畢業(yè)設(shè)計(jì)論文---公交漢字顯示系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、分類號分類號 編編 號號 題目題目 公交漢字顯示系統(tǒng)公交漢字顯示系統(tǒng)硬件部分硬件部分 院院 系系 信息工程學(xué)院信息工程學(xué)院 專專 業(yè)業(yè) 電子信息工程電子信息工程 姓姓 名名 年 月 日 第 i 頁 共 61 頁 電子信息專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)指導(dǎo)書 指導(dǎo)老師 一、畢業(yè)論文的目的 通過畢業(yè)設(shè)計(jì)使學(xué)生了解和掌握單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理技術(shù)； 了解和掌握匯編語言的程序設(shè)計(jì)和同硬件電路的結(jié)合；了解和掌握單片機(jī)硬件電路 的焊接和調(diào)試；了解和掌握繼電器、報(bào)警電路、運(yùn)算放大器、反饋網(wǎng)絡(luò)等模擬電路 的分析設(shè)計(jì)。 二、主要內(nèi)容 一種新型的公交車自動(dòng)報(bào)站系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理，以 89c51 單片機(jī)為核心，控制 is

2、d4004 語音芯片及 16*16led 點(diǎn)陣顯示模塊做漢字顯示的新方案。利用 89c51 單 片機(jī)作為 cpu 來進(jìn)行總體控制，通過語音控制電路進(jìn)行各種提示語音的播放，同時(shí) 使用 led 點(diǎn)陣電路進(jìn)行漢字顯示，實(shí)現(xiàn)了公共汽車的語音報(bào)站以及漢字提示的功能. 三、重點(diǎn)研究問題 語音芯片驅(qū)動(dòng)使用、人機(jī)接口技術(shù)、語言技術(shù)、檢測技術(shù) 四、主要技術(shù)指標(biāo)或主要設(shè)計(jì)參數(shù) 用 8051 單片機(jī)芯片實(shí)現(xiàn)完成漢字顯示報(bào)站基本功能。 led 點(diǎn)陣使用 16*16 點(diǎn) 陣；語音芯片使用 isd4004-8m，可錄制 8 分鐘，錄放電路簡單；用動(dòng)態(tài)掃描法進(jìn)行 漢字顯示；功放電路使用 lm386,負(fù)載 80.5w, 電壓

3、增益為 20；錄音電路使用 9014，增強(qiáng)錄音效果。 五、設(shè)計(jì)成果要求 1熟悉 protel、keilc51、proteus 軟件，并用來設(shè)計(jì)應(yīng)用系統(tǒng)原理圖。 2學(xué)習(xí)硬件的焊接、安裝、組裝，單片機(jī)仿真器的使用。 3閱讀參考資料、文獻(xiàn)及論文，提交本設(shè)計(jì)開題報(bào)告，設(shè)計(jì)方案不少于兩種。 4完成設(shè)計(jì)所需要的編程，硬件電路設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，焊接。 5系統(tǒng)電路測試與交付。 六、其他 時(shí)間安排 次 序 周次內(nèi)容 第 ii 頁 共 61 頁 112閱讀文獻(xiàn)資料 23與設(shè)計(jì)內(nèi)容相關(guān)的學(xué)習(xí)（講課、解答、方案分析等） 34完成開題報(bào)告 45學(xué)習(xí) keilc51，proteus 軟件，單片機(jī)原理 567設(shè)計(jì)硬件電路，方案選

4、擇論證 689實(shí)現(xiàn)硬件電路，焊接調(diào)試 71012編程、測試 813撰寫論文 914答辯 七、參考資料 1新編單片機(jī)原理與應(yīng)用 潘永雄 編著 西安電子科技大學(xué)出版社 2模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第三版 童詩白 華成英 主編 高等教育出版社 3數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)第四版 閻石 主編 高等教育出版社 4匯編語言程序設(shè)計(jì) 錢曉捷 主編 電子工業(yè)出版社 5preteus 入門教程 6keil c51 入門教程 第 iii 頁 共 61 頁 開題報(bào)告 2010年 3 月 15 日 學(xué)生 姓名 學(xué)號電子信息工程 題目 名稱 公交車漢字顯示系統(tǒng)硬件部分 課題 來源 老師提供 主 要 內(nèi) 容 設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容：一種新型的公交車

5、自動(dòng)報(bào)站系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理，以 89c52rc 單片機(jī)為核心，控制 isd4004 語音芯片及 16*16led 點(diǎn)陣顯示模塊做漢 字顯示的新方案。利用 89c52rc 單片機(jī)作為 cpu 來進(jìn)行總體控制，通過語音控 制電路進(jìn)行各種提示語音的播放，同時(shí)使用 led 點(diǎn)陣電路進(jìn)行漢字顯示，實(shí)現(xiàn)了 公共汽車的語音自動(dòng)報(bào)站以及漢字提示的功能.如圖 1 所示。 圖 1：系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 主要包括四個(gè)部分：語音錄放音電路、led 點(diǎn)陣顯示、電源電路、按鍵控制 電路組成。 采取 的主 要技 術(shù)路 線或 方法 開發(fā)方案和原理框圖是由老師引導(dǎo)提供的。具體的電路圖和線路組織連接都 是需要自己設(shè)計(jì)的。整個(gè)電路的硬件及功能控

6、制軟件是自己設(shè)計(jì)和編寫的。 一、單片機(jī)芯片： stc89c52rc 單片機(jī)芯片采用 40 引腳的雙列直插封裝方式。40 條引腳如下： 1、主電源引腳 vss 和 vcc 第 iv 頁 共 61 頁 2、外接晶振引腳 xtal1 和 xtal2 3、控制或與其它電源復(fù)用引腳 rst/vpd，ale/，和/vppprogpsenea 4、輸入/輸出引腳 p0.0 - p0.7，p1.0 - p1.7，p2.0 - p2.7，p3.0 - p3.7。 p0 口（p0.0 - p0.7）是一個(gè) 8 位漏極開路型雙向 i/o 口，在訪問外部存儲 器時(shí)，它是分時(shí)傳送的低字節(jié)地址和數(shù)據(jù)總線，p0 口能以吸收

