電子與信息工程畢業(yè)論文單片機(jī)公交車報(bào)站器設(shè)計(jì)

1、<p>　　本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)</p><p>　　單片機(jī)公交車報(bào)站器設(shè)計(jì)</p><p>　　所在學(xué)院 </p><p>　　專業(yè)班級(jí) 電子與信息工程 </p><p>　　學(xué)生姓名 學(xué)號(hào) </

2、p><p>　　指導(dǎo)教師 職稱 </p><p>　　完成日期 年 月 </p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　在交通高度發(fā)達(dá)、便利的當(dāng)代，城市公交車系統(tǒng)在我國(guó)仍占有舉足輕重的地位。隨著經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展，對(duì)公交運(yùn)輸

3、也提出更高的要求。隨著我們城市的公交運(yùn)輸系統(tǒng)服務(wù)人員的精編，目前的情況是，每個(gè)公交公司都只在公交車上配置了一個(gè)司機(jī)，進(jìn)行無(wú)人售票。為了使公交系統(tǒng)服務(wù)的完善，智能化、自動(dòng)化的公交語(yǔ)音報(bào)站系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生，公交車上報(bào)站器的好壞更是公交的實(shí)在表現(xiàn)。</p><p>　　本設(shè)計(jì)主要利用STC89C58RD+單片機(jī)作為控制核心，結(jié)合語(yǔ)音控制芯片ISD4004組成的語(yǔ)音控制電路能夠建立多段語(yǔ)音提示信息，并且可以對(duì)這些段的語(yǔ)音信息

4、進(jìn)行自由的組合，形成變化多樣的語(yǔ)音提示信息，同時(shí)使用OCMJ4x8C液晶顯示電路進(jìn)行漢字顯示，從而實(shí)現(xiàn)了公交車的語(yǔ)音報(bào)站及文字提示。在控制核心控制模式下，鍵盤(pán)電路采用中斷掃描模式，當(dāng)有按鍵按下時(shí)，系統(tǒng)產(chǎn)生中斷，單片機(jī)響應(yīng)中斷后，即查詢鍵號(hào)，通過(guò)軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)該鍵號(hào)所對(duì)應(yīng)鍵的功能。因此當(dāng)車輛到達(dá)預(yù)定位置時(shí)，通過(guò)鍵盤(pán)解碼將信息傳送給89C58RD+，進(jìn)而控制語(yǔ)音芯片進(jìn)行播報(bào)站名、廣告、提示語(yǔ)等信息，并在LCD模塊上顯示，實(shí)現(xiàn)半自動(dòng)報(bào)站功能。&l

5、t;/p><p>　　本設(shè)計(jì)的公交車報(bào)站系統(tǒng)主要由四個(gè)部分組成，即主控電路、語(yǔ)音電路、顯示電路以及鍵輸入控制。</p><p>　　該報(bào)站器不僅可以提供自動(dòng)報(bào)站，而且對(duì)公交車的行車安全提供了一定的報(bào)站，且不僅可以應(yīng)用到公交車上，還可以應(yīng)用到火車及長(zhǎng)途汽車上，結(jié)合LCD液晶模塊進(jìn)行報(bào)站顯示，提供車上的宣傳用語(yǔ)及車廂廣告等文字服務(wù)，使得乘客能愉快、安全地上下車。</p><p&

6、gt;　　[關(guān)鍵字]：?jiǎn)纹瑱C(jī)；語(yǔ)音控制電路；液晶顯示；89C51；公交車報(bào)站器；</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　In the transportation is highly developed and convenient society , urban public transport system in China s

7、till occupies a pivotal position. With the constant development of economic, people have higher expectation with public transportation systems. As our city’s public transport system for fine service staff, the current si

8、tuation is that each bus company only in the bus is equipped with a driver, for no ticket. In order to improve the public transportation system services, intelligent, automa</p><p>　　This design is mainly to

9、 use STC89C58RD+ microcontroller as the control core to carry out over all controls through the voice chip ISD4004 component of voice control circuit to build multi-segment voice library information, and can combine thes

10、e segments speech information free, form a diverse voice prompts, meanwhile it uses OCM4x8C character LCD display circuit to achieve the bus station and text prompts. In the control mode, the keyboard scan mode interrupt

11、 circuit, when a key is pressed ,the</p><p>　　The design of the bus stations system consists of four parts, namely, the main control circuit, voice circuits, display and key input control circuit.</p>

12、<p>　　The bus stop device can not only provide automatic station, and bus tranffic safety for some of the stops provided, and not only can be applied to the bus, can also be used to train and coach, combined of the

13、 stops LCD liquid crystal display module to provide the car and car advertising, advertising and text services, making passengers happy, safe to get off the ground.</p><p>　　Keyword：microcontroller; voice co

14、ntrol circuit; LCD;89C51;Bus-stop device;</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　引言1</b></p><p><b>　　第1章 綜述2</b></p><p>　　1.1 公交車報(bào)站器的發(fā)展?fàn)顩r

15、2</p><p>　　1.2 公交車報(bào)站器的發(fā)展趨勢(shì)2</p><p>　　1.3 課題研究的背景和意義3</p><p>　　第2章 公交車報(bào)站器的總體設(shè)計(jì)4</p><p>　　2.1 系統(tǒng)的總體框圖4</p><p>　　2.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案各模塊的選擇4</p><p>　　

16、2.2.1 MCU微處理控制器的選擇4</p><p>　　2.2.2 LCD液晶顯示模塊的選擇5</p><p>　　2.2.3 語(yǔ)音芯片的選擇5</p><p>　　第3章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)及元件說(shuō)明6</p><p>　　3.1 單片機(jī)控制電路6</p><p>　　3.1.1 STC89C58RD+簡(jiǎn)介

17、6</p><p>　　3.1.2 引腳功能說(shuō)明6</p><p>　　3.2 LCD液晶顯示電路7</p><p>　　3.2.1 OCMJ4x8C液晶顯示器引腳說(shuō)明8</p><p>　　3.2.2 OCMJ4x8C并行工作模式介紹9</p><p>　　3.2.3 字符顯示9</p>&

18、lt;p>　　3.3 語(yǔ)音電路設(shè)計(jì)10</p><p>　　3.3.1 ISD4004芯片簡(jiǎn)介11</p><p>　　3.3.2 ISD4004引腳的功能11</p><p>　　3.3.3 SPI口(串行外設(shè)接口)12</p><p>　　3.3.4 語(yǔ)音輸入電路14</p><p>　　3.3.5

19、 語(yǔ)音輸出電路14</p><p>　　3.36 語(yǔ)音芯片電路電源設(shè)計(jì)15</p><p>　　3.4 按鍵模塊設(shè)計(jì)15</p><p>　　3.5 復(fù)位電路設(shè)計(jì)16</p><p>　　3.6 晶振電路設(shè)計(jì)17</p><p>　　3.7 串口電路設(shè)計(jì)18</p><p>　　3.

