基于MP3的汽车报站器设计及电路
基于mp3的汽车报站器设计及电路
随着城市的快速发展，公交线路不时地在进行调整，站名也随之进行变化，而且车载广告也越来越受到商家的重视，因此一款能够方便地更换语音信息、播放高质量语音信息的汽车报站器显得越来越重要。传统的汽车报站器都是采用专用语音合成芯片制成的。语音合成芯片受信息容量、语音音质的限制，且更换信息需专业设备及人士，因而使研制一种新型汽车报站器显得极为重要。本文设计的报站器可非常方便地更换播放内容，并可播放高品质的音乐。
1 报站器功能
该报站器具有如下功能：
可作为优盘与电脑连接。用户可自行下载报站器的播放内容，也可方便地更改播放内容。 可通过编辑播放列表文件更改所要播放的文件。 具有16个16×16的点阵汉字，语音播放时可同时用汉字提示播放内容。 播放高品质的音乐，无报站播放时可作为mp3播放器，提高公交车服务质量。 2 系统工作原理
本系统采用at89c51sndlc单片机(内部集成mp3解码器)作为主控cpu及解码mp3数据，实现对报站信息播放、点阵字符显示、文件存储以及用作优盘功能时usb与pc机联机的控制。系统利用fatl6在k9f1208上实现文件系统
，形成一个windows可识别访问的64mb寻址区域。结合usb控制器，系统可作为优盘在windows下使用，从而实现在windows下对文件的管理以及数据存储功能。系统利用fatl6文件系统在k9f1208上设置了一个名为schedule．lst的列表文件。该列表文件的不同行列取了根目录下不同的mp3文件名称，键盘的不同按键对应了列表文件不同行中的mp3文件名称；当有一按键按下时，程序找到列表文件中相应行对应的mp3文件进行播放。这样通过程序的设定，公交车可通过键盘实现mp3格式声音信号的报站以及各种信息的广播。列表文件在系统对闪存初始化时生成，系统在对闪存进行格式化的同时生成该名为schedule．lst的列表文件。该列表文件可在windows下利用记事本打开，编辑所需播放的mp3名称。播放报站信息的同时通过16个16×16的led点阵显示相应的播放内容。系统框图如图1所示。
3 部分电路
at89c51sndlc是atmel公司推出的一款集成mp3硬件解码器及usb revl．1控制器的单片机。它基于8位c51 mcu核(最高时钟频率为20 mhz)，内置2304字节ram及64kb flash程序空间，具有4kb引导闪存，提供超过44个可用的通用i／o口及多种接口。其中非常方便的设计是4位可中断的键盘口和i2s格式音频接口。4位可中断键盘口可组成4×4的键盘矩阵，而i2s接口简化了系统电路。本设计的dac采用的是udal330。udal330是philips公司推出的一款内部集成耳机运算放大器、带有i2s接口的dac。采用udal330可进一步简化系统电路，并且提供l3模式及静态控制两种控制方式，最高可提供20位的高品质声音，是一种较为理想的选择。
系统原理图如图2所示。
3.1 语音处理部分
at89c51sndlc芯片内部的解码电路支持mepg i／ii声音格式第三层格式的硬解码，可处理48 khz、44．1khz、32 khz、24 khz、22．05khz和16 khz采样频率的mp3音频信号，支持31级的低、中、高均衡控制及左右声道独立音量控制，音质效果方面明显好于语音合成芯片。
mp3文件存储于闪存k9f1208中。当进行报站信息播放时，mcu按照系统当前的状态及所按的按键，按照程序的设定从列表文件schedule．ist中查找应播放的mp3文件名。在查找、打开该文件后，检测该文件mp3数据的各帧，并查看帧头所带的信息是否与该帧一致。如果发现整个错误在容差范围内，则认定文件可以播放。mcu对解码器的控制是通过9个与mp3解码器相关的特殊功能寄存器来实现的。只有输入缓冲区中已经有一完整的帧时，解码器才能开始播放。解码器通过mp3解码状态寄存器mp3sta及mp33tal中的mpreq、mpfreq、mpbreq位来实现对mp3输入缓冲管理的握手信号。播放时，mcu从mp3文件中取出mp3数据帧送入mp3dat寄存器。当解码器需要数据时，通过握手信号，并引发相应中断，通知mcu向mp3dat中输入数据。解码器还支持crc校验、帧同步错误校验等功能，这里不再赘述。
