盲人自動避障裝置畢業(yè)設(shè)計 (2)

1、<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　針對盲人行走過程中無法了解到前方是否存在障礙物的問題，本文設(shè)計了一種新型的基于單片機控制的盲人自動避障裝置，且該裝置帶有語音提醒功能。本方案通過超聲波的發(fā)送和接收來檢測前方一段距離內(nèi)是否有障礙物存在，若有，則語音提醒模塊發(fā)出提醒信息。語音電路根據(jù)障礙物距離發(fā)出不同頻率的報警聲音，以提醒使用者。此時使用者可按下按鍵，報警響聲中

2、斷。報警聲響起時，電路板上的LED燈會亮起，以提醒路人讓路。</p><p>　　本文所采用的主要芯片有超聲波測距模塊US-100,語音芯片ISD4004,音頻功放TDA2822。</p><p>　　本裝置的設(shè)計所采用的主要方法是：采用兩個超聲波模塊進行測距，其中一個模塊的超聲波探頭垂直向下，另一個模塊的超聲波探頭斜向下。二者夾角為60°。由于超聲波模塊US-100的測距范圍是

3、：2㎝-450㎝。因而采用這樣的方式進行測距，水平測距范圍是0.6㎝-389㎝。采用這樣的方法進行測距與只采用一個超聲波模塊平行進行測距相比較的優(yōu)點是：（1）當前方的有坑時，也能檢測出來并及時報警（2）能檢測到高于地面的所有障礙物。語音芯片ISD4004可存儲8分鐘的錄音時間，本芯片錄了四段錄音：當離障礙物389㎝-200㎝時播放第一段錄音，當離障礙物200㎝-100㎝時播放第二段錄音，當離障礙物100㎝-0㎝時播放第三段錄音，當前方有

4、坑或溝時播放第四段錄音。</p><p>　　通過多次實物驗證，能實現(xiàn)預(yù)期目標。</p><p>　　本文是在基于單片機控制的超聲波測距原理的基礎(chǔ)上，配以其他的外圍電路來實現(xiàn)避障功能的。此裝置簡單實用且便攜，設(shè)計在很大程度上解決了盲人行走中的安全問題。</p><p>　　關(guān)鍵字：單片機AT89S52；超聲波測距US-100；語音提醒ISD4004；音頻功放TDA2

5、822</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　In view of the problem that the blind can’t understand whether there are obstacles in front during walking, a new obstacle-avoidance automatic d

6、evice was designed, which is based on single-chip. In addition, it has the function of voice-reminding. The scheme is by means of ultrasonic’s sending and receiving to detect a distance ahead whether there exist within t

7、he obstacles. If any, voice reminder module is a reminder. Voice reminder module sends the frequency of alarm sound according to the dif</p><p>　　This paper provides the chips have ultrasonic ranging module

8、US-100, ISD4004 voice chip, TDA2822 audio power amplifier.</p><p>　　The design of this device with main method is: the two ultrasonic module sequence, one of the modules of ultrasonic probe vertically down,

9、the other a module of ultrasonic probe inclined down. Both an Angle of 60 °. Because of the ultrasonic module US-100 range is: 2 ㎝-450 ㎝. So it is this way sequence, level range is 0.6 ㎝ range-389 ㎝. Using such meth

10、ods and only use a range of ultrasonic module parallel sequence advantage is: the current party there pits, also can test out and even the police.</p><p>　　This paper is based on single chip microcomputer co

11、ntrol on the basis of the principle of ultrasonic ranging, match with other peripheral circuit to achieve obstacle avoidance of the function. This device is simple and applicable portable, in the very great degree the bl

12、ind man walk to solve the security issue.</p><p>　　Keywords: Monolithic integrated circuit AT89S52; Ultrasonic ranging US-100; Voice remind ISD4004; TDA2822 audio power amplifier</p><p><b>

13、;　　目 錄</b></p><p><b>　　摘 要I</b></p><p>　　AbstractII</p><p><b>　　1 前言1</b></p><p>　　1.1設(shè)計的目的和意義1</p><p>　　1.2 盲人避障技術(shù)的研究

14、現(xiàn)狀2</p><p>　　2 設(shè)計所用的主要技術(shù)3</p><p>　　2.1 硬件技術(shù)3</p><p>　　2.2 軟件技術(shù)3</p><p><b>　　3 系統(tǒng)設(shè)計5</b></p><p>　　3.1 總體框架5</p><p>　　3.2 各個

15、模塊的工作流程5</p><p>　　3.3 系統(tǒng)的軟件流程圖5</p><p>　　3.4 系統(tǒng)各個模塊的設(shè)計6</p><p>　　3.4.1 超聲波測距模塊6</p><p>　　3.4.2 語音模塊設(shè)計11</p><p>　　3.4.3 音頻功放模塊16</p><p>　

16、　3.4.4 單片機最小系統(tǒng)及其簡單應(yīng)用19</p><p>　　4 測試部分24</p><p>　　4.1 實驗方法24</p><p>　　4.1.1 超聲波測距的方法24</p><p>　　4.1.2語音芯片的使用方法26</p><p>　　4.1.3 TDA2822的使用方法27</p

17、><p>　　4.2 實驗對象28</p><p>　　4.2.1超聲波測距模塊28</p><p>　　4.2.2 語音電路的使用情況28</p><p>　　4.3 軟件設(shè)計思想28</p><p>　　5 實驗結(jié)果分析與展望30</p><p>　　5.1實驗結(jié)果分析30<

18、/p><p>　　5.2實驗結(jié)果展望30</p><p><b>　　參考文獻32</b></p><p><b>　　致 謝33</b></p><p><b>　　附錄A34</b></p><p><b>　　附錄B41</

19、b></p><p><b>　　1 前言</b></p><p>　　1.1設(shè)計的目的和意義 </p><p>　　在我們?nèi)粘Ｉ钪校と说纳钣兄T多不便，其中一個就是盲人在行走過程無法了解到前方是否有障礙物存在，難免出現(xiàn)撞到障礙物的情況。針對這個問題，本次設(shè)計致力于設(shè)計一種新型的基于單片機控制的盲人自動避障裝置。</p>

20、<p>　　該裝置的功能是：通過超聲波測距的原理來檢測前方一段距離內(nèi)是否有障礙物或者坑存在，若有，則語音提醒模塊發(fā)出提醒信息。語音電路會根據(jù)障礙物距離的不同發(fā)出不同頻率的報警聲音，以提醒使用者。此時使用者可按下按鍵，報警響聲中斷。報警聲響起時，電路板上的LED燈會亮起，以提醒路人讓路。</p><p>　　本設(shè)計檢測障礙物所基于的基本原理就是超聲波測距的原理。超聲波測距方法主要有相位檢測法、聲波幅值

