 　　系统的硬件部分是由测速系统、显示系统、语音系统三大部分组成。测速系统主要是霍尔传感器的应用，显示系统主要是LCD1602液晶显示屏的应用，语音系统主要是ISD4004语音模块的应用。以下是关键部分的设计和原理说明。 　　2.1 霍尔传感器的应用 　　应用霍尔传感器测量转速有多种实现方式，最主要的还是应用脉冲计数（一种是脉冲的频率，一种是脉冲的周期，还有一种是脉冲的频率和周期的联合）来测量器械的运转速度。本设计中是应用霍尔传感器计量两个脉冲之间的时间间隔来计算得到装置的运转速度。把一块永久磁铁用胶水贴在装置转轴上固定的圆盘的边角，当装置运转时圆盘随着装置的转轴转动，当然磁铁也跟着一起转动，霍尔传感器就在转盘的边上，磁铁产生的磁场就是霍尔元件垂直面受到的磁场，于是能够产生脉冲信号，装置的运转速度越快一个计时单位内产生的脉冲的数量大小就越多。下面给出脉冲信号的周期和电机的转速关系式： 　　方程式（1）中：电机的运转速度是n；电机运转一圈的所得到的脉冲数是p；输出的方波信号周期是t。应用方程式（1）带入n和p的相对应参数就可以计算出当前电机的运转速度。如图2所示霍尔传感器的1号引脚接在电源正极，也就是单片机的VCC端口，并且接了一个10kΩ的电阻，它的作用是构成测量电路的内阻，保护电路正常工作；2号引脚接地，和装置的GND口接在一起，形成公共端接地；3号接口连接单片机的P3^2口，用来接收测量器件发来的脉冲（霍尔传感器电机转盘上的永久磁铁的作用下产生霍尔电势形成脉冲信号），再由单片机处理，从而得到系统所需要的数据。 　　2.2 液晶显示器LCD1602的应用 　　目前液晶显示器用途非常广泛。在本电子式转速里程表装置中采LCD1602液晶作为装置的信息显示模块，它是能够同步呈现32个字符的工业字符型液晶，也就是本设计所应用到的LCD1602液晶显示屏，并且这个显示屏是分为上下两部分，上半部分显示16个字符，下半部分显示16个字符[3]。LCD1602液晶显示屏的上半部分用来显示当前的行驶速度和程序中设定的速度上限值（速度上限值可调节）；下半部分用来显示现行驶的总里程。 　　2.3 语音播报系统的硬件设计 　　本设计播报电路采用ISD4004语音模块。模块电路板上有一枚LM386音频放大器和一枚STC15F104E单片机[4]。ISD4004语音模块它的通信方式是串行外设接口通信方式，其特点是通信速度快、全双工、同步；使用时电压接的是5V，并且这个模块可以应用在手机电话以及别的通信设备或者电子产品[5]。 　　在装置实物中单片机引脚到语音模块的接线是：后者的RECORD端口接前者的P3^0口、后者的PLAY