公交車自動(dòng)報(bào)站系統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、<p>　　題目:公交車自動(dòng)報(bào)站系統(tǒng)</p><p><b>　　專業(yè)：**</b></p><p><b>　　班級(jí)：**</b></p><p><b>　　作者：**</b></p><p><b>　　指導(dǎo)老師：**</b></p&

2、gt;<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　根據(jù)AT89C51單片機(jī)的特點(diǎn)和公交車報(bào)站器的特點(diǎn)，本文提出了一種用單片機(jī)控制語音芯片進(jìn)行公交車語音自動(dòng)報(bào)站的方法。同時(shí)給出了軟硬件設(shè)計(jì)的方法，設(shè)計(jì)過程中包括硬件電路設(shè)計(jì)和軟件程序編寫兩個(gè)方面，解釋了單片機(jī)在應(yīng)用過程中的方法和可能出現(xiàn)的問題。本文主要介紹硬件電路設(shè)計(jì)部分。利用AT89C51作為控制器，通過ISD400

3、4語音芯片建立語音信息庫，形成變化多樣的語音信息，利用其功放播放語音信息以及提示語音，同時(shí)運(yùn)用LED數(shù)碼管進(jìn)行站數(shù)顯示。當(dāng)公交車到達(dá)某站點(diǎn)，用鍵盤控制本系統(tǒng)工作，通過語音電路輸出語音信息和提示，同時(shí)站數(shù)信息在LED數(shù)碼管上顯示。整個(gè)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)包括鍵盤電路、復(fù)位電路、顯示驅(qū)動(dòng)電路、顯示電路、內(nèi)存擴(kuò)展電路模塊。</p><p>　　本系統(tǒng)很大程度上提高公交車報(bào)站的準(zhǔn)確性，可靠性。提高了公交系統(tǒng)的服務(wù)質(zhì)量。促進(jìn)城市經(jīng)

4、濟(jì)發(fā)展和交通變化的和諧發(fā)展。</p><p>　　關(guān)鍵詞：AT89S51單片機(jī)，ISD4004語音芯片，LED數(shù)碼管，自動(dòng)報(bào)站</p><p><b>　　目錄 </b></p><p>　　1.1 課題研究的背景及意義1</p><p>　　1.2 報(bào)站器的動(dòng)態(tài)發(fā)展趨勢(shì)1</p><p&

5、gt;　　1.3設(shè)計(jì)的主要目標(biāo)任務(wù)1</p><p>　　1.4公交車報(bào)站系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)1</p><p>　　2.1 主控電路的設(shè)計(jì)2</p><p>　　2.1.1 關(guān)于AT89C51單片機(jī)2</p><p>　　2.1.2振蕩器電路的設(shè)計(jì)6</p><p>　　2.1.3復(fù)位電路的設(shè)計(jì)8</p&

6、gt;<p>　　2.2 脈沖檢測(cè)電路的設(shè)計(jì)11</p><p>　　2.2.1霍爾器件簡(jiǎn)介11</p><p>　　2.2.2脈沖檢測(cè)電路的設(shè)計(jì)12</p><p>　　2.3.2 錄音、放音電路的設(shè)計(jì)17</p><p>　　2.4.2 6116芯片簡(jiǎn)介22</p><p>　　2.4.3

7、LED點(diǎn)陣漢字顯示電路的設(shè)計(jì)23</p><p>　　3. 軟件設(shè)計(jì)25</p><p>　　3.1 主控程序的設(shè)計(jì)25</p><p>　　3.1.1 整體流程圖25</p><p>　　3.2 語音報(bào)站程序的設(shè)計(jì)26</p><p>　　3.2.1 流程圖27</p><p>　

8、　3.3 LED漢字顯示程序的設(shè)計(jì)31</p><p><b>　　總 結(jié)34</b></p><p><b>　　致 謝35</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)36</b></p><p>　　附錄：程序清單44</p><p>

9、;　　1.交車自動(dòng)報(bào)站系統(tǒng)的設(shè)計(jì)</p><p>　　隨著科學(xué)技術(shù)的日益發(fā)展和進(jìn)步, 無人售票公交車在街頭多起來了，語音報(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了方便。</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)

