車載語音提示系統(tǒng)

1、摘 要隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和交通運(yùn)輸業(yè)日益興旺，汽車數(shù)量在大幅攀升，交通擁擠狀況也日趨嚴(yán)重，加上超速駕駛，錯誤估計車距等主觀的原因 ,交通事故頻頻發(fā)生，造成了不可避免的人身傷亡和經(jīng)濟(jì)損失。針對這種情況，設(shè)計一種響應(yīng)快，可靠性高且較為經(jīng)濟(jì)的汽車預(yù)警系統(tǒng)勢在必行。當(dāng)今電子技術(shù)的發(fā)展日新月異，汽車傳感技術(shù)是隨著汽車電子的發(fā)展而發(fā)展起來的一種技術(shù)。汽車傳感器是汽車電子控制系統(tǒng)的輸入裝置，汽車傳感器可對溫度、壓力、位置、轉(zhuǎn)速、加速度、流量、濕度、電磁、光電、氣體、振動等信息，進(jìn)行實時、有效而準(zhǔn)確的測量和控制。為了增強(qiáng)系統(tǒng)的輔助駕駛功能,一種具有語音功能的智能車載語音系統(tǒng)技術(shù)快速發(fā)展起來, 該系統(tǒng)采用單片機(jī)

2、為控制核心, 配以傳感器單元、 顯示、 揚(yáng)聲器等幾個部分，實時對汽車狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，并在出現(xiàn)告警情況時語音提示駕駛員。本文首先對車載語音提示系統(tǒng)的現(xiàn)狀及發(fā)展進(jìn)行了簡要描述，然后對傳感器電路設(shè)計及信號采集原理等進(jìn)行了分析，在理論分析以及isd語音芯片分析的基礎(chǔ)上，設(shè)計了基于at89s52的單片機(jī)，通過傳感器采集汽車狀態(tài)參數(shù)，控制isd4002語音芯片提示報警的車載語音提示系統(tǒng)。由于汽車傳感器還要經(jīng)受來自發(fā)動機(jī)內(nèi)部的各種干擾，以及行駛過程中的路況引起的振動，因此我們對傳感器的設(shè)計要求極為苛刻，傳感器必須具有穩(wěn)定性和精度高、響應(yīng)快、可靠性好、抗干擾和抗震能力強(qiáng)、使用壽命長等特點。 硬件設(shè)計部分主要包括

3、isd語音芯片外圍電路、單片機(jī)外圍控制電路，信號采集電路（傳感器）；軟件設(shè)計部分主要是語音回放的軟件編程。其中信號采集電路的設(shè)計和isd語音器件語音提示報警程序的實現(xiàn)是本次軟件設(shè)計部分的重難點。 本次設(shè)計出的基于isd語音芯片的語音提示系統(tǒng)具有成本低、音質(zhì)好、開發(fā)周期短，在車載安全系統(tǒng)可以很好的應(yīng)用。仿真結(jié)果表明,該系統(tǒng)設(shè)計方案合理可行, 參數(shù)實時性好,具有語音清晰、成本低廉、抗干擾性強(qiáng)等特點,可以廣泛應(yīng)用于各種車輛儀表中。關(guān)鍵詞：單片機(jī)；傳感器；語音報警；紅外傳輸；車載目 錄摘 要abstract第1章 緒論11.1 引言11.2 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀21.3 本文研究的內(nèi)容41.4 論文結(jié)構(gòu)安排

4、4第2章 系統(tǒng)組成及工作原理42.1車載語音提示系統(tǒng)組成52.2車載語音提示系統(tǒng)原理62.2.1語音分解和合成62.2.2汽車用傳感器8第3章 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計思想103.1 信號采集模塊設(shè)計123.1.1油量(水位)信號采集電路及工作原理133.1.2 車速信號采集電路及工作原理143.1.3 安全帶信號采集電路及工作原理153.1.4 倒車安全提示電路及工作原理163.2語音模塊電路設(shè)計183.2.1 isd4002芯片介紹183.2.2 isd4002外圍控制電路的設(shè)計223.2.3 isd4002與單片機(jī)接口電路設(shè)計233.3單片機(jī)外圍電路的設(shè)計243.3.1 at89s52芯片介紹2

5、43.3.2單片機(jī)復(fù)位電路273.3.3時鐘振蕩器283.4 系統(tǒng)電源電路的設(shè)計29第4章 系統(tǒng)軟件設(shè)計304.1程序設(shè)計思路304.2各模塊程序流程圖304.2.1主程序流程設(shè)計304.2.2 isd4002語音芯片操作模式314.2.3 報警子程序設(shè)計33第5章 系統(tǒng)制作與調(diào)試345.1 硬件電路的調(diào)試345.1.1 總體特點345.1.2 電路劃分345.1.3 焊接355.2 調(diào)試35第6章 結(jié)論37參考文獻(xiàn)38致 謝40附錄141附錄2423浙江理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計第1章 緒論1.1 引言汽車是現(xiàn)代社會發(fā)展中的一種重要的交通工具，雖然汽車給現(xiàn)代的生產(chǎn)生活帶來了眾多的便捷，但與之同時汽

6、車駕駛安全問題日益凸顯，其中倒車、超速就是典型。交通事故的發(fā)生必然會帶來一定程度的經(jīng)濟(jì)損失和人身傷害。針對這種現(xiàn)象，開發(fā)一套車載語音提示系統(tǒng)顯得尤為重要的作用1。本系統(tǒng)可以輔助汽車駕駛者對影響汽車行駛安全的物理狀態(tài)進(jìn)行實時監(jiān)控，在危急情況下提醒駕駛員注意安全, 防止汽車意外事故的發(fā)生。如何實時有效監(jiān)控汽車狀態(tài)和及時提供語音報警成為我們首要解決問題。汽車傳感器技術(shù)是汽車電子技術(shù)的核心之一。汽車傳感器作為汽車電子控制系統(tǒng)的信息源，是汽車電子控制系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，也是汽車電子技術(shù)領(lǐng)域研究的核心內(nèi)容之一，傳感器的技術(shù)水平?jīng)Q定了汽車控制系統(tǒng)的性能。由于本系統(tǒng)車載使用，要經(jīng)受來自發(fā)動機(jī)內(nèi)部的各種干擾，以及行