7、電流的方式驅(qū)動(dòng)八 個(gè) ttl 負(fù)載。 p1 口（p1.0 - p1.7）是一個(gè)帶有內(nèi)部提升電阻的 8 位準(zhǔn)雙向 i/o 口。能驅(qū) 動(dòng)(吸收或輸出電流)四個(gè) ttl 負(fù)載。 p2 口（p2.0 - p2.7）是一個(gè)帶有內(nèi)部提升電阻的 8 位準(zhǔn)雙向 i/o 口，在訪 問外部存儲器時(shí)，它輸出高 8 位地址。p2 口可以驅(qū)動(dòng)(吸收或輸出電流)四個(gè) ttl 負(fù)載。 p3 口（p3.0 - p3.7）是一個(gè)帶有內(nèi)部提升電阻的 8 位準(zhǔn)雙向 i/o 口。能驅(qū) 動(dòng)(吸收或輸出電流)四個(gè) ttl 負(fù)載。p3 口還用于第二功能。 二：語音芯片 isd4004-8m； isd4004 系列單片語音錄放電路如圖 2

8、所示： 1、 簡述 單片 8 分鐘語音錄放 內(nèi)置微控制器串行通信接口 3v 單電源工作 多段信息處理 工作電流 25-30ma,維持電流 1a 第 v 頁 共 61 頁 不耗電信息保存 100 年(典型值) 高質(zhì)量、自然的語音還原技術(shù) 10 萬次錄音周期(典型值) 自動(dòng)靜噪功能 片內(nèi)免調(diào)整時(shí)鐘,可選用外部時(shí)鐘 isd4004 系列工作電壓 3v,單片錄放時(shí)間 8 至 16 分鐘,音質(zhì)好,適用于移動(dòng)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(dòng)靜噪及高密度多電平閃爍存貯陳列。芯片設(shè)計(jì)是 基于所有操作必須由微控制器控制,操作命令可通

9、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(gè)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(shí)、自然地再現(xiàn)語音、音樂、音調(diào)和效果聲,避免了一般固體錄 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(shí)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。 三：led 點(diǎn)陣電路； 利用 74hc138 對 4 塊 8*8 點(diǎn)陣進(jìn)行拼接成 16*16 的點(diǎn)陣，然后通過單片機(jī)控 制，進(jìn)行漢字的顯示。電路圖如圖 3 所示： 第

10、 vi 頁 共 61 頁 圖 3：led 點(diǎn)陣電路 四：電源電路 由于語音芯片 isd4004 的工作電壓時(shí) 3v,不同于單片機(jī)的 5v 工作電壓，所以 就必須有電源電路，提供 3v 的穩(wěn)定電壓，本電路才用 lm317 電源電路，5v 進(jìn)， 3v 出的一個(gè)穩(wěn)壓電路，很適合于產(chǎn)品電源。利用電容濾波，使語音電路噪聲減少。 電路圖如圖 4 所示： 圖 4：電源電路 第 vii 頁 共 61 頁 預(yù)期 的成 果及 形式 采用 stc89crc52 單片機(jī)實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)的控制功能，利用語音芯片 isd4004- 8m 進(jìn)行語音設(shè)計(jì)及 74hc38 控制點(diǎn)陣顯示，通過鍵盤改變語音芯片工作狀態(tài)， 先錄音并存儲，

11、然后放音，同時(shí)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)報(bào)站，并同時(shí)用點(diǎn)陣進(jìn)行相關(guān)信息顯示。 最終軟件調(diào)試功能測驗(yàn)，基本達(dá)到了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求。 時(shí)間 安排 第 13 周：搜集資料，確定方案； 第 4 周：搜集 89c52rc、isd4004 等器件的功能和引腳資料，熟悉單片機(jī)一般編 程語言，為后期的設(shè)計(jì)做前期準(zhǔn)備； 第 56 周：分析功能實(shí)現(xiàn)原理，利用 protel 畫出電路圖。 第 78 周：進(jìn)一步和同組人探討整個(gè)功能實(shí)現(xiàn)（包括硬件和軟件的結(jié)合）；用軟 件進(jìn)行仿真測試。 第 911 周：焊接出實(shí)際的電路板，測試、運(yùn)行、實(shí)現(xiàn)功能； 第 1113 周：匯總整個(gè)的工作流程，查資料，做論文，準(zhǔn)備答辯。 指導(dǎo) 教師 意見 簽 名： 年

12、 月 日 備注 鑒于系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性和精確性，整個(gè)電路大都采用了集成電路，雖然這加 大了設(shè)計(jì)的成本，并給焊接電路帶來了小麻煩，但更重要的是這給編程、電路的 復(fù)雜度和調(diào)試帶來了極大的方便，能夠很好的增加程控電壓源的工作穩(wěn)定性和精 度。同時(shí)由于 16*16 的點(diǎn)陣是由自己親手焊接，而且是采用的萬能板，所以不是 很美觀，但是功能基本能實(shí)現(xiàn)。 第 viii 頁 共 61 頁 摘要 隨著時(shí)代的進(jìn)步，公交車已經(jīng)成為一般工薪族和學(xué)生族出門必須的交通工具。由 于單片機(jī)技術(shù)以及電子語音技術(shù)飛速發(fā)展。目前，在公交車報(bào)站方面，也由傳統(tǒng)的人工 報(bào)站，逐漸改變?yōu)槭褂梦㈦娔X控制的語音文字報(bào)站系統(tǒng)。從以前售票員的大聲報(bào)站變

13、成 現(xiàn)在的自動(dòng)語音報(bào)站以及漢字提示等新型的報(bào)站系統(tǒng)，加快了現(xiàn)代化建設(shè)的進(jìn)程。是國 家自動(dòng)化交通發(fā)展的標(biāo)志。 本文介紹了一種新型的公交車自動(dòng)報(bào)站漢字顯示系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理，同時(shí)提供了一種 以 89c51 單片機(jī)為核心，控制 isd4004 語音芯片及 led 點(diǎn)陣顯示漢字的新方案。利用 89c51 單片機(jī)作為 cpu 來進(jìn)行總體控制，通過語音控制電路進(jìn)行各種提示語音的播放，同 時(shí)使用 led 點(diǎn)陣電路進(jìn)行漢字顯示，實(shí)現(xiàn)了公共汽車的語音自動(dòng)報(bào)站以及漢字提示的功 能，實(shí)現(xiàn)了圖文、語音一體化協(xié)調(diào)工作，減輕了司售人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了車輛的服 務(wù)質(zhì)量，是一種科技、時(shí)尚的新產(chǎn)品。同時(shí)它擺脫傳統(tǒng)電子屏線的束縛，