与udal330的连接上，at89c51snd1c的i2s接口引脚分别接到udal330对应的引脚上。为提高音频信号音质，udal330采用l3模式，appsel接地。该模式下，appl0作为测试引脚，appl1作为l3模式的时钟，appl2作为l3模式控制，appl3作为l3模式的数据输入，它们分别与at89c5lsndlc的p4．7、p4．4、p4．5、p4．o相连。
报站器不需要录音功能，因此mic电路无须接入mp3电路中。mic电路的音频信号作为汽车功放的另一路输入接入，如图3所示。
3．2 优盘功能部分
该功能涉及在k9f1208上fatl6文件系统的实现与管理，以及作为usb从机与主机间的通信。k9f1208是三星公司推出的一款64 mb的flash芯片，芯片存储区域分为4096个块，每个块又分32页，每页有512 kb+16字节。flash的读／写有如下特点：必须以页为单位进行读写，写之前必须先擦除原内容；擦除操作必须对block进行，即一次至少擦除一个block的内容。因此fatl6的实现，可将flash出的一页定为1个扇区，将其2个块(64个扇区)定为一个簇。这样，簇的容量刚好为512字节×64=32kb，满足fatl6对簇大小的要求。在fatl6分配空间时，其逻辑块地址(lba)与flash实际物理地址的转换可以按以下公式进行：
f1ash的块地址=逻辑块地址／0x20
flash的页地址=逻辑块地址%0x20
按照这样的结构及fatl6的要求
，在k9f1208上实现dbr、fat、dir和data四个区，即可实现优盘中的磁盘管理功能。at89c5lsnd1c芯片内集成有usb控制器，由于mass storage协议及端点配置、枚举、通信过程较为复杂，这里不再赘述，硬件连接请参考图2。
3.3 显示电路
如图4所示，显示电路由idt7132、at89c5l、74lsl54、74hc573以及1个16×256的led点阵屏构成。idt7132是一片容量为32 kb的双口ram，由于16×256的led点阵屏显示缓存共需512字节的存储空间，电路使用它与at89c5lsndlc接口并存储汉字显示信息。16×256的led点阵屏可显示16个16×16的点阵汉字，显示屏分32页，每页又分成16行。本设计采用两片4-16译码器74ls154组合成一个5-32译码器，作为页译码器；采用一片74lsl54作为行译码器。每一页对应一个74hc573，用于锁存该页某一行显示的内容；32个74hc573可锁存16×256的led点阵屏一行的内容，显示屏由7407驱动。at89c5l从双口ram规定区域取出显示内容，控制页译码器把数据分别送入每一页的当前行中，然后控制行译码器换行，如此循环形成动态显示。显示电路作为～独立模块使用，报站器显示信息时，只需把欲显示的汉字字模送入双口ram对应的存储区域。
结语
随着mp3播放器硬件成本的降低，mp3报站器的性能及成本优势越来越明显，有着广阔的应用前景；且mp3报靖器可方便地更换广播信息，具有较高的使用价值和推广价值。
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可作为优盘与电脑连接。用户可自行下载报站器的播放内容，也可方便地更改播放内容。 可通过编辑播放列表文件更改所要播放的文件。 具有16个16×16的点阵汉字，语音播放时可同时用汉字提示播放内容。 播放高品质的音乐，无报站播放时可作为mp3播放器，提高公交车服务质量。 2 系统工作原理
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