7、駛過程中的路況引起的振動，必須要求系統(tǒng)必須具有穩(wěn)定性和精度高、響應(yīng)快、可靠性好、抗干擾和抗震能力強(qiáng)等特點。論文中系統(tǒng)模型為車輛安全預(yù)警提示系統(tǒng)提供了一套可行的解決方案，系統(tǒng)運(yùn)用單片機(jī)技術(shù)與語音芯片及傳感器應(yīng)用技術(shù)交叉融合進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，利用傳感器檢測汽車在各種運(yùn)行狀態(tài)下器件的工作參數(shù)，經(jīng)過數(shù)模轉(zhuǎn)換將電信號后送scm，進(jìn)而發(fā)出指令,控制語音模塊實現(xiàn)實時安全語音提示2。其中信號采集模塊集信號采集和ad轉(zhuǎn)換為一體，簡化了硬件外圍電路設(shè)計，而且降低了成本，更加經(jīng)濟(jì)化。隨著系統(tǒng)功能完善，基于安全技術(shù)的車載監(jiān)測系統(tǒng)必將得到更多應(yīng)用和肯定。1.2 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀在車載語音提示系統(tǒng)出現(xiàn)以前，汽車行駛安全問題都得

8、靠駕駛員自己判斷。而當(dāng)今電子技術(shù)的發(fā)展日新月異，電子技術(shù)在車載安全系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用并已取代了傳統(tǒng)機(jī)械提示系統(tǒng)。近30年來,汽車產(chǎn)品發(fā)展和技術(shù)進(jìn)步所取得的重大成就幾乎每一項都和汽車電子技術(shù)的應(yīng)用相關(guān)?？梢哉f，汽車電子化程度的高低已成為衡量汽車綜合性能和現(xiàn)代化技術(shù)水平的重要標(biāo)志。自50年代，電子技術(shù)開始進(jìn)人了汽車領(lǐng)域。1958年，已有人研制成功燃油噴射裝置，隨后又開始研制汽車發(fā)動機(jī)上的各種電子控制系統(tǒng)。當(dāng)時主要是電子管產(chǎn)品，因體積大，成本高而未能進(jìn)人實用階段。60年代，半導(dǎo)體器件在汽車電子產(chǎn)品中獲得應(yīng)用1960年，美國克萊斯勒公司和摩托羅拉公司共同開發(fā)的交越發(fā)電機(jī)整二極管，選到了大量生產(chǎn)的水平，完全

9、取代了直流發(fā)電機(jī)，至今仍在采用。不過，近幾年已出現(xiàn)雪崩型整流二極管，可避免二極管大電流擊穿失效，可靠性得到提高，不久將有可能替代目前用的整流二極管。1964年，美國通用汽車公司和福特汽車公司首先采用晶體管點火裝置，1987年實現(xiàn)集成化，但由于成本高，可靠性差，使其推廣應(yīng)用受到阻礙。70年代，微處理器使汽車工業(yè)產(chǎn)生劃時代的變革。微處理器的出現(xiàn)，才使汽車發(fā)動帆的電子控制得到了長足發(fā)展。特別是1976年，美國通用汽車公司將微處理器成功地應(yīng)用在汽車發(fā)動機(jī)的系統(tǒng)控制上，使傳統(tǒng)的機(jī)械式結(jié)構(gòu)汽車發(fā)生了巨大變化。1973年美國通用汽車公司第一次在汽車上采用電子點火裝置以來, 從此，汽車電子技術(shù)的發(fā)展十分迅速

10、,已由少數(shù)零部件擴(kuò)大到許多總成及整車，微處理器在汽車上的應(yīng)用迅速地發(fā)展并普及起來。微處理器的應(yīng)用范圍已由發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)發(fā)展到安全系統(tǒng)、速度控制系統(tǒng)、自動故障診斷系統(tǒng)等。并在向更廣泛的應(yīng)用平臺發(fā)展。80年代，汽車電子技術(shù)迅速發(fā)展，微處理器使汽車性能改善、功能增加，引起汽車行業(yè)采用電子技術(shù)的興趣，大大推動了汽車電子產(chǎn)品的發(fā)展。汽車音響系統(tǒng) 、車載信息系統(tǒng)，電子化儀表顯示系統(tǒng)等方面相繼開發(fā)出一系列新產(chǎn)品。如今,汽車電子產(chǎn)品已廣泛應(yīng)用于發(fā)動機(jī)、傳動、懸架、制動、儀表等系統(tǒng)。今后汽車電子技術(shù)發(fā)展的重點將是系統(tǒng)模型、電源系統(tǒng)、多通道信息處理系統(tǒng)、汽車電子軟件及故障自診斷、智能化技術(shù)等3。展望汽車電子技術(shù)的

11、發(fā)展，現(xiàn)代汽車電子從所應(yīng)用的電子元器件到車內(nèi)電子系統(tǒng)的架構(gòu)均已進(jìn)入一個有本質(zhì)性提高的新階段，其中最有代表性的核心器件就是傳感器。隨著汽車半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，汽車會變得越來越人性化，甚至?xí)崿F(xiàn)全部功能的電氣化，操作更加舒適、方便、環(huán)保，汽車的安全、環(huán)保、娛樂等需求推動著汽車傳感器市場快速發(fā)展。目前,隨著國際汽車電子產(chǎn)品市場的成熟 ,帶動了還處于發(fā)展不成熟階段的我國汽車電子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。中國汽車電子產(chǎn)業(yè)正快速成長起來,并將成為我國又一個新的獨立的支柱產(chǎn)業(yè)。我國汽車電子企業(yè)現(xiàn)正處于起步發(fā)展階段 ,應(yīng)用層次落后,與國外差距明顯與國外汽車電子產(chǎn)品相比,我國汽車電子產(chǎn)品的應(yīng)用層次十分落后。雖然我國企業(yè)也能自主