14、使其應(yīng)用更 加市場化，其流動(dòng)顯示的特點(diǎn)更為廣告界所推崇，是一種全新的媒體。 isd4004 語音系列芯片是美國 isd4004 公司推出的產(chǎn)品，具有多次重復(fù)錄放，存儲 時(shí)間長，使用時(shí)不需擴(kuò)充存儲器，所需外圍電路簡單等特點(diǎn)。 本系統(tǒng)是以 c 語言來進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)，指令的執(zhí)行速度快，節(jié)省存儲空間。為了便于 擴(kuò)展和更改，軟件的設(shè)計(jì)采用模塊化結(jié)構(gòu)，使程序設(shè)計(jì)的邏輯關(guān)系更加簡潔明了,使硬件 在軟件的控制下協(xié)調(diào)運(yùn)作。 關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞：89c51 單片機(jī)，led 點(diǎn)陣顯示，語音芯片 第 ix 頁 共 61 頁 abstract with the progress of the times,the bus has

15、 become a general applicability and students go to the family transportation.due to the microcontroller technology and electronic voice technology rapidly develope.at present, in the bus stops,also from the traditional artificial stops, gradually changing into using the microcomputer control system

16、of bus stop announcement. from before the loud voice stops of the conductor to be the new characters suggest and stops system,accelerating the process of modernization.its the national symbol of automation transportation development. this paper introduces the design principle of a new kind of bus au

17、tomatic stops display system and provides a new plan to control isd4004 pronunciation chip and led dot matrix to display chinese characters by 89c51 mcu .useing 89c51 as cpu to overallcontrol and through the speech control circuit to play various kind speech hint.realizing the bus stops and characte

18、rs of the voice of function,the text, voice integration are realized coordinationly too.reduce the labor intensity of sales personnel department, improving the quality of bus service.it is a kind of new products of technology and fashion.at the same time,it gets rid of traditional electronic screen

19、line,to make its application become more market-oriented.the characteristics of flow shows is praised highly by advertising.it is a kind of new media. isd4004 seriespronunciation chip is the products of isd company,with the charactor of repeated recording, long time storage ,without expanded memory

20、when using and simple circuit of the periphery, etc. this system based on c language for software design,the instruction execute speedly and save storage space.in order to facilitate expansion and change,the design of software adopt modular structure,make the program design of logical relationship m

21、ore concise,make the hardware under the control of the software operation harmoniously . keywords:89c51 mcu, led dot matrix display, pronunciation chip 第 x 頁 共 61 頁 目 錄 摘要 .viii abstract .ix 1 緒論 .1 1.1 概述 .1 1.2 目的及意義 .2 2 總體設(shè)計(jì)的原理與實(shí)現(xiàn) .3 2.1 方案論證 .3 2.1.1 語音電路方案論證 .3 2.1.2 設(shè)計(jì)系統(tǒng)方案論證 .4 2.2 電路原理的總體設(shè)計(jì)

22、.5 3 硬件部分的設(shè)計(jì) .7 3.1 硬件組成部分 .7 3.2 相關(guān)芯片介紹 .7 3.2.1 stc89c52rc 單片機(jī)芯片.7 3.2.2 isd4004 語音芯片.8 3.2.3 74hc138 芯片.13 3.2.4 lm317 芯片.14 3.3 硬件各部分設(shè)計(jì) .16 3.3.1 電源電路.16 3.3.2 led 點(diǎn)陣顯示電路.17 3.3.3isd4004 語音錄放音電路.18 3.3.4 按鍵控制電路.18 4 軟件部分的設(shè)計(jì) .20 第 xi 頁 共 61 頁 4.1 軟件總體設(shè)計(jì) .20 4.2 軟件各模塊設(shè)計(jì) .21 4.2.1 延時(shí)子程序 .21 4.2.2 i

23、sd4004 語音錄放程序.22 4.2.3 中斷控制程序 .24 4.2.4 led 點(diǎn)陣漢字顯示程序.25 5 系統(tǒng)調(diào)試 .26 5.1 常見硬件故障調(diào)試 .26 5.2 軟件程序調(diào)試 .26 5.2.1 調(diào)試軟件keilc51 簡介.26 5.2.2 軟件程序測試 .27 5.2.3 系統(tǒng)電路功能仿真 .27 5.2.4 keil 與 proteus 對系統(tǒng)聯(lián)調(diào).28 5.2.5 硬件實(shí)現(xiàn) .29 結(jié) 論 .31 致 謝 .32 參考文獻(xiàn) .33 附錄外文原文及翻譯 .34 附錄源程序代碼 .51 附錄 原理圖 .61 第 1 頁 共 61 頁 1 緒論 1.1 概述 隨著現(xiàn)代社會的建設(shè)

24、，公共汽車越來越為大眾所喜愛，不僅僅可以在低消費(fèi)下達(dá)到 目的地，同時(shí)也能很方便的省去很多的自駕麻煩。是打工族和學(xué)生族的常用交通工具。 而隨著人們使用公共汽車的普遍，車輛上一般都相當(dāng)擁擠，造成許多的乘客未到站先下 車或者推遲下車的情況，也加重了售票員的勞動(dòng)強(qiáng)度。隨著信息社會的到來，單片機(jī)廣 泛的應(yīng)用于工業(yè)控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、自動(dòng)測試系統(tǒng)、聲學(xué)領(lǐng)域和微機(jī)技術(shù)等廣闊 的領(lǐng)域。而利用單片機(jī)對語音芯片進(jìn)行控制可以達(dá)到語音報(bào)站的效果。因此，了解并掌 握單片機(jī)智能控制技術(shù)工作原理及特性是非常重要的。 在一些自動(dòng)語音報(bào)站系統(tǒng)中，廣泛采用的是通過使用語音芯片進(jìn)行設(shè)計(jì)電路，然后 通過 mic 錄音電路以及功放