21、檢測法和渡越時間法三種。其中，相位檢測法精度高，但檢測范圍有限; 聲波幅值檢測法易受反射介質(zhì)的影響。因此，當前超聲波測距一般使用渡越時間法。本設(shè)計所采用的就是渡越時間法。超聲波測距的工作原理: 發(fā)射換能器向外發(fā)射超聲波，超聲波在介質(zhì)中傳播，遇到障礙物后反射，產(chǎn)生回波，接收換能器接收回波。渡越時間法就是通過檢測發(fā)射超聲波與接收回波之間的時間差，求出目標障礙物距信號發(fā)射源的距離。 </p><p>　　本設(shè)計所采用的

22、安全避障技術(shù)對于很多檢測和識別技術(shù)的研究也有一定的參考價值。障礙物與物體之間距離的獲得是研究安全避障的前提。超聲波測距可以直接測量近距離目標，縱向分辨率高，適用范圍廣，方向性強，并具備不受光線、煙霧、電磁干擾等因素影響，且覆蓋面較大等優(yōu)點。目前，超聲波測距憑借其原理簡單、易于實現(xiàn)以及成本低等優(yōu)點，在液位測量、移動機器人定位和避障、汽車防撞和曲面仿形檢測等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用且前景廣闊。在本設(shè)計中對所要求測量范圍0.6cm~389cm內(nèi)的

23、平面物體做了多次測量發(fā)現(xiàn)，其最大誤差為0.5cm，可見基于單片機設(shè)計的超聲波測距系統(tǒng)具有硬件結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、測量誤差小等特點。因此，它不僅可用于盲人自動避障，還可用在其它檢測系統(tǒng)中。</p><p>　　由于盲人出行時必需手持盲杖不停地探測道路情況，并且使用及攜帶盲杖很不方便，使用盲杖經(jīng)常會打到人造成不必要的麻煩，輔助盲人出行的盲道利用率很低，大多被非法占用導致不能正常使用。此作品可以令盲人不必再依靠盲杖進行

24、障礙的探測，從而避免了使用和攜帶盲杖所帶來的不便。此裝置簡單實用且便攜，設(shè)計在很大程度上解、決了盲人行走中的安全問題，具有實用價值。</p><p>　　1.2 盲人避障技術(shù)的研究現(xiàn)狀</p><p>　　盲人避障技術(shù)的關(guān)鍵是非接觸式檢測技術(shù)，隨著傳感器和單片機控制技術(shù)的不斷發(fā)展，非接觸式檢測技術(shù)已經(jīng)在不斷完善。以往的盲人避障技術(shù)設(shè)計中常使用紅外線探測障礙物的存在與否，但是在實際應(yīng)用中，紅

25、外干擾源較多；而且在有反射光的情況下，由于光線的干擾，很容易判斷失誤，出現(xiàn)虛警。因此，有些設(shè)備在發(fā)射信號時，改進為發(fā)送一串連續(xù)的紅外脈沖，然后接收反射的信號。如果接收到的紅外脈沖數(shù)量超過某一門限值時，就判斷障礙存在。這種方法盡管在一定程度上可以降低虛警率，但在較強的反射光和使用電子鎮(zhèn)流器方式的日光燈起輝時，仍很容易出現(xiàn)干擾現(xiàn)象。還有其他典型的非接觸式檢測方法有CCD探測、雷達檢測、激光檢測、超聲波檢測等 其中，CCD探測具有使用方便無需

26、信號發(fā)射源,同時獲得大量的場景信息等特點，但視覺檢測需要額外的計算開銷。雷達檢測具有全天候工作，適合于惡劣的環(huán)境中進行短距離 高精度檢測的優(yōu)點，但容易受電磁波干擾。激光檢測具有高方向性、高單色性、高亮度、測量速度快等優(yōu)勢，尤其是對雨霧有一定的穿透能力，抗干擾能力強，但其成本高 數(shù)據(jù)處理復(fù)雜。與前幾種檢測方式相比，超聲波檢測可以直接測量近距離目標，縱向分辨率高，適用范圍廣，</p><p>　　超聲波檢測作為非接觸

27、式檢測技術(shù)的典型方法之一，以其價格低廉、信號處理可靠、不受電磁、天氣影響等優(yōu)勢，必將擁有廣闊的市場前景。綜合分析國內(nèi)超聲波研究現(xiàn)狀，本文對超聲波檢測研究趨勢做以下三點展望:1) 目前，超聲波換能器多采用壓電陶瓷材料和磁致伸縮材料來制造。這兩種材料制造的換能器存在一定的阻抗失配問題，即在驅(qū)動脈沖結(jié)束后，由于慣性會繼續(xù)振動產(chǎn)生盲區(qū)，進而影響系統(tǒng)的測量精度。因此，超聲換能器制造材料的改進是超聲波檢測技術(shù)發(fā)展的一個重要方向。2) 隨著回波信號處

28、理方法的逐漸完善，選擇更合理的超聲波發(fā)射脈沖、研發(fā)更高性能的超聲波換能器，來提高超聲波測距系統(tǒng)的有效作用距離、分辨力、測量精度和抗干擾性等性能，是超聲波測距理論的又一個重要研究方向。3) 此外，基于超聲波檢測、CCD 探測、雷達檢測、激光檢測等多種非接觸式檢測技術(shù)均具有各自優(yōu)點。本文認為將多種非接觸式傳感器合理地冗余復(fù)合使用，充分發(fā)揮各檢測方法的優(yōu)勢，可以得到更精確的檢測結(jié)果，這也將成為檢測技術(shù)發(fā)展的一個熱點。</p>&

29、lt;p>　　此作品結(jié)合了超聲波檢測及單片機技術(shù)，能...(查看更多)夠準確識別障礙并出相應(yīng)判斷，提示盲人躲避障礙，與其他盲人避障裝置相比具有輕便、準確、操作簡單和性價比高的特點。</p><p>　　2 設(shè)計所用的主要技術(shù)</p><p><b>　　2.1 硬件技術(shù)</b></p><p>　　由于本設(shè)計是基于單片機控制的采用超聲波

