公交車站自動(dòng)報(bào)站器的設(shè)計(jì)--畢業(yè)論文

1、<p>　　鄭州電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)生論文</p><p>　　題目：公交車站自動(dòng)報(bào)站器的設(shè)計(jì)</p><p>　　系 別 電力工程系 </p><p>　　專 業(yè) </p><p>　　班 級(jí) </p><p>　　學(xué) 號(hào)

2、 </p><p>　　姓 名 </p><p>　論文成績(jī)指導(dǎo)教師</p><p>　答辯成績(jī)主答辯教師</p><p>　綜合成績(jī)答辯委員會(huì)主任</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　公共汽車為外出的人們提供

3、了方便快捷的服務(wù)，而公共汽車的報(bào)站直接影響服務(wù)的質(zhì)量。傳統(tǒng)由乘務(wù)人員人工報(bào)站，該方式因其效果太差和工作強(qiáng)度太大，在很多大城市已經(jīng)被淘汰。近年來(lái)，隨著科學(xué)技術(shù)的日益發(fā)展和進(jìn)步，微型計(jì)算機(jī)技術(shù)已經(jīng)在許多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。在聲學(xué)領(lǐng)域，微機(jī)技術(shù)與各種語(yǔ)音芯片相結(jié)合，即可完成語(yǔ)音的合成技術(shù)，使得汽車報(bào)站器的實(shí)現(xiàn)成為可能，從而為市民提供了更加人性化的服務(wù)。鑒于傳統(tǒng)公交車報(bào)站系統(tǒng)的不足之處，結(jié)合公交車輛的使用特點(diǎn)及實(shí)際營(yíng)運(yùn)環(huán)境，設(shè)計(jì)了一種由單片機(jī)

4、控制的公交車自動(dòng)報(bào)站系統(tǒng)。</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　緒 論1</b></p><p>　　第1章變電站總體分析2</p><p>　　1.1 課題研究的背景及意義2</p><p>　　1.2 報(bào)站器的動(dòng)態(tài)發(fā)展趨勢(shì)2&l

5、t;/p><p>　　1.3 設(shè)計(jì)的主要目標(biāo)任務(wù)3</p><p>　　1.4 技術(shù)指標(biāo)3</p><p>　　第2章 方案的選擇與論證4</p><p>　　2.1 方案比較4</p><p>　　2.1.1 方案一4</p><p>　　2.1.2 方案二5</p>&

6、lt;p>　　2.2 方案選擇5</p><p>　　第3章 硬件電路的設(shè)計(jì)7</p><p>　　3.1 主控電路的設(shè)計(jì)7</p><p>　　3.1.1 關(guān)于AT89C51單片機(jī)7</p><p>　　3.1.2 振蕩器電路的設(shè)計(jì)10</p><p>　　3.1.3 復(fù)位電路的設(shè)計(jì)12</p

7、><p>　　3.1.4 電壓變換電路的設(shè)計(jì)16</p><p>　　3.2 脈沖檢測(cè)電路的設(shè)計(jì)16</p><p>　　3.2.1 霍爾器件簡(jiǎn)介16</p><p>　　3.2.2 光電耦合器簡(jiǎn)介18</p><p>　　3.2.3 脈沖檢測(cè)電路的設(shè)計(jì)19</p><p>　　3.3 語(yǔ)

8、音輸出電路的設(shè)計(jì)19</p><p>　　3.3.1 關(guān)于語(yǔ)音芯片19</p><p>　　3.3.2 錄音、放音電路的設(shè)計(jì)25</p><p>　　3.4 LED顯示電路的設(shè)計(jì)28</p><p>　　3.4.1 LED顯示器件簡(jiǎn)介28</p><p>　　3.4.2 6116芯片簡(jiǎn)介31</p&g

9、t;<p>　　3.4.3 LED點(diǎn)陣漢字顯示電路的設(shè)計(jì)32</p><p>　　第4章 軟件設(shè)計(jì)34</p><p>　　4.1 主控程序的設(shè)計(jì)34</p><p>　　4.1.1 流程圖流程圖如圖4.1所示：35</p><p>　　4.1.2 程序清單36</p><p>　　4.2 語(yǔ)音

10、報(bào)站程序的設(shè)計(jì)39</p><p>　　4.2.1 流程圖39</p><p>　　4.2.2 程序清單39</p><p>　　4.3 LED漢字顯示程序的設(shè)計(jì)44</p><p><b>　　總 結(jié)46</b></p><p><b>　　致 謝47</b>

11、;</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)48</b></p><p><b>　　緒 論</b></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)改變傳統(tǒng)語(yǔ)音報(bào)站器必須有司機(jī)操控才能工作的落后方式，進(jìn)站、出站自動(dòng)播報(bào)站名及服務(wù)用語(yǔ)，為市民提供更人性化，更完善的服務(wù)。</p><p>　　隨

12、著科學(xué)技術(shù)的日益發(fā)展和進(jìn)步, 無(wú)人售票公交車在街頭多起來(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。</p><p>　　第1章變電站總體分析</p><p>　　1.1 課題研究的背景及意義</p><p>　　公共汽車為外出的人們提供了方便快捷的服務(wù)，而公共汽車的報(bào)站直接影響服務(wù)的質(zhì)量。傳統(tǒng)由

13、乘務(wù)人員人工報(bào)站，該方式因其效果太差和工作強(qiáng)度太大，在很多大城市已經(jīng)被淘汰。近年來(lái)，隨著科學(xué)技術(shù)的日益發(fā)展和進(jìn)步，微型計(jì)算機(jī)技術(shù)已經(jīng)在許多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。在聲學(xué)領(lǐng)域，微機(jī)技術(shù)與各種語(yǔ)音芯片相結(jié)合，即可完成語(yǔ)音的合成技術(shù)，使得汽車報(bào)站器的實(shí)現(xiàn)成為可能，從而為市民提供了更加人性化的服務(wù)。鑒于傳統(tǒng)公交車報(bào)站系統(tǒng)的不足之處，結(jié)合公交車輛的使用特點(diǎn)及實(shí)際營(yíng)運(yùn)環(huán)境，設(shè)計(jì)了一種由單片機(jī)控制的公交車自動(dòng)報(bào)站系統(tǒng)。</p><p

14、>　　公交車自動(dòng)報(bào)站器的設(shè)計(jì)主要是為了彌補(bǔ)改變傳統(tǒng)語(yǔ)音報(bào)站器必須有司機(jī)操控才能工作的落后方式，進(jìn)站、出站自動(dòng)播報(bào)站名及服務(wù)用語(yǔ)，為市民提供更人性化，更完善的服務(wù)。</p><p>　　1.2 報(bào)站器的動(dòng)態(tài)發(fā)展趨勢(shì)</p><p>　　公共汽車行駛在現(xiàn)代文明程度高的市區(qū)，它是一道流動(dòng)的風(fēng)景線，因而對(duì)整車外形乃至色彩都有更高的要求。作為公共汽車還要求有醒目和減少乘務(wù)人員勞動(dòng)強(qiáng)度的電子報(bào)站

15、器，電子顯示路牌，無(wú)人售票裝置，前后電視監(jiān)視系統(tǒng)等新技術(shù)的采用也將越來(lái)越普及。</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的服務(wù)質(zhì)</p><p>　　量。目前公交車報(bào)站有三種方式，一種是利用GPS全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)的公交車報(bào)站系統(tǒng)，在司機(jī)座位后面隔板上，安裝了一臺(tái)15英寸的液晶電視和 GPS信號(hào)接收器，安裝了這套設(shè)備后，公交車在語(yǔ)音報(bào)站的同時(shí)，通過(guò)液

16、晶電視還可以顯示到站站名的字幕，這樣如果沒(méi)聽(tīng)清報(bào)站的話，通過(guò)顯示屏，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，以短信的形式傳送到顯示屏上，同時(shí)車載臺(tái)會(huì)發(fā)出相應(yīng)的提示音；駕駛員也可以通過(guò)相應(yīng)的工具進(jìn)行回復(fù)。目前在美國(guó)部分城市GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)已經(jīng)投入使用，國(guó)內(nèi)也有此類產(chǎn)品的研制開(kāi)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。另外兩種是手動(dòng)電子報(bào)站和人工報(bào)站的方式，而它們都離不開(kāi)司務(wù)人員