25、電路進(jìn)行語音的錄制與播放，同時(shí)通過單片機(jī)對語音芯片進(jìn) 行選擇以及功能的控制，從而完成語音報(bào)站。但是由于傳統(tǒng)的語音芯片的外圍電路比較 復(fù)雜，所以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜、易受干擾、不易控制且精度不高。因此，本系統(tǒng)用一種比較昂貴 且現(xiàn)代社會才剛剛常用的一種 isd4004 系列語音芯片，不需復(fù)雜的外圍電路和 ad 轉(zhuǎn)換 電路能直接與單片機(jī)完成語音的錄制和播放，實(shí)現(xiàn)方便、精度高，可根據(jù)不同需要用于 各種場合；為了提高對語音芯片的認(rèn)識和了解，尤其是對 isd4004 系列的深入研究以及 其用法與用途，基于實(shí)用、廣泛和典型的原則而設(shè)計(jì)了本系統(tǒng)。 本設(shè)計(jì)基于 isd4004 芯片設(shè)計(jì)的公交車漢字顯示報(bào)站系統(tǒng)，介紹了 st

26、c89c52rc 單片 機(jī)語音漢字顯示控制系統(tǒng)，主要是通過單片機(jī)組成的應(yīng)用系統(tǒng)來完成對語音的錄制以及 播放，漢字的 led 點(diǎn)陣顯示以及語音播放的控制，從而實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)對語音漢字的控制。 在正常情況下，通過 isd4004 對語音報(bào)站信息進(jìn)行播放以及利用 led 點(diǎn)陣進(jìn)行相關(guān)提示 漢字的顯示，isd4004 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(dòng)靜噪及高密度多電平閃爍存貯陳列。芯片設(shè)計(jì)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。通過單片機(jī)對報(bào)站 語音進(jìn)行采集處理，同時(shí)設(shè)定相關(guān)漢字顯示信息；當(dāng)?shù)?/p>

27、站按鍵按下時(shí)，該系統(tǒng)會發(fā)出到 站站名及相關(guān)語音聲音，同時(shí)讓 led 點(diǎn)陣進(jìn)行漢字提示信息的顯示，報(bào)站語音以及漢字 顯示結(jié)束時(shí)等待下一個(gè)到站按鍵的觸發(fā)。 第 2 頁 共 61 頁 1.2 目的及意義 首先是設(shè)計(jì)出一種的方便實(shí)用的公交車漢字顯示報(bào)站系統(tǒng)。單片機(jī)智能控制技術(shù)廣 泛地應(yīng)用于工業(yè)控制、智能語音等方面，isd4004 系列工作電壓 3v,單片錄放時(shí)間 8 至 16 分鐘,音質(zhì)好,適用于移動(dòng)電話及其他便攜式電子產(chǎn)品中。芯片采用多電平直接模擬量存儲 技術(shù), 每個(gè)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(shí)、自然地再現(xiàn)語音、 音樂、音調(diào)和效果聲,避免了一般固體錄音電路因量化和壓縮造成的量化

28、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(shí)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。而本 系統(tǒng)則基本完成了設(shè)計(jì)的任務(wù)要求，通過 stc89c52rc 單片機(jī)語音錄放控制系統(tǒng)，主要 是通過單片機(jī)組成的應(yīng)用系統(tǒng)來完成對語音的采集、語音的存儲處理、提示漢字的顯示 以及語音播放的控制，從而實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)對公交車到站的語音漢字顯示功能。 其次，為了理論聯(lián)系實(shí)際，用大學(xué)所學(xué)的理論來進(jìn)行實(shí)際工作，將知識轉(zhuǎn)變?yōu)樯a(chǎn) 力。通過大學(xué)本科四年的學(xué)習(xí)，已經(jīng)初步具有了一定的分析和設(shè)計(jì)能力。通過本次設(shè)計(jì) 將

29、大學(xué)所學(xué)的知識進(jìn)行系統(tǒng)地梳理，概括和總結(jié)，并綜合運(yùn)用這些所學(xué)的知識。 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，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)際營運(yùn)環(huán)境，設(shè)計(jì)了 一種由單片機(jī)控制的公交車語音報(bào)站顯示系統(tǒng) 。 公交車語音報(bào)站顯示系

30、統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要是為了彌補(bǔ)人工報(bào)站的辛苦以及誤報(bào)的落后方 式，進(jìn)站、出站播報(bào)站名及相關(guān)服務(wù)用語，為市民提供更人性化，更完善的服務(wù) 。 2 總體設(shè)計(jì)的原理與實(shí)現(xiàn) 2.1 方案論證 本設(shè)計(jì)主要是通過單片機(jī)組成的應(yīng)用系統(tǒng)來完成對語音的錄制、語音的存儲處理、 第 3 頁 共 61 頁 語音的播放以及漢字顯示的控制，從而實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)對語音報(bào)站漢字顯示的控制。語音 錄放電路有共同的特點(diǎn)：語音錄制播放環(huán)境復(fù)雜、現(xiàn)場性強(qiáng)等。若采用一般語音芯片采 集語音信號，則需要設(shè)計(jì)信號調(diào)理電路、a/d 轉(zhuǎn)換及相應(yīng)的接口電路，才能把語音芯片輸 出的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號送到計(jì)算機(jī)去處理。這樣，由于各種因素會造成語音錄放 系統(tǒng)較大

31、的偏差，會使語音系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性下降 。所以要選擇合適的方案，才能 使設(shè)計(jì)得到最大的優(yōu)化。 2.1.1 語音電路方案論證 方案一： 采用普通的語音芯片，可滿足達(dá)到報(bào)站信息錄制以及播放，但普通語音芯片錄制語 音效果不好，重復(fù)性差、可靠性較差，對于高頻率使用以及方便錄放時(shí)不適用。對一些 語音內(nèi)容不固定并要求現(xiàn)場錄音和放音的系統(tǒng)，采用一般語音芯片實(shí)現(xiàn)，錄放音的質(zhì)量 難以控制。而且在語音錄放系統(tǒng)中,采用一般語音芯片,比如華邦的 w90p710 系列、 helios 公司的 hz24qp 系列等.但這些芯片輸出的都是模擬信號,必須經(jīng)過進(jìn)行 a/d 轉(zhuǎn)換和 壓縮處理等才能送給單片機(jī)，從而產(chǎn)生了失真、大