30、測距原理進行測距的盲人自動避障系統(tǒng)，并且該系統(tǒng)具有語音提醒功能。所以本作品采用的主要芯片有超聲波測距模塊US-100,語音芯片ISD4004,音頻功放TDA2822。系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)問題是障礙物的距離檢測，和語音提醒技術(shù)，單片機控制技術(shù)。系統(tǒng)采用了超聲波傳感器進行4.5米以內(nèi)的距離測量。超聲波測距的方法為渡越時間法，發(fā)射換能器不斷超聲波脈沖，聲波遇到障礙物后反射回來被接收換能器接收，根據(jù)聲速及時間差計算出障礙物的距離。在電子線路方面，采用

31、了超聲波測距模塊，實現(xiàn)了障礙的自動檢測。在語音提醒方面，采用語音芯片，其模擬音頻輸出經(jīng)功放電路放大，輸出音量大，吐字清晰。在單片機應(yīng)用方面采用單片機的定時器和外部中斷實現(xiàn)超聲波的準確發(fā)送和接收；采用單片機I/O口模擬串口，傳送語音合成數(shù)據(jù)。</p><p>　　本裝置的設(shè)計所采用的主要方法是：采用兩個超聲波模塊進行測距，其中一個模塊的超聲波探頭垂直向下，另一個模塊的超聲波探頭斜向下。二者夾角為60°。由

32、于超聲波模塊US-100的測距范圍是：2㎝-450㎝。因而采用這樣的方式進行測距，水平測距范圍是0.6㎝-389㎝。采用這樣的方法進行測距與只采用一個超聲波模塊平行進行測距的好處是：當前方的有坑時，也能檢測出來并即使報警。語音芯片ISD4004可存儲8分鐘的錄音時間，本芯片錄了四段錄音：當離障礙物389㎝-200㎝時播放第一段錄音，當離障礙物200㎝-100㎝時播放第二段錄音，當離障礙物100㎝-0㎝時播放第三段錄音，當前方有坑或溝時播

33、放第四段錄音。</p><p><b>　　2.2 軟件技術(shù)</b></p><p>　　系統(tǒng)的軟件設(shè)計采用C語言，可以大大提高程序編寫時的效率。設(shè)計的關(guān)鍵是如何利用單片機控制超聲波模塊US-100和ISD4004語音芯片。以便超聲波模塊能夠有效的控制超聲波的發(fā)送、接收以及正確計算障礙物的距離，以及能夠控制語音芯片進行正確的錄放。</p><p&g

34、t;　　軟件實現(xiàn)的功能包括: </p><p>　　(1) 控制超聲波的發(fā)送與接收以及信號的實時采集實現(xiàn)超聲波測距的計算；</p><p>　　(2) 實現(xiàn)語音芯片的功能，能夠有效地進行錄放和復(fù)位；</p><p>　　(3) 遇到障礙物時能夠根據(jù)障礙物的距離，播放不同的語音提示內(nèi)容；</p><p>　　(4)語音提醒的同時LED燈亮，提醒

35、路人讓路；</p><p>　　(5)盲人按下按鍵，使語音提醒停止。</p><p>　　通過軟件技術(shù)的應(yīng)用希望能夠?qū)崿F(xiàn)一個用戶界面美觀，交互性好，功能齊全，具有以上幾種基本的控制功能的裝置。由于技術(shù)水平的限制，軟件所能夠?qū)崿F(xiàn)的功能可以更加的完善。還可以使得該裝置能夠進一步完善化，人性化，盡量符合盲人的使用習慣。</p><p><b>　　3 系統(tǒng)設(shè)計

36、</b></p><p><b>　　3.1 總體框架</b></p><p>　　基于電路設(shè)計的要求，盲人自動避障電路主要由以AT89S52為主CPU為核心的單片機最小系統(tǒng)、語音電路、音頻功放、超聲波發(fā)射電路以及超聲波接收電路組成。</p><p>　　圖3-1 系統(tǒng)的總體框圖</p><p>　　3.2

37、各個模塊的工作流程</p><p>　　圖3-2 各個模塊的工作流程</p><p>　　3.3 系統(tǒng)的軟件流程圖</p><p>　　本作品采用的主要芯片有超聲波測距模塊US-100,語音芯片ISD4004，以及單片機AT89S52。所以系統(tǒng)的軟件程序部分包括：主程序，超聲波模塊子程序，語音模塊程序。軟件分為兩部分，主程序和中斷服務(wù)程序，如圖3-3，3-4，3-5

38、所示。主程序完成初始化工作、各路超聲波發(fā)射和接收順序的控制。 定時中斷服務(wù)子程序完成兩個方向超聲波的輪流發(fā)射，外部中斷服務(wù)子程序主要完成時間值的讀取、距離計算、結(jié)果的輸出等工作。 </p><p>　　圖3-3主程序流程圖 圖3-4外部中斷服務(wù)子程序 圖3-5 定時中斷服務(wù)子程序</p><p>　　3.4 系統(tǒng)各個模塊的設(shè)計</p><

39、p>　　3.4.1 超聲波測距模塊</p><p>　　US-100超聲波測距模塊可實現(xiàn)2cm~450㎝的非接觸測距功能，擁有2.4~5.5V的寬電壓輸入范圍，靜態(tài)功耗低于2mA，自帶溫度傳感器對測距結(jié)果進行校正，同時具有GPIO，串口等多種通信方式，內(nèi)帶看門狗，工作穩(wěn)定可靠。、</p><p>　　超聲波測距模塊的主要技術(shù)參數(shù)</p><p>　　表 3-1

40、 超聲波模塊的主要技術(shù)參數(shù)</p><p>　?。?） 超聲波模塊的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　模塊內(nèi)部的超聲波發(fā)射電路是由非門構(gòu)成的一個振蕩器發(fā)送電路，用非門構(gòu)成的電路簡單，調(diào)試容易。很容易通過軟件控制。圖中把兩個非門的輸出接到一起的目的是為了提高其吸入電流，電路驅(qū)動能力提高。發(fā)射電路主要由反相器74LS04和超聲波發(fā)射換能器T構(gòu)成，單片機P1.0端口輸出的40kHz的方波信號一路經(jīng)

41、一級反向器后送到超聲波換能器的一個電極，另一路經(jīng)兩級反向器后送到超聲波換能器的另一個電極，用這種推換形式將方波信號加到超聲波換能器的兩端，可以提高超聲波的發(fā)射強度。輸出端采兩個反向器并聯(lián)，用以提高驅(qū)動能力。上位電阻R1O、R11一方面可以提高反向器74LS04輸出高電平的驅(qū)動能力，另一方面可以增加超聲波換能器的阻尼效果，縮短其自由振蕩時間。</p><p>　　圖3-6由非門構(gòu)成的超聲波發(fā)射電路</p>