17、，加大司乘人員的工作強(qiáng)度。手動(dòng)電子報(bào)站一般有司機(jī)或者乘務(wù)員控制，經(jīng)常出現(xiàn)錯(cuò)報(bào)，誤報(bào)的情況。</p><p>　　城市公共交通是市民出行的主要交通工具之一。提供舒適，安全、便捷的乘車環(huán)境，對(duì)于公交企業(yè)來(lái)說(shuō)，不僅是應(yīng)盡的責(zé)任，亦是不斷追求的目標(biāo)。</p><p>　　1.3 設(shè)計(jì)的主要目標(biāo)任務(wù)</p><p>　　本課題要求設(shè)計(jì)一公交車自動(dòng)報(bào)站系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)公交車的語(yǔ)音自

18、動(dòng)報(bào)站，即在進(jìn)站、出站時(shí)候自動(dòng)播報(bào)語(yǔ)音提示信息及服務(wù)用語(yǔ)，同時(shí)利用LED點(diǎn)陣電路進(jìn)行漢字顯示。本設(shè)計(jì)要求利用AT89C51作為主控芯片完成主控電路的設(shè)計(jì)，輔助電路要求包括語(yǔ)音電路、漢字點(diǎn)陣顯示電路、電源電路等。</p><p><b>　　1.4 技術(shù)指標(biāo)</b></p><p><b>　　工作電壓 24V</b></p>&l

19、t;p><b>　　靜態(tài)功耗 6W</b></p><p><b>　　音頻輸出 10W</b></p><p>　　信噪比 34DB</p><p>　　系統(tǒng)容量 可容納300個(gè)站點(diǎn)信息和8分鐘語(yǔ)音廣告信息</p><p>　　環(huán)境溫度 -30℃～80℃</p>

20、<p>　　最大廣告條數(shù) 100條</p><p>　　第2章 方案的選擇與論證</p><p>　　公交車自動(dòng)報(bào)站系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要是對(duì)里程計(jì)數(shù)來(lái)控制報(bào)站時(shí)刻，進(jìn)站、出站自動(dòng)播報(bào)站名及服務(wù)用語(yǔ)，準(zhǔn)確、及時(shí)、完全不需要人工介入。本章介紹了兩種不同的方案，并將其進(jìn)行對(duì)比。</p><p><b>　　2.1 方案比較</b></p&

21、gt;<p><b>　　2.1.1 方案一</b></p><p>　　公交車站自動(dòng)報(bào)站器的設(shè)計(jì)，對(duì)車輪軸的轉(zhuǎn)角的脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，將計(jì)數(shù)值與預(yù)置值對(duì)比，即可確定報(bào)站時(shí)刻，達(dá)到準(zhǔn)確自動(dòng)的目的。以AT89C51為主控芯片，對(duì)外來(lái)脈沖計(jì)數(shù)，結(jié)合語(yǔ)音芯片ISD4004輸出語(yǔ)音。系統(tǒng)由脈沖檢測(cè)、脈沖計(jì)數(shù)、CPU控制、控制信號(hào)、語(yǔ)音芯片、輸出顯示等組成。原理框圖如圖2.1所示。</p

22、><p><b>　　圖2.1 原理框圖</b></p><p>　　1. 脈沖檢測(cè)：該系統(tǒng)關(guān)鍵是對(duì)轉(zhuǎn)軸所轉(zhuǎn)過(guò)的圈數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)，考慮到車輛將在復(fù)雜的 環(huán)境中運(yùn)行，故采用可靠的霍爾元件DN6848作為信號(hào)的采集裝置，再經(jīng)光電耦合器4N25輸入給單片機(jī)。</p><p>　　2. 脈沖計(jì)數(shù)：光電耦合器的信號(hào)進(jìn)入C51后，采用中斷方式對(duì)脈沖計(jì)數(shù)。外部晶振1

23、2MHz。</p><p>　　3. CPU控制：程序中將計(jì)數(shù)值于預(yù)置值進(jìn)行比較，判斷是否到站，當(dāng)?shù)秸緯r(shí)就輸出信號(hào)控制語(yǔ)言芯片進(jìn)行報(bào)站。</p><p>　　4. 控制按鍵：用于手動(dòng)控制、手動(dòng)調(diào)整、預(yù)置值的輸入等</p><p>　　5. 語(yǔ)言芯片：由專用語(yǔ)音芯片ISD4004組成，可擦寫，便于在不同公交線上使用。</p><p>　　6.

24、輸出顯示：LED點(diǎn)陣漢字顯示。</p><p>　　7. 預(yù)置存儲(chǔ)：采用兩種方式存儲(chǔ)，一種是在燒寫器上將數(shù)據(jù)寫入，另一種是在車上，單片機(jī)處于輸入狀態(tài)，車輛行駛一遍，將站與站之間的脈沖數(shù)寫入片內(nèi)。</p><p><b>　　2.1.2 方案二</b></p><p>　　利用8031單片機(jī)作為CPU來(lái)進(jìn)行總體控制，當(dāng)汽車到達(dá)某站時(shí)，汽車司機(jī)通過(guò)

25、鍵盤來(lái)控制本系統(tǒng)進(jìn)行工作，并且，系統(tǒng)將使用狀態(tài)指示電路，向司機(jī)指示出當(dāng)前的行駛方向及站號(hào)（如與實(shí)際方向不符，司機(jī)可通過(guò)鍵盤來(lái)調(diào)整）。原理圖框圖如圖2.2所示。</p><p>　　圖2.2 原理框圖</p><p>　　本系統(tǒng)使用8031作為CPU，由CPU來(lái)控制語(yǔ)音合成芯片TC8830AF，使其工作在CPU控制模式下。當(dāng)系統(tǒng)進(jìn)行語(yǔ)音再生時(shí)，由CPU控制語(yǔ)音合成電路中的語(yǔ)音芯片來(lái)讀取其外

26、接的存儲(chǔ)器內(nèi)部的語(yǔ)音信息，并合成語(yǔ)音信號(hào)，再通過(guò)語(yǔ)音輸出電路，進(jìn)行語(yǔ)音報(bào)站和提示。CPU同時(shí)通過(guò)程序讀取漢字信息，送入LED點(diǎn)陣顯示電路來(lái)進(jìn)行漢字提示。當(dāng)系統(tǒng)進(jìn)行語(yǔ)音錄制時(shí)，語(yǔ)音信號(hào)通過(guò)語(yǔ)音輸入電路輸入給語(yǔ)音合成電路中的語(yǔ)音合成芯片，由語(yǔ)音合成芯片進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，并將生成的數(shù)字語(yǔ)音信息存儲(chǔ)到語(yǔ)音存儲(chǔ)芯片中，從而建立語(yǔ)音庫(kù)。</p><p><b>　　2.2 方案選擇</b></p>

27、;<p>　　將方案一與方案二進(jìn)行比較，方案二是采用8031單片機(jī)控制，通過(guò)鍵盤來(lái)控制報(bào)站時(shí)刻，并不完全符合設(shè)計(jì)的要求，它仍然需要操作員員手動(dòng)控制，所以本課題決定選用方案一，它使用AT89C51作為主控制芯片，通過(guò)對(duì)里程的計(jì)數(shù)來(lái)控制報(bào)站時(shí)刻，完全無(wú)需人工介入，選用的語(yǔ)音芯片是美國(guó)ISD公司的ISD4004，該芯片與其它語(yǔ)音芯片相比較，其語(yǔ)音音質(zhì)好，錄放時(shí)間長(zhǎng)。</p><p>　　第3章 硬件電路的

28、設(shè)計(jì)</p><p>　　公交車報(bào)站系統(tǒng)主要由四個(gè)部分組成，即主控電路、脈沖檢測(cè)電路、語(yǔ)音電路以及LED點(diǎn)陣漢字顯示電路。各部分電路的設(shè)計(jì)在本章中做了詳細(xì)的說(shuō)明。</p><p>　　3.1 主控電路的設(shè)計(jì)</p><p>　　3.1.1 關(guān)于AT89C51單片機(jī)</p><p>　　AT89C單片機(jī)的結(jié)構(gòu)框圖如圖3.1所示。它主要由下面幾個(gè)