32、大降低了錄放音質(zhì)量，并不具有抗斷 電、音質(zhì)差、使用不方便、不能反復(fù)錄放、需專用的語音開發(fā)工具、不能隨意列改內(nèi)容 和耗電多等缺點(diǎn)。另外, 在語音錄放系統(tǒng)中,采用普通語音芯片.外圍電路會比較復(fù)雜，而 且在軟件實(shí)現(xiàn)時(shí)也需要用到復(fù)雜的算法，一定程度上也增加了軟件實(shí)現(xiàn)的難度。 方案二： 在語音錄放系統(tǒng)中，傳統(tǒng)的語音芯片是將模擬信號遠(yuǎn)距離采樣進(jìn)行 ad 轉(zhuǎn)換，而為了 獲得較高的語音錄放質(zhì)量，就必須采用措施解決由長線傳輸及放大電路零點(diǎn)漂移等造成 的誤差補(bǔ)償問題。采用語音芯片 isd4004 進(jìn)行語音的錄放，直接對模擬信號進(jìn)行存儲。 便于單片機(jī)處理及控制，省去傳統(tǒng)的語音錄放的很多外圍電路。且該芯片的物理化學(xué)性

33、 很穩(wěn)定，此元件線形較好。對一些語音內(nèi)容不固定并要求現(xiàn)場錄音和放音的系統(tǒng)，采用 一般語音芯片實(shí)現(xiàn)，錄放音的質(zhì)量難以控制。美國 isd（information storage devices）公 司的 isd 系列芯片采用直接模擬存儲專利技術(shù)，把語音信號以原始的模擬形式直接存儲 在片內(nèi) eeprom 存儲器中，無需進(jìn)行 a/d 轉(zhuǎn)換和壓縮處理等，從而減少了失真、大大提 高了錄放音質(zhì)量，并具有抗斷電、音質(zhì)好、使用方便、可反復(fù)錄放、無需專用的語音開 發(fā)工具、能隨意列改內(nèi)容和耗電省等優(yōu)點(diǎn)，很適合于現(xiàn)場錄放音系統(tǒng)。而且語音錄放系 統(tǒng)中,采用普通語音芯片.外圍電路會比較復(fù)雜，而是用 isd4004 芯片直

34、接使用簡單的外圍 第 4 頁 共 61 頁 電路即可。而且在軟件實(shí)現(xiàn)時(shí)也不需要用到復(fù)雜的算法，一定程度上也減輕了軟件實(shí)現(xiàn) 的難度。 采用語音芯片 isd4004 系列，可以體現(xiàn)系統(tǒng)芯片化這個(gè)趨勢。部分功能電路的集成， 使總體電路更簡潔，搭建電路和焊接電路時(shí)更快。而且，集成塊的使用，有效地避免外 界的干擾，提高語音錄放電路的質(zhì)量以及實(shí)用性。所以集成芯片的使用將成為電路發(fā)展 的一種趨勢。本方案應(yīng)用這一語音芯片。 2.1.2 設(shè)計(jì)系統(tǒng)方案論證 該系統(tǒng)主要由語音錄放和漢字顯示兩部分組成。下面列舉兩種實(shí)現(xiàn)方案： 方案一： 語音錄放可以使用一般的語音芯片，漢字顯示部分則使用比較美觀的而且內(nèi)含相當(dāng) 多的字模

35、的液晶顯示模塊?？紤]到一般語音芯片存儲的是數(shù)字信號，所以還要設(shè)計(jì)相應(yīng) 的模數(shù)轉(zhuǎn)換電路。而模擬信號轉(zhuǎn)數(shù)字信號過程中，信號失真是令人傷腦筋的問題。此方 案由于使用液晶顯示模塊，需要進(jìn)行其驅(qū)動(dòng)的攥寫，并且硬件復(fù)雜，如果信號產(chǎn)生失真， 都將會導(dǎo)致誤差的產(chǎn)生，難以完全清除，而且成本會有較大增長幅度。 方案二： 使用 isd 語音芯片和 led 點(diǎn)陣模塊構(gòu)成。其具有下列特點(diǎn)：具有高的語音錄放質(zhì) 量及實(shí)用性，可重復(fù)使用；抗干擾能力強(qiáng)，穩(wěn)定性好；信號易于處理、傳送和自動(dòng) 控制；便于現(xiàn)場錄制播放，播放語音顯示效果好安裝方便，維護(hù)簡單，工作可靠性 高。isd 語音芯片可以采用美國 isd（information

36、storage devices）公司的 isd4004 系列 芯片，這類芯片采用直接模擬存儲專利技術(shù)，把語音信號以原始的模擬形式直接存儲在 片內(nèi) eeprom 存儲器中，無需進(jìn)行 a/d 轉(zhuǎn)換和壓縮處理等，從而減少了失真、大大提高 了錄放音質(zhì)量，并具有抗斷電、音質(zhì)好、使用方便、可反復(fù)錄放、無需專用的語音開發(fā) 工具、能隨意列改內(nèi)容和耗電省等優(yōu)點(diǎn)，很適合于現(xiàn)場錄放音系統(tǒng)。 比較兩個(gè)方案后可以發(fā)現(xiàn)，方案二更適合于用作本系統(tǒng)的實(shí)施方案。盡管方案二不 需要 a/d，但考慮到系統(tǒng)擴(kuò)充等因素，單片機(jī)可以選用 stc89c52rc。 2.2 電路原理的總體設(shè)計(jì) 基于 isd4004 語音芯片的語音報(bào)站漢字顯示