10、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，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)與各種語音芯片相結(jié)合，即可完成語音的合成技術(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)控制的報(bào)站系統(tǒng)。</p><p>　　公交車自動(dòng)報(bào)站

11、器的設(shè)計(jì)主要是為了彌補(bǔ)改變傳統(tǒng)語音報(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，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)量。手動(dòng)電子報(bào)站和人工報(bào)站的方式，而它們都離不開司務(wù)人員，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

12、乘務(wù)員控制，經(jīng)常出現(xiàn)錯(cuò)報(bào)，誤報(bào)的情況。</p><p>　　所以現(xiàn)在公交車自動(dòng)報(bào)站系統(tǒng)的出現(xiàn)是勢(shì)在必行，在城市公交車上，應(yīng)用自動(dòng)報(bào)站系統(tǒng)能夠是最實(shí)用最實(shí)際的方法。 </p><p>　　1.3設(shè)計(jì)的主要目標(biāo)任務(wù)</p><p>　　要求：設(shè)計(jì)一公交車自動(dòng)報(bào)站系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)公交車的語音自動(dòng)報(bào)站，即

13、在進(jìn)站、出站時(shí)候自動(dòng)播報(bào)語音提示信息及服務(wù)用語。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音電路、漢字點(diǎn)陣顯示電路、電源電路等。</p><p>　　1.4公交車報(bào)站系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)</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，準(zhǔn)確、及時(shí)、完全不需要人工介入。公交車站自動(dòng)報(bào)站器的設(shè)計(jì)，對(duì)車輪

14、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)外來脈沖計(jì)數(shù)，結(jié)合語音芯片ISD4004輸出語音[3]。系統(tǒng)由脈沖檢測(cè)、CPU控制、控制信號(hào)、語音芯片、輸出顯示等組成。原理框圖如圖1.1所示。</p><p>　　圖1.1 設(shè)計(jì)原理圖</p><p>　　1. 脈沖檢測(cè)：該系統(tǒng)關(guān)鍵是對(duì)轉(zhuǎn)軸所轉(zhuǎn)過的圈數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)，考慮到車輛將

15、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12MHz。</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)控制語言芯片進(jìn)行報(bào)站。</p><p>　

16、　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. 語言芯片：由專用語音芯片ISD4004組成，可擦寫，便于在不同公交線上使用。</p><p>　　6. 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.

17、 硬件電路設(shè)計(jì)</b></p><p>　　2.1 主控電路的設(shè)計(jì)</p><p>　　2.1.1 關(guān)于AT89C51單片機(jī)</p><p>　　AT89C51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)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

18、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AT89C51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。</p><p>　　2.1.1.1 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：10

19、00次寫/擦循環(huán)</p><p>　　3. 全靜態(tài)工作：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&

20、gt;　　8. 5個(gè)中斷源 </b></p><p>　　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

21、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>　　AT89C51單片機(jī)結(jié)構(gòu)框圖 圖2.1</p><p>　　2.1.1.2 引腳功能說明</p><p>　　AT89C51引腳圖 圖2.2

22、 </p><p><b>　　VCC：供電電壓。</b></p><p><b>　　VSS：接地。</b></p><p>　　P0口：P0口為一個(gè)8位漏級(jí)開路雙

23、向I/O口，每腳可吸收8個(gè)TTL門電流。當(dāng)P0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。</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

24、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

25、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。<

26、/p><p>　　P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示：</p><p>　　口管腳 備選功能 P3.0 RXD（串行輸入口）</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）<

27、;/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>　　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>

28、<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)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，地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)

29、，將跳過一個(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指令時(shí)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)ALE禁止，置位無效。</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>&

30、lt;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)/EA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）。    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>　　X

31、TAL2：來自反向振蕩器的輸出。</p><p><b>　　振蕩器特性:</b></p><p>　　XTAL1和XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)器件，XTAL2應(yīng)不接。有余輸入至內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)要通過一個(gè)二分頻觸發(fā)器，因此對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要