20、8 系統(tǒng)供電電源電路設(shè)計(jì)19</p><p>　　第4章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)20</p><p>　　4.1主程序流程圖20</p><p>　　4.2語(yǔ)音芯片錄放音程序流程圖20</p><p>　　4.3LCD漢字顯示流程圖22</p><p><b>　　小結(jié)23</b></p&

21、gt;<p>　　致謝錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。</p><p><b>　　[參考文獻(xiàn)]24</b></p><p>　　附錄 1:單片機(jī)公交車報(bào)站器電路原理圖25</p><p>　　附錄 2：部分程序清單26</p><p><b>　　引言</b></p><

22、;p>　　隨著我國(guó)城市建設(shè)的發(fā)展，對(duì)城市服務(wù)行業(yè)的服務(wù)質(zhì)量要求也越來(lái)越高。公交車作為市民出行的主要交通工具，已近被越來(lái)越多的市民所熟悉，公交車服務(wù)質(zhì)量—它代表了一個(gè)城市交通發(fā)展的水平?，F(xiàn)如今由售票員人工售票，報(bào)站的公交車已近基本沒(méi)有了，無(wú)人售票公交車在街頭逐漸多起來(lái)了，語(yǔ)音報(bào)站器也被廣泛使用，這在相當(dāng)大的程度上免除了乘務(wù)人員沿途報(bào)站的麻煩，給許多不熟悉公交線路的乘客帶來(lái)了方便。隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展，單片機(jī)技術(shù)的日益成熟，和多媒體

23、技術(shù)的普遍應(yīng)用，使得公交車語(yǔ)音報(bào)站器服務(wù)更加完善。</p><p>　　本文所設(shè)計(jì)的公交車語(yǔ)音報(bào)站系統(tǒng)主要包括硬件電路設(shè)計(jì)和軟件程序設(shè)計(jì)兩個(gè)方面，其中前者主要在第三章中重點(diǎn)敘述，后者在第四章中敘述。本系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)充分考慮了性價(jià)比，用較少的器件設(shè)計(jì)出滿足要求的硬件電路。本系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)合了單片機(jī)的特點(diǎn)和公交車報(bào)站器的特點(diǎn)，提出了一種基于單片機(jī)STC89C58RD+來(lái)控制語(yǔ)音芯片ISD4004進(jìn)行公交車語(yǔ)音吧

24、報(bào)站，并通過(guò)LCD來(lái)顯示當(dāng)前實(shí)時(shí)情況。該系統(tǒng)主要通過(guò)單片機(jī)檢測(cè)按鍵，發(fā)出語(yǔ)音播報(bào)命令，語(yǔ)音錄放芯片在接收到放音命令后根據(jù)單片機(jī)發(fā)送過(guò)來(lái)的語(yǔ)音信息地址，對(duì)存放的語(yǔ)音數(shù)據(jù)進(jìn)行組合，通過(guò)喇叭發(fā)出語(yǔ)音信息，實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音播報(bào)功能；另外，在播報(bào)站臺(tái)語(yǔ)音的同時(shí)，單片機(jī)及時(shí)訪問(wèn)預(yù)先設(shè)置的路線站臺(tái)名稱所在的地址，通過(guò)LCD，實(shí)現(xiàn)站臺(tái)信息的實(shí)時(shí)顯示。</p><p><b>　　第1章 綜述</b></p&g

25、t;<p>　　1.1 公交車報(bào)站器的發(fā)展?fàn)顩r</p><p>　　公交車自動(dòng)報(bào)站器的設(shè)計(jì)主要是為了彌補(bǔ)傳統(tǒng)人工語(yǔ)音報(bào)站的落后方式，使進(jìn)站、出站信息自動(dòng)播報(bào)站名及服務(wù)用語(yǔ)等信息，為市民提供更人性化，更完善的服務(wù)。</p><p>　　最初的公交車上面就必須有兩個(gè)人，即一個(gè)司機(jī)加上一個(gè)售票員，這個(gè)售票員的工作不僅需要負(fù)責(zé)售票工作，還要準(zhǔn)確的為乘客報(bào)站的工作，作為一個(gè)地區(qū)的公交車

26、行業(yè)，有一定的地方特色，他們報(bào)站時(shí)多采用地方口音，作為一個(gè)外地人有時(shí)候很難聽(tīng)懂報(bào)站，從而引起很多麻煩，還有一個(gè)難以避免的麻煩，那就是一天下來(lái)，售票員在公交車上不停的招呼大家，還要準(zhǔn)確的為乘客們報(bào)站，他們非常勞累與辛苦。</p><p>　　隨著經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)，城市的人口逐漸增多，城市的車輛也是逐年遞增，使本來(lái)就擁擠的公路變的更加擁擠，嚴(yán)重影響了車輛通行的速度。在二十一世紀(jì)的城市里，都市人繁忙的生活中，公交車儼然成為不

27、可替代的交通工具，人們的生活與出行直接和它的運(yùn)行狀況所掛鉤。目前國(guó)內(nèi)的大中城市中，無(wú)人售票這種方式被普遍的采用在現(xiàn)代公交車服務(wù)系統(tǒng)中。存在了幾十年的依靠公交車售票員服務(wù)的公交系統(tǒng)已經(jīng)不多了，取而代之的是使用手動(dòng)報(bào)站及無(wú)人售票。就當(dāng)前公交車報(bào)站系統(tǒng)來(lái)看，形式還是很單一，智能化程度不夠，不能為市民提供更多的服務(wù)。目前語(yǔ)音播報(bào)這種方式在許多公交車報(bào)站系統(tǒng)仍然被采用，這讓聽(tīng)力不好的乘客情何以堪；雖然有的公交車報(bào)站系統(tǒng)還帶有屏幕顯示功能，但它基本

28、上是一個(gè)大屏幕的LED顯示點(diǎn)陣列，只有遵循動(dòng)態(tài)掃描規(guī)律，LED大屏幕才能實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定顯示，LED還存在著需要更多的信號(hào)傳輸線、不良的抗干擾性能、更復(fù)雜的掃描驅(qū)動(dòng)電路等缺點(diǎn)。</p><p>　　1.2 公交車報(bào)站器的發(fā)展趨勢(shì)</p><p>　　現(xiàn)在是一個(gè)高科技發(fā)達(dá)的時(shí)期，人們不必要再做枯燥的事情，現(xiàn)在都提倡的是智能設(shè)備，用科技來(lái)改變?nèi)藗兊纳钏脚c方式，所以現(xiàn)在人們的生活中都感受到了科技給我

29、帶來(lái)的方便。</p><p>　　公交車報(bào)站器在公交事業(yè)中占有舉足輕重的地位，它直接影響到公交車服務(wù)質(zhì)量。目前，公交車報(bào)站有三種方式：一種通過(guò)GPS完成公交車自動(dòng)報(bào)站；第二種通過(guò)無(wú)線射頻NRF401設(shè)計(jì)無(wú)線公交車自動(dòng)報(bào)站系統(tǒng)；第三種采用編碼芯片的公交車自動(dòng)報(bào)站系統(tǒng)設(shè)計(jì)。第一種基于GPS方案，目前已經(jīng)在大多數(shù)的中心大城市投入使用，在司機(jī)座位后面隔板上，安裝了一臺(tái)液晶電視和GPS信號(hào)接收器，安裝了這套設(shè)備后，公交車在

30、語(yǔ)音報(bào)站的同時(shí)，通過(guò)液晶電視還可以顯示在站站名的字幕，這樣如果沒(méi)聽(tīng)清報(bào)站的話，通過(guò)顯示器，乘客也可以一目了然。當(dāng)出現(xiàn)緊急情況時(shí)，調(diào)度中心將會(huì)給公交車發(fā)出相應(yīng)的信息，以短信的行駛傳到顯示屏上，同時(shí)車載臺(tái)會(huì)發(fā)出相應(yīng)的提示音。目前在美國(guó)部分城市GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)已將投入使用，國(guó)內(nèi)也此系統(tǒng)的研發(fā)，其功能強(qiáng)大，系統(tǒng)穩(wěn)定，但其投資昂貴，尤其是一些中小城市無(wú)法承受的。第二種基于無(wú)線射頻技術(shù)的方案，在中小城市也有投入使用，但是其設(shè)備必須要在公交車和每個(gè)

31、站臺(tái)上都進(jìn)行設(shè)置，并且在一個(gè)公交運(yùn)營(yíng)區(qū)內(nèi)帶來(lái)一定的麻煩，同時(shí)也需要大量的維護(hù)損耗。第三種基于編輯芯片的方案，是對(duì)站點(diǎn)信息預(yù)先進(jìn)行編碼設(shè)置，在公交線路既定的前提下，此方案造價(jià)相對(duì)較</p><p>　　1.3 課題研究的背景和意義</p><p>　　城市建設(shè)和發(fā)展的決定因素是城市公共交通，城市公共交通深深的影響國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展，它是一個(gè)具有先導(dǎo)性、全局性的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，城市化進(jìn)程的加速的一項(xiàng)