37、系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研制過程主要包括：總體設(shè) 計(jì)、硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)、仿真調(diào)試等幾個(gè)階段。對于總體設(shè)計(jì)，主要是畫出原理框圖、 第 5 頁 共 61 頁 確定出主要技術(shù)指標(biāo)。如圖 2.2.1 所示： 圖 2.2.1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)框圖 單片機(jī)芯片是與 mcs-51 兼容的 stc89c52rc，stc89c52rc 單片機(jī)帶 8k 字節(jié)閃爍可編 程可擦除只讀存儲器的低電壓、高性能 8 位微處理器。 語音錄放電路使用的是 isd4004-8ms 以及其外圍錄放電路，外圍電路相當(dāng)簡單；由 于其可以進(jìn)行直接模擬信號的存儲，省去了信號模數(shù)轉(zhuǎn)換的相關(guān)電路，使得信號更加的 穩(wěn)定、錄放音質(zhì)量好。同時(shí)單片 8 至 16 分

38、鐘語音錄放，內(nèi)置微控制器串行通信接口，3v 單電源工作，多段信息處理，工作電流 25-30ma,維持電流 1a，不耗電信息保存 100 年 (典型值)，高質(zhì)量、自然的語音還原技術(shù)，10 萬次錄音周期(典型值)，自動(dòng)靜噪功能， 片內(nèi)免調(diào)整時(shí)鐘,可選用外部時(shí)鐘。利用 9014 三極管對錄制語音進(jìn)行放大處理，同時(shí)通 過 lm386 及喇叭，對輸出語音信號進(jìn)行放大播放，讓語音質(zhì)量以及穩(wěn)定性更加高。 漢字顯示電路采用的是 16*16 led 點(diǎn)陣顯示。一種方法屬于靜態(tài)顯示。顯然，靜態(tài) 顯示需占用較多的 i/o 口線。另一種是動(dòng)態(tài)掃描顯示。通過控制各個(gè)顯示器公共陽極輪 流接高電平的辦法，逐一輪流地啟動(dòng)各個(gè)

39、 led。動(dòng)態(tài)顯示法是目前各種單片機(jī)采用的流行 方法。其優(yōu)點(diǎn)是硬件簡單，“動(dòng)態(tài)”由軟件實(shí)現(xiàn)。因而選用動(dòng)態(tài)顯示的方法。 電源電路是給語音芯片 isd4004 提供 3v 穩(wěn)壓電源，利用 lm317，通過電阻分壓，輸 第 6 頁 共 61 頁 出穩(wěn)定的 3v 穩(wěn)定電源，讓語音芯片可以正常的工作。實(shí)現(xiàn)語音錄制播放功能。 按鍵控制電路完成對語音播放以及漢字顯示開始的控制，通過對單片機(jī)相關(guān)引腳的 高地電平的控制，從而完成對語音芯片的控制，從而達(dá)到完成語音報(bào)站漢字顯示功能。 本章節(jié)方案比較后可以發(fā)現(xiàn)，完成了基于 isd4004 的語音報(bào)站顯示的單片機(jī)系統(tǒng)的 方案論證，選擇了更適合于用作本系統(tǒng)的實(shí)施方案，完

40、成了電路的總體設(shè)計(jì)。 3 硬件部分的設(shè)計(jì) 3.1 硬件組成部分 基于 isd4004 語音芯片的語音報(bào)站漢字顯示系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)主要包括：（1）電源電 路（為語音芯片提供 3v 穩(wěn)壓電源）；（2）led 漢字顯示電路（完成漢字顯示）；（3） isd4004 語音錄放電路（完成語音錄制放音）；（4）按鍵控制電路（完成按鍵控制播放 錄音功能）（5）單片機(jī)（電路的核心系統(tǒng)）五部分組成，具體的電路介紹本部分就先不 第 7 頁 共 61 頁 進(jìn)行詳細(xì)的介紹，在論文的硬件各部分設(shè)計(jì)中將會對各個(gè)部分的電路進(jìn)行詳細(xì)的介紹。 下面我就先對硬件電路設(shè)計(jì)中使用的主要器件的技術(shù)資料進(jìn)行相關(guān)的介紹。讓我們 對硬件進(jìn)行整體

41、的了解。 3.2 相關(guān)芯片介紹 3.2.1 stc89c52rc 單片機(jī)芯片 stc89c52rc 是 stc 公司生產(chǎn)的低電壓，高性能 cmos8 位單片機(jī)，片內(nèi)含 8kb 的可反 復(fù)擦寫的 flash 只讀程序存儲器和 512b 的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲器（ram），器件采用高密 度，非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn) mcs51 指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用中央處理器 （cpu）和 flash 存儲單元，功能強(qiáng)大 stc89c52rc 單片機(jī)可為您提供許多高性價(jià)比的應(yīng) 用場合，可靈活應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域。單片機(jī)的可擦除只讀存儲器可以反復(fù)擦除 100000 次。將多功能 8 位 cpu 和閃爍存儲器組合在單個(gè)

42、芯片中，是一種高效微控制器， stc89c52rc 單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。如圖3.2.1 圖 3.2.1 stc89c52rc 管腳圖 stc89c52rc有p0、p1、p2、p3四個(gè)端口，共有32i/o口，p3口也可作為一些特殊功能 口，如下表所示： 表 3.1 p3 口的第二功能 口 線第 二 功 能 p3.0rxd 串行數(shù)據(jù)接收（輸入）端 p3.1txd 串行數(shù)據(jù)發(fā)送（輸出）端 p3.2int0 外部中斷 0 輸入端 第 8 頁 共 61 頁 p3.3int1 外部中斷 0 輸入端 p3. 4t0 定時(shí)/計(jì)數(shù)器 t0 的外部輸入端 p3. 5t1 定時(shí)

43、計(jì)數(shù)器 t1 的外部輸入端 p3. 6wr 外數(shù)據(jù)存儲器寫選通信號，低電平有效 p3. 7rd 外數(shù)據(jù)存儲器讀選通信號，低電平有效 p3口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號。 stc89c52rc 單片機(jī)主要性能參數(shù)： 時(shí)鐘頻率（hz）：080m 8kash 程序存儲器 512 內(nèi)程序存儲器(ram) 2 個(gè)數(shù)據(jù)指針 3 個(gè) 16 位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 t0/t1 4 個(gè) 8 位輸入輸出接口(p0p3),共 32 根 i/o 口線 8 個(gè)中斷源 4 個(gè)優(yōu)先級 看門狗電路 3.2.2 isd4004 語音芯片 winbond 公司的 isd 系列語音芯片采用了“直接模擬量存儲”(dast)專利