32、求的寬度。</p><p>　　2.1.2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3.3所示，由一個(gè)單級(jí)反相器組成[6]。XTAL1為反相器的輸入，XTAL2為反相器的輸出?？梢岳盟鼉?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，此方法稱為內(nèi)部方式。</p><

33、;p>　　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。這種方式的結(jié)構(gòu)緊湊，成本低廉，可靠性高。</p><p>　　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

34、電容C1，C2的值取47pF。</p><p>　　圖2.3 AT89C51單片機(jī)內(nèi)部振蕩器電路</p><p>　　圖2.4 外部時(shí)鐘接法</p><p>　　圖2.5 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)

35、所需頻率選取。</p><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)的要求來確定。</p><p>　　圖2.6 ESR與頻率的關(guān)系曲線</p><p>　　2.1.3復(fù)位電路的設(shè)計(jì)</p&

36、gt;<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)開始工作。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。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)

37、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)。</p><p>　　圖2.7 內(nèi)部復(fù)位定時(shí)時(shí)序</p><p>　　2.1.3.1 手動(dòng)復(fù)位</p><p>　　手動(dòng)復(fù)位需要在復(fù)位輸入端RST上加

38、入高電平。采用的辦法是在RST端和正電源VCC之間接一個(gè)按鈕。按下按鈕時(shí)， VCC的+5V電平就會(huì)直接加到RST端。手動(dòng)復(fù)位的電路如圖2.8所示。</p><p><b>　　、</b></p><p>　　圖2.8手動(dòng)復(fù)位電路</p><p>　　2.1.3.2 上電復(fù)位</p><p>　　AT89C51的上電復(fù)位電

39、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1uF。</p><p>　　上電復(fù)位的過程是在加電時(shí)，復(fù)位電路通過電容加給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&g

40、t;　　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><p>　　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&g

41、t;　　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)未被定義的位置開始執(zhí)行程序。</p><p>　　圖2.9上電復(fù)位電路</p><p>　　2.1.3.3 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

42、，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)容是不定的。</p><p>　　表2.10 各特殊功能寄存器的復(fù)位值</p><p>　　在設(shè)計(jì)中復(fù)位電路采用的是上電復(fù)位，即如上所示。</p><p>　　2.1.4 電壓變換電路的設(shè)計(jì)</p>&l

43、t;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[13]。設(shè)計(jì)中采用了三端固定正電壓集成穩(wěn)壓器7805，來得到+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、重量輕等顯著優(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

44、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)、過熱保護(hù)和過壓保護(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[14]。根據(jù)輸出電流值的不同，選用不同系列的芯片，

45、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</p><p>　　圖2.11電壓變換電路</p><p>　　2.2 脈沖檢測(cè)電路的設(shè)計(jì)</p><p>　　2.2.1霍爾器件簡(jiǎn)介</p><p>　　霍爾器件是一種磁傳感器。用它

46、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曰魻栃?yīng)為其工作基礎(chǔ)。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?；魻柧€性器件的精度高、線性度好；霍爾開關(guān)器件無觸點(diǎn)、無磨損、輸出波形清晰、無抖動(dòng)、無回跳、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，可達(dá).55℃～150℃。&

47、lt;/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)來作被檢測(cè)的信息的載體，通過它，將許多非電、非磁的物理量例如力、力矩、壓力、應(yīng)力、位置、位移、速度、加速

48、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)變成電量來進(jìn)行檢測(cè)和控制。</p><p>　　2.2.1.1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，磁感應(yīng)強(qiáng)度會(huì)隨距離增加而迅

49、速下降。為保證霍爾器件，尤其是霍爾開關(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)，將霍爾器件固定在系統(tǒng)的適當(dāng)位置，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><p>　　工作磁

50、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>　　霍爾開關(guān)電路的輸出級(jí)一般是一個(gè)集電極開路的NPN晶體管，其使用規(guī)則和任何一種相似的NPN開關(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端短路。因此，必須外接一個(gè)電阻器（

51、即負(fù)載電阻器）來限制流過管子的電流，使它不超過最大允許值（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VLED=1.4V，電源電壓VCC