32、重要指標(biāo)是加速公共交通事業(yè)的發(fā)展。隨著城市人口的不斷增加，導(dǎo)致城市區(qū)域不斷擴(kuò)大，道路網(wǎng)絡(luò)構(gòu)筑復(fù)雜的變化，人民生活水平不斷的提高，蓬勃發(fā)展的旅游業(yè)，以及政府政策的推行--“公交優(yōu)先”，城市公共交通事業(yè)的發(fā)展勢(shì)在必行。隨著科學(xué)技術(shù)的日益發(fā)展和進(jìn)步，在許多領(lǐng)域中，微型計(jì)算機(jī)技術(shù)已經(jīng)得到了普遍的采用，在聲學(xué)領(lǐng)域中，通過(guò)各種語(yǔ)音芯片與微型計(jì)算機(jī)相結(jié)合，語(yǔ)音合成技術(shù)得以實(shí)現(xiàn)，使得汽車報(bào)站器應(yīng)運(yùn)而生，從而能為市民提供了更加細(xì)致、周到的人性化服務(wù)。&l

33、t;/p><p>　　隨著高速發(fā)展的國(guó)民經(jīng)濟(jì)，公交系統(tǒng)也日新月異，不僅公交車的樣式今非昔比，而且服務(wù)方式已經(jīng)全部改成無(wú)人售票車，而且?guī)?dòng)了公司的效益。報(bào)站也由司機(jī)按鍵包站代替原有的隨車售票員報(bào)站，究其原因主要表現(xiàn)為售票員報(bào)站不準(zhǔn)確，比如聲音太小，使得報(bào)站不明朗；誤報(bào)；忘報(bào)等，使得不熟悉路線站點(diǎn)或者聽(tīng)覺(jué)不好的乘客不知所措。因此，對(duì)自動(dòng)報(bào)站系統(tǒng)的需求也格外強(qiáng)烈，應(yīng)用自動(dòng)報(bào)站系統(tǒng)即可以節(jié)省員工開(kāi)支，增強(qiáng)公司效益，又可以利用

34、報(bào)站器報(bào)站標(biāo)準(zhǔn)的普通話站名，使各城市更利于交流和發(fā)展。</p><p>　　第2章 公交車報(bào)站器的總體設(shè)計(jì)</p><p>　　2.1 系統(tǒng)的總體框圖</p><p>　　根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求和設(shè)計(jì)思路，確定該系統(tǒng)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)圖。如圖2.1所示。硬件電路主要由MCU微處理控制器單元、LCD液晶顯示模塊、語(yǔ)音芯片、功放、按鍵控制、串口部分、晶振電路、系統(tǒng)電源等電路組成

35、。</p><p>　　圖2.1系統(tǒng)的總體框圖</p><p>　　2.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案各模塊的選擇</p><p>　　根據(jù)設(shè)計(jì)要求，結(jié)合實(shí)際情況和設(shè)計(jì)成本要求，對(duì)系統(tǒng)主要部分的電路方案進(jìn)行選擇。</p><p>　　2.2.1 MCU微處理控制器的選擇</p><p>　　方案一：MCU微處理控制器的種類很多，有A

36、TMEL公司生產(chǎn)的AT89CXX系列單片機(jī)，AT89C51是一種CMOS、高性能、低損耗、八位微處理器。片內(nèi)有4K字節(jié)的在線可重復(fù)編程快擦快寫(xiě)程序存儲(chǔ)器，能重復(fù)寫(xiě)入/擦除一千次，數(shù)據(jù)能保存10年。它的指令系統(tǒng)和引腳上完全兼容MCS-51單片機(jī)，不僅能使系統(tǒng)具有許多MCS-51系列產(chǎn)品沒(méi)有的功能，而且還可完全代替MCS-51系列單片機(jī)。</p><p>　　方案二：采用宏晶科技公司生產(chǎn)的STC89系列單片機(jī)，STC

37、89C51RC/RD+系列是宏晶科技推出的新一代單片機(jī)，該系列單片機(jī)高速、高可靠、支持在線編程，無(wú)需編輯器，需求仿真器、加密性強(qiáng)，出廠時(shí)就已完全加密，無(wú)法解密、超強(qiáng)的抗干擾能力，真正的看門狗電路，可放心省去外部看門狗，內(nèi)部FLASH擦寫(xiě)次數(shù)為100000次以上。指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051單片機(jī)，最新的D版本內(nèi)部集成了MAX810專用復(fù)位電路。</p><p>　　綜上所述，本設(shè)計(jì)中，考慮到單片機(jī)的功能領(lǐng)域和實(shí)際

38、情況，選擇宏晶公司生產(chǎn)的STC89C58RD+單片機(jī)作為本設(shè)計(jì)的微控制器，成本低，性能強(qiáng)勁，功耗更低，支持ISP編寫(xiě)程序，真正的看門狗電路。</p><p>　　2.2.2 LCD液晶顯示模塊的選擇</p><p>　　方案一：顯示的方法很多種，其中LED數(shù)碼管是常用的一種顯示方法。在這個(gè)設(shè)計(jì)中，可以用LED數(shù)碼管來(lái)顯示相應(yīng)站臺(tái)的站號(hào)，提醒司機(jī)知道是去向或者是回向的第幾站，讓司機(jī)心里有數(shù)，

39、同時(shí)增加顯示數(shù)字的可讀性，因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)所小顯示的東西很多，所以就需要多個(gè)LED，這就造成了成本很高，另外在PCB布線過(guò)程中很困難，給設(shè)計(jì)帶來(lái)很多不便。</p><p>　　方案二：液晶顯示器簡(jiǎn)稱LCD，它具有功耗低、體積小、美觀、方便、使用壽命長(zhǎng)、控制簡(jiǎn)單的特點(diǎn)。LCD128X64是一種具有二線或三線串行連接、四位或八位并行傳輸?shù)亩喾N接口方式的點(diǎn)陣圖形液晶顯示模塊。利用該模塊簡(jiǎn)便的操作指令和靈活多樣的接口方式，可構(gòu)

40、成人機(jī)交互的全中文圖形界面，其又一顯著特點(diǎn)是低功耗低電壓，在價(jià)格比起相同點(diǎn)陣的圖形液晶模塊也有一定的優(yōu)勢(shì)。</p><p>　　綜上所述，再結(jié)合本次設(shè)計(jì)，選擇方案二中的LCD128X64液晶顯示器，本次設(shè)計(jì)選擇OCMJ的4X8C液晶顯示器。</p><p>　　2.2.3 語(yǔ)音芯片的選擇</p><p>　　方案一：臺(tái)灣公司生產(chǎn)的APR9600語(yǔ)音錄放芯片，是采用模

41、擬儲(chǔ)存技術(shù)的一款可反復(fù)錄放、噪音低、音質(zhì)好、不怕斷電的新型語(yǔ)音芯片，單片可錄放32-60秒，并行控制時(shí)最大可分8段，串行控制時(shí)可分256段以上。</p><p>　　方案二：美國(guó)ISD公司生產(chǎn)的ISD4004芯片，ISD4004的特點(diǎn)是記錄聲音沒(méi)有段長(zhǎng)長(zhǎng)度限制，并且聲音記錄不需要A/D轉(zhuǎn)換和壓縮即可真實(shí)地、自然地再現(xiàn)語(yǔ)音信號(hào)，只需要很少的外圍器件就可以構(gòu)成一個(gè)完整的聲音錄放系統(tǒng)。</p><p

42、>　　綜上所述，結(jié)合本設(shè)計(jì)的需要及控制情況，選擇方案二最好，主要基于本設(shè)計(jì)中需要錄音時(shí)間長(zhǎng)，利于每個(gè)站臺(tái)的錄音和報(bào)站。</p><p>　　第3章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)及元件說(shuō)明</p><p>　　本章根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)圖來(lái)對(duì)每個(gè)部分的電路進(jìn)行分析和說(shuō)明，重點(diǎn)講述單片機(jī)控制器STC89C51RD+、液晶顯示模塊OCMJ4X8C、語(yǔ)音芯片ISD4004、串口部分的MAX232芯片。該系統(tǒng)中S