29、部分組成：1個(gè)8位中央處理單元（CPU）、片內(nèi)Flash存儲(chǔ)器、片內(nèi)RAM、4個(gè)8位的雙向可尋址I/O口、1個(gè)全雙工UART（通用異步接收發(fā)送器）的串行接口、2個(gè)16位的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、多個(gè)優(yōu)先級(jí)的嵌套中斷結(jié)構(gòu)，以及一個(gè)片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路。在AT89C單片機(jī)結(jié)構(gòu)中，最顯著的特點(diǎn)是內(nèi)部含有Flash存儲(chǔ)器，而在其他方面的結(jié)構(gòu)，則和Inter公司的8051的結(jié)構(gòu)沒(méi)有太大的區(qū)別。</p><p>　　圖3.1 AT8

30、9C單片機(jī)的結(jié)構(gòu)框圖</p><p>　　3.1.1.1 主要性能</p><p>　　1. 與MCS-51 兼容</p><p>　　2. 4K字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器</p><p>　　壽命：1000次寫/擦循環(huán)</p><p>　　數(shù)據(jù)保留時(shí)間：10年</p><p>　　3. 全靜態(tài)工作：

31、0Hz-24Hz</p><p>　　4. 三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定</p><p>　　5. 128*8位內(nèi)部RAM</p><p>　　6. 32可編程I/O線</p><p>　　7. 兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器</p><p><b>　　8. 6個(gè)中斷源</b></p><p

32、>　　9. 可編程串行通道</p><p>　　10. 片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路</p><p>　　另外，AT89C51是用靜態(tài)邏輯來(lái)設(shè)計(jì)的，其工作頻率可下降到0Hz，并提供兩種可用軟件來(lái)選擇的省電方式——空閑方式（Idle Mode）和掉電方式（Power Down Mode）。在空閑方式中，CPU停止工作，而RAM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串行口和中斷系統(tǒng)都繼續(xù)工作。在掉電方式中，片內(nèi)振蕩

33、器停止工作，由于時(shí)鐘被“凍結(jié)”，使一切功能都暫停，故只保存片內(nèi)RAM中的內(nèi)容，直到下一個(gè)硬件復(fù)位為止。</p><p>　　3.1.1.2 引腳功能說(shuō)明</p><p>　　AT89C51引腳圖如圖3.2所示。</p><p>　　圖3.2 AT89C51引腳圖</p><p><b>　　VCC：供電電壓。</b>&

34、lt;/p><p><b>　　VSS：接地。</b></p><p>　　P0口：P0口為一個(gè)8位漏級(jí)開(kāi)路雙向I/O口，每腳可吸收8個(gè)TTL門電流。當(dāng)P1口的管腳第一次寫1時(shí)，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的低八位。在FIASH編程時(shí)，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，P0輸出原碼，此時(shí)P0外部必須被拉高。<

35、;/p><p>　　P1口：P1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。</p><p>　　P2口：P2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個(gè)TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為

36、輸入。并因此作為輸入時(shí)，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。</p><p>　　P3口：P3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O

37、口，可接收輸出4個(gè)TTL門電流。當(dāng)P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。</p><p>　　P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示：</p><p><b>　　口管腳 備選功能</b></p><p>　　P3.0 RXD（串行

38、輸入口）</p><p>　　P3.1 TXD（串行輸出口）</p><p>　　P3.2 /INT0（外部中斷0）</p><p>　　P3.3 /INT1（外部中斷1）</p><p>　　P3.4 T0（記時(shí)器0外部輸入）</p><p>　　P3.5 T1（記時(shí)器1外部輸入）</p><p&

39、gt;　　P3.6 /WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通）</p><p>　　P3.7 /RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通）</p><p>　　P3口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。</p><p>　　RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持RST腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。</p><p>　　ALE/PROG：當(dāng)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，地

40、址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此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定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過(guò)一個(gè)ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時(shí)， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)AL

41、E禁止，置位無(wú)效。</p><p>　　/PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次/PSEN有效。但在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的/PSEN信號(hào)將不出現(xiàn)。</p><p>　　/EA/VPP：當(dāng)/EA保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（0000H-FFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式1時(shí)，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)/E

42、A端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。</p><p>　　XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。</p><p>　　XTAL2：來(lái)自反向振蕩器的輸出。</p><p>　　3.1.2 振蕩器電路的設(shè)計(jì)</p><p>　　89系列單片機(jī)的內(nèi)部振蕩器電路如圖

43、3.3所示，由一個(gè)單級(jí)反相器組成。XTAL1為反相器的輸入，XTAL2為反相器的輸出。可以利用它內(nèi)部的振蕩器產(chǎn)生時(shí)鐘，只要在XTAL1和XTAL2引腳上外接一個(gè)晶體及電容組成的并聯(lián)諧振電路，便構(gòu)成一個(gè)完整的振蕩信號(hào)發(fā)生器，如圖3.5示，此方法稱為內(nèi)部方式。</p><p>　　另一種使用方法如圖3.4示，由外部時(shí)鐘源提供一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)到XTAL1端輸入，而XTAL2端浮空。在組成一個(gè)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)時(shí)，多數(shù)采用圖3.

44、5所示的方法，這種方式的結(jié)構(gòu)緊湊，成本低廉，可靠性高。</p><p>　　振蕩器的等效電路如圖3.5上部所示。在圖中給出了外接元件，即外接晶體及電容C1，C2，并組成并聯(lián)諧振電路。在電路中，對(duì)電容C1和C2的值要求不是很嚴(yán)格，如果用高質(zhì)的晶振，則不管頻率為多少，C1，C2通常都選擇30pF。有時(shí)，在某些應(yīng)用場(chǎng)合，為了降低成本，晶體振蕩器可用陶瓷振蕩器代替。如果使用陶瓷振蕩器，則電容C1，C2的值取47pF。&l

45、t;/p><p>　　圖3.3 AT89C51單片機(jī)內(nèi)部振蕩器電路</p><p>　　圖3.4 外部時(shí)鐘接法</p><p>　　圖3.5 片內(nèi)振蕩器等效電路</p><p>　　通常，在單片機(jī)中對(duì)所使用的振蕩晶體的參數(shù)要求如下：</p><p>　　ESR（等效串聯(lián)電阻）：根據(jù)所需頻率按圖366選取。</p

46、><p>　　C0（并聯(lián)電容）：最大7.0pF。</p><p>　　CL（負(fù)載電容）：30pF+3pF。</p><p>　　通常，其誤差及溫度變化的范圍要按系統(tǒng)的要求來(lái)確定。</p><p>　　圖3-6 ESR與頻率的關(guān)系曲線</p><p>　　在本設(shè)計(jì)中，采用的是內(nèi)部方式，即如圖3.5所示，在XTAL1和XTA

47、L2引腳上外接一個(gè)12MHZ的晶振及兩個(gè)47pF的電容組成。</p><p>　　3.1.3 復(fù)位電路的設(shè)計(jì)</p><p>　　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，使CPU及系統(tǒng)各部件處于確定的初始狀態(tài)，并從初始狀態(tài)開(kāi)始工作。89系列單片機(jī)的復(fù)位信號(hào)是從RST引腳輸入到芯片內(nèi)的施密特觸發(fā)器中的。當(dāng)系統(tǒng)處于正常工作狀態(tài)時(shí)，且振蕩器穩(wěn)定后，如RST引腳上有一個(gè)高電平并維

48、持2個(gè)機(jī)器周期（24個(gè)振蕩周期），則CPU就可以響應(yīng)并將系統(tǒng)復(fù)位。復(fù)位時(shí)序如圖3.7所示，因外部的復(fù)位信號(hào)是與內(nèi)部時(shí)鐘異步的，所以在每個(gè)機(jī)器周期的S5P2都對(duì)RST引腳上的狀態(tài)采樣。當(dāng)在RST端采樣到“1”信號(hào)且該信號(hào)維持19個(gè)振蕩周期以后，將ALE和/PSEN接成高電平 ，使器件復(fù)位。在RST端電壓變低后，經(jīng)過(guò)1-2個(gè)機(jī)器周期后退出復(fù)位狀態(tài)，重新啟動(dòng)時(shí)鐘，并恢復(fù)ALE和/PSEN的狀態(tài)。如果在系統(tǒng)復(fù)位期間將ALE和/PSEN引腳拉成低