52、=5V，所需的負(fù)載電阻器的阻值</p><p>　　圖2.12 霍爾開關(guān)與發(fā)光二極管</p><p>　　2.2.2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，采集公交車車軸轉(zhuǎn)數(shù)

53、。再經(jīng)過光電耦合器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10ms，其電路如圖3.11所示。</p><p>　　圖2.13 脈沖檢測(cè)電路</p><p>　　把霍爾元件集成的開關(guān)按預(yù)定位置有規(guī)律地布置在物體上，當(dāng)車軸轉(zhuǎn)動(dòng)經(jīng)過它時(shí)，可以從測(cè)量電路上測(cè)得脈沖信號(hào)。根據(jù)脈沖信號(hào)列可以傳感出該運(yùn)動(dòng)物體的位移。再通過光電耦合器是一種電信號(hào)的耦合器件，它一般是將

54、發(fā)光二極管和光敏三極管的光路耦合在一起，輸入信號(hào)加于發(fā)光二極管上，輸出信號(hào)由光敏三極管輸出，送入單片機(jī)。</p><p>　　2.3 語音輸出電路的設(shè)</p><p>　　2.3.1語音芯片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

55、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，通過串行外圍接口SPI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固態(tài)存儲(chǔ)器中，從而提供高質(zhì)量回放語音的保真度。</p>&l

56、t;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>　　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>

57、;<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)靜音電路可以在無聲狀態(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&

58、lt;/p><p>　　可以對(duì)多段信息尋址控制</p><p>　　可以通過SPI或Microwire控制寄存器控制功耗</p><p>　　語音數(shù)據(jù)斷電不丟失，可以保存100年</p><p>　　允許反復(fù)錄音10萬次</p><p><b>　　片上帶有時(shí)鐘源</b></p><

59、;p>　　有PDIP、SOIC、TSOP和CSP多種封裝形式</p><p>　　2. 外部引腳及其說明</p><p>　　圖2.14 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，盡可能在靠近供電端處相連，而去耦電

60、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)最大幅度為峰峰值16mV，與IS

61、D33000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。</p>

62、<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ISD，在下降沿移出I

63、SD。</p><p>　　中斷(/INT)：本端為漏極開路輸出。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)器的末尾。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(RAC)：漏極開路輸出

64、。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)， 頻率變化在+2.25%內(nèi)。工業(yè)

65、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，這樣有助于養(yǎng)活無信號(hào)(靜

66、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>　　支流電源電壓范圍（Vc

67、c～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±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±20mA）

68、：（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>　　ISD4004的串行操

69、作是通過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的移位寄存器是由串行時(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引腳上的下降沿開始。</p><p>　　在所有串行通信期間，/SS

70、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>和<16位

71、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><p>　　

72、任何一個(gè)操作都是從RUN位被置1開始，由RUN位清零結(jié)束。</p><p>　　所有的操作都是由/SS的上升沿開始。</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>　　5. 控制寄存器的說明：</p><p>　　N控制寄存器：用于

73、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0時(shí)，選擇錄音操作。</p><p>　　圖2.15I端口及其相關(guān)控制位示意圖</p><p>　　MC控制寄存器：用語控制報(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。</p><

74、;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開始。為了連續(xù)放音或錄音，IAB應(yīng)該在相應(yīng)行結(jié)束前變?yōu)?，

75、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>　　2.3.2 錄音、放音電路的設(shè)計(jì)</p><p>　　ISD4004芯片的音頻輸出

76、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。功放電路連線圖如下所示。</p><p><b>　　圖2.16功放電路</b></p><p>　　由于功率放大器LM386要接+6V電

77、壓，因此還需要一個(gè)電壓變換電路將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>

78、<p><b>　　(2.3.1)</b></p><p><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: （2.3.3）</p><p&g

79、t;　　圖2.17 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所示。</p><p>　　圖2.18電壓變換電路</p><p>　　2.3.2.2 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)，即語音信號(hào)的輸入端，輸出的模擬語音信號(hào)經(jīng)過三極管組成的放大器放大后加到ISD4004語音芯