44、技術(shù)，信號 無需經(jīng)過 d/a，a/d 轉(zhuǎn)換，數(shù)字壓縮和語音合成等復(fù)雜的數(shù)字信號處理過程，減少了失真， 使其聲音存貯效果較以前產(chǎn)品有大幅提高，實(shí)際試聽主觀評價(jià)可以達(dá)到磁帶錄音機(jī)的水 平，是目前市場上錄放效果最好的語音電路之一。 isd4004 語音芯片采用 cmos 技術(shù)，內(nèi)含晶體振蕩器、防混疊濾波器、平滑濾波器、 自動(dòng)靜噪、音頻功率放大器及高密度多電平閃爍存儲陳列等(見圖)，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)。芯片設(shè)計(jì)是基于所有操作由微控制器控制， 操作命令通過串行通信接口(spi 或 micwire)送入。采樣頻率可為 4.0khz、 5.3khz、6.4khz、8.0k

45、hz 頻率越低，錄放時(shí)間越長，而音質(zhì)則有所下降。片內(nèi)信息存于 閃爍存儲器中，可在斷電情況下保存 100 年(典型值) 反復(fù)錄 10 萬次。器件工作電壓 3，工作電流 2530ma，維持電流 1ua，單片錄放語音時(shí)間 816min，音質(zhì)好，適用于 移動(dòng)電話機(jī)及其它便攜式電子產(chǎn)品中。如圖 3.2.2.1、圖 3.2.2.2 所示。 第 9 頁 共 61 頁 圖 3.2.2.1：isd4004 系列語音芯片內(nèi)部框圖 圖 3.2.2.2 isd4004 系列語音芯片外部引腳圖 1、 簡述 單片 8 分鐘語音錄放 內(nèi)置微控制器串行通信接口 3v 單電源工作 多段信息處理 工作電流 25-30ma,維持電

46、流 1a 不耗電信息保存 100 年(典型值) 高質(zhì)量、自然的語音還原技術(shù) 10 萬次錄音周期(典型值) 第 10 頁 共 61 頁 自動(dòng)靜噪功能 片內(nèi)免調(diào)整時(shí)鐘,可選用外部時(shí)鐘 isd4004 系列工作電壓 3v,單片錄放時(shí)間 8 至 16 分鐘,音質(zhì)好,適用于移動(dòng)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(dòng)靜噪及高密度多電平閃爍存貯陳列。芯片設(shè)計(jì)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(gè)采樣值直接存貯在片內(nèi)閃爍存貯器中,因

47、此能夠非常真實(shí)、自然地再 現(xiàn)語音、音樂、音調(diào)和效果聲,避免了一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(shí)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。 2、引腳描述 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。 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。 同相模

48、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(dòng)。單端輸入時(shí),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 3k 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),信號最大幅度為峰峰值 16mv，為 isd33000 系列相同。 反相模擬輸入(ana in-) 差分驅(qū)動(dòng)時(shí),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 音頻輸出(aud out) 提供音頻輸出,可驅(qū)動(dòng) 5k 的負(fù)載。 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。 串行輸入(mosi) 此端為串行輸入端

49、，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。 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)。 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 isd。 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 第 11 頁 共 61 頁 令讀取。ovf 標(biāo)志-指示 isd 的錄、放操作已到達(dá)

50、存儲器的未尾。eom 標(biāo)志-只在放 音中檢測到內(nèi)部的 eom 標(biāo)志時(shí),此狀態(tài)位才置 1。 行地址時(shí)鐘(rac) 漏極開路輸出。 每個(gè) rac 周期表示 isd 存儲器的操作進(jìn)行了一 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(jìn) 模式下,rac 的 218.75s 是高電平,31.25s 為低電平。該端可用于存儲管理技術(shù)。 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)級芯片在整個(gè) 溫度和電壓范圍內(nèi),頻率變化在-6/+

51、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。 自動(dòng)靜噪(amcap) 當(dāng)錄音信號電平下降到內(nèi)部設(shè)定的某一閾值以下時(shí),自動(dòng)靜噪功能 使信號衰弱,這樣有助于養(yǎng)活無信號(靜音)時(shí)的噪聲。通常本端對地接 1mf 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(dòng) 靜噪功能的翻轉(zhuǎn)點(diǎn)。大信號時(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)靜噪電路對信號幅

52、度的響應(yīng)速度。本端接 vcca 則禁止自動(dòng)靜噪。 3、spi(串行外設(shè)接口) isd4004 工作于 spi 串行接口。spi 協(xié)議是一個(gè)同步串行數(shù)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(dòng)作,因此對 isd4004 而言,在時(shí)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： .所有串行數(shù)據(jù)傳輸開始于 ss 下降沿。 .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。 .數(shù)據(jù)在時(shí)鐘上升沿移入,在下降沿移出。 .ss 變低,輸入指令和地址后,isd 才能開始錄放操作。 .指令格式是(8 位控制碼)加(16

53、 位地址碼)。 .isd 的任何操作(含快進(jìn))如果遇到 eom 或 ovf,則產(chǎn)生一個(gè)中斷,該中斷狀態(tài)在下 一個(gè) spi 周期開始時(shí)被清除。 .使用讀指令使中斷狀態(tài)位移出 isd 的 miso 引腳時(shí),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(dāng)前進(jìn)行的操作兼容。當(dāng)然,也允許在 一個(gè) spi 周期里,同時(shí)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(dāng)前的操作可以 第 12 頁 共 61 頁 不兼容)。 .所有操作在運(yùn)行位(run)置 1 時(shí)開始,置 0 時(shí)結(jié)束。 .所有指令都在 ss 端上升沿開始執(zhí)行。 (一)信息快進(jìn) 用戶不必知道信息的確切地址,就能快進(jìn)跳過