49、電平，則會(huì)引起芯片進(jìn)入不定狀態(tài)。</p><p>　　圖3.7 內(nèi)部復(fù)位定時(shí)時(shí)序</p><p>　　3.1.3.1 手動(dòng)復(fù)位</p><p>　　手動(dòng)復(fù)位需要人為在復(fù)位輸入端RST上加入高電平。一般采用的辦法是在RST端和正電源VCC之間接一個(gè)按鈕。當(dāng)人為按下按鈕時(shí)，則VCC的+5V電平就會(huì)直接加到RST端。由于人的動(dòng)作很快也會(huì)使按鈕保持接通達(dá)數(shù)十毫秒，所以，保證

50、能滿足復(fù)位的時(shí)間要求。手動(dòng)復(fù)位的電路如圖3.8所示。</p><p>　　圖3.8 手動(dòng)復(fù)位電路</p><p>　　3.1.3.2 上電復(fù)位</p><p>　　AT89C51的上電復(fù)位電路如圖3.9所示，只要在RST復(fù)位輸入引腳上接一電容至VCC端，下接一個(gè)電阻到地即可。對(duì)于CMOS型單片機(jī)，由于在RST端內(nèi)部有一個(gè)下拉電阻，故可將外部電阻去掉，而將外接電容減至

51、1uF。</p><p>　　上電復(fù)位的過(guò)程是在加電時(shí)，復(fù)位電路通過(guò)電容加給RST端一個(gè)短暫的高電平信號(hào)，此高電平信號(hào)隨著Vcc對(duì)電容的充電過(guò)程而逐漸回落，即RST端的高電平信號(hào)必須維持足夠長(zhǎng)的時(shí)間。</p><p>　　上電時(shí)，Vcc的上升時(shí)間約為10ms，而振蕩器的起振時(shí)間取決于振蕩頻率，如晶振頻率為10MHz，起振時(shí)間為1ms；晶振頻率為1MHz，起振時(shí)間則為10ms。</p&

52、gt;<p>　　在圖3.8的復(fù)位電路中，當(dāng)Vcc掉電時(shí)，必然會(huì)使RST端電壓迅速下降到0V以下，但是，由于內(nèi)部電路的限制作用，這個(gè)負(fù)電壓將不會(huì)對(duì)器件產(chǎn)生損害。另外，在復(fù)位期間，端口引腳處于隨機(jī)狀態(tài)，復(fù)位后，系統(tǒng)將端口置為全“1”態(tài)。</p><p>　　如果系統(tǒng)在上電時(shí)得不到有效的復(fù)位，則在程序計(jì)數(shù)器PC中將得不到一個(gè)合適的初值，因此，CPU可能會(huì)從一個(gè)未被定義的位置開(kāi)始執(zhí)行程序。</p&g

53、t;<p>　　圖3.9 上電復(fù)位電路</p><p>　　3.1.3.3 復(fù)位后寄存器的狀態(tài)</p><p>　　當(dāng)系統(tǒng)復(fù)位時(shí)，內(nèi)部寄存器的狀態(tài)如表3.1所列，即在SFRS中，除了端口鎖存器、堆棧指針SP和串行口的SBUF外，其余的寄存器全部清0，端口鎖存器的復(fù)位值為0FFH，堆棧指針值為07H，SBUF內(nèi)為不定值。內(nèi)部RAM的狀態(tài)不受復(fù)位的影響，在系統(tǒng)上電時(shí)，RAM的內(nèi)容

54、是不定的。</p><p>　　表3.1 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，即如圖3.9所示。</p><p>　　3.1.4 電壓變換電路的設(shè)計(jì)</p><p>　　公交車上所使用的電源電壓為24V，而AT89C51芯片的工作電壓為5V，所以需要將24V的電壓轉(zhuǎn)換成5V電壓。設(shè)計(jì)中采用了三端固

55、定正電壓集成穩(wěn)壓器7805，來(lái)得到+5V穩(wěn)定電壓。電壓變換電路如圖3.10所示。 集成穩(wěn)壓器是指將不穩(wěn)定的直流電壓變?yōu)榉€(wěn)定的直流電壓的集成電路。由于集成穩(wěn)壓器具有穩(wěn)壓精度高、工作穩(wěn)定可靠、外圍電路簡(jiǎn)單、體積小、重量輕等顯箸優(yōu)點(diǎn)，在各種電源電路中得到了普遍的應(yīng)用。常用的集成穩(wěn)壓器有：金屬圓形封裝、金屬菱形封裝、塑料封裝、帶散熱板塑封、扁平式封裝、雙列直插式封裝等。在電子制用中應(yīng)用較多的是三端固定輸出穩(wěn)壓器。 78xx系

56、列集成穩(wěn)壓器是常用的固定正輸出電壓的集成穩(wěn)壓器，輸出電壓有5V、6V、9V、12V、15V、18V、24V等規(guī)格，最大輸出電流為1.5A。它的內(nèi)部含有限流保護(hù)、過(guò)熱保護(hù)和過(guò)壓保護(hù)電路，采用了噪聲低、溫度漂移小的基準(zhǔn)電壓源，工作穩(wěn)定可靠。根據(jù)輸出電流值的不同，選用不同系列的芯片，當(dāng)電流小于100mA時(shí)，可以選用78L00系列；當(dāng)電流在0.5A以內(nèi)時(shí)，可選用78M00系列；當(dāng)電流在1.5A以內(nèi)，應(yīng)選用7800系列的芯片。7805的最大輸出電

57、流為1.5A</p><p>　　圖3.10 電壓變換電路</p><p>　　3.2 脈沖檢測(cè)電路的設(shè)計(jì)</p><p>　　3.2.1 霍爾器件簡(jiǎn)介</p><p>　　3.2.1.1 霍爾器件的分類</p><p>　　霍爾器件是一種磁傳感器。用它們可以檢測(cè)磁場(chǎng)及其變化，可在各種與磁場(chǎng)有關(guān)的場(chǎng)合中使用?；魻柶骷?/p>

58、霍爾效應(yīng)為其工作基礎(chǔ)。</p><p>　　霍爾器件具有許多優(yōu)點(diǎn)，她們的結(jié)構(gòu)牢固，體積小，重量輕，壽命長(zhǎng)，安裝方便，功耗小，頻率高（可達(dá)1MHZ），耐震動(dòng)，不怕灰塵、油污、水汽及鹽霧等的污染或腐蝕。</p><p>　　霍爾線性器件的精度高、線性度好；霍爾開(kāi)關(guān)器件無(wú)觸點(diǎn)、無(wú)磨損、輸出波形清晰、無(wú)抖動(dòng)、無(wú)回跳、位置重復(fù)精度高（可達(dá)um級(jí)）。取用了各種補(bǔ)償和保護(hù)措施的霍爾器件的工作溫度范圍寬，

59、可達(dá)-55℃～150℃。</p><p>　　按照霍爾器件的功能，可將它們分為霍爾線性器件和霍爾開(kāi)關(guān)器件。前者輸出模擬量，后者輸出數(shù)字量。</p><p>　　按照被檢測(cè)的對(duì)象的性質(zhì)，可將它們的應(yīng)用分為直接應(yīng)用和間接應(yīng)用。前者是直接檢測(cè)出受檢測(cè)對(duì)象本身的磁場(chǎng)或磁特性，后者是檢測(cè)受檢對(duì)象上人為設(shè)置的磁場(chǎng)，用這個(gè)磁場(chǎng)來(lái)作被檢測(cè)的信息的載體，通過(guò)它，將許多非電、非磁的物理量例如力、力矩、壓力、應(yīng)