80、片的ANA IN-反向模擬輸入端。</p><p><b>　　圖2.19錄音電路</b></p><p>　　2.4 LED顯示電路的設(shè)計(jì)</p><p>　　2.4.1 LED顯示器件簡(jiǎn)介</p><p>　　2.4.1.1 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

81、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，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50mA，最大平均電流不超過30mA，所以使用

82、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

83、作電流也隨溫度升高而線性下降。</p><p>　　2.4.1.2 LED顯示器</p><p>　　1. LED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×

84、;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，有共陰極和共陽極兩種形式。對(duì)共陰極數(shù)碼管，公共陰極接地，當(dāng)各段陽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&g

85、t;<p>　　（1）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段筆段組成，通過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)。</p><p>　　（2）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，

86、通過不同筆段的組合，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><b>　?。?）點(diǎn)陣式顯示器</b&g

87、t;</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LED顯示器就可以解決這個(gè)問題，常見的點(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

88、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顯示器顯示相應(yīng)字符，必須通過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，可以通過硬件譯碼方式，也可以通過軟件譯碼方式。</p><p><b>　　（1）硬件譯碼</b><

89、/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>　?。?）軟件譯碼</b></p><p>　　當(dāng)LED

90、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。</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

91、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><p>　　當(dāng)LED顯示器工作于靜態(tài)顯示驅(qū)動(dòng)方式時(shí)，不同數(shù)位LED數(shù)碼管的公共極（共陰極或共陽極）將被連接在一起并接地或+5V，而每個(gè)數(shù)位的8段筆段分別與一個(gè)8位鎖存器相連。不同數(shù)位的數(shù)碼管相互獨(dú)立，分別用不同的驅(qū)動(dòng)器件進(jìn)行驅(qū)

92、動(dòng)，它們的顯示字符一旦確定，只要不改變顯示字符，相應(yīng)的鎖存器的輸出就將一直維持不變。</p><p>　　這種驅(qū)動(dòng)方式的優(yōu)點(diǎn)是編程容易、管理簡(jiǎn)單、顯示亮度高、穩(wěn)定性好，占用CPU時(shí)間較少；但缺點(diǎn)是占用硬件電路和微處理器系統(tǒng)接口資源較多、引線多、印刷板布線復(fù)雜、硬件投入成本高。</p><p><b>　?。?）動(dòng)態(tài)顯示驅(qū)動(dòng)</b></p><p&g

93、t;　　當(dāng)LED顯示器工作于動(dòng)態(tài)顯示驅(qū)動(dòng)方式時(shí)，通常把不同數(shù)位的同名筆段互連起來，共用一個(gè)顯示驅(qū)動(dòng)器。每一個(gè)數(shù)位上的字符顯示都需要靠筆段字形驅(qū)動(dòng)和數(shù)位驅(qū)動(dòng)相配合，如果數(shù)位顯示該位字符，持續(xù)施加一段時(shí)間的電壓，然后再顯示下一個(gè)數(shù)位的字符。這樣輪回掃描所有的數(shù)位，利用人眼的視覺暫留現(xiàn)象，只要掃描時(shí)間恰當(dāng)，就會(huì)感覺到不同數(shù)位上在同時(shí)穩(wěn)定地顯示不同的字符。</p><p>　　動(dòng)態(tài)顯示驅(qū)動(dòng)方式的優(yōu)點(diǎn)是引線少、線路簡(jiǎn)單、硬

94、件成本相對(duì)較低。其缺點(diǎn)是需要不斷刷新，當(dāng)采用軟件掃描時(shí)，占用CPU的時(shí)間較多；當(dāng)采用硬件掃描時(shí)，又會(huì)增加硬件成本，LED顯示數(shù)位越多，顯示亮度越低，若處理不好或數(shù)位太多，將會(huì)引起顯示閃爍。</p><p><b>　　數(shù)據(jù)輸入接口方式</b></p><p>　　數(shù)據(jù)輸入接口方式有并行輸入方式和串行輸入方式兩種。</p><p><b&g