42、;<p>　　超聲波接收包括接收探頭，信號放大以及波形變換電路三部分，超聲波接收探頭必須與發(fā)送探頭相同的型號，否則可能導致接收效果甚至不能接收。由于超聲波接收探頭的信號非常弱，所以必須用放大器放大，放大后的正弦波不能被微處理器處理，所以必須經(jīng)過波形變換。本次設(shè)計為了降低調(diào)試難度，減少成本，提供系統(tǒng)可靠性，所以我們采用了一種用在彩色電視機上面的一種紅外接收檢波芯片CX20106，由于紅外遙控的中心頻率在38KHz，和超聲波的

43、40KHz很接近，所以可以用來做接收電路。CX20106是日本索尼公司的產(chǎn)品，采用單列8引腳的直插式封裝，內(nèi)部包含自動偏置控制電路、前置放大電路、帶通濾波、峰值檢波、積分比較器、斯密特整形輸出電路，配合少量外接元件就可以對38KHz左右的信號的接收與處理。</p><p>　　圖 3-7 CX20106構(gòu)成的接收電路</p><p>　　（4） 超聲波模塊接口說明</p>

44、<p>　　本模塊共有兩個接口:模式選擇跳線和5 Pin接口。</p><p>　　模式選擇跳線接口如圖3-8所示。模式選擇跳線的間距為2.54㎜，當插上跳線帽時為UART（串口）模式，拔掉時為電平觸發(fā)模式。</p><p>　　圖 3-8 模式選擇跳線接口</p><p>　　5 Pin接口為2.54㎜間距的彎排針，如圖3-9所示：</p>

45、<p>　　圖 3-9 5 pin 接口</p><p>　　從左到右依次編號1,2,3,4,5。它們的定義如下：</p><p>　　1號Pin：接VCC電源（供電范圍2.4V~5.5V）。</p><p>　　2號Pin：當為UART模式時，接外部電路UART的TX端；當為電平觸發(fā)模式時，接外部電路的Trig端。</p><p&g

46、t;　　3號Pin：當為UART模式時，接外部電路UART的RX端；當為電平觸發(fā)模式時，接外部電路的Echo端。</p><p>　　4號Pin：接外部電路的地。</p><p>　　5號Pin：接外部電路的地。</p><p>　　（5） 電平觸發(fā)測距工作原理</p><p>　　在模塊上電前，首先去掉模式選擇跳線上的跳線帽，使模塊處于電平

47、觸發(fā)模式。電平觸發(fā)測距的時序如圖3-8所示：</p><p>　　圖3-10 US-100測距時序圖</p><p>　　圖3-10表明：只需要在Trig/TX管腳輸入一個10US以上的高電平，系統(tǒng)便可發(fā)出8個40KHZ的超聲波脈沖，然后檢測回波信號。當檢測到回波信號后，模塊還要進行溫度值的測量，然后根據(jù)當前溫度對測距結(jié)果進行校正，將校正后的結(jié)果通過Echo/RX輸出。</p>

48、<p>　　在此模式下，模塊將距離值轉(zhuǎn)化為340m/s時的時間值的2倍，通過Echo端輸出一高電平，可根據(jù)此高電平的持續(xù)時間來計算距離值。即距離值為：(高電平時間*340m/s)/2。（注：因為距離值已經(jīng)經(jīng)過溫度校正，此時無需再根據(jù)環(huán)境溫度對超聲波聲速進行校正，即不管溫度多少，聲速選擇340m/s即可。）</p><p>　　（6）串口觸發(fā)測距工作原理 </p><p>　

49、　在模塊上電前，首先插上模式選擇跳線上的跳線帽，使模塊處于串口觸發(fā)模式。串口觸發(fā)測距的時序如圖3-11所示：</p><p>　　在此模式下只需要在Trig/TX管腳輸入0X55（波特率9600），系統(tǒng)便可發(fā)出8個40KHZ的超聲波脈沖，然后檢測回波信號。當檢測到回波信號后，模塊還要進行溫度值的測量，然后根據(jù)當前溫度對測距結(jié)果進行校正，將校正后的結(jié)果通過Echo/RX管腳輸出。輸出的距離值共兩個字節(jié)，第一個字節(jié)是

50、距離的高8位（HDate），第二個字節(jié)為距離的低8位（LData），單位為毫米。即距離值為 （HData*256 +LData）mm。</p><p>　　圖3-11 串口觸發(fā)測距時序圖</p><p>　　1. “超聲波P89LPC932A1FDH電平觸發(fā)測距”：將超聲波模塊插入“US100_使用參考”中J501_Trig中，同時拔掉模塊中的跳線子。</p><p&g

51、t;　　2. “超聲波P89LPC932A1FDH串口測距”：將超聲波模塊插入“US100_使用參考”中J601_UART中，同時插上模塊中的跳線子。</p><p>　　3. “超聲波測距測溫二合一”：</p><p>　　1） 電平觸發(fā)測距模式：拔掉US100上的模式選擇跳線，將模塊插入J501_Trig中，然后閉合“US100_使用參考”撥碼開關(guān)S401的1,6位。</p>

52、;<p>　　2）UART測距模式：插上US100上的模式選擇跳線帽，將模塊插入J601_UART中，然后閉合“US100_使用參考”撥碼開關(guān)S401的2,5位。</p><p>　　3.4.2 語音模塊設(shè)計</p><p>　　（1）ISD4004系列語音芯片介紹</p><p>　　本系統(tǒng)采用的是ISD4004系列的語音芯片：ISD4004 系列工

53、作電壓3V,單片錄放時間8 至16 分鐘,音質(zhì)好,適用于移動電話及其他便攜式電子產(chǎn)品中。芯片采用CMOS 技術(shù),內(nèi)含振蕩器、防混淆濾波器、平滑濾波器、音頻放大器、自動靜噪及高密度多電平閃爍存貯陳列。芯片設(shè)計是基于所有操作必須由微控制器控制,操作命令可通過串行通信接口(SPI 或Microwire)送入。芯片采用多電平直接模擬量存儲技術(shù), 每個采樣值直接存貯在片內(nèi)閃爍存貯器中,因此能夠非常真實、自然地再現(xiàn)語音、音樂、音調(diào)和效果聲,避免了一

54、般固體錄音電路因量化和壓縮造成的量化噪聲和"金屬聲"。采樣頻率可為 4.0,5.3,6.4,8.0kHz,頻率越低,錄放時間越長,而音質(zhì)則有所下降,片內(nèi)信息存于閃爍存貯器中,可在斷電情況下保存100 年(典型值),反復(fù)錄音10 萬次。</p><p>　　ISD4004 系列單片語音錄放功能介紹：</p><p>　　●單片8 至16 分鐘語音錄放</p>