43、TC89C51RD+是控制核心器件。</p><p>　　3.1 單片機(jī)控制電路</p><p>　　3.1.1 STC89C58RD+簡(jiǎn)介</p><p>　　STC系列單片機(jī)是宏晶科技推出的新一代低功耗超/高速/強(qiáng)抗干擾的單片機(jī)，完全兼容傳統(tǒng)8051單片機(jī)的指令代碼。本設(shè)計(jì)采用該系列的89C58RD+，使用DIP-40的芯片，它內(nèi)部包含32K FLASH ROM

44、、1.2K RAM，能完全滿足程序的存儲(chǔ)，每個(gè)I/O口對(duì)VCC和GND均進(jìn)行了二極管箝位保護(hù)，因此輸入電壓范圍寬，不怕電源抖動(dòng)，同時(shí)對(duì)單片機(jī)的電源、時(shí)鐘、復(fù)位電路都進(jìn)行了特殊處理，避免引人干擾。在系統(tǒng)可編程，無(wú)需專用編程器/仿真器，EEPROM功能，自帶看門狗電路。[22]</p><p>　　3.1.2 引腳功能說(shuō)明</p><p>　　STC89C58RD+管腳圖如圖3.1所示【17】

45、</p><p>　　圖3.1STC89C58RD+管腳圖</p><p>　　1）GND：20腳，接地。</p><p>　　2）VCC：40腳，供電電壓，一般接+5V電壓。</p><p>　　3）P0口：1-8腳，P0口是數(shù)據(jù)/地址總線復(fù)用口，也是一組8位漏極開(kāi)路的雙向I/O口，P0口用作輸出口使用時(shí)，每位能支持運(yùn)行8個(gè)TTL邏輯門電路

46、。要作高阻抗輸入端口使用時(shí)，對(duì)端口寫(xiě)“1”即可。在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和程序存儲(chǔ)器時(shí)，這組口線分時(shí)轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)和地址總線復(fù)用，在訪問(wèn)期間激活內(nèi)部上拉電阻。不擴(kuò)展時(shí)，作為輸入或輸出時(shí)應(yīng)在外部接上拉電阻，一般上拉電阻選4.7K-10K為宜。本設(shè)計(jì)中選用10K的排阻對(duì)P0口進(jìn)行上拉電平。[4]</p><p>　　4）P1口：32-39腳，P1口是一個(gè)8位雙向I/O口，其內(nèi)部自帶上拉電阻，P1口緩沖器能接受輸出4個(gè)TTL門電

47、路。對(duì)P1端口寫(xiě)“1”后，通過(guò)內(nèi)部的上拉電阻的作用，P1端口的電平被拉為高電平，此時(shí)端口可作輸入口使用。[4]</p><p>　　5）P2口：20-27腳，P2口是一個(gè)8位雙向I/O口，內(nèi)部自帶了上拉電阻。P2的輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL邏輯電平。對(duì)P2端口寫(xiě)“1”時(shí)，通過(guò)內(nèi)部的上拉電阻的作用，P2端口的電平被拉為高電平，此時(shí)端口可作為輸入口使用。[4]</p><p>　　6）P3口：

48、10-17腳，P3口 是一組內(nèi)部自帶上拉電阻的8位雙向I/O口。P3口輸出緩沖級(jí)能驅(qū)動(dòng)（輸出電流或吸收）4個(gè)TTL邏輯門電路。當(dāng)P3口寫(xiě)人“1”時(shí)，他們被內(nèi)部上拉電阻拉高并可作為輸入端口。P3口除了作為一般的I/O線外，它的第二功能反而更為重要，P3口的第二功能如下表3.1[4]</p><p>　　表3.1P3口的第二功能</p><p>　　7）RST: 9腳，復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩工作時(shí)，

49、RST引腳出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間后，將使單片機(jī)復(fù)位。</p><p>　　8）ALE/:30腳，當(dāng)訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，ALE（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編輯期間，輸入編程脈沖應(yīng)使用此引腳。在平時(shí)，正脈沖信號(hào)在ALE端以不變的頻率周期輸出，其頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于系統(tǒng)校驗(yàn)。[4]</p><p>　　9

50、）PSEN：29腳，外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。</p><p>　　10）/VPP：31腳，訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器控制信號(hào)。當(dāng)為低電平時(shí)，讀取外部程序存儲(chǔ)器；當(dāng)端為高電平時(shí)，則讀取內(nèi)部程序存儲(chǔ)器，設(shè)計(jì)中一般接高電平。[4]</p><p>　　11）XTAL1：19腳，振蕩器反相放大器和內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生電路的輸入端。如采用外部時(shí)鐘源時(shí)，XTAL1為輸入端。</p><p>

51、　　12）XTAL2：18腳，振蕩器反相放大器的輸出端。如采用外部時(shí)鐘源時(shí)，XTAL2應(yīng)懸空不接。</p><p>　　3.2 LCD液晶顯示電路</p><p>　　液晶顯示器以其微功耗、體積小、顯示內(nèi)容豐富、超薄輕巧等諸多優(yōu)點(diǎn)，在各種小系統(tǒng)中得到了更廣泛的應(yīng)用。本設(shè)計(jì)中使用的液晶顯示模塊是OCMJ4X8C。圖3.2所示為本設(shè)計(jì)OCMJ4X8C的連接圖。</p><p

52、>　　圖3.2OCMJ4X8的連接圖</p><p>　　本設(shè)計(jì)LCD采用了并行工作模式，串并模式是由PSB腳（15腳）的電位決定的，低電平為串行模式，高電平為并行模式。如圖3.2所示，液晶的4腳、5腳、6腳分別為控制信號(hào)RS、R/W、E，與STC89C58RD+的P2.5、P2.6、P2.7相連；7腳-14腳為液晶的數(shù)據(jù)通信信口，與89C58RD+的P0口相連接，因?yàn)橛玫搅薖0口，所以在外圍接了個(gè)10K的

53、上拉電阻；3腳VO是對(duì)比度電位引腳，本設(shè)計(jì)采用10K的可變電阻滑動(dòng)端連接VO腳，固定端的一端接VCC，另外一端直接接地，這個(gè)決定了液晶屏是否顯示，只有阻值在特定的位置區(qū)域以內(nèi)才會(huì)顯示。18腳為復(fù)位腳，外接了一個(gè)上電復(fù)位電路。其它管腳為電源腳，直接接5V即可。[23]</p><p>　　3.2.1 OCMJ4x8C液晶顯示器引腳說(shuō)明</p><p>　　OCMJ4X8C各引腳說(shuō)明如下表3.

54、2</p><p>　　表3.2OCMJ4X8C引腳說(shuō)明</p><p>　　3.2.2 OCMJ4x8C并行工作模式介紹</p><p>　　當(dāng)高電位輸入到PSB腳時(shí)時(shí)，模塊將啟用并列模式，在并列模式下可由指令DL FLAG 來(lái)選擇8-位或4-位接口，主控制系統(tǒng)將配合（RS、RW、E、DB0-DB7）來(lái)實(shí)現(xiàn)傳輸達(dá)成。從一個(gè)完整傳輸?shù)牧鞒虂?lái)分析，此時(shí)設(shè)定地指令后若要

55、讀取系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，則要先執(zhí)行DUMMY READ指令一次，正確數(shù)據(jù)才會(huì)被讀取成功，下次讀取時(shí)則不需要DUMMY READ操作，除非又下設(shè)定地址指令。在4位傳輸方式中，每一個(gè)八位的指令或數(shù)據(jù)都將被分為兩個(gè)字節(jié)動(dòng)作：較高4位（DB7-DB4）的資料將會(huì)被放在第一字節(jié)的(DB7-DB4)部分，而較低4位（DB3-DB0）的資料則會(huì)被放在第二字節(jié)的（DB7-DB4）部分，至于相關(guān)的另四位則在4-位傳輸模式中DB3-DB0接口未使用。相關(guān)接口傳輸訊

56、號(hào)如下圖所示。[23]</p><p>　　圖3.38位并行總線數(shù)據(jù)傳輸模式的時(shí)序</p><p>　　圖3.44位并行總線數(shù)據(jù)傳輸模式的時(shí)序</p><p>　　3.2.3 字符顯示</p><p>　　OCMJ4X8C按照每個(gè)中文字符16X16點(diǎn)陣將顯示屏分類4行8列，共32個(gè)區(qū)。每個(gè)區(qū)可顯示1個(gè)中文字符或2個(gè)16X8點(diǎn)陣全顯示ASCⅡ碼