95、t;　?。?）并行輸入</b></p><p>　　數(shù)據(jù)并行輸入方式是以并行方式傳送數(shù)據(jù)，其優(yōu)點(diǎn)是傳送數(shù)據(jù)速度快，其缺點(diǎn)是需要占用較多的I/O接口線。</p><p><b>　?。?）串行輸入</b></p><p>　　數(shù)據(jù)串行輸入方式是以串行方式傳送數(shù)據(jù)，其優(yōu)點(diǎn)是占用I/O接口資源少，其缺點(diǎn)是傳送數(shù)據(jù)的速度相對(duì)較慢。</

96、p><p>　　2.4.2 6116芯片簡(jiǎn)介</p><p>　　隨機(jī)存取存儲(chǔ)器簡(jiǎn)稱 RAM，也叫做讀/寫存儲(chǔ)器，既能方便地讀出所存數(shù)據(jù)，又能隨時(shí)寫入新的數(shù)據(jù)。RAM 的缺點(diǎn)是數(shù)據(jù)的易失性，即一旦掉電，所存的數(shù)據(jù)全部丟失。2.4.2.1 芯片引腳排列圖 </p><p>　　圖2.20所示是 2K×8 位靜態(tài)CMOS RAM6116 的引腳排列圖。A0～A10

97、是地址碼輸入端，D0～D7是數(shù)據(jù)輸出端，CS 是選片端， OE 是輸出使能端，WE 是寫入控 </p><p>　　圖2.20 6116引腳圖</p><p>　　2.4.2.2 芯片工作方式和控制信號(hào)之間的關(guān)系 </p><p&g

98、t;　　表 3.2 所列是 6116 的工作方式與控制信號(hào)之間的關(guān)系，讀出和寫入線是分開的，而且寫入優(yōu)先。 </p><p>　　表 2.21 靜態(tài) RAM6116 工作方式與控制信號(hào)之間的關(guān)系</p><p>　　2.4.3 LED點(diǎn)陣漢字顯示電路的設(shè)計(jì)</p><p><b>　　電路圖如下所示：</b></p>

99、<p>　　圖2.22 LED點(diǎn)陣漢字顯示電路</p><p>　　電路采用16*256的LED點(diǎn)陣顯示屏來顯示16個(gè)16*16的漢字，采用顯存U14來存放漢字點(diǎn)陣信息。顯示屏分32頁，每頁由16行8列LED發(fā)光二極管構(gòu)成，在LED點(diǎn)陣顯示屏中，用一片4.16譯碼器74LS154進(jìn)行行譯碼，將地址A0.A3譯碼形成行信號(hào)，用兩片4.16譯碼器74LS154組成一個(gè)5.32譯碼器，進(jìn)行頁譯碼，將地址A

100、4.A8譯碼形成頁選通信號(hào)，分別用以選通一片74LS244，系統(tǒng)通過此74LS244的數(shù)據(jù)線向該頁的某行（由A0.A3譯碼選通）上的8個(gè)發(fā)光二極管送入顯示信息。系統(tǒng)通過循環(huán)地址的方法將U14中的每個(gè)單元的數(shù)據(jù)送入顯示屏的第1頁的第1行到第32頁的第16行，適當(dāng)選擇循環(huán)周期，即可實(shí)現(xiàn)漢字的顯示。循環(huán)的地址信號(hào)由計(jì)數(shù)器U13所構(gòu)成的九位二進(jìn)制循環(huán)計(jì)數(shù)器產(chǎn)生，并通過緩沖器U7和U9的第1組通道送給U14和上述三片譯碼器的A0—A8端，作為地址

101、信號(hào)。顯存中的數(shù)據(jù)由單片機(jī)在需要時(shí)寫入，寫入時(shí)，單片機(jī)的P1.6置低電平，封鎖計(jì)數(shù)器U13的計(jì)數(shù)脈沖CP(注：CP為占空比為10：1的方波信號(hào))，同時(shí)選通緩沖器U8和U9的第2組通道(經(jīng)非門U11A反向輸出的高電平封鎖緩沖器U</p><p><b>　　3. 軟件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　3.1 主控程序的設(shè)計(jì)</p><p>　　在