55、<p>　　●內(nèi)置微控制器串行通信接口</p><p><b>　　●3V 單電源工作</b></p><p><b>　　●多段信息處理</b></p><p>　　●工作電流25-30mA,維持電流1μA</p><p>　　●不耗電信息保存100 年(典型值)</p>

56、<p>　　●高質(zhì)量、自然的語音還原技術(shù)</p><p>　　●10 萬次錄音周期(典型值)</p><p><b>　　●自動靜噪功能</b></p><p>　　●片內(nèi)免調(diào)整時鐘,可選用外部時鐘</p><p>　　表3-2 ISD系列語音芯片參數(shù)說明</p><p>　?。?）

57、ISD4004語音芯片引腳描述</p><p>　　圖3-12 ISD4004語音芯片引腳圖</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,而去耦電容應(yīng)盡量靠近器件。</p><p>　　地線:(VSSA,VSSD) 芯片

58、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+) 這是錄音信號的同相輸入端。輸入放大器可用單端或差分驅(qū)動。單端輸入時,信號由耦合電容輸入,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)動時,信號最大幅度為峰峰值16mV，為ISD33000 系列相同。</p><p>　　反相模擬輸入：(ANA I

59、N-) 差分驅(qū)動時,這是錄音信號的反相輸入端。信號通過耦合電容輸入,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5KΩ的負載。</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><p>　　串行輸入：(MOSI) 此端為串行輸入端，主控制器應(yīng)在串行時鐘上

60、升沿之前半個周期將數(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,本端呈高阻態(tài)。</p><p>　　串行時鐘：(SCLK) ISD 的時鐘輸入端,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ISD。</p><p>　　中斷：(/INT)

61、 本端為漏極開路輸出。ISD 在任何操作(包括快進)中檢測到EOM 或OVF 時,本端變低并保持。中斷狀態(tài)在下一個SPI 周期開始時清除。中斷狀態(tài)也可用RINT 指令讀取。OVF 標志----指示ISD的錄、放操作已到達存儲器的未尾。EOM 標志----只在放音中檢測到內(nèi)部的EOM 標志時,此狀態(tài)位才置1。</p><p>　　行地址時鐘：(RAC) 漏極開路輸出。每個RAC 周期表示ISD 存儲器的操作進行了一

62、行(ISD4004 系列中的存貯器共2400 行)。該信號175ms 保持高電平,低電平為25ms?？爝M模式下,RAC 的218.75μs 是高電平,31.25μs 為低電平。該端可用于存儲管理技術(shù)。</p><p>　　外部時鐘：(XCLK) 本端內(nèi)部有下拉元件。芯片內(nèi)部的采樣時鐘在出廠前已調(diào)校,誤差在 +1%內(nèi)。商業(yè)級芯片在整個溫度和電壓范圍內(nèi), 頻率變化在+2.25%內(nèi)。工業(yè)級芯片在整個溫度和電壓范圍內(nèi),頻

63、率變化在-6/+4%內(nèi),此時建議使用穩(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,故上述推薦的時鐘頻率不應(yīng)改變。輸入時鐘的占空比無關(guān)緊要,因內(nèi)部首先進行了分頻。在不外接地時鐘時,此端必須接地。</p><p>　　自動靜噪：(AMCAP) 當錄音信號電平下降到內(nèi)部設(shè)定的某一閾值以下時,自動靜噪功能使信號衰弱,這樣有助于養(yǎng)活無信號(靜音)時的噪聲。通常本端對地接1

64、mF 的電容,構(gòu)成內(nèi)部信號電平峰值檢測電路的一部分。檢出的峰值電平與內(nèi)部設(shè)定的閾值作比較,決定自動靜噪功能的翻轉(zhuǎn)點。大信號時,自動靜噪電路不衰減,靜音時衰減6dB。1mF 的電容也影響自動靜噪電路對信號幅度的響應(yīng)速度。本端接VCCA 則禁止自動靜噪。</p><p>　?。?） SPI（串行外設(shè)接口）</p><p>　　ISD4004 工作于SPI 串行接口。SPI 協(xié)議是一個同步串行數(shù)

65、據(jù)傳輸協(xié)議,協(xié)議假定微控制器的SPI 移位寄存器在SCLK 的下降沿動作,因此對ISD4004 而言,在時鐘止升沿鎖存MOSI 引腳的數(shù)據(jù),在下降沿將數(shù)據(jù)送至MISO 引腳。協(xié)議的具體內(nèi)容為：</p><p>　　1.所有串行數(shù)據(jù)傳輸開始于SS 下降沿。</p><p>　　2.SS 在傳輸期間必須保持為低電平,在兩條指令之間則保持為高電平。</p><p>　　3

66、.數(shù)據(jù)在時鐘上升沿移入,在下降沿移出。</p><p>　　4.SS 變低,輸入指令和地址后,ISD 才能開始錄放操作。</p><p>　　5.指令格式是(8 位控制碼)加(16 位地址碼)。</p><p>　　6.ISD 的任何操作(含快進)如果遇到EOM 或OVF,則產(chǎn)生一個中斷,該中斷狀態(tài)在下一個SPI 周期開始時被清除。</p><p

67、>　　7.使用"讀"指令使中斷狀態(tài)位移出ISD 的MISO 引腳時,控制及地址數(shù)據(jù)也應(yīng)同步從MOSI 端移入。因此要注意移入的數(shù)據(jù)是否與器件當前進行的操作兼容。當然,也允許在一個SPI 周期里,同時執(zhí)行讀狀態(tài)和開始新的操作(即新移入的數(shù)據(jù)與器件當前的操作可以不兼容)。</p><p>　　8.所有操作在運行位(RUN)置1 時開始,置0 時結(jié)束。</p><p>

68、　　9.所有指令都在SS 端上升沿開始執(zhí)行。</p><p>　　10.信息快進：用戶不必知道信息的確切地址,就能快進跳過一條信息。信息快進只用于放音模式。放音速度是正常的1600 倍,遇到EOM 后停止,然后內(nèi)部地址計數(shù)器加1,指向下條信息的開始處。</p><p>　　11.上電順序：器件延時TPUD(8kHz 采樣時,約為25 毫秒)后才能開始操作。因此,用戶發(fā)完上電指令后,必須等待

69、</p><p>　　TPUD,才能發(fā)出一條操作指令。</p><p>　　例如,從00 從處發(fā)音,應(yīng)遵循如下時序:</p><p>　　1. 發(fā)POWERUP 命令;</p><p>　　2. 等待TPUD(上電延時);</p><p>　　3. 發(fā)地址值為00 的SETPLAY 命令;</p><

70、;p>　　4. 發(fā)PLAY 命令。</p><p>　　器件會從此00 地址開始放音,當出現(xiàn)EOM 時,立即中斷,停止放音。</p><p>　　如果從00 處錄音,則按以下時序:</p><p>　　1. 發(fā)POWER UP 命令;</p><p>　　2. 等待TPUD(上電延時);</p><p>　　3.