60、力、位置、位移、速度、加速度、角度、角速度、轉(zhuǎn)數(shù)、轉(zhuǎn)速以及工作狀態(tài)發(fā)生變化的時(shí)間等，轉(zhuǎn)變成電量來(lái)進(jìn)行檢測(cè)和控制。</p><p>　　3.2.1.2 工作磁體的設(shè)置</p><p>　　用磁場(chǎng)作為被傳感物體的運(yùn)動(dòng)和位置信息載體時(shí)，一般采用永久磁鋼來(lái)產(chǎn)生工作磁場(chǎng)。例如，用一個(gè)5×4×2.5（）的釹鐵硼Ⅱ號(hào)磁鋼，就可在它的磁極表面上得到約2300高斯的磁感應(yīng)強(qiáng)度。在空氣隙中

61、，磁感應(yīng)強(qiáng)度會(huì)隨距離增加而迅速下降。為保證霍爾器件，尤其是霍爾開(kāi)關(guān)器件的可靠工作，在應(yīng)用中要考慮有效工作氣隙的長(zhǎng)度。在計(jì)算總有效工作氣隙時(shí)，應(yīng)從霍爾片表面算起。在封裝好的霍爾電路中，霍爾片的深度在產(chǎn)品手冊(cè)中會(huì)給出。 </p><p>　　因?yàn)榛魻柶骷枰ぷ麟娫矗谧鬟\(yùn)動(dòng)或位置傳感時(shí)，一般令磁體隨被檢測(cè)物體運(yùn)動(dòng)，將霍爾器件固定在工作系統(tǒng)的適當(dāng)位置，用它去檢測(cè)工作磁場(chǎng)，再?gòu)臋z測(cè)結(jié)果中提取被檢信息。</p>

62、;<p>　　工作磁體和霍爾器件間的運(yùn)動(dòng)方式有：(a)對(duì)移；(b)側(cè)移；(c)旋轉(zhuǎn)；(d)遮斷。</p><p>　　霍爾開(kāi)關(guān)電路的輸出級(jí)一般是一個(gè)集電極開(kāi)路的NPN晶體管，其使用規(guī)則和任何一種相似的NPN開(kāi)關(guān)管相同。輸出管截止時(shí)，輸漏電流很小，一般只有幾nA，可以忽略，輸出電壓和其電源電壓相近，但電源電壓最高不得超過(guò)輸出管的擊穿電壓（即規(guī)范表中規(guī)定的極限電壓）。輸出管導(dǎo)通時(shí)，它的輸出端和線路的公共

63、端短路。因此，必須外接一個(gè)電阻器（即負(fù)載電阻器）來(lái)限制流過(guò)管子的電流，使它不超過(guò)最大允許值（一般為20mA），以免損壞輸出管。輸出電流較大時(shí)，管子的飽和壓降也會(huì)隨之增大，使用者應(yīng)當(dāng)特別注意，僅這個(gè)電壓和你要控制的電路的截止電壓（或邏輯“零”）是兼容的。</p><p>　　以與發(fā)光二極管的接口如圖3.11所示，對(duì)負(fù)載電阻器的選擇作一估計(jì)。若在Io為20mA（霍爾電路輸出管允許吸入的最大電流），發(fā)光二極管的正向壓降

64、VLED=1.4V，電源電壓VCC=5V，所需的負(fù)載電阻器的阻值</p><p><b>　?。?.1）</b></p><p>　　圖3.11 霍爾開(kāi)關(guān)與發(fā)光二極管</p><p>　　3.2.2 光電耦合器簡(jiǎn)介</p><p>　　光電耦合器是一種電信號(hào)的耦合器件，它一般是將發(fā)光二極管和光敏三極管的光路耦合在一起，輸

65、入電信號(hào)加于發(fā)光二極管上，輸出信號(hào)由光敏三極管取出。光電耦合器以光電轉(zhuǎn)換原理傳輸信息，它不僅使信息發(fā)出端（一次側(cè)）與信息接收并輸出端（二次側(cè)）是絕緣的，從而對(duì)地電位差干擾有很強(qiáng)的抑制能力，而且有很強(qiáng)的抑制電磁干擾能力。速度高、價(jià)格低、接口簡(jiǎn)單。</p><p>　　光電耦合器具有體積小、使用壽命長(zhǎng)、工作溫度范圍寬、抗干擾性能強(qiáng)。無(wú)觸點(diǎn)且輸入與輸出在電氣上完全隔離等特點(diǎn)，因而在各種電子設(shè)備上得到廣泛的應(yīng)用。光電耦合

66、器可用于隔離電路、負(fù)載接口及各種家用電器等電路中。</p><p>　　光電耦合器的工作過(guò)程：</p><p>　　光敏三極管的導(dǎo)通與截止，是由發(fā)光二極管所加正向電壓控制的。當(dāng)發(fā)光二極管加上正向電壓時(shí)，發(fā)光二極管有電流通過(guò)發(fā)光，使光敏三極管內(nèi)阻減小而導(dǎo)通；反之，當(dāng)發(fā)光二極管不加正向電壓或所加正向電壓很小時(shí)，發(fā)光二極管中無(wú)電流或通過(guò)電流很小，發(fā)光強(qiáng)度減弱，光敏三極管的內(nèi)阻增大而截止。<

67、/p><p>　　3.2.3 脈沖檢測(cè)電路的設(shè)計(jì)</p><p>　　本設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是對(duì)轉(zhuǎn)軸所轉(zhuǎn)過(guò)的圈數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)，考慮到車輛將在復(fù)雜的環(huán)境中運(yùn)行，而霍爾元件具有耐震動(dòng)，不怕灰塵、油污、水汽及鹽霧等的污染或腐蝕的優(yōu)點(diǎn)，故采用可靠的霍爾元件DN6848作為信號(hào)采集裝置，再經(jīng)過(guò)光電耦合器4N25輸入給單片機(jī)。光電耦合器的電流傳輸比為10%～250%，響應(yīng)時(shí)間小于10us，其電路如圖3.12所示。<

68、;/p><p>　　圖3.12 脈沖檢測(cè)電路</p><p>　　3.3 語(yǔ)音輸出電路的設(shè)計(jì)</p><p>　　3.3.1 關(guān)于語(yǔ)音芯片</p><p>　　3.3.1.1 ISD—Winbond語(yǔ)音芯片概述</p><p>　　美國(guó)ISD（Information Storsge Devices）公司是專業(yè)研制和生產(chǎn)先

69、進(jìn)的半導(dǎo)體語(yǔ)音芯片的著名廠家和領(lǐng)導(dǎo)者，其開(kāi)發(fā)的高密度“多級(jí)”存儲(chǔ)方法稱作“ChipCorder”的專業(yè)技術(shù)，可以在一個(gè)存儲(chǔ)單元存儲(chǔ)256級(jí)的不同電平，即存儲(chǔ)相同信息僅需要用傳統(tǒng)存儲(chǔ)技術(shù)1/8的存儲(chǔ)空間。該公司與1998年12月被臺(tái)灣華邦（Winbond）并購(gòu)，1990年改名為WECA（Winbond Electronic Corpration American），但保留其ISD名稱和標(biāo)識(shí)，這個(gè)合并將把ISD公司領(lǐng)先的信息存儲(chǔ)、語(yǔ)音錄放技

70、術(shù)和強(qiáng)大的用戶群與Winbond公司的高效率的制造能力和分布于全時(shí)間的營(yíng)銷能力結(jié)合起來(lái)。</p><p>　　ISD系列語(yǔ)音芯片有ISD1100系列、ISD1200系列、ISD1400系列、ISD2500系列、ISD4000系列和ISD5000系列幾種。</p><p>　　ISD1100系列中有10s和12s的單片聲音錄放器件ISD1110和ISD1112。</p><

71、;p>　　ISD1200系列中有10s和12s的單片聲音錄放器件ISD1210和ISD1212。</p><p>　　ISD1400系列中有16s和20s的單片聲音錄放器件ISD1416和ISD1620。</p><p>　　ISD1800系列中有8s、10s、12s和16s的單片單段聲音錄放器件ISD1810。</p><p>　　ISD2500系列中有32

72、s、40s、48s、64s和60s、75s、90s、120s的單片聲音錄放器件ISD2532、ISD2540、ISD2548、ISD2564和ISD2560、ISD2575、ISD2590、ISD120。</p><p>　　ISD4000系列中有120s、150s、180s和240s的單片聲音錄放器件ISD4001、ISD4002、ISD4003和ISD4004。</p><p>　　I

73、SD5000系列中有4min、5min、6min和8min的單片聲音錄放器件ISD5008。</p><p>　　其中ISD1100系列、ISD1200系列和ISD1400系列都是獨(dú)立使用；ISD2500系列是手動(dòng)切換或則與微控制器兼容，放音時(shí)可以用邊沿或電平進(jìn)行觸發(fā)；ISD4000系列、ISD5000系列都帶有微控制器SPI或Microwire串行接口。</p><p>　　3.3.1.