12、開發(fā)出一些產(chǎn)品，但總體水平與國外相比差別很大,與國際先進(jìn)水平相比,要落后10 15年。主要差距是在電子控制單元的軟硬件、系統(tǒng)的 可靠性和控制精度方面 ,企業(yè)的技術(shù)主要來源于國外 ,而且雖然某些產(chǎn)品已形成一定的生產(chǎn)能力，但是規(guī)?；笊a(chǎn)還未形成4。我國汽車工業(yè)起始于50年代，已有近40年歷史，以載重汽車為主，國產(chǎn)車型汽車上電子產(chǎn)品的應(yīng)用比例很小。據(jù)悉，1988年每輛日產(chǎn)汽車的電子產(chǎn)品產(chǎn)值為109元， 1984年為130元 ，1985年為169元。無論是電子產(chǎn)品在汽車上的占有率 還是增長率，都遠(yuǎn)低于美國、日本、歐洲等發(fā)達(dá)國家。國產(chǎn)車上應(yīng)用較多曲電子產(chǎn)品限于交流技電機(jī)用整流二極管、倒車報警器 、晶體

13、管閃光器、間歇刮水繼電器及電壓調(diào)節(jié)器等簡單產(chǎn)品。目前此類產(chǎn)品的生產(chǎn)廠家有四、五十家，這些廠家的規(guī)模和生產(chǎn) 能力沒有一家能形成規(guī)模經(jīng)濟(jì)，而且產(chǎn)品技術(shù)檔次 、質(zhì)量和可靠性與國外同類產(chǎn)品都不可比。盡管目前開發(fā)的產(chǎn)品技術(shù)水平還不高，真正能提高汽車性能和動力性能的產(chǎn)品還不多，真正達(dá)到汽車裝車實用要求的產(chǎn)品也不多，但可看出我國汽車電子產(chǎn)品已在悄俏地起步發(fā)展了。展望我國汽車電子產(chǎn)品的發(fā)展。到2000年我國將要 形成年產(chǎn)170萬輛汽車的規(guī)模 ，其中轎車的年產(chǎn)量為90萬輛。無論是引進(jìn)車型的國產(chǎn)化還是國產(chǎn)車的電子化都需要大量可靠的、價廉質(zhì)優(yōu)的電子產(chǎn)品?？梢姡覈囯娪诋a(chǎn)品具有廣闊的市場前景。1.3 本文研究的內(nèi)

14、容本課題以數(shù)字化語音技術(shù)的實際應(yīng)用為背景，闡述了使用單片機(jī)控制isd4002實現(xiàn)語音提示報警，所做的工作主要有以下幾方面：(1)概括車載語音提示系統(tǒng)的原理與組成。(2)設(shè)計isd4002語音芯片外圍電路、單片機(jī)控制電路電路等基本組成部分。(3)設(shè)計合理的信號采集電路，紅外傳輸模塊。(4)使用c語言編寫相應(yīng)的程序，制作硬件實物，進(jìn)行調(diào)試?；谝陨蠋讉€方面的內(nèi)容來研究設(shè)計一種基于at89s52單片機(jī)及isd4002語音芯片的車載語音提示系統(tǒng)。系統(tǒng)硬件設(shè)計系統(tǒng)硬件設(shè)計主要是完成汽車數(shù)據(jù)的實時采集、數(shù)據(jù)傳輸、語音提示等功能。我們要解決的問題主要包括如何設(shè)計合理的傳感器電路來采集汽車油量、液位、車速及測

15、距系統(tǒng)的信號；最終將信號采集模塊，scm控制模塊，語音報警模塊三部分整合為一個整體，使之能正確有效的進(jìn)行語音報警提示6。1.4 論文結(jié)構(gòu)安排本文將從硬件和軟件兩個部分進(jìn)行論述。論文第2章對研究內(nèi)容作整體性原理闡述，從總體上給該系統(tǒng)所需的理論支持,論述系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)及設(shè)計原理。第3章硬件部分重點是信號采集電路的設(shè)計和語音芯片及外圍電路的設(shè)計。信號采集電路設(shè)計集信號采集和數(shù)模轉(zhuǎn)換為一體，簡化系統(tǒng)外圍電路。這一章主要論述4個汽車不同部位工作狀態(tài)參數(shù)相對應(yīng)合適的信號采集電路設(shè)計。第4章軟件部分重點是isd4002語音芯片的調(diào)試程序。第5章主要是硬件電路焊接及軟硬件程序調(diào)試。 第2章 系統(tǒng)組成及原理2.1

16、車載語音提示系統(tǒng)組成車載語音提示系統(tǒng)框如圖2-1：圖2-1 車載語音提示系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框圖車載語音提示系統(tǒng)關(guān)鍵設(shè)計包括硬件和軟件兩部分的設(shè)計。硬件設(shè)計又包括：信號采集系統(tǒng)，c51單片機(jī)控制，報警電路三部分：1信號采集模塊：對于汽車不同部位的狀態(tài)參數(shù)，設(shè)計了不同電路采集信號，并將信號通過紅外模塊傳輸給scm。2單片機(jī)控制中心：對接收到的信號進(jìn)行分析，滿足一定預(yù)定值后，產(chǎn)生一個處理信號，觸發(fā)報警電路報警。 3報警電路:當(dāng)車速超過一定數(shù)值或油量不足時，單片機(jī)發(fā)出一個信號，觸發(fā)報警電路（語音提示和警示燈亮）。數(shù)字式智能車載儀表的控制核心要求具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)采集能力，復(fù)雜 的計算能力與快速音頻處理能力，同時