57、字符，即每屏最多可實(shí)現(xiàn)32個(gè)中文字符或64個(gè)ASCⅡ碼字符的顯示。OCMJ4X8C內(nèi)部提供64X2個(gè)字節(jié)的字符顯示RAM緩沖區(qū)（DDRAM）。通過(guò)字符顯示RAM中寫(xiě)入字符顯示編碼來(lái)實(shí)現(xiàn)字符顯示。根據(jù)輸入不同的內(nèi)容信息，可分別在液晶屏上顯示CGRAM（自定義字形）、HCGROM（ASCⅡ碼字庫(kù)）及CGROM(中文字庫(kù))的內(nèi)容。三種不同字型/字符的選擇編碼范圍為：A1A0H-F7FFH顯示8192種GB2312中文字庫(kù)字型，02H-7FH顯

58、示半寬ASCⅡ碼字符，0000-0006H顯示自定義字型。在液晶模塊中，字符顯示RAM的地址為80H-9FH。32個(gè)字符顯示區(qū)域與字符顯示的RAM的地址有著依次對(duì)應(yīng)的關(guān)系。[23]</p><p>　　3.3 語(yǔ)音電路設(shè)計(jì)</p><p>　　傳統(tǒng)的語(yǔ)音錄放需要經(jīng)過(guò)如下過(guò)程：先經(jīng)過(guò)特定的設(shè)備接收，將語(yǔ)音信號(hào)轉(zhuǎn)化為模擬電信號(hào)，模擬電信號(hào)通過(guò)前置放大器放大，帶通濾波再過(guò)濾之后，多余的干擾被去掉

59、，輸入的模擬電信號(hào)再經(jīng)過(guò)自動(dòng)增益控制和A/µ壓縮電路凈化，而后通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，由控制器對(duì)其進(jìn)行處理和存儲(chǔ)，之后再由數(shù)模轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)，達(dá)到放音目的。本設(shè)計(jì)采用了ISD公司的新產(chǎn)品ISD4004語(yǔ)音芯片，該芯片自帶A/D轉(zhuǎn)換和壓縮功能，直接把聲音信號(hào)存儲(chǔ)在芯片內(nèi)的閃存寄存器中，通過(guò)在語(yǔ)音芯片的前端加一個(gè)前置放大電路來(lái)完成聲音信號(hào)的輸入，通過(guò)在輸出端加一個(gè)LM386的功率放大器來(lái)增強(qiáng)聲音輸出信號(hào)。89C58RD+再對(duì)

60、其控制，達(dá)到系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目的。圖3.5為ISD4004語(yǔ)音芯片的外圍連接圖?！?7】</p><p>　　圖3.5ISD4004語(yǔ)音芯片外圍連接圖</p><p>　　單片機(jī)的P1.0-p1.4引腳接按鍵控制報(bào)站器工作過(guò)程中是否放音和放音的內(nèi)容；P1.6接ISD4004的片選信號(hào)SS，控制語(yǔ)音芯片是否被選通；P1.7接芯片的串行輸入引腳MOSI,讀入放音的地址是通過(guò)此引腳來(lái)實(shí)現(xiàn)；P3.2和P

61、3.3分別接中斷引腳INT和串行時(shí)鐘引腳SCLK。通過(guò)一個(gè)濾波電容與揚(yáng)聲器連接到ISD4004芯片音頻信號(hào)輸出引腳AUDOUT；AM CAP是自動(dòng)靜音端，在使用時(shí)通過(guò)一個(gè)電容接地。由于ISD4004的工作電壓是3V而直流電源模塊所提供的供電電壓是5V，因此需要采用變壓器得到3V電壓供ISD4004使用。在放音電路的調(diào)試過(guò)程中，首先需要測(cè)量語(yǔ)音芯片的工作電壓是否達(dá)標(biāo)，如果是則進(jìn)入下級(jí)調(diào)試。再測(cè)量AUDOUT引腳的電壓，看是否可以送入放音地

62、址，要讀入放音地址，引腳的電壓需要達(dá)到1.2V，再后是測(cè)量是否可以放音，可以測(cè)量AUDOUT引腳電壓，若為1.2V則說(shuō)明ISD4004芯片正常工作，可以放音。如果沒(méi)有聽(tīng)到放音則調(diào)試后級(jí)放音電路，看是否后級(jí)電路有問(wèn)題。</p><p>　　3.3.1 ISD4004芯片簡(jiǎn)介</p><p>　　ISD4004語(yǔ)音芯片采用CMOS技術(shù)，內(nèi)含高密多電平閃爍存儲(chǔ)陣列、音頻放大器、自動(dòng)靜噪、防混疊濾

63、波器、平滑濾波器及晶體振蕩器。因此只需很少的外圍器件就可構(gòu)成一個(gè)完整的聲音錄放系統(tǒng)。執(zhí)行操作命令時(shí)，通過(guò)串行通信接口(SPI或Microwire)送入。可用4.0HZ、5.3HZ、6.4HZ、8.0KHZ的采樣頻率，要實(shí)現(xiàn)放音、錄音時(shí)間越長(zhǎng)，則使用的頻率要越低，但音質(zhì)會(huì)有所下降。閃爍存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)著片內(nèi)信息，在斷電情況下可以保持100年，反復(fù)錄音十萬(wàn)次。工作電壓為3V，工作電流為25-30mA,維持電流1µA，單片錄放語(yǔ)音時(shí)間為

64、8-16分鐘，音質(zhì)好，適用于移動(dòng)電話及其它便攜式電子產(chǎn)品中。</p><p>　　3.3.2 ISD4004引腳的功能</p><p>　　電源（VCCA,VCCD）:為了降低噪聲, 不同的電源總線應(yīng)運(yùn)用在芯片的模擬和數(shù)字電路中，并且外封裝的管腳被不同引用才行,模擬和數(shù)字電源端盡可能在靠近供電端處相連，最好分別走線, ,去耦電容盡量靠近器件。[19]</p><p>

65、;　　地線（VSSA,VSSD）:在連接芯片內(nèi)部的數(shù)字電路和模擬電路時(shí)，使用不同的地線連接。</p><p>　　同相模擬輸入端(ANA IN+):這是錄音信號(hào)的同相輸入端，輸入放大器可用差分或單端驅(qū)動(dòng)，使用差分驅(qū)動(dòng)時(shí)，信號(hào)最大幅度：16mV，為峰值。使用單端輸入時(shí)，最大幅度：32mV，為峰值，信號(hào)由耦合電容輸入，芯片頻帶的低端截止頻率由本端的3KΩ電阻輸入阻抗和耦合電容決定。[19]</p>&l

66、t;p>　　音頻輸出(AUD OUT)：能驅(qū)動(dòng)5KΩ的負(fù)載，提供音頻輸出。</p><p>　　反相模擬輸入端(ANA IN-)：在差分驅(qū)動(dòng)時(shí)，作為錄音信號(hào)的反相輸入端。通過(guò)耦合電容輸入信號(hào)，最大幅度為峰值16mV。</p><p>　　片選(SS)：要向語(yǔ)音芯片發(fā)送指令，此端需送入低電平，兩條指令之間為高電平。</p><p>　　串行輸出(MISO)：語(yǔ)音

67、芯片的串行輸出端。本端呈高阻態(tài)，表示ISD未選中。</p><p>　　串行輸入(MOSI)：語(yǔ)音芯片的串行輸入端。在串行時(shí)鐘上升沿之前半個(gè)周期，主控制器應(yīng)將數(shù)據(jù)放到本端，供ISD輸入。[19]</p><p>　　串行時(shí)鐘(SCLK)：語(yǔ)音芯片的時(shí)鐘輸入端。由主控制器產(chǎn)生，作用是同步MISO和MOSI的數(shù)據(jù)傳輸。在SCLK下降沿將數(shù)據(jù)移出ISD，在上升沿將數(shù)據(jù)鎖存到ISD。</p&

