原标题：采用SST89V58单片机和ISD1760实现语音费额显示系统的应用方案

采用SST89V58单片机和ISD1760实现语音费额显示系统的应用方案

引言

在现代交通管理中，收费系统的智能化和高效性对于提升通行效率、增强用户体验具有重要意义。本文详细介绍了一种基于SST89V58单片机和ISD1760语音芯片的语音费额显示系统设计方案。该系统通过集成先进的硬件和软件技术，实现了高效、准确的收费信息传达，提升了高速公路和普通收费车道的服务水平。

一、系统概述

语音费额显示系统是一种应用于收费车道的机电设备，主要安装在收费车道的出入口侧部，用于向应缴费车辆和人员显示车型、收费金额、余额及汉字信息等，同时提供语音提示功能。该系统通过集成SST89V58单片机和ISD1760语音芯片，实现了智能化的收费信息显示和语音播报。

二、主控芯片SST89V58介绍

1. 主控芯片型号及特性

SST89V58是Microchip公司生产的一款8位微控制器（MCU），属于SST89系列。该芯片基于经典的8051微处理器内核，但进行了大量的改进和优化，以满足现代嵌入式系统的需求。SST89V58具有以下主要特性：

• 高性能：最大时钟频率可达33MHz，提供强大的处理能力。

• 大容量存储：内置32KB的Flash程序存储器，支持ISP（在线编程）和IAP（在应用编程）。

• 丰富的接口：提供SPI、UART等多种通信接口，便于与外部设备连接。

• 低功耗：工作电压范围为2.7V至3.6V，适合电池供电的场合。

• 高可靠性：具备工业级温度范围（-40°C至+85°C），适用于各种恶劣环境。

2. 在设计方案中的作用

在语音费额显示系统中，SST89V58单片机作为主控芯片，负责整个系统的控制和数据处理。其主要作用包括：

• 接收并处理收费数据：通过串口接收来自车道控制计算机的收费数据，包括车型、轴载重量、行驶公里数等，并根据计费标准进行计算。

• 控制显示模块：将处理后的收费数据输出至显示模块，驱动数码管显示费用信息。

• 控制语音模块：将收费数据同步输出至ISD1760语音芯片，进行语音播报。

• 系统管理和维护：负责系统的初始化、故障检测、数据存储和恢复等功能。

三、ISD1760语音芯片介绍

1. 语音芯片概述

ISD1760是华邦公司新推出的单片优质语音录放电路，属于ISD1700系列芯片。该芯片可替代已停产的ISD2560芯片，并提供了更多的功能和更好的音质。ISD1760芯片具备多种特性，如内置自动增益控制、麦克风前置放大器、扬声器驱动、振荡器和内存等，保证了高保真度和低背景噪声的录音效果。

2. 主要特性

• 录放功能强大：可录/放音十万次，存储内容可以断电保留一百年，可处理255段信息。

• 音质优良：录放音质可达4~12kHz，背景噪音小，语音内容保存时间长且不易丢失。

• 灵活性高：用户可根据需求通过振荡电阻调整采样频率，从而定制录放时间和音质。

• 多种工作模式：支持独立模式和SPI模式，便于与不同单片机进行通信。

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

3. 在设计方案中的作用

在语音费额显示系统中，ISD1760语音芯片负责语音信息的存储和播放。其主要作用包括：

• 存储语音信息：通过语音编程拷贝机将录制好的语音信息分段存储到ISD1760芯片中。

• 播放语音信息：根据SST89V58单片机的指令，播放相应的语音信息，如欢迎词、车型、收费金额、车重、警报音等。

• 提供声音反馈：通过内置的自动增益控制和扬声器驱动电路，确保语音信息的清晰播放。

四、系统硬件设计

1. 系统模块组成

语音费额显示系统由多个模块组成，包括主控模块、存储模块、语音模块、功放模块、串口通信模块、驱动模块和显示模块。各模块之间通过总线或接口进行连接和通信。

• 主控模块：以SST89V58单片机为核心，负责整个系统的控制和数据处理。

• 存储模块：使用2MB的串行FLASH SST25LF020A存储字库内容和ISD1760的录音内容。

• 语音模块：以ISD1760语音芯片为核心，负责语音信息的存储和播放。

• 功放模块：采用TDA2009A双路音频功率放大器，实现播报语音的音量控制。

• 串口通信模块：通过RS-232接口与车道控制计算机进行通信，接收收费数据。

• 驱动模块：用于驱动数码管显示费用信息。

• 显示模块：由数码管组成，用于显示车型、收费金额等信息。

2. 硬件连接与接口设计

• SST89V58与ISD1760的连接：SST89V58单片机通过SPI协议与ISD1760进行通信。单片机的四个I/O管脚（SCLK、MOSI、MISO、/SS）分别与ISD1760的对应引脚相连，实现串行通信。

• ISD1760与功放模块的连接：ISD1760的SP+、SP-端外接TDA2009A功率放大电路，实现播报语音的音量控制。

• SST89V58与显示模块的连接：单片机通过驱动芯片与数码管相连，驱动数码管显示费用信息。

• SST89V58与串口通信模块的连接：单片机通过RS-232接口与车道控制计算机进行通信，接收收费数据。

五、系统软件设计

1. 系统软件架构

系统软件主要包括初始化程序、收费数据处理程序、显示控制程序和语音处理程序等。各程序模块之间通过函数调用和事件触发等方式进行交互和协同工作。

2. 主要程序模块介绍

• 初始化程序：在系统上电时执行，完成单片机和各个模块的初始化工作，包括时钟设置、串口配置、SPI接口初始化等。

• 收费数据处理程序：接收来自车道控制计算机的收费数据，根据计费标准进行计算，并将结果存储到相应变量中。

• 显示控制程序：根据收费数据处理程序的结果，驱动数码管显示费用信息。

• 语音处理程序：根据收费数据处理程序的结果和语音播放指令，从ISD1760中取出相应的语音信息并进行播放。

3. SPI通信协议实现

SST89V58单片机通过SPI协议与ISD1760进行通信。在软件设计中，需要实现SPI协议的发送和接收函数。通过模拟SPI接口的方式，使用单片机的I/O口来模拟SPI总线的功能。

4. 语音播报控制

语音播报控制程序主要实现以下功能：

• 接收来自收费数据处理程序的语音播放指令。

• 根据指令从ISD1760中取出相应的语音信息。

• 发送放音指令给ISD1760，进行语音播放。

• 监听播放状态，确保语音信息完整播放。

六、系统调试与测试

在系统开发过程中，需要进行多次调试和测试以确保系统的稳定性和可靠性。调试和测试的主要内容包括：

• 硬件连接测试：检查各模块之间的连接是否正确，确保电源、信号线等无短路或断路现象。

• 通信协议测试：通过发送测试指令和数据包，验证SPI协议和串口通信协议的正确性。

• 功能测试：模拟实际收费场景，测试系统的收费数据处理、显示控制和语音播报等功能是否正常。

• 性能测试：测试系统的响应时间、处理速度等性能指标，确保系统满足实际需求。

七、结论

本文详细介绍了一种基于SST89V58单片机和ISD1760语音芯片的语音费额显示系统设计方案。该系统通过集成先进的硬件和软件技术，实现了高效、准确的收费信息传达和语音播报功能。在实际应用中，该系统可广泛应用于高速公路收费系统和称重系统等领域，进一步提升收费管理水平和服务质量。通过不断的技术创新和优化升级，该系统将不断满足日益增长的交通管理需求。