17、為了適應(yīng)車輛的惡劣路況環(huán)境，還 應(yīng)具 有穩(wěn)定性好、抗干擾性要強(qiáng)等點。因此，該系統(tǒng)選用at89s52單片機(jī)作為整個系統(tǒng)的控制核心。at89s52單片機(jī)是將控制功能、數(shù)據(jù)處理功能以及數(shù)字信號處理(dsp)功能集與一身的一種新型單片機(jī)，溫度傳感器與油量傳感器所采集的信號可以直接通過單片機(jī)的p四個口引腳輸入單片機(jī)內(nèi)部進(jìn)行處理，從而簡化了系統(tǒng)的硬件電路，增強(qiáng)了系統(tǒng)抗干擾性能，提高了系統(tǒng)穩(wěn)定性7。系統(tǒng)傳感器單元主要分為安全帶傳感器、測速傳感器、油位和水位傳感器、倒車傳感器四類。單片機(jī)通過這四類傳感器來確定車輛的當(dāng)前車速、油是否用完、倒車安全。2.2車載語音系統(tǒng)原理2.2.1語音分解和合成語音分解與合成理論

18、簡介語音信號是隨時間變化的連續(xù)波形，在數(shù)學(xué)上表達(dá)則為連續(xù)時間變量的連續(xù)函數(shù)。語音信號的處理技術(shù)分為模擬信號處理和數(shù)字信號處理兩大類。模擬信號處理是人們所熟悉的，例如廣泛使用的磁帶錄音機(jī)對語音信號的貯存和重放。語音的模擬信號處理技術(shù)已相當(dāng)成熟，但存在靈活性差和不便于計算機(jī)控制的缺點。而語音的數(shù)字化處理剛好可以克服上述缺點。計算機(jī)語音分析是語音分解和合成的基礎(chǔ)。語音分析有時域分析、頻域分析和語譜分析三種，其中時域分析應(yīng)用最廣，時域波形圖的橫坐標(biāo)是時間參數(shù)，縱坐標(biāo)是幅度參數(shù)。時域分析比較直觀且數(shù)字化處理比較容易實現(xiàn)。因此，語音的分解與合成多采用時域分析方法8。（1）語音的編碼與譯碼圖2-2 語音編碼

19、和譯碼程（2）采樣語音信號的連續(xù)波形xa(t)經(jīng)低通濾波并以適當(dāng)速率進(jìn)行采樣，得到一個時間上離散而幅度為連續(xù)的采樣序列x(n)。信號中的最高頻譜分量稱為奈奎斯特頻率。當(dāng)采樣頻率至少是兩倍奈奎斯特頻率時，采樣序列是信號的唯一表示。因此，采樣器設(shè)計的一個重要問題就是確定信號帶寬。精確表征語音的采樣頻率大于20khz，但僅表征語音的主要特征，采用4khz的奈奎斯特頻率已達(dá)到要求。因此，輸入信號的低通濾波器的上限頻率常定為4khz。（3）量化為使采樣序列x(n)數(shù)字化，必須進(jìn)行量化處理，以得到時間和幅度均為離散的數(shù)字序列x.(n)。量化器常用其輸出電平數(shù)目m來表征。當(dāng)m使用二進(jìn)制編碼時，有m=2b為量

20、化比特數(shù)。評價量化效應(yīng)時用量化誤差，定義為:e(n)=x.(n)-x(n)，其中e(n)為量化誤差或噪聲，x.(n)為量化后的離散采樣序列，x(n)為量化前的采樣序列。（4）碼化碼化是指把經(jīng)量化的離散采樣序列，經(jīng)代碼變換為m個碼字，一般常用b位二進(jìn)制碼字。碼字用符號c(n)表示。碼化器是b位二進(jìn)制碼字，可以表示m=2b個不同的量化電平。它決定了數(shù)字信號傳送和貯存所需的信息容量。信息容量i=bf，單位為比特/s或稱為比特率。f為采樣頻率。b為比特/采樣。采樣、量化和碼化的過程就構(gòu)成了語音信號的分解過程，也可以認(rèn)為是a/d轉(zhuǎn)換和編碼。（5）譯碼譯碼是碼化的逆過程。把一個碼字序列c.(n)經(jīng)譯碼后變

21、換為量化后的采樣序列分x.(n)，如數(shù)字信號在傳送和貯存過程中未引入誤碼，就應(yīng)有c.(n)=c(n)，x.(n)=x(n)，則這個理想的譯碼器的輸出恒等于在語音分解過程中量化后得到的離散采樣序列。經(jīng)d/a轉(zhuǎn)換后就得到了基本特征與原語音信號相同的模擬語音信號。因此，譯碼和d/a轉(zhuǎn)換的過程就是語音合成過程，把數(shù)字量還原為語音信號。語音合成方法主要有三種：波形合成法、參數(shù)合成法、音素合成法。對于相同時間段長度的語音信號，波形合成法所需的數(shù)據(jù)量最大，參數(shù)合成法次之，因素合成法所需數(shù)據(jù)量最小。因此，采用適當(dāng)?shù)恼Z音合成方法可以大大減少數(shù)據(jù)量。但應(yīng)該考慮到，波形合成法所獲得的音質(zhì)是最好的，參數(shù)合成法次之，因

22、素合成法所獲得的音質(zhì)最差。編碼壓縮和變換壓縮都屬于直接壓縮技術(shù)，這些方法廣泛應(yīng)用于波形合成法當(dāng)中。與直接壓縮技術(shù)相對的是通過建模來壓縮。求出表征語音信號的特征參數(shù)，如聲源、振幅、頻率、共振峰頻率、頻譜等。對語音信源建立模型，將特征參數(shù)輸入此模型，即可還原為語音信號。此方法應(yīng)用于參數(shù)合成法當(dāng)中。 2.2.2汽車用傳感器車用傳感器是汽車計算機(jī)系統(tǒng)的輸入裝置，它把汽車運(yùn)行中各種工況信息,如車速、各種介質(zhì)的溫度、發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)工況等，轉(zhuǎn)化成電訊號輸給計算機(jī)，以便發(fā)動機(jī)處于最佳工作狀態(tài)。車用傳感器很多，判斷傳感器出現(xiàn)的故障時，不應(yīng)只考慮傳感器本身，而應(yīng)考慮出現(xiàn)故障的整個電路。因此，在查找故障時，除了檢查傳感