68、gt;<p>　　中斷(INT):為漏極開(kāi)路輸出端。指示ISD的放、錄操作已到達(dá)存儲(chǔ)器的末尾---- OVF標(biāo)志。檢測(cè)到內(nèi)部的EOM標(biāo)志時(shí)（只在放音中）---- EOM標(biāo)志,此狀態(tài)位才置1。ISD在任何操作(包括快進(jìn))中檢測(cè)到OVF或EOM時(shí)，本端將變成低電平并保持。在下一個(gè)SPI周期開(kāi)始時(shí)中斷狀態(tài)將清除。中斷狀態(tài)也可用RINT指令讀取。[19]</p><p>　　外部時(shí)鐘(XCLK)：芯片內(nèi)部的

69、采樣時(shí)鐘在出廠前已調(diào)校，在不外接地時(shí)鐘時(shí)，此端必須接地。本端內(nèi)部自帶下拉元件。</p><p>　　行地址時(shí)鐘(RAC):也是漏極開(kāi)路輸出端。ISD存儲(chǔ)器的操作進(jìn)行了一行（ISD4004系列中的存儲(chǔ)器共2400行）的特征是通過(guò)每個(gè)RAC周期表示。該端可用于存儲(chǔ)管理技術(shù)。</p><p>　　自動(dòng)靜噪(AM CAP)：通常本端對(duì)地接1uF的電容，構(gòu)成內(nèi)部信號(hào)電平峰值檢測(cè)電路的一部分。決定自動(dòng)

70、靜噪電路的工作與否，需要通過(guò)內(nèi)部設(shè)定的閾值與檢出的峰值電平進(jìn)行比較。如果自動(dòng)靜噪電路不衰減,則表明為大信號(hào)，靜音時(shí)衰減6dB。自動(dòng)靜噪電路對(duì)信號(hào)幅度的響應(yīng)速度也受1uF的電容的影響。要禁止自動(dòng)靜噪，本端和VCCA接就可以了。[19]</p><p>　　3.3.3 SPI(串行外設(shè)接口)</p><p>　　ISD4004和外圍電路進(jìn)行傳輸是通過(guò)SPI 串行接口。SPI協(xié)議：數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議（

71、同步串行的）假定微控制器SPI的移位寄存器是串行時(shí)鐘SCLK 的下降沿驅(qū)動(dòng)。而對(duì)ISD4004而言, 在下降沿將數(shù)據(jù)送至MISO引腳，在時(shí)鐘上升沿鎖存MOSI引腳的數(shù)據(jù),。協(xié)議的具體內(nèi)容為:</p><p>　　1.當(dāng)SS接收到下降沿時(shí)，所有串行數(shù)據(jù)傳輸開(kāi)始工作。</p><p>　　2.SS端要想保持傳輸，其端口上必須保持低電平,在兩條指令之間則保持高電平。</p><

72、;p>　　3.數(shù)據(jù)在時(shí)鐘下降沿移出，在上升沿移入。</p><p>　　4.要使ISD開(kāi)始錄放操作，需要SS端變低電平，在輸入完地址和指令后。</p><p>　　5.(8位控制碼)加(16位地址碼)是SPI協(xié)議的指令格式。</p><p>　　6.如果遇到EOM或OVF, ISD的任何操作(含快進(jìn))將產(chǎn)生一個(gè)中斷,下一個(gè)SPI周期開(kāi)始時(shí)該中斷狀態(tài)被清除。&l

73、t;/p><p>　　7.要移出ISD的MISO引腳中斷狀態(tài)位，需使用"讀"指令,同時(shí)同步進(jìn)行MOSI端移入控制及地址數(shù)據(jù)。因此要注意器件當(dāng)前進(jìn)行的操作與移入的數(shù)據(jù)是否兼容。當(dāng)然, 在一個(gè)SPI周期里，也允許同時(shí)執(zhí)行讀狀態(tài)和開(kāi)始新的操作。</p><p>　　8.在RUN(運(yùn)行位) 置0時(shí)所有操作結(jié)束，置1時(shí)所有操作開(kāi)始。</p><p>　　9.當(dāng)

74、SS 端上升沿，開(kāi)始執(zhí)行所有指令都。</p><p><b>　?。ㄒ唬┬畔⒖爝M(jìn)</b></p><p>　　不必知道確切的信息地址，通過(guò)快進(jìn)用戶就能跳過(guò)一條信息。遇到EOM 后信息快進(jìn)停止,然后內(nèi)部地址計(jì)數(shù)器加1,并指向下條信息的開(kāi)始處。信息快進(jìn)只用于放音模式。放音速度是正常的1600倍,</p><p><b>　?。ǘ┥想婍樞?/p>

75、</b></p><p>　　要想開(kāi)始操作，器件延時(shí)TPUD(8kHz采樣時(shí),約為25毫秒)后才行。因此,上電指令被用戶發(fā)出后,必須等待TPUD,操作指令才能發(fā)出。 </p><p>　　例如,從00處發(fā)音,應(yīng)遵循如下時(shí)序：</p><p>　　1.發(fā)POWERUP命令;</p><p>　　2.等待上電延時(shí)(TPUD);<

76、/p><p>　　3.發(fā)的SETPLAY命令，其地址值為00; </p><p>　　4.發(fā)PLAY命令。器件會(huì)從此00地址開(kāi)始放音,當(dāng)出現(xiàn)EOM時(shí),立即中斷,停止放音。</p><p>　　如果從00處錄音,則按以下時(shí)序:</p><p>　　1.發(fā)POWER UP命令; </p><p>　　2.等待上電延時(shí)(TPUD

77、); </p><p>　　3.發(fā)POWER UP命令</p><p>　　4.等待2倍TPUD;</p><p>　　5.發(fā)SETREC命令，其地址值為00; </p><p>　　6.發(fā)REC命令。器件便從00地址開(kāi)始錄音,一直到出現(xiàn)OVF(存貯器末尾)時(shí),錄音停止。</p><p>　　表3.3為ISD4004的

78、指令及其相應(yīng)的控制位二進(jìn)制編碼和其所對(duì)應(yīng)的地址，表中的快進(jìn)MC只能在放音操作時(shí)才有效。SPI口的控制位如圖3.6。SPI控制寄存器控制器件的每位功能，如開(kāi)始、信息檢索（快進(jìn)）、錄音、放音、忽略地址指針、停止操作、上電/掉電等，詳見(jiàn)表3.4。</p><p>　　表3.3ISD4004指令表</p><p>　　圖3.6SPI端口控制為</p><p>　　表 3.4

79、 寄存器中各控制位的功能</p><p>　　3.3.4 語(yǔ)音輸入電路</p><p>　　ISD4004的輸入端接的是一個(gè)模擬輸入信號(hào)，通過(guò)一個(gè)ECM連接，從而達(dá)到錄制聲音的目的。</p><p>　　ECM(全稱駐極體電容話筒):一種價(jià)格低，體積小的高靈敏寬頻話音傳感器。阻抗變換和聲電轉(zhuǎn)換兩部分一起組成了駐極體話筒。駐極體振動(dòng)膜是聲電轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵元件。它是一片極薄

80、的塑料膜，當(dāng)聲波振動(dòng)發(fā)生時(shí)，電容兩端的電場(chǎng)將發(fā)生變化，從而產(chǎn)生了隨聲波變化而變化的交變電壓。[19]</p><p>　　錄音時(shí)人只要面向有EMC的任一面錄音即可，兩話筒間用隔音材料填充，工作電壓為1.5V-12V。使用雙話筒語(yǔ)音輸入方式的優(yōu)點(diǎn)是可以降低背景噪聲。電路圖如圖3.7。</p><p>　　圖3.7雙話筒語(yǔ)音輸入級(jí)電路</p><p>　　3.3.5 語(yǔ)