74、2 語(yǔ)音芯片ISD4004</p><p>　　ISD4000系列單片聲音錄放器件是用CMOS工藝實(shí)現(xiàn)的高語(yǔ)音質(zhì)量、3V工作電壓的集成電路芯片，特別適用于移動(dòng)電話和各種便攜式產(chǎn)品。按錄放時(shí)間又分ISD4002、ISD4003和ISD4004三個(gè)子系列。片內(nèi)集成有振蕩器、抗混疊濾波器、平滑濾波器、自動(dòng)靜音電路、音頻放大器和高密度多級(jí)Flash存儲(chǔ)陣列。這個(gè)系列的新片要求用于微處理器或微控制器系列，通過(guò)串行外圍接口S

75、PI或Microwire串行接口進(jìn)行尋址和控制。錄音數(shù)據(jù)被存放方法是通過(guò)ISD的多級(jí)存儲(chǔ)專利技術(shù)實(shí)現(xiàn)的，用聲音和聲頻信號(hào)的自然形式直接存放在故態(tài)存儲(chǔ)器中，從而提供高質(zhì)量回放語(yǔ)音的保真度。</p><p>　　1. ISD4004的主要性能及其特點(diǎn) </p><p>　　單片實(shí)現(xiàn)聲音錄放功能</p><p>　　采用單一3V工作電壓</p><p&

76、gt;　　低功耗：典型的錄音工作電流為25mA</p><p>　　典型的放音工作電流為15mA</p><p>　　典型待機(jī)節(jié)能狀態(tài)電流為1uA </p><p>　　單片錄放時(shí)間為8min、10min、12min和16min</p><p>　　高質(zhì)量自然的聲音/音頻回放</p><p>　　自動(dòng)靜音電路可以在無(wú)聲

77、狀態(tài)時(shí)消除背景噪音</p><p><b>　　不需要考慮實(shí)現(xiàn)算法</b></p><p>　　具有微控制器SPI或Microwire串行接口</p><p>　　可以對(duì)多段信息尋址控制</p><p>　　可以通過(guò)SPI或Microwire控制寄存器控制功耗</p><p>　　語(yǔ)音數(shù)據(jù)斷電不丟

78、失，可以保存100年</p><p>　　允許反復(fù)錄音10萬(wàn)次</p><p><b>　　片上帶有時(shí)鐘源</b></p><p>　　有PDIP、SOIC、TSOP和CSP多種封裝形式</p><p>　　使用溫度范圍有商業(yè)用擴(kuò)展型和工業(yè)用兩種可供選擇：</p><p>　　——商業(yè)品擴(kuò)展型：-

79、20～+70℃</p><p>　　——工業(yè)品：-40～+85℃</p><p>　　2. 外部引腳及其說(shuō)明</p><p>　　圖3.13 ISD4004引腳圖</p><p>　　電源 (VCCA,VCCD)：為使噪聲最小,芯片的模擬和數(shù)字電路使用不同的電源總線,并且分別引到外封裝的不同管腳上,模擬和數(shù)字電源端最好分別走線,盡可能在靠近

80、供電端處相連,而去耦電容應(yīng)盡量靠近器件。</p><p>　　地線(VSSA,VSSD)：芯片內(nèi)部的模擬和數(shù)字電路也使用不同的地線。</p><p>　　同相模擬輸入(ANA IN+)： 這是錄音信號(hào)的同相輸入端。輸入放大器可用單端或差分驅(qū)動(dòng)。單端輸入時(shí),信號(hào)由耦合電容輸入,最大幅度為峰峰值32mV,耦合電容和本端的3KΩ電阻輸入阻抗決定了芯片頻帶的低端截止頻率。差分驅(qū)動(dòng)時(shí),信號(hào)最大幅度為

81、峰峰值16mV，為ISD33000系列相同。</p><p>　　反相模擬輸入(ANA IN-)：差分驅(qū)動(dòng)時(shí),這是錄音信號(hào)的反相輸入端。信號(hào)通過(guò)耦合電容輸入,最大幅度為峰峰值16mV</p><p>　　音頻輸出(AUD OUT)：提供音頻輸出,可驅(qū)動(dòng)5KΩ的負(fù)載。</p><p>　　片選(SS)：此端為低,即向該ISD4004芯片發(fā)送指令，兩條指令之間為高電平。

82、</p><p>　　串行輸入(MOSI)：此端為串行輸入端，主控制器應(yīng)在串行時(shí)鐘上升沿之前半個(gè)周期將數(shù)據(jù)放到本端,供ISD輸入。</p><p>　　串行輸出(MISO)：ISD的串行輸出端。ISD未選中時(shí),本端呈高阻態(tài)。</p><p>　　串行時(shí)鐘(SCLK)：ISD的時(shí)鐘輸入端,由主控制器產(chǎn)生,用于同步MOSI和MISO的數(shù)據(jù)傳輸。數(shù)據(jù)在SCLK上升沿鎖存到

83、ISD,在下降沿移出ISD。</p><p>　　中斷(/INT)：本端為漏極開(kāi)路輸出。ISD在任何操作(包括快進(jìn))中檢測(cè)到EOM或OVF時(shí),本端變低并保持。中斷狀態(tài)在下一個(gè)SPI周期開(kāi)始時(shí)清除。中斷狀態(tài)也可用RINT指令讀取。OVF標(biāo)志----指示ISD的錄、放操作已到達(dá)存儲(chǔ)器的未尾。EOM標(biāo)志----只在放音中檢測(cè)到內(nèi)部的EOM標(biāo)志時(shí),此狀態(tài)位才置1。</p><p>　　行地址時(shí)鐘(

84、RAC)：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(ISD4004系列中的存貯器共2400行)。該信號(hào)175ms保持高電平，低電平為25ms。快進(jìn)模式下，RAC的218.75μs是高電平，31.25μs為低電平。該端可用于存儲(chǔ)管理技術(shù)。</p><p>　　外部時(shí)鐘(XCLK)：本端內(nèi)部有下拉元件。芯片內(nèi)部的采樣時(shí)鐘在出廠前已調(diào)校,誤差在 +1%內(nèi)。商業(yè)級(jí)芯片在整個(gè)溫度和電壓范圍內(nèi), 頻率變化

85、在+2.25%內(nèi)。工業(yè)級(jí)芯片在整個(gè)溫度和電壓范圍內(nèi),頻率變化在-6/+4%內(nèi),此時(shí)建議使用穩(wěn)壓電源。若要求更高精度,可從本端輸入外部時(shí)鐘(如前表所列)。由于內(nèi)部的防混淆及平滑濾波器已設(shè)定,故上述推薦的時(shí)鐘頻率不應(yīng)改變。輸入時(shí)鐘的占空比無(wú)關(guān)緊要,因內(nèi)部首先進(jìn)行了分頻。在不外接地時(shí)鐘時(shí),此端必須接地。</p><p>　　自動(dòng)靜噪(AMCAP)：當(dāng)錄音信號(hào)電平下降到內(nèi)部設(shè)定的某一閾值以下時(shí),自動(dòng)靜噪功能使信號(hào)衰弱,這