23、器之外，還要檢查線束、插接件以及傳感器與電控單元之間的有關(guān)電路。(1)傳感器特性 傳感器是指能感受規(guī)定的物理量，并按一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸入信號的器件或裝置。簡單地說，傳感器是把非電量轉(zhuǎn)換成電量的裝置。傳感器通常由敏感元件、轉(zhuǎn)換元件和測量電路三部分組成：1)、敏感元件是指能直接感受（或響應(yīng)）被測量的部分，即將被測量通過傳感器的敏感元件轉(zhuǎn)換成與被測量有確定關(guān)系的非電量或其它量。 2）、轉(zhuǎn)換元件則將上述非電量轉(zhuǎn)換成電參量。 3）、測量電路的作用是將轉(zhuǎn)換元件輸入的電參量經(jīng)過處理轉(zhuǎn)換成電壓、電流或頻率等可測電量，以便進(jìn)行顯示、記錄、控制和處理的部分。(2)傳感器的靜態(tài)特性參數(shù)指標(biāo) 1靈敏度 靈敏度是指穩(wěn)

24、態(tài)時傳感器輸出量和輸入量之比，或輸出量的增量和輸入量的增量之比，用表示為k=dy/dx2分辨力 傳感器在規(guī)定的測量范圍內(nèi)能夠檢測出的被測量的最小變化量稱為分辨力。 3測量范圍和量程 在允許誤差限內(nèi)，被測量值的下限到上限之間的范圍稱為測量范圍。 4線性度（非線性誤差） 在規(guī)定條件下，傳感器校準(zhǔn)曲線與擬合直線間的最大偏差與滿量程輸出值的百分比稱為線性度或非線性誤差。 5遲滯 遲滯是指在相同的工作條件下，傳感器的正行程特性與反行程特性的不一致程度。 6重復(fù)性 重復(fù)性是指在同一工作條件下，輸入量按同一方向在全測量范圍內(nèi)連續(xù)變化多次所得特性曲線的不一致性。 7零漂和溫漂 傳感器在無輸入或輸入為另一值時，

25、每隔一定時間，其輸入值偏離原示值的最大偏差與滿量程的百分比為零漂。而溫度每升高1，傳感器輸出值的最大偏差與滿量程的百分比，稱為溫漂9 。第3章 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計思想車載語音提示系統(tǒng)主要應(yīng)用于汽車行車安全預(yù)警提示，系統(tǒng)可利用車載電瓶供電。在汽車發(fā)動機(jī)點火后，控制部分得電工作，同時報警器打開，汽車安全帶語音提示裝置的回路導(dǎo)通，控制器驅(qū)動喇叭發(fā)出提示聲音，同時提示燈亮，提示駕駛員系上安全帶，此時控制器開始不停地檢測車速信號、安全帶信號和油量信號。如果此時只是打開發(fā)動機(jī)或開啟空調(diào)系統(tǒng)而未行車（即車速低于某一預(yù)定初值，假定10km/h），提示聲音持續(xù)9 s后停止。當(dāng)車進(jìn)入行駛狀態(tài)且駕駛員未按提示系上安全

26、帶，控制器得到車速傳感器的車速信號后，車速達(dá)到10km/h時持續(xù)發(fā)出提示聲音，同時提示燈亮，提示駕駛員系上安全帶，系上安全帶后，安全帶插扣插進(jìn)安全帶鎖扣，阻斷內(nèi)置開關(guān)電路，安全帶提示系統(tǒng)電源被斷開，從而提示聲音停止。此時控制器仍在檢測油量、車速信號，當(dāng)出現(xiàn)告警情況時，控制器重新啟動語音告警10?；诖嗽?，我選擇了at89s52單片機(jī)和isd4002語音芯片來完成此課題。本系統(tǒng)語音部分就是語音存儲與回放的應(yīng)用。語音模擬信號經(jīng)過采集、離散化、量化、編碼變成二進(jìn)制數(shù)據(jù)存儲。這些數(shù)據(jù)即語音合成時所需數(shù)據(jù)的來源。單片機(jī)語音生成過程,可以看成是語音采集過程的逆過程,但又不是原封不動地恢復(fù)原來的語音,而是

27、對原來語音的可控制、可重組的實時恢復(fù)。在放音時,只要依原先的采樣值經(jīng)d/ a 接口處理,便可使原音重現(xiàn)。然而，上述方法有其的一些不好的地方，比如錄放時間短，音質(zhì)差，人機(jī)控制不理想等。所以我采用單片機(jī)和isd語音芯片來完成數(shù)字化語音存儲與回放系統(tǒng)的制作，從而能夠很好的實現(xiàn)語音報警。數(shù)字化語音存儲與回放系統(tǒng)的基本原理是對語音的錄音與放音的數(shù)字控制。主要包括為了增加語音存儲時間，提高存儲器的利用率，采用了非失真壓縮算法對語音信號進(jìn)行壓縮后再存儲，而在回放時再進(jìn)行解壓縮；同時，對輸入語音信號進(jìn)行數(shù)字濾波以抑制雜音和干擾，從而確保了語音回放的可靠質(zhì)量。isd4002語音芯片是基于串行spi接口單片語音芯

28、片，電路采用多電平模擬量直接存儲技術(shù)，音質(zhì)比14/25系列更出色，單片錄放時間可達(dá)216分鐘，多芯片級聯(lián)錄放，可延長錄放時間，適用于手機(jī)錄音，公交車報站，及校園廣播自動播放，消防及空防報警等場合。isd 公司的專利技術(shù)成功實現(xiàn)了模擬數(shù)據(jù)在半導(dǎo)體存儲器的儲存。這種突破性的eeprom 存儲方法可以將模擬語音數(shù)據(jù)直接寫入單個存儲單元，不需要經(jīng)過a /d 或d/a 轉(zhuǎn)換。這種技術(shù)產(chǎn)生了兩個效果：其一，比同等的數(shù)字方式具有更大的集成度；其二，存儲的模擬數(shù)據(jù)不揮發(fā)。單片機(jī)語音生成過程可看作是語音采集過程的逆過程，但不是像磁帶錄音機(jī)那樣原封不動地恢復(fù)原來的語音，而是對原來的語音語匯進(jìn)行可控制、可重組的實時