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

72、3-3 指令表</b></p><p>　　指令 8 位控制碼<16 位地址> 操作摘要 </p><p>　　POWERUP 00100XXX<XXXXXXXXXXXXXXXX> 上電:等待TPUD后器件可以工作 </p><p>　　S

73、ET PLAY 11100XXX< A15-A0> 從指定地址開始放音,必須后跟PLAY</p><p>　　指令使放音繼續(xù) </p><p>　　PLAY 11110XXX< XXXXXXXXXXXXXXXX > 從當前地址開始放音(直至 EOM 或 OVF) </p><

74、;p>　　SET REC 10100XXX<A15 -A0> 從指定地址開始錄音。必須后跟REC 指令錄音繼續(xù) </p><p>　　REC 10110XXX< XXXXXXXXXXXXXXXX > 從當前地址開始錄音(直至 OVF 或停止) </p><p>　　SET MC

75、 11101XXX<A15 -A0> 從指定地址開始快進。必須后跟MC 指令快進繼續(xù) </p><p>　　MC 11111XXX< XXXXXXXXXXXXXXXX > 執(zhí)行快進,直到 EOM.若再無信息,則進入 OVF 狀態(tài) </p><p>　　STOP 0X110XXX&

76、lt; XXXXXXXXXXXXXXXX > 停止當前操作 </p><p>　　STOP WRDN 0X01XXXX< XXXXXXXXXXXXXXXX > 停止當前操作并掉電 </p><p>　　RINT 0X110XXX< XXXXXXXXXXXXXXXX > 讀狀態(tài):OVF 和 EOM </p>

77、<p>　　（4）ISD語音芯片內(nèi)部框圖</p><p>　　圖3-13 ISD語音芯片內(nèi)部框圖</p><p>　?。?）ISD4004語音模塊硬件電路圖</p><p>　　語音錄放模塊的硬件電路如圖3-14所示。麥克風，用于錄入語音，可完成普通的現(xiàn)場錄音。在放音電路中，輸出端選用低電壓通用集成功率放大器TDA2822的典型應(yīng)用電路作為揚聲器LS1的驅(qū)

78、動電路。</p><p>　　圖3-14 語音錄放模塊硬件電路</p><p>　　3.4.3 音頻功放模塊</p><p>　　TDA2822是小功率集成功放，其特點是：工作電壓低，低于1.8V時仍能正常工作，集成度高，外圍元件少，音質(zhì)好。TDA2822廣泛應(yīng)用于收音機、隨身聽、耳機放大器等小功率功放電路中。</p><p>　　(1)TD

79、A2822小功率集成功放芯片介紹</p><p>　　如圖3-15 TDA2822小功率集成功放的封裝形式：</p><p>　　圖3-15 TDA2822的封裝形式</p><p>　　如圖3-16 TDA2822小功率集成功放的引腳</p><p>　　圖3-16 TDA2822的引腳圖</p><p>　　如圖3

80、-17TDA2822小功率集成功放的內(nèi)部方框圖</p><p>　　圖3-17 TDA2822的內(nèi)部框圖</p><p>　　表3-4 各引腳功能</p><p>　　1 OUT1 輸出端1</p><p>　　3

81、OUT2 輸出端</p><p>　　4 GND 地</p><p>　　5 IN2(-) 反向輸入端2</p><p>　　6 I

82、N2(+) 正向輸入端2</p><p>　　7 IN1(+) 正向輸入端1</p><p>　　8 IN1(-) 反向輸入端1</p><p>　　表3-5 最

83、大額定值</p><p>　　(2) TDA2822小功率集成功放模塊</p><p>　　其工作電壓：3V--15V ;BTL方式電路。</p><p>　　R3、C5、R2、C4構(gòu)成的茹貝爾網(wǎng)絡(luò)，可以用來抑制高頻高次諧波，使音頻更加純正。C2、C3用于交流負反饋。</p><p>　　如圖3-18 TDA2822音頻功放原理圖</p

84、><p>　　3.4.4 單片機最小系統(tǒng)及其簡單應(yīng)用</p><p>　　這部分主要介紹52 系列單片機的最小系統(tǒng)的實現(xiàn)并通過編寫程序來實現(xiàn)對單片機IO 口的輸出控制。簡要的介紹單片機的原理、最小系統(tǒng)的組成，并通過簡單的AT89S52程序設(shè)計來講述編譯軟件Keil的使用并下載Hex 文件燒寫單片機。</p><p>　　(1)單片機最小系統(tǒng)原理簡介</p>

85、<p>　　單片機又稱單片微控制器， 是在一塊芯片中集成了CPU（ 中央處理器）、RAM（ 數(shù)據(jù)存儲器）、ROM（ 程序存儲器）、定時器/ 計數(shù)器和多種功能的I/O（ 輸入/ 輸出） 接口等一臺計算機所需要的基本功能部件，從而可以完成復(fù)雜的運算、邏輯控制、通信等功能。單片機的最小系統(tǒng)就是讓單片機能正常工作并發(fā)揮其功能時所必須的組成部分，也可理解為是用最少的元件組成的單片機可以工作的系統(tǒng)。對52 系列單片機來說， 最小系統(tǒng)一

86、般應(yīng)該包括： 單片機、時鐘電路、復(fù)位電路、輸入/ 輸出設(shè)備等（見圖3-19）。</p><p>　　圖3-19單片機最小系統(tǒng)框圖</p><p>　　(2) 具體電路詳解</p><p>　　依據(jù)上文的內(nèi)容，設(shè)計52 系列單片機最小系統(tǒng)見圖3-19：</p><p>　　圖3-20 51系列單片機最小系統(tǒng)</p><p&g

87、t;　　下面就圖3-19 所示的單片機最小系統(tǒng)各部分電路進行詳細說明：</p><p><b>　　時鐘電路</b></p><p>　　圖3-21 時鐘電路</p><p>　　在設(shè)計時鐘電路之前，先了解下52 單片機上的時鐘管腳：</p><p>　　XTAL1（19 腳） ：芯片內(nèi)部振蕩電路輸入端。</p&g