54、一條信息。信息快進(jìn)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(jì)數(shù)器加 1,指向下條信息的開 始處。 (二)上電順序 器件延時(shí) tpud(8khz 采樣時(shí),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 tpud,才能發(fā)出一條操作指令。 例如,從 00 從處發(fā)音,應(yīng)遵循如下時(shí)序: 1. 發(fā) powerup 命令; 2. 等待 tpud(上電延時(shí)); 3. 發(fā)地址值為 00 的 setplay 命令; 4. 發(fā) play 命令。 器件會從此 00 地址開始放音,當(dāng)出現(xiàn) eom 時(shí),立即中斷,停止放音。 如果從 00 處錄音,則按以下

55、時(shí)序: 1. 發(fā) power up 命令; 2. 等待 tpud(上電延時(shí)); 3. 發(fā) power up 命令 4. 等待 2 倍 tpud; 5. 發(fā)地址值為 00 的 setrec 命令; 6. 發(fā) rec 命令。 器件便從 00 地址開始錄音,一直到出現(xiàn) ovf(存貯器末尾)時(shí),錄音停止。 3.2.3 74hc138 芯片 74hc138 是一款高速 cmos 器件，74hc138 引腳兼容低功耗肖特基 ttl（lsttl） 系列。如圖 3.2.3.1 所示。 第 13 頁 共 61 頁 圖 3.2.3.1：74hc138 外部引腳圖 74hc138 譯碼器可接受 3 位二進(jìn)制加權(quán)地址

56、輸入（a0, a1 和 a3），并當(dāng)使能時(shí)， 提供 8 個(gè)互斥的低有效輸出（y0 至 y7）。74hc138 特有 3 個(gè)使能輸入端：兩個(gè)低有效 （e1 和 e2）和一個(gè)高有效（e3）。除非 e1 和 e2 置低且 e3 置高，否則 74hc138 將保 持所有輸出為高。利用這種復(fù)合使能特性，僅需 4 片 74hc138 芯片和 1 個(gè)反相器，即可 輕松實(shí)現(xiàn)并行擴(kuò)展，組合成為一個(gè) 1-32（5 線到 32 線）譯碼器。任選一個(gè)低有效使能輸 入端作為數(shù)據(jù)輸入，而把其余的使能輸入端作為選通端，則 74hc138 亦可充當(dāng)一個(gè) 8 輸 出多路分配器，未使用的使能輸入端必須保持綁定在各自合適的高有效或

57、低有效狀態(tài)。 74hc138 與 74hc238 邏輯功能一致，只不過 74hc138 為反相輸出。cd74hc138 ，cd74hc238 和 cd74hct138 ， cd74hct238 是高速硅柵 cmos 解碼器，適合內(nèi)存地 址解碼或數(shù)據(jù)路由應(yīng)用。74hc138 作用原理于高性能的存貯譯碼或要求傳輸延遲時(shí)間短 的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng),在 高性能存貯器系統(tǒng)中,用這種譯碼器可以提高譯碼系統(tǒng)的效率。將快速 賦能電路用于高速存貯器時(shí),譯碼器的延遲時(shí)間和存貯器的賦能時(shí)間通常小于存貯器的典 型存取時(shí)間,這就是說由肖特基鉗位的系統(tǒng)譯碼器所引起的有效系統(tǒng)延遲可以忽略不計(jì)。 hc138 按照三位二進(jìn)制輸入碼和

58、賦能輸入條件,從 8 個(gè)輸出端中譯出一個(gè) 低電平輸出。兩 個(gè)低電平有效的賦能輸入端和一個(gè)高電平有效的賦能輸入端減少了擴(kuò)展所需要的外接門 或倒相器,擴(kuò)展成 24 線譯碼器不需外接門;擴(kuò)展成 32 線譯碼器,只需要接一個(gè)外接倒相器。 在解調(diào)器應(yīng)用中,賦能輸入端可用作數(shù)據(jù)輸入端。功能表如圖 3.2.3.2 所示。 第 14 頁 共 61 頁 圖 3.2.3.2：74hc138 引腳功能表 3.2.4 lm317 芯片 lm317 是美國國家半導(dǎo)體公司的三端可調(diào)正穩(wěn)壓器集成電路。lm117/lm317 的輸出 電壓范圍是 1.2v 至 37v，負(fù)載電流最大為 1.5a。它的使用非常簡單，僅需兩個(gè)外接電

59、阻 來設(shè)置輸出電壓。此外它的線性調(diào)整率和負(fù)載調(diào)整率也比標(biāo) 準(zhǔn)的固定穩(wěn)壓器好。 lm117/lm317 內(nèi)置有過載保護(hù)、安全區(qū)保護(hù)等多種保護(hù)電路。通常 lm117/lm317 不需 要外接電容，除非輸入濾波電容到 lm117/lm317 輸入端的連線超過 6 英寸（約 15 厘米） 。使用輸出電容能改變瞬態(tài)響應(yīng)。調(diào)整端使用濾波電容能得到比標(biāo)準(zhǔn)三端穩(wěn)壓器高的多 的紋波抑制比。lm117/lm317 能夠有許多特殊的用法。比如 把調(diào)整端懸浮到一個(gè)較高的 電壓上，可以用來調(diào)節(jié)高達(dá)數(shù)百伏的電壓，只要輸入輸出壓差不超過 lm117/lm317 的極 限就行。當(dāng)然還要避免輸出端短路。還 可以把調(diào)整端接到一個(gè)

60、可編程電壓上，實(shí)現(xiàn)可編 程的電源輸出。 特性簡介: 可調(diào)整輸出電壓低到 1.2v。保證 1.5a 輸出電流。典型線性調(diào)整率 0.01%。典型負(fù)載 調(diào)整率 0.1%。80db 紋波抑制比。輸出短路保護(hù)。過流、過熱保護(hù)。調(diào)整管安全工作區(qū)保 護(hù)。標(biāo)準(zhǔn)三端晶體管封裝。 電壓范圍: lm117/lm317 1.25v 至 37v 連續(xù)可調(diào)。 其封裝形式如圖 3.2.4.1 所示： 第 15 頁 共 61 頁 圖 3.2.4.1：lm317 封裝 管腳如圖 3.2.4.2 所示。 圖 3.2.4.2：lm317 引腳分布 lm317 工作原理：lm317 的輸入最同電壓為 30 多伏，輸出電壓 1.5-3