29、恢復(fù)。我們選用的 isd1400語音芯片簡單實用，采用直接模擬量存貯技術(shù)，音質(zhì)好，信息存放在芯片內(nèi)部flashram中，抗斷電，無需專用語音開發(fā)工具，能隨意更改內(nèi)容和耗電省，既提高了存儲密度，又使模擬數(shù)據(jù)可以得到永久保存。本系統(tǒng)中芯片采用邊緣觸發(fā)方式放音，isd4002語音芯片是基于串行spi接口單片語音芯片，音質(zhì)比14/25系列更出色，適用于手機(jī)錄音，車載語音預(yù)警等場合11。本文設(shè)計車載語音提示系統(tǒng)硬件電路主要包括：(1) 信號采集電路和傳輸模塊電路，(2) isd4002外圍電路的設(shè)計，(3) isd4002與單片機(jī)接口電路的設(shè)計，(4)單片機(jī)外圍電路的設(shè)計等。下面將對以上內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)論述

30、。系統(tǒng)設(shè)計原理圖，見附錄1。3.1 信號采集模塊設(shè)計目前汽車使用的位置和轉(zhuǎn)速傳感器主要有交流發(fā)電機(jī)式、磁阻式、霍爾效應(yīng)式、簧片開關(guān)式、光學(xué)式、半導(dǎo)體磁性晶體管式等。車速傳感器種類繁多，有敏感車輪旋轉(zhuǎn)的、也有敏感動力傳動軸轉(zhuǎn)動的，還有敏感差速從動軸轉(zhuǎn)動的9。當(dāng)車速高于100km/ h時，一般測量方法誤差較大，且費(fèi)用昂貴，為此我們開發(fā)一些廉價實用的信號傳感器。我設(shè)計的信號采集模塊電路主要通過lm339比較器實現(xiàn)。圖3-1 lm339管腳排列圖lm339電壓比較器的特點和一些參數(shù)：1）電壓失調(diào)小，一般是2mv；2）共模范圍非常大，為0v到電源電壓減1.5v；3）他對比較信號源的內(nèi)阻限制很寬；4）lm

31、339 vcc電壓范圍寬，單電源為2-36v，雙電源電壓為1v-18v；5）輸出端電位可靈活方便地選用。6）差動輸入電壓范圍很大，甚至能等于vcc；lm339集成塊內(nèi)部裝有四個獨立的電壓比較器。lm339集成塊采用c-14型封值裝，圖3-1為外型及管腳排列圖。lm339使用靈活，應(yīng)用廣泛。lm339類似于增益不可調(diào)的運(yùn)算放大器。每個比較器有兩個輸入端和一個輸出端。兩個輸入端一個稱為同相輸入端，用“+”表示，另一個稱為反相輸入端，用“-”表示。用作比較兩個電壓時，任意一個輸入端加一個固定電壓做參考電壓（也稱為門限電平，它可選擇lm339輸入共模范圍的任何一點），另一端加一個待比較的信號電壓。當(dāng)“

32、+”端電壓高于“-”端時，輸出管截止，相當(dāng)于輸出端開路。當(dāng)“-”端電壓高于“+”端時，輸出管飽和，相當(dāng)于輸出端接低電位。兩個輸入端電壓差別大于10mv就能確保輸出能從一種狀態(tài)可靠地轉(zhuǎn)換到另一種狀態(tài)，因此，把lm339用在弱信號檢測等場合是比較理想的。lm339的輸出端相當(dāng)于一只不接集電極電阻的晶體三極管，在使用時輸出端到正電源一般須接一只電阻（稱為上拉電阻，選3-15k）。選不同阻值的上拉電阻會影響輸出端高電位的值。因為當(dāng)輸出晶體三極管截止時，它的集電極電壓基本上取決于上拉電阻與負(fù)載的值12。3.1.1油量(水位)信號采集電路及工作原理油量（水位），安全帶信號采集電路設(shè)計，如圖：圖3-2 油量

33、（水位）信號傳感器電路行車過程中單片機(jī)控制器一直監(jiān)測油量傳感器信號。郵箱油位改變時，會使滑動變阻器阻值發(fā)生變化，從而改變比較器輸入端電壓。當(dāng)郵箱油位低于我們事先設(shè)好的預(yù)定值，比較器輸出管輸出一個低電平，通過紅外傳給單片p2.1口，由單片機(jī)控制發(fā)出處理指令，觸發(fā)報警電路，指示燈亮，并語音提示駕駛員油量已到達(dá)警告位置。比較器輸入端參考電壓u=r22/(r22+r23)*vcc，調(diào)節(jié) r22的值來改變比較器門限電壓，既設(shè)定我們所需要的預(yù)警值。主控芯片實時檢測油量信號，每6個脈沖計數(shù)一次，若油量持續(xù)低于預(yù)警值，則產(chǎn)生出發(fā)報警電路。這樣可以避免因車子傾斜而造成系統(tǒng)油量預(yù)警誤報13。這種油量傳感器簡單實用

34、，改變了傳統(tǒng)油量傳感器靠擺臂的弧線運(yùn)動為浮子的直線運(yùn)動，很好的適應(yīng)了郵箱的不規(guī)則形狀，并且油量傳感器和液位報警傳感器合在一起。3.1.2 車速信號采集電路及工作原理下圖是本人設(shè)計的車速信號采集電路設(shè)計，主要是采用紅外計數(shù)的方法來實現(xiàn)。紅外對管主要包括紅外發(fā)射二極管和紅外接受二極管組成，它們之間傳輸為點對點傳輸，當(dāng)它們之間沒有障礙物時，紅外計接受二極管導(dǎo)通，否則為截止，就由這個特性就可以通過單片機(jī)控制，從而達(dá)到計脈沖周期的功能。設(shè)計電路圖如下所示：圖3-3車速信號傳感器電路圖3-3中send端為紅外發(fā)射二極管，正端串聯(lián)一個小電阻接5v電源，另一端接地。通電后，send端則一直在發(fā)射信號。rece