102、本設(shè)計(jì)中，單片機(jī)的P1.0到P1.4組成按鍵組，其功能說明如表3.1所示：</p><p>　　圖3.1按鍵功能說明</p><p>　　公交車站與站之間的距離必須在第一遍行駛時(shí)，手動(dòng)存入單片機(jī)內(nèi)，其具體過程如下：① 按下手/自動(dòng)鍵，使P1.0為低電平，即選擇手動(dòng)操作；② 啟動(dòng)開始計(jì)數(shù)；③ 到第一個(gè)站時(shí)，按輸入鍵，將此時(shí)的計(jì)數(shù)值存入地址為2000H的片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器單元內(nèi)；④ 復(fù)位，準(zhǔn)備開始

103、下一段計(jì)數(shù)；⑤ 如此反復(fù)③④操作，將站與站之間的距離依次存入存儲(chǔ)器。</p><p>　　公交車自動(dòng)報(bào)站行駛過程：首先是啟動(dòng)開始計(jì)數(shù)，然后將計(jì)數(shù)值與原來存于系統(tǒng)內(nèi)的初始值進(jìn)行比較，相等時(shí)停止計(jì)數(shù)，同時(shí)調(diào)用語音報(bào)站程序進(jìn)行報(bào)站；汽車到一站后，準(zhǔn)備重新開始下一段計(jì)數(shù)。</p><p>　　3.1.1 整體流程圖</p><p>　　流程圖如圖所示： &

104、lt;/p><p>　　3.2 語音報(bào)站程序的設(shè)計(jì)</p><p><b>　　3.2.1 流程圖</b></p><p>　　（a）錄音 （b）放音 </p><p>　　圖3.2 語音程序流程圖 </p><p>　　3.2.2 程

105、序清單</p><p>　　ORG 0000H</p><p>　　AJMP MAIN</p><p>　　MAIN: MOV SP, #10H</p><p>　　MOV P1, #OFFH</p><p>　　MOV P2, #OFFH</p><p>　

106、　MOV P3, #0FFH</p><p>　　MOV P0, #0FFH</p><p><b>　　CLR EA</b></p><p>　　MAII: SETB LED ；關(guān)指示燈</p><p>　　ACALL DSTOP

107、 ；ISD掉電</p><p>　　MAS0: MOV 3AH, #200</p><p>　　MASI: JB P1.4, MAS0 ；等按執(zhí)行鍵</p><p>　　DJNZ 3AH, ANS1</p><p>　　ACALL UP ；ISD上電<

108、/p><p>　　MOV 20H, #00H ；ISD低位地址</p><p>　　MOV 21H, #00H ；ISD高位地址</p><p>　　MOV 22H, #0000H ； 操作碼</p><p>　　JNB P1.3, REC ；P1

109、.3=0，錄音</p><p>　　AJMP PLAY ；放音</p><p>　　REC: MOV A, 20</p><p>　　ACALL ISDX</p><p>　　MOV A, 21H</p><p>　　ACALL ISDX</p>

110、;<p>　　MOV A, 22H</p><p>　　ACALL ISDX</p><p>　　SETB P0.0 ；關(guān)片選</p><p>　　REC1: MOV 36H, #10</p><p>　　REC2: ACALL YS50

111、 ；延時(shí)錄音</p><p>　　DJNZ 36H, REC2</p><p>　　CLR P1.7 ；開指示燈</p><p>　　MOV A, #0B0H</p><p>　　ACALL ISDX</p><p>　　SETB P0.0

112、 ；關(guān)片選</p><p>　　REC3: MOV 35H, #200</p><p>　　REC4: JNB P0.2, REC7 ；OVF=0芯片溢出</p><p>　　JNB P1.4, REC3</p><p>　　DJNZ 35H, REC4</p>

113、<p>　　SETB P1.7 ；關(guān)指示燈</p><p>　　ACALL STOPP ；停止當(dāng)前操作</p><p>　　REC5: JNB STOP, REC6 ；中斷RESET</p><p>　　JB P1.4, REC5 &l