86、樣有助于養(yǎng)活無(wú)信號(hào)(靜音)時(shí)的噪聲。通常本端對(duì)地接1mF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。檢出的峰值電平與內(nèi)部設(shè)定的閾值作比較,決定自動(dòng)靜噪功能的翻轉(zhuǎn)點(diǎn)。大信號(hào)時(shí),自動(dòng)靜噪電路不衰減,靜音時(shí)衰減6dB。1mF的電容也影響自動(dòng)靜噪電路對(duì)信號(hào)幅度的響應(yīng)速度。本端接VCCA則禁止自動(dòng)靜噪。</p><p><b>　　3. 極限參數(shù)</b></p><p>　　

87、支流電源電壓范圍（Vcc～Vss）：-0.3～+0.7V</p><p>　　輸入電壓范圍（所有引腳）：（Vss-0.3V）～（Vcc+0.3V）</p><p>　　輸入電壓范圍（所有引腳，輸入電流不超過(guò)±20mA）：（Vss-1.0V）～（Vcc+1.0V）</p><p>　　輸入電壓范圍（MOSI、SCLK、INT、RAC、SS引腳，輸入電流不超過(guò)

88、±20mA）：（Vss-1.0V）～5.5V</p><p><b>　　結(jié)溫：+150℃</b></p><p>　　存儲(chǔ)溫度范圍（Tstg）：-65～+150℃</p><p>　　引腳焊接溫度（10s）：+300℃</p><p>　　4. 串行外圍接口SPI</p><p>　　

89、ISD4004的串行操作是通過(guò)SPI串行接口實(shí)現(xiàn)的，SPI串行接口協(xié)議如下：</p><p>　　數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議設(shè)定微控制器SPI的移位寄存器是有串行時(shí)鐘SCLK的下降沿驅(qū)動(dòng)。而對(duì)ISD4004數(shù)據(jù)輸入是由MOSI引腳上的上升沿驅(qū)動(dòng)，數(shù)據(jù)輸出是由MISO引腳上的下降沿驅(qū)動(dòng)。</p><p>　　所有串行數(shù)據(jù)傳送都是由/SS引腳上的下降沿開(kāi)始。</p><p>　　在所

90、有串行通信期間，/SS引腳上都保持低電平，而在兩條指令之間保持高電平。</p><p>　　數(shù)據(jù)輸入由時(shí)鐘的上升沿驅(qū)動(dòng)，數(shù)據(jù)輸出由時(shí)鐘的下降沿驅(qū)動(dòng)。</p><p>　　錄音和放音操作的初始化是通過(guò)把/SS引腳為低電平使能芯片，把操作碼和地址串行輸入。</p><p>　　輸入操作碼和地址的格式如下：</p><p>　　<8位控制碼&

91、gt;和<16位地址></p><p>　　每個(gè)由EOM或溢出產(chǎn)生的結(jié)果信號(hào)都將產(chǎn)生中斷，包括報(bào)文周期插入周期。當(dāng)下一次初始化SPI周期時(shí)，中斷將被清除。</p><p>　　當(dāng)中斷數(shù)據(jù)被移位移出MISO引腳時(shí)，控制和地址數(shù)據(jù)就同時(shí)被移進(jìn)MOSI引腳。需要注意的是，移入的數(shù)據(jù)與當(dāng)前系統(tǒng)的操作是一致的。有可能在同一個(gè)SPI周期讀中斷數(shù)據(jù)和啟動(dòng)一個(gè)新的操作。</p>

92、<p>　　任何一個(gè)操作都是從RUN位被置1開(kāi)始，由RUN位清零結(jié)束。</p><p>　　所有的操作都是有/SS的上升沿開(kāi)始。</p><p>　　SPI控制寄存器用于各個(gè)期間功能的控制，這些控制包括放音、錄音、報(bào)文插入、上電和掉電、啟動(dòng)和停止操作以及忽略地址指針等。</p><p>　　以下是控制寄存器的說(shuō)明：</p><p>

93、　　N控制寄存器：用于控制操作。當(dāng)其為1時(shí)，啟動(dòng)操作；當(dāng)其為0時(shí)，停止操作。</p><p>　　/控制寄存器：用于選擇放音和錄音操作。當(dāng)其為1時(shí)選擇放音操作；當(dāng)其為時(shí)，選擇錄音操作。</p><p>　　圖3.14 SPI端口及其相關(guān)控制位示意圖</p><p>　　MC控制寄存器：用語(yǔ)控制報(bào)文插入功能。當(dāng)其為1時(shí)，允許報(bào)文插入；當(dāng)其為0時(shí)，關(guān)閉報(bào)文插入功能。&l

94、t;/p><p>　　PU控制寄存器：用于主電源控制。當(dāng)其為1時(shí)，控制上電；當(dāng)其為0時(shí)，掉電進(jìn)入節(jié)能狀態(tài)。</p><p>　　IAB控制寄存器：忽略地址控制位。當(dāng)其為1時(shí)，忽略輸入地址寄存器的內(nèi)容A9-A0/A15-A0。當(dāng)其為0時(shí)，使用在操作上使用的輸入地址寄存器的內(nèi)容A9-A0/A15-A0。當(dāng)IAB被清0時(shí)，放音或錄音操作就從地址A9-A0/A15-A0開(kāi)始。為了連續(xù)放音或錄音，IAB

95、應(yīng)該在相應(yīng)行結(jié)束前變?yōu)?，否則將會(huì)從同一行的地址處重復(fù)操作。存儲(chǔ)器管理時(shí)，RAC（行地址時(shí)鐘）引腳和IAB可以用來(lái)繞著存儲(chǔ)器分段移動(dòng)。</p><p>　　P9-P0/P15-P0：行指針寄存器的輸出。</p><p>　　A9-A0/A15-A0：輸入地址寄存器。</p><p>　　3.3.2 錄音、放音電路的設(shè)計(jì)</p><p>　　I

96、SD4004聲音錄放器件的采樣頻率為6.4kHz，它單片錄放時(shí)間有8min、10min、12min和16min幾種，其采用內(nèi)置非易失性FLASH存儲(chǔ)器，這種快擦寫存儲(chǔ)器斷電不會(huì)丟失數(shù)據(jù)，所以保存數(shù)據(jù)不需要耗電。典型的被存儲(chǔ)信息可以保存時(shí)間高達(dá)100年，同一個(gè)存儲(chǔ)單元可以反復(fù)被錄音10萬(wàn)次。</p><p>　　3.3.2.1 功放電路的設(shè)計(jì)</p><p>　　ISD4004芯片的音頻輸出

97、引腳AUD OUT可以驅(qū)動(dòng)一個(gè)5k的負(fù)載，當(dāng)器件上電后，該引腳輸出的電源為1.2V。本設(shè)計(jì)中選用的放大器是LM386，LM386是為低電壓應(yīng)用設(shè)計(jì)的音頻功率放大器，其工作電壓為6V，最大失真度為0.2，功率頻響為20～100kHz。功放電路連線圖如圖3.15所示。</p><p>　　圖3.15 功放電路</p><p>　　由于功率放大器LM386要接+6V電壓，因此還需要一個(gè)電壓變換

98、電路將24V電壓變換成+6V的電壓。這里選用的是芯片LM317。LM331是三端可調(diào)式集成穩(wěn)壓器，其電路結(jié)構(gòu)和外接元件如圖3.15所示。它的內(nèi)部電路有比較放大器、偏置電路（圖中未畫出）、恒流源電路和帶隙基準(zhǔn)電壓等，它的公共端改接到輸出端，器件本身無(wú)接地端。所以消耗的電流都從輸出端流出，內(nèi)部的基準(zhǔn)電壓（約1.2V）接至比較放大器的同相端和調(diào)整端之間。若接上外部的調(diào)整電阻R1、R2后，輸出電壓為</p><p>&l

99、t;b>　　（3.2）</b></p><p>　　LM317的=1.2V，=50uA，由于調(diào)整端電流 ，故可以忽略，所以上式化簡(jiǎn)為</p><p><b>　?。?.3）</b></p><p>　　圖3.16 三端可調(diào)試集成穩(wěn)壓器結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　電壓變換電路連線圖如圖3.17所示。&l