35、ive端為接受二極管，它負(fù)端接5v電源，正端接2k電阻到地，運(yùn)放lm339在這里起到比較器的作用。rk為電位器，調(diào)節(jié)運(yùn)功反向輸入端的基準(zhǔn)電壓，即比較電壓，接受二極管的電壓信號從同相輸入端進(jìn)來，運(yùn)放由單電源供電，10k為上拉電阻用來提升輸出高電平。工作原理是：當(dāng)沒有障礙物時，receive接受二極管輸出為高電平，通過比較器，在lm339的2端輸出為高電平，反之則低電平，把這個信號輸入到單片機(jī)p2.2中,單片機(jī)完成計數(shù)處理14。待汽車啟動1分鐘后接通此模塊電源，模塊開始工作，電源由車載電瓶提供。單片機(jī)采用速度脈沖周期測量法,車速信號讀入過程采用終端方式讀每個脈沖周期，然后根據(jù)車速脈沖數(shù)和車輪直徑算

36、出車速。此電路測速部分與a/d轉(zhuǎn)換結(jié)合在一起，這樣設(shè)計減少了外部硬件電路，具有低成本和易使用的特點。3.1.3 安全帶信號采集電路及工作原理圖3-4 安全帶信號采集電路圖3-4中，k6為分別安裝在安全帶鎖扣內(nèi)。汽車點火時，電路通電開始工作，a、b導(dǎo)通，比較器輸出低電平傳至單片機(jī)p2.3口，單片機(jī)控制isd4002輸出語音“請系上安全帶”提醒駕駛員；系上安全帶時，鎖扣斷開開關(guān)處時，比較器的一個輸入端電壓變低，比較器lm339輸出低電平給單片機(jī)，關(guān)閉安全帶提示裝置的控制器，停止聲音15。當(dāng)駕駛員進(jìn)入駕駛室并打開點火鑰匙，控制器開始工作，汽車安全帶聲音提示裝置的回路導(dǎo)通，控制器驅(qū)動喇叭發(fā)出提示聲音，

37、同時提示燈亮，提示駕駛員系上安全帶，此時控制器在不停地檢測車速。當(dāng)車進(jìn)入行駛狀態(tài)且駕駛員未按提示系上安全帶，控制器得到車速傳感器的車速信號后，音箱在達(dá)到預(yù)定初值的車速時發(fā)出提示聲音，同時提示燈亮，提示駕駛員系上安全帶16。3.1.4 倒車安全提示電路及工作原理現(xiàn)代測距方式有4種:超聲波測距、毫米波雷達(dá)測距、激光測距、紅外線測距. 超聲波測距采用回波測距法,超聲波發(fā)生器不斷地發(fā)射出 40千赫茲超聲波脈沖串,該超聲波脈沖遇到障礙物后即反射回反射波,超聲波接收器接收到反射波信號后,根據(jù)超聲波脈沖來回所用的時間及超聲波在空氣中的傳播速度,經(jīng)運(yùn)算處理電路處理,從而自動測出車與障礙物之間的距離。超聲波的特

38、點是對雨、霧、雪的穿透力強(qiáng)、衰減小 , 因此超聲波測距系統(tǒng)可以在雨雪、大霧等惡劣天氣下工作。超聲波測距的原理簡單、制作方便、成本低。目前超聲測距技術(shù)一般應(yīng)用在汽車倒車避撞方面。在倒車過程當(dāng)中,可實現(xiàn)對汽車尾部數(shù)米以內(nèi)障礙物和突然闖入危險區(qū)域內(nèi)行人的自動探測 , 并警告、提示司機(jī)采取措施17。圖3-5 超聲波測距系統(tǒng)框圖毫米波測距系統(tǒng)工作在毫米波段。毫米波雷達(dá)與其他系統(tǒng)(如超聲波、激光)相比,具有顯著的優(yōu)點。它不但可以探測目標(biāo)的距離 , 而且還可以測定相對速度和方位。尤其在雨、雪、霧天氣惡劣環(huán)境下優(yōu)點更為突出。但毫米波測距系統(tǒng)電路復(fù)雜、價格相對較高?？紤]到我國的實際國情 , 本系統(tǒng)沒有采用毫米波

39、測距方法。激光測距系統(tǒng)是一種光學(xué)雷達(dá) , 它具有測量時間短,測距遠(yuǎn),誤差小、分辨力高等優(yōu)點,且價格適中,考慮到多方面的因素,我們在研制汽車防碰撞報警系統(tǒng)時,選擇了激光測距法來及時連續(xù)精確地測量行駛中的車輛前方障礙物的距離。因為倒車時速度較慢等因素，對傳感器的探測距離要求較低，距離分辨率為 3 m ，以上測距技術(shù)均能夠滿足倒車碰撞報警系統(tǒng)的測程要求。通過比較，本系統(tǒng)使用紅外測距。如果后方障礙物的距離太近,系統(tǒng)發(fā)出報警聲,提醒駕駛員采取措施進(jìn)一步的開發(fā)還可以完成自動減速剎車的作用。而且紅外線測距是效果好、無污染、成本低的測距方式。圖3-6 倒車安全提示系統(tǒng)組成示意圖紅外測距系統(tǒng)工作時，紅外線發(fā)射器

40、不斷發(fā)射出頻率為40 khz的紅外線，經(jīng)障礙物反射，紅外線接收器接收到反射波信號，并將其轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?。測出發(fā)射波與接收到反射波的時間差 t ,即可求出距離 s :s = ct/2 (3-1)式中 , c 為光速度 ,一般取3 108m/s 。本文采用“計數(shù)”方式，通過單片機(jī)處理進(jìn)行測量，其基本原理是:紅外線發(fā)射器始終處于發(fā)射紅外線的狀態(tài)，當(dāng)紅外接收器第一次接收到障礙物反射回的紅外線時，經(jīng)電路處理單片機(jī)給出一個計數(shù)啟動信號，單片機(jī)的計數(shù)器開始以一定頻率計數(shù)；當(dāng)紅外線接收器第二次接收到反射回的紅外線時，經(jīng)電路處理單片機(jī)給出一個停止計數(shù)脈沖，計數(shù)器停止計數(shù)。通過編程，單片機(jī)自動處理 ,用脈沖的周期