88、t;<p>　　XTAL2（18 腳） ：芯片內(nèi)部振蕩電路輸出端。</p><p>　　XTAL1 和XTAL2 是獨立的輸入和輸出反相放大器，它們可以被配置為使用石英晶振的片內(nèi)振蕩器，或者是器件直接由外部時鐘驅(qū)動。圖2 中采用的是內(nèi)時鐘模式，即采用利用芯片內(nèi)部的振蕩電路，在XTAL1、XTAL2 的引腳上外接定時元件（一個石英晶體和兩個電容），內(nèi)部振蕩器便能產(chǎn)生自激振蕩。一般來說晶振可以在1.2

89、～ 12MHz 之間任選，甚至可以達到24MHz 或者更高，但是頻率越高功耗也就越大。在本實驗套件中采用的11.0592M 的石英晶振。和晶振并聯(lián)的兩個電容的大小對振蕩頻率有微小影響，可以起到頻率微調(diào)作用。當采用石英晶振時，電容可以在20 ～ 40pF 之間選擇（本實驗套件使用30pF）；當采用陶瓷諧振器件時，電容要適當?shù)卦龃笠恍?，?0 ～ 50pF 之間。通常選取33pF 的陶瓷電容就可以了。</p><p>

90、;<b>　　復(fù)位電路</b></p><p>　　圖3-22 復(fù)位電路</p><p>　　在單片機系統(tǒng)中，復(fù)位電路是非常關(guān)鍵的，當程序跑飛（運行不正常）或死機（停止運行）時，就需要進行復(fù)位。</p><p>　　52系列單片機的復(fù)位引腳RST（ 第9 管腳） 出現(xiàn)2個機器周期以上的高電平時，單片機就執(zhí)行復(fù)位操作。如果RST 持續(xù)為高電平，單

91、片機就處于循環(huán)復(fù)位狀態(tài)。</p><p>　　復(fù)位操作通常有兩種基本形式：上電自動復(fù)位和開關(guān)復(fù)位。圖3-22 中所示的復(fù)位電路就包括了這兩種復(fù)位方式。上電瞬間，電容兩端電壓不能突變，此時電容的負極和RESET 相連，電壓全部加在了電阻上，RESET 的輸入為高，芯片被復(fù)位。隨之+5V電源給電容充電，電阻上的電壓逐漸減小，最后約等于0，芯片正常工作。并聯(lián)在電容的兩端為復(fù)位按鍵，當復(fù)位按鍵沒有被按下的時候電路實現(xiàn)上電

92、復(fù)位，在芯片正常工作后，通過按下按鍵使RST管腳出現(xiàn)高電平達到手動復(fù)位的效果。一般來說，只要RST 管腳上保持10ms 以上的高電平，就能使單片機有效的復(fù)位。圖中所示的復(fù)位電阻和電容為經(jīng)典值，實際制作是可以用同一數(shù)量級的電阻和電容代替，讀者也可自行計算RC 充電時間或在工作環(huán)境實際測量，以確保單片機的復(fù)位電路可靠。</p><p>　　3. EA/VPP（31 腳） 的功能和接法</p><p

93、>　　52單片機的EA/VPP（31 腳） 是內(nèi)部和外部程序存儲器的選擇管腳。當EA 保持高電平時，單片機訪問內(nèi)部程序存儲器；當EA 保持低電平時，則不管是否有內(nèi)部程序存儲器，只訪問外部存儲器。</p><p>　　對于現(xiàn)今的絕大部分單片機來說，其內(nèi)部的程序存儲器（一般為flash）容量都很大，因此基本上不需要外接程序存儲器，而是直接使用內(nèi)部的存儲器。</p><p>　　在本實驗套

94、件中，EA 管腳接到了VCC 上，只使用內(nèi)部的程序存儲器。這一點一定要注意，很多時候常常將EA 管腳懸空，從而導致程序執(zhí)行不正常。</p><p>　　4. P0 口外接上拉電阻</p><p>　　52 單片機的P0 端口為開漏輸出，內(nèi)部無上拉電阻（見圖3-21）。所以在當做普通I/O 輸出數(shù)據(jù)時，由于V2 截止，輸出級是漏極開路電路，要使“1”信號（即高電平）正常輸出，必須外接上拉電阻

95、。</p><p><b>　　圖</b></p><p>　　3-23 P0端口的1位結(jié)構(gòu)</p><p>　　另外，避免輸入時讀取數(shù)據(jù)出錯，也需外接上拉電阻。在這里簡要的說下其原因：在輸入狀態(tài)下，從鎖存器和從引腳上讀來的信號一般是一致的，但也有例外。例如，當從內(nèi)部總線輸出低電平后，鎖存器Q ＝ 0， Q ＝ 1，場效應(yīng)管V1 開通，端口線呈

96、低電平狀態(tài)。此時無論端口線上外接的信號是低電平還是高電平，從引腳讀入單片機的信號都是低電平，因而不能正確地讀入端口引腳上的信號。又如，當從內(nèi)部總線輸出高電平后，鎖存器Q ＝ 1, Q ＝ 0,場效應(yīng)管V1 截止。如外接引腳信號為低電平， 從引腳上讀入的信號就與從鎖存器讀入的信號不同。所以當P0 口作為通用I/O 接口輸入使用時，在輸入數(shù)據(jù)前，應(yīng)先向P0 口寫“1”，此時鎖存器的Q 端為“0”，使輸出級的兩個場效應(yīng)管V1、V2 均截止，引

97、腳處于懸浮狀態(tài)，才可作高阻輸入。</p><p>　　總結(jié)來說：為了能使P0 口在輸出時能驅(qū)動NMOS 電路和避免輸入時讀取數(shù)據(jù)出錯，需外接上拉電阻。在本實驗套件中采用的是外加一個10K 排阻。此外，51 單片機在對端口P0—P3 的輸入操作上，為避免讀錯，應(yīng)先向電路中的鎖存器寫入“1”，使場效應(yīng)管截止，以避免鎖存器為“0”狀態(tài)時對引腳讀入的干擾。</p><p><b>　　(

98、3) 程序設(shè)計</b></p><p>　　在單片機編程語言上，有C 語言和匯編兩種選擇。本系列教程采用C 語言編寫程序，在此對Ｃ語言和匯編語言在進行單片機開發(fā)時進行下簡單比較，匯編語言面向硬件，要求對硬件的特性如寄存器之類的比較熟悉，執(zhí)行效率高，但可讀性和移植性差，不同的單片機之間的程序不能通用，例如學會了52 單片機的匯編指令，卻沒法用到AVR 單片機上。Ｃ語言面向過程，可讀性和移植性很好，效率要