100、t;/p><p>　　圖3.17 電壓變換電路</p><p>　　3.3.2.2 錄音電路的設(shè)計(jì)</p><p>　　連線圖如圖3.18所示，MIC是麥克風(fēng)，即語(yǔ)音信號(hào)的輸入端，輸出的模擬語(yǔ)音信號(hào)經(jīng)過(guò)三極管組成的放大器放大后加到ISD4004語(yǔ)音芯片的ANA IN-反向模擬輸入端。</p><p>　　圖3.18 錄音電路</p>

101、<p>　　3.4 LED顯示電路的設(shè)計(jì)</p><p>　　3.4.1 LED顯示器件簡(jiǎn)介</p><p>　　3.4.1.1 發(fā)光二極管特性</p><p>　　發(fā)光二極管與普通二極管一樣具有單向?qū)щ娦裕且蚱涫褂玫陌雽?dǎo)體材料不同,其導(dǎo)通電壓較高，一般鍺二極管在0.2V左右，硅二極管在0.7V左右，而砷化鎵或磷化鎵發(fā)光二極管一般在1.1-2.4V，

102、但其反向擊穿電壓不高，一般在5V或稍許高一點(diǎn)（不能用500型萬(wàn)用表的R×10k檔測(cè)量，在反壓較高的電路中需要加鉗位二極管保護(hù)）。對(duì)小功率LED，支流工作電流以1-15mA為宜（不同材料的LED要求會(huì)相差較大），最大電流不得超過(guò)50mA，最大平均電流不超過(guò)30mA，所以使用中必須要加限流電阻。中功率LED的電流工作電流可達(dá)200mA左右。LED可看承具有恒壓特性，其正向壓降變化不大，有一定的穩(wěn)定作用，其發(fā)光強(qiáng)度隨工作電流增大而增

103、大。對(duì)紅色LED而言，工作電流一般為5-7mA較合適，當(dāng)工作電流大于15mA后，其發(fā)光強(qiáng)度就趨于飽和。另外LED的發(fā)光強(qiáng)度還一環(huán)境溫度有關(guān)，溫度越低發(fā)光強(qiáng)度越高，隨溫度升高，發(fā)光強(qiáng)度呈準(zhǔn)線性下降，在75℃時(shí)發(fā)光強(qiáng)度僅為25℃時(shí)的一半，在80℃時(shí)，LED幾乎就不能工作，LED的最大工作電流也隨溫度升高而線性下降。</p><p>　　3.4.1.2 LED顯示器</p><p>　　1. L

104、ED顯示器類型</p><p>　　LED顯示器是用發(fā)光二極管構(gòu)成的顯示器。構(gòu)成方式有兩大類：一是筆段字符式，一般又有三種：7段（/8段）數(shù)碼管、15段（/17段）數(shù)碼管和6段符號(hào)顯示器；二是點(diǎn)陣字符式，一般有5×7、5×8、8×8和16×16等若干種點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)。為了適應(yīng)不同電路的需要，根據(jù)構(gòu)成LED顯示器的發(fā)光二極管公共極的極性，有共陰極和共陽(yáng)極兩種形式。對(duì)共陰極數(shù)碼管，公

105、共陰極接地，當(dāng)各段陽(yáng)極上的電平為高電平時(shí)，該段接通亮，電平為0時(shí)，該段關(guān)斷不亮。對(duì)共陽(yáng)極數(shù)碼管則剛好相反，高電平時(shí)不亮，低電平時(shí)亮。這種器件根據(jù)顯示數(shù)位分類，可以分為一位、雙位和多位LED顯示器，一位LED顯示器就稱作LED數(shù)碼管，兩位以上的一般就稱作LED顯示器。</p><p>　?。?）7段（/8段）數(shù)碼管顯示器</p><p>　　7段（/8段）數(shù)碼顯示器的每個(gè)數(shù)位都是由7段筆段組

106、成，通過(guò)不同筆段的組合就可以顯示不同的數(shù)字和部分字母以及其他符號(hào)。其第8筆段一小數(shù)點(diǎn)形式位于字符的右下方。</p><p>　?。?）15段（/17段）數(shù)碼管顯示器</p><p>　　15段（/17段）數(shù)碼顯示器的每個(gè)數(shù)位都是由14（/16）段數(shù)碼管組成外框加“米”構(gòu)成，通過(guò)不同筆段的組合，不但可以顯示所有的數(shù)字，還可以顯示所有的26個(gè)英文字母和其他符號(hào)。15段與17段顯示器的區(qū)別在于外

107、框上下兩橫結(jié)構(gòu)不一樣，17段顯示器的上橫和下橫分別被分成兩個(gè)筆段，而15段顯示器則分別為一個(gè)筆段。17段顯示器可以顯示兩種尺寸不同的數(shù)字，一種為半尺寸瘦型數(shù)字，另一種為全尺寸的寬型數(shù)字；而15段顯示器則只能顯示全尺寸的數(shù)字。</p><p>　?。?）6段符號(hào)顯示器</p><p>　　6段符號(hào)顯示器經(jīng)常在或計(jì)量顯示中用于顯示最高位和符號(hào)位，因?yàn)樵?位半或4位半顯示器中，最高位最大僅為1，

108、所以符號(hào)顯示器用6段筆段構(gòu)成“+1”，可以根據(jù)需要顯示“+1”、“-1”、“1”、“+”、“-”、“+1.”、“-1.”或“1.”等組合符號(hào)。</p><p><b>　　（4）點(diǎn)陣式顯示器</b></p><p>　　筆段式LED顯示器只能顯示數(shù)字、部分簡(jiǎn)單的英文字母和其他簡(jiǎn)單字符等，不能顯示復(fù)雜的字母和符號(hào)，更不能顯示漢字和圖形，所以應(yīng)用范圍受到限制。而點(diǎn)陣式LE

109、D顯示器就可以解決這個(gè)問(wèn)題，常見(jiàn)的點(diǎn)陣式LED顯示器有5×7、5×8、8×8和16×16等若干種點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)。5×7、5×8、8×8點(diǎn)陣顯示器可以顯示大小寫英文字母、數(shù)字和其他字符，16×16點(diǎn)陣顯示器則可以顯示漢字和簡(jiǎn)單的圖形。</p><p>　　2. LED顯示譯碼方式</p><p>　　要驅(qū)動(dòng)LED顯示器

110、顯示相應(yīng)字符，必須通過(guò)接口向其提供字符的筆段字形碼和數(shù)位代碼。如何得到字符的筆段字形碼，可以通過(guò)硬件譯碼方式，也可以通過(guò)軟件譯碼方式。</p><p><b>　　（1）硬件譯碼</b></p><p>　　常用的硬件譯碼器有BCD—7段譯碼器MC14558，把譯碼器與驅(qū)動(dòng)電路集成在一起的BCD—7段譯碼驅(qū)動(dòng)器MC14547，進(jìn)一步把鎖存器、譯碼器和驅(qū)動(dòng)器集成在一起的

111、BCD—7段鎖存譯碼驅(qū)動(dòng)器MC14513和十六進(jìn)制輸出的鎖存譯碼驅(qū)動(dòng)器MC14495等。</p><p><b>　　（2）軟件譯碼</b></p><p>　　當(dāng)LED顯示器用于微處理器或微控制器應(yīng)用系統(tǒng)時(shí)，利用微處理器的強(qiáng)大功能，通過(guò)軟件查表方式對(duì)所需要顯示的字符到筆段字形碼的變換實(shí)現(xiàn)譯碼不是一件困難的事，所以目前大多數(shù)嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用都是采用這種軟件譯碼方式。&l

112、t;/p><p>　　3. LED顯示器驅(qū)動(dòng)方式</p><p>　　LED顯示器驅(qū)動(dòng)方式可以分成靜態(tài)顯示驅(qū)動(dòng)和動(dòng)態(tài)顯示驅(qū)動(dòng)兩種。靜態(tài)顯示驅(qū)動(dòng)一般是通過(guò)數(shù)字集成電路對(duì)所需要顯示的字符筆段連續(xù)施加電壓；而動(dòng)態(tài)顯示驅(qū)動(dòng)則是利用矩陣少秒方式間斷向所需要顯示的字符筆段輪流施加電壓。</p><p><b>　?。?）靜態(tài)顯示驅(qū)動(dòng)</b></p>