81、音輸出電路</p><p>　　LM386是一種集成音頻功放，具有電源電壓范圍大、外接元件少、總諧波失真小、電壓增益可調(diào)整和自身功耗低等優(yōu)點(diǎn)。低電壓消費(fèi)類產(chǎn)品主要應(yīng)用此元件。為使外圍元件最少，內(nèi)置20的電壓增益。要將電壓增益調(diào)為任意值，只需在1腳和8腳之間增加一只外接電容和電阻，直至200。輸入端以地位參考，同時(shí)輸出端被自動(dòng)偏置到電源電壓的一半，在6V電源電壓下，它的靜態(tài)功耗僅為24mW，使得電池供電的場(chǎng)合特別適

82、合用LM386。[21]</p><p>　　盡管LM386的使用非常簡(jiǎn)單，但因該注意的是，特別在斷電瞬間、器件上電，甚至工作穩(wěn)定后，一些操作（如旋音量調(diào)節(jié)鈕、插拔音頻插頭）都會(huì)造成瞬態(tài)沖擊，在輸出喇叭上會(huì)產(chǎn)生噪音。圖3.8 為ISD4004的輸出端接一個(gè)LM386的功率放大器增強(qiáng)聲音輸出信號(hào)的電路圖。[19]</p><p>　　圖3.8功率放大電路連接圖</p><

83、p>　　3.36 語(yǔ)音芯片電路電源設(shè)計(jì)</p><p>　　由于系統(tǒng)所要求的供電電壓為5V，而ISD4004的工作電壓為3V，因此要得到3V的電壓供于ISD4004使用則要采用變壓電路。本設(shè)計(jì)使用了LM317線性穩(wěn)壓器來(lái)實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音芯片電源的要求。如圖3.9。</p><p>　　圖3.9語(yǔ)音芯片電路電源</p><p>　　3.4 按鍵模塊設(shè)計(jì)</p>

84、;<p>　　鍵盤(pán)是實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話的必要設(shè)備，用戶可用鍵盤(pán)向計(jì)算機(jī)輸入數(shù)據(jù)和命令。根據(jù)按鍵識(shí)別方法，鍵盤(pán)可分為編碼式鍵盤(pán)和非編碼式鍵盤(pán)兩種類型。編碼式鍵盤(pán)（靠硬件識(shí)別）包含有檢測(cè)按下哪一個(gè)鍵并產(chǎn)生相應(yīng)的代碼的一些必要的硬件,而且一般還有將數(shù)據(jù)保持到新鍵按下為止的有關(guān)電路。非編碼鍵盤(pán)是用軟件方法來(lái)分析鍵的閉合與否，它通過(guò)周期性地對(duì)一組按鍵或開(kāi)關(guān)進(jìn)行掃描，查詢是否有鍵閉合。前者常用于一些專用的微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，如ASCⅡ碼鍵盤(pán)等

85、,后者常用于小型的單片機(jī)系統(tǒng)等。</p><p>　　在本設(shè)計(jì)中，采用了獨(dú)立鍵盤(pán)按鍵接口使非編碼鍵盤(pán),鍵盤(pán)與ISD4004、單片機(jī)相連來(lái)控制語(yǔ)音的報(bào)站。設(shè)計(jì)電路如圖3.10【17】</p><p>　　圖3.10鍵盤(pán)設(shè)計(jì)電路圖</p><p>　　對(duì)于非編碼矩陣式鍵盤(pán)，單片機(jī)對(duì)它的控制可采用程序控制掃描方式和中斷掃描方式兩種。鍵掃描過(guò)程中應(yīng)注意的問(wèn)題：</p&

86、gt;<p>　?。?）當(dāng)操作者按下或抬起按鍵時(shí)，按鍵會(huì)產(chǎn)生機(jī)械抖動(dòng)（由彈簧產(chǎn)生），這種抖動(dòng)一般在按下或抬起的瞬間要持續(xù)幾十毫秒（隨按鍵的結(jié)構(gòu)不同而不同）。為防止錯(cuò)誤識(shí)別，必須采用克服誤識(shí)別的措施，如用軟件進(jìn)行延時(shí)再識(shí)別已確定的有效。</p><p>　?。?）在鍵盤(pán)掃描下，鍵按下一次的過(guò)程應(yīng)當(dāng)是從某鍵按下，直到確認(rèn)該鍵已經(jīng)抬起的整個(gè)過(guò)程。</p><p>　　3.5 復(fù)位電

87、路設(shè)計(jì)</p><p>　　單片機(jī)復(fù)位電路設(shè)計(jì)的好壞，直接影響到整個(gè)系統(tǒng)工作的可靠性。89系列單片機(jī)與其他微處理器一樣，在啟動(dòng)的時(shí)候都需要復(fù)位，復(fù)位即使系統(tǒng)各部件及CPU恢復(fù)到初始狀態(tài)，并從初始狀態(tài)開(kāi)始工作。從單片機(jī)的RST引腳輸入到芯片內(nèi)的施密特觸發(fā)器中進(jìn)行復(fù)位。當(dāng)系統(tǒng)處于正常工作狀態(tài)時(shí)，且振蕩器穩(wěn)定后，加在RST引腳上的復(fù)位信號(hào)應(yīng)至少保持2個(gè)機(jī)器周期（24個(gè)振蕩周期）的高電平，則CPU就可以響應(yīng)并實(shí)現(xiàn)一次內(nèi)部

88、復(fù)位，并將ALE和/PSEN兩引腳置為輸入方式（他們?yōu)闇?zhǔn)雙向口）。CPU在RST為高電平的第二個(gè)機(jī)器周期開(kāi)始執(zhí)行內(nèi)部復(fù)位，并且在RST變?yōu)榈碗娖角暗拿總€(gè)周期均重復(fù)執(zhí)行內(nèi)部復(fù)位。執(zhí)行復(fù)位后內(nèi)部各個(gè)寄存器變成如下表3.5所示的狀態(tài)。</p><p>　　表3.5各特殊功能寄存器的復(fù)位值</p><p>　　在本設(shè)計(jì)中復(fù)位電路采用的是上電復(fù)位模式。上電復(fù)位電路圖如圖3.11所示，只要在RST復(fù)位

89、輸入引腳上接一電容至VCC端，下接一個(gè)電阻到地即可。上電復(fù)位的過(guò)程是在加電時(shí)，復(fù)位電路通過(guò)電容,使一個(gè)短暫的高電平信號(hào)加在RST端，隨著VCC對(duì)電容的充電，此高電平信號(hào)逐漸回落。RST端的高電平信號(hào)維持足夠長(zhǎng)的時(shí)間，能保證具有可靠地復(fù)位電路系統(tǒng)。上電時(shí)，VCC的上升時(shí)間約為10ms,而振蕩頻率決定了振蕩器的起振時(shí)間，如晶振頻率為10MHZ，起振時(shí)間為1ms。</p><p>　　圖3.11上電復(fù)位電路</p

90、><p>　　3.6 晶振電路設(shè)計(jì)</p><p>　　時(shí)鐘電路產(chǎn)生CPU的工作時(shí)序脈沖，是CPU正常工作的關(guān)鍵。時(shí)鐘信號(hào)被干擾后將導(dǎo)致CPU的工作時(shí)序發(fā)生紊亂，使得系統(tǒng)不能正常工作。89C58RD+的XTAL1和XTAL2引腳分別為單片機(jī)內(nèi)反相放大器的輸入/輸出端，其頻率范圍為1.2-12MHZ。XTAL2又是內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端。當(dāng)采用石英晶體振蕩器時(shí)，C=30±10PF；當(dāng)采

91、用陶瓷振蕩器時(shí)，C=40±10PF。本設(shè)計(jì)在其兩端各接上一個(gè)C=30PF的石英晶體瓷片電容，采用12HHZ的晶振，為單片機(jī)提供1µs的機(jī)器振蕩周期。其電路連接圖如圖3.12，在圖中，2個(gè)電容起穩(wěn)定振蕩頻率、快速起振的作用，其電容值一般在20-50PF。</p><p>　　圖3.12晶振電路的連接圖</p><p>　　3.7 串口電路設(shè)計(jì)</p><