99、比匯編低一些。對于剛接觸單片機的人來說，學習這兩種語言是一樣的，但在以后的開發(fā)效率上，C 語言的優(yōu)勢就體現(xiàn)出來了，其可以幾乎完全不改動的情況下移植，大大提高了開發(fā)速度。</p><p><b>　　4 測試部分</b></p><p><b>　　4.1 實驗方法</b></p><p>　　4.1.1 超聲波測距的方法

100、</p><p>　?。?）超聲波測距原理</p><p>　　超聲波發(fā)生器內(nèi)部結(jié)構(gòu)有兩個壓電晶片和一個共振板。當它的兩極外加脈沖信號，其頻率等于壓電晶片的固有振蕩頻時，壓電晶片將會發(fā)生共振，并帶動共振板振動，便產(chǎn)生超聲波。反之，如果兩電極間未外加電壓，當共振板接收到超聲波本時，將壓迫壓電晶片作振動，將機械能轉(zhuǎn)換為電信號，就成為超聲波接收器。在超聲探測電路中，發(fā)射端得到輸出脈沖為一系列方波

101、，其寬度為發(fā)射超聲的時間間隔，被測物距離越大，脈沖寬度越大，輸出脈沖個數(shù)與被測距離成正比。超聲測距大致有以下方法：① 取輸出脈沖的平均值電壓，該電壓 (其幅值基本固定 )與距離成正比，測量電壓即可測得距離；② 測量輸出脈沖的寬度，即發(fā)射超聲波與接收超聲波的時間間隔△t，故被測距離為 S＝V·△t/2。本測量電路采用第二種方案。由于超聲波的聲速與溫度有關(guān)，如果溫度變化不大，則可認為聲速基本不變 。如果測距精度要求很高，則應(yīng)通過溫

102、度補償?shù)姆椒右孕Ｕ?。所需公式：測出發(fā)射和接收回波的時間差△t，然后求出距離S： </p><p>　　在空氣中，常溫下超聲波的傳播速度是 340米／秒，但其傳播速度V易受空氣中溫度、濕度、壓強等因素的影響，其中受溫度的影響較大，如溫度每升高 1，聲速增加約0.6米/秒。因此在測距精度要求很高的情況下，應(yīng)通過溫度補償?shù)姆椒▽鞑ニ俣燃右孕Ｕ?。已知現(xiàn)場環(huán)境溫度T時，超聲波傳播速度V的計算公式可近似如下：</

103、p><p>　　圖4-1 超聲波測距原理圖</p><p>　　表4-1聲速與溫度關(guān)系表：</p><p>　　表4-1 聲速與溫度關(guān)系</p><p>　?。?）在本系統(tǒng)中利用超聲波模塊測距的方法</p><p>　　在本系統(tǒng)中利用兩個超聲波模塊進行測距，其中一個模塊的超聲波探頭垂直向下，這個模塊主要測超聲波模塊距地面的

104、垂直距離，另一個模塊的超聲波探頭斜向下。這樣兩各個模塊利用直角三角形的勾股定理，可算出距離障礙物的距離有多遠。</p><p>　　利用這種測距方法比直接用一個超聲波模塊的好處：這種方法不僅可以檢出高于地面的障礙物，當盲人前面有坑時也能檢測出來。</p><p>　　(3)超聲波模塊測距的流程圖</p><p>　　圖4-2主程序流程圖 圖

105、4-3外部中斷服務(wù)子程序 圖4-4 定時中斷服程序</p><p>　　軟件分為兩部分，主程序和中斷服務(wù)程序，如圖4-2，4-3，4-4所示。主程序完成初始化工作、各路超聲波發(fā)射和接收順序的控制。 定時中斷服務(wù)子程序完成兩個方向超聲波的輪流發(fā)射，外部中斷服務(wù)子程序主要完成時間值的讀取、距離計算、結(jié)果的輸出等工作。 </p><p>　　4.1.2語音芯片的使用方法</p&g

106、t;<p>　?。?）循環(huán)錄放電路的設(shè)計</p><p>　　該電路采用AT89S52單片機，通過操作5個微型按扭開關(guān)和一個微動開關(guān)實現(xiàn)功能轉(zhuǎn)換，操作命令由串行通信接口（SPI）送入。電路即可工作在順序模式，又可工作在循環(huán)模式。當工作在循環(huán)模式。當工作在循環(huán)模式的錄音狀態(tài)時，ISD芯片將始 終記錄最后8min的語音信息，直至按下停止鍵。</p><p>　　電路原理圖如圖4-

107、5所示，整個電路由單片機控制ISD4004語音錄放電路、話筒輸入電路、音頻功率放大電路幾部分構(gòu)成。ISD4004的片選信號SS由控制器P2.0提供。單片機AT89C51的串行口工作于同步移位寄存器方式，同步移位脈沖由TXD（P3.1）輸出至ISD4004的串行時鐘輸入端SCLK，數(shù)據(jù)由RXD（P3.0）輸入輸出。因AT89C51單片機不具備（SPI）接口，故這里通過三態(tài)門將RXD（P3.0）數(shù)據(jù)線復(fù)用。對單片機而言，發(fā)射時作為輸出，接至

108、ISD4004的串行輸入端（MOSI）；接收時作為輸入，接至ISD4004的串行輸出端（MISO）。電路中拔動開關(guān)Ks用于選擇啟用或取消循環(huán)錄音功能。</p><p>　　圖4-5 語音錄放模塊硬件電路</p><p>　　4.1.3 TDA2822的使用方法</p><p>　　TDA2822小功率集成功放模塊的工作電壓：3V--15V ;BTL方式電路。<

109、/p><p>　　R3、C5、R2、C4構(gòu)成的茹貝爾網(wǎng)絡(luò)，可以用來抑制高頻高次諧波，使音頻更加純正。C2、C3用于交流負反饋。</p><p>　　如圖4-6 TDA2822音頻功放原理圖</p><p>　　如圖4-7 TDA2822小功率集成功放的PCB圖：</p><p>　　圖4-7 TDA2822音頻功放PCB圖</p>

110、<p><b>　　4.2 實驗對象</b></p><p>　　4.2.1超聲波測距模塊</p><p>　　本系統(tǒng)原來的超聲波測距的想法是在PCB板上放三個超聲波測距的模塊，分別用于前方、左方、右方的測距和探障。但是在實施的過程中發(fā)現(xiàn)這種方法對于前方有溝壑的情況不能測出。為了避免這種情況，采用兩個超聲波模塊，其中一個模塊垂直向下，另一個斜向下，二者的角度