92、;p>　　本設(shè)計(jì)中單片機(jī)和PC機(jī)之間通信的電平轉(zhuǎn)換采用MAX232芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)。由于單片機(jī)是TTL電平，PC機(jī)是標(biāo)準(zhǔn)的RS-232正負(fù)邏輯狀態(tài)，所以它們之間只有經(jīng)過(guò)相互轉(zhuǎn)換之后才能互相連接。本設(shè)計(jì)中MAX232的連接圖如圖3.13所示，【17】主要分為5個(gè)部分。</p><p>　　1）外接電容：外接有4個(gè)1µF瓷片電容，作用是產(chǎn)生+12V和-12V兩個(gè)電源，提供給RS-232串口電平的需要。<

93、;/p><p>　　2）TTL的輸入：兩路TTL電平的輸入引腳（10腳和11腳），連接單片機(jī)的TXD輸出端口。</p><p>　　3）TTL的輸出：兩路TTL電平的輸出引腳（9腳和12腳），連接單片機(jī)的RXD輸出端口。</p><p>　　4）RS-232的輸入：兩路RS-232邏輯電壓的輸入引腳（8腳和13腳），連接RS-232的TXD輸出端口。</p>

94、<p>　　5）RS-232的輸出：兩路RS-232邏輯電壓的輸出引腳（7腳和14腳），連接RS-232的TXD輸出端口。</p><p>　　圖3.13串口部分連接圖</p><p>　　3.8 系統(tǒng)供電電源電路設(shè)計(jì)</p><p>　　一個(gè)系統(tǒng)要想穩(wěn)定的工作，首先必須保證直流電源穩(wěn)定可靠。電源不穩(wěn)定，有時(shí)甚至是小小的波動(dòng)，就可能造成整個(gè)系統(tǒng)的癱瘓。

95、設(shè)計(jì)中采用了三端固定正電壓集成穩(wěn)壓器7805，來(lái)得到+5V穩(wěn)定電壓。7805是個(gè)三端集成穩(wěn)壓器，它僅有輸入端、輸出端和公共端三個(gè)引腳、芯片內(nèi)部設(shè)有過(guò)流、過(guò)熱保護(hù)以及調(diào)整安全保護(hù)電路，其所需外接元件少，使用方便、可靠，廣泛應(yīng)用與各種電子設(shè)備中。電源電路如圖3.14所示。電容C23和C24起的是濾波作用，消除電源的紋波特性。</p><p>　　圖3.14系統(tǒng)供電電源電路連接圖</p><p>

96、;　　第4章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)</p><p><b>　　4.1主程序流程圖</b></p><p>　　本系統(tǒng)可以分段錄音和分段放音。</p><p>　　首次按下PLAY/REC鍵，使引腳為低電平，同時(shí)按下START鍵，語(yǔ)音芯片從00H開(kāi)始進(jìn)行錄音，錄玩一段后按PUASE，形成一段，再按PUASE鍵，語(yǔ)音芯片從當(dāng)前地址開(kāi)始錄音，按PUSH鍵，

97、便形成第二段。依次向后。按STOP鍵，停止錄音，同時(shí)使首地址寄存器清0，下次錄音從首地址開(kāi)始進(jìn)行錄音。</p><p>　　若使PLAY/REC鍵懸空，第一次按START鍵，提示第一段語(yǔ)音信息。按第二段START鍵，不按STOP鍵，提示第二段語(yǔ)音信息。按第N次，提示第N段語(yǔ)音信息。放音過(guò)程中，若按STOP鍵，下次按放音鍵時(shí)，從第一段開(kāi)始放音。</p><p>　　圖4.1主程序流程圖<

98、;/p><p>　　4.2語(yǔ)音芯片錄放音程序流程圖</p><p>　　語(yǔ)音芯片錄放時(shí)，若有多條語(yǔ)音信息需要錄入到ISD4004中，若要實(shí)現(xiàn)任意組合回放，則必須知道所錄的每段信息的起始地址。ISD4004的24引腳為行地址時(shí)鐘漏極開(kāi)路輸出，每個(gè)RAC周期表示ISD存儲(chǔ)器的操作進(jìn)行了一行。據(jù)此語(yǔ)音段的起始地址，我們就可以直接設(shè)置了，系統(tǒng)錄音模式啟動(dòng)時(shí)，將單片機(jī)的定時(shí)器T0工作在對(duì)RAC信號(hào)的計(jì)數(shù)

99、方式，結(jié)束錄音，則計(jì)數(shù)停止。由此該語(yǔ)音段所占的地址單元數(shù)就知道了，加上該段起始地址，再加1，即為下一語(yǔ)音段的起始地址。通過(guò)鍵盤(pán)輸入已編輯好的各語(yǔ)音段序號(hào)，再按下放音鍵，就實(shí)現(xiàn)了組合回放。根據(jù)EEPROM中的地址表，單片機(jī)通過(guò)口線對(duì)ISD4004發(fā)送相應(yīng)的語(yǔ)音段的起始地址和播放指令，當(dāng)INT1中斷產(chǎn)生時(shí)，結(jié)束該段語(yǔ)音播放，下一段語(yǔ)音的起始地址再?gòu)牡刂繁砩先〕?，繼續(xù)播放。圖4.2為語(yǔ)音芯片放錄音程序流程圖。[20]</p>&

100、lt;p>　　圖4.2語(yǔ)音芯片錄音放音流程圖</p><p>　　4.3LCD漢字顯示流程圖</p><p>　　圖4.3LCD漢字顯示流程圖</p><p>　　顯示流程圖說(shuō)明：首先程序先初始化，然后通過(guò)延時(shí)程序來(lái)檢測(cè)系統(tǒng)忙還是不忙，若不忙則開(kāi)始位定義，寫(xiě)入起始地址。然后系統(tǒng)再進(jìn)行一次忙信號(hào)檢測(cè)，若不忙，就開(kāi)始取第一個(gè)數(shù)據(jù)，直到最后寫(xiě)完，結(jié)束。</p&

101、gt;<p><b>　　總結(jié)</b></p><p>　　經(jīng)過(guò)了幾個(gè)月的學(xué)習(xí)和工作，我終于完成了本畢業(yè)論文的設(shè)計(jì)。從開(kāi)始選擇論文題目到設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)，再到論文文章的完成，每走一步對(duì)我來(lái)說(shuō)都是新的嘗試與挑戰(zhàn)，這也是我在大學(xué)期間獨(dú)立完成的最大的項(xiàng)目。在這段時(shí)間里，我學(xué)到了很多知識(shí)也有很多感受，是自己非常稚嫩的作品一步步完善起來(lái)，每一次改進(jìn)都是學(xué)習(xí)的收獲。經(jīng)過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我覺(jué)得不論

102、從理論知識(shí)還是從實(shí)際操作中都學(xué)到了不少知識(shí)。通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)使我在大學(xué)四年所學(xué)的知識(shí)上得到了提高和掌握。體會(huì)到理論知識(shí)對(duì)實(shí)踐的重要性，還學(xué)會(huì)了高效率的查閱資料、運(yùn)用工具書(shū)、利用網(wǎng)絡(luò)查找資料。我發(fā)現(xiàn)，在我們所使用的書(shū)籍上有一些知識(shí)在實(shí)際應(yīng)用中其實(shí)并不是十分理想，各種參數(shù)都需要自己去調(diào)整。偶而還會(huì)遇到錯(cuò)誤的資料，這就需要我們注重實(shí)踐環(huán)節(jié)。在設(shè)計(jì)中也出現(xiàn)了不少的問(wèn)題，在程序編制時(shí)由于知識(shí)點(diǎn)掌握的還不夠扎實(shí)以及經(jīng)驗(yàn)上的不足，暴露出了我在實(shí)踐當(dāng)中

103、動(dòng)手能力的不足，不過(guò)在李老師的認(rèn)證指導(dǎo)下以及通過(guò)查閱資料、認(rèn)真分析思考使各個(gè)問(wèn)題都得到了解決。</p><p><b>　　[參考文獻(xiàn)]</b></p><p>　　[1] 曹琳琳, 曹巧媛. 單片機(jī)原理及接口技術(shù)[M]. 北京: 國(guó)防科技大學(xué)出版社,2000. </p><p>　　[2] 胡漢才. 單片機(jī)原理及其接口技術(shù)[M]. 清華大學(xué)出

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