41、t 乘以脈沖數(shù) n 就得到發(fā)射紅外線到接收紅外線的時間差t ,即: t = nt (3-2)代入(3-1)式就可以測得距離16。當(dāng)物體距離少于1.2m時，系統(tǒng)報警。3.2語音模塊電路設(shè)計本系統(tǒng)研究的是車載語音提示系統(tǒng)，是司機(jī)安全行車過程中的語音報警系統(tǒng)，關(guān)乎駕駛員的人生安全，為保證系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，我們在對元器件選擇上必須要求靈敏度高，能適應(yīng)較惡劣環(huán)境。經(jīng)過分析考慮，本系統(tǒng)使用isd4002語音芯片。3.2.1 isd4002芯片介紹圖3-7 isd4002芯片圖3-7為isd4002的管腳圖。電路采用多電平模擬量直接存儲技術(shù)，音質(zhì)比14/25系列更出色，單片錄放時間可達(dá)2-16分鐘，多芯片級聯(lián)錄

42、放，可延長錄放時間，適用于手機(jī)錄音、公交車報站、車載語音報警、等場合18。工作電壓3v,單片錄放時間2至6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 4.0,5.3,6.4,8.0

43、khz,頻率越低,錄放時間越長,而音質(zhì)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19。 （1）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)盡量造近器件。 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。幾個vssa盡量在引腳焊盤上相連,并用低阻通路連至電源上,vssd也用低阻通路連至電源上。這些接地通路要足以使vssa與vssd之間的阻值小于3。串行輸出(miso)：isd的

44、串行輸出端。isd未選中時,本端口呈高阻態(tài)。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。 中斷(/int) 本端口為漏極開路輸出。isd在任何操作(包括快進(jìn))中檢測到eom或ovf時,本端口變低并保持。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(biāo)志-指示isd的錄、放操作已到達(dá)存儲器的末尾。 eom標(biāo)志-只在放音中檢測到內(nèi)部的eom標(biāo)志時,此狀態(tài)位才置1。 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(jìn)行了一行。該信號175m

45、s保持高電平,低電平為25ms。快進(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)。外部時鐘（xclk）：本端口內(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)。 （2）spi(串行外設(shè)接口) isd4002工作于spi串行接口。spi協(xié)議是一個同步串行數(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的下降沿動作,因此對isd4002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：1.所有串行數(shù)據(jù)傳輸開始于ss下降沿。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。3

46、.數(shù)據(jù)在時鐘上升沿移入,在下降沿移出。4.ss變低,輸入指令和地址后,isd才能開始錄放操作。 5.指令格式是(5位控制碼)加(11位地址碼)。6.isd的任何操作(含快進(jìn))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。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(dāng)前進(jìn)行的操作兼容。當(dāng)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(dāng)前的操作可以不兼容)。8.所有操作在運(yùn)行位(run)置1時開始,置0時結(jié)束。9.所有指令都在ss端上升沿開始執(zhí)行18

47、。（3）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)部地址計數(shù)器加1,指向下條信息的開始處。 （4）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)遵循如下時序:1.發(fā)power up命令;2.等待tpud(上電延時);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,立即中斷,停止放音。如果從00從處發(fā)音,則按以下時序:1. 發(fā)powe

48、r up命令;2.等待tpud(上電延時);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,錄音停止7。表3-1isd33000系列操作一覽表指令 控制(5位),地址(10位)操作說明powerup00100(xxxxxxxxxxx)器件上電，tpud(約25ms)后進(jìn)入待命狀態(tài)recpwr10100(xa9a0)上電后從一個地址開始錄音stoppwrd0x0xx(xxxxxxxxxxx)停止本次操作并進(jìn)入省電狀態(tài)stop0x1xx(xxxxxxxxxxx)停止錄音或放音操作pla

49、ypwr11100(xa9a0)上電后從一個地址開始放音recd10110(xxxxxxxxxxx)從下一個地址開始錄音playmc11101(xa9a0)從指定a9a0地址開始放音和信息快速檢索playmcd+11111(xxxxxxxxxxx)在下一個地址開始放音和信息檢索piaydd11110(xxxxxxxxxxx)在下一個地址放音(忽略地址位）rint0x100(xxxxxxxxxxx)讀出中斷狀態(tài)：ovf(溢出)或eom3.2.2 isd4002外圍控制電路的設(shè)計圖3-8 isd4002語音提示部分電路圖3-8為isd4002語音芯片及外圍電路，包括isd4002語音芯片，lm38

50、6放大器，喇叭。isd芯片sclk管腳接單片機(jī)p1.0口，由主控制器at89s52產(chǎn)生時鐘信號,用于同步mosi和miso的數(shù)據(jù)傳輸。電路中元器件主要包括：麥克風(fēng)、揚(yáng)聲器（喇叭）、少數(shù)電阻、電容，再加上電源， 這樣就構(gòu)成了一個語音播放系統(tǒng)。其他的功能塊包括內(nèi)部時鐘、前置放大器、濾波器、自動增益控制器(agc)、功率放大器、控制邏輯和模擬存儲器全部都做在芯片上19。3.2.3 isd4002與單片機(jī)接口電路設(shè)計isd4002與scm接口電路是系統(tǒng)控制信號的傳輸接口，如圖3-9所示圖3-9 isd4002與scm接口電路isd4002與單片機(jī)以串口方式相連，p1.0控制isd4002的片選端，p1

51、.1串口控制時鐘，p1.2串口輸入端，p1.3為串口輸出端，p3.2與isd4002中斷標(biāo)志位相接。當(dāng)isd4002的第一腳ss為低電平時，選中該芯片工作，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。isd在任何操作(包括快進(jìn))中檢測到eom或ovf時,int變低并保持。該信號輸入到單片機(jī)中用來控制放音，中斷狀態(tài)在下一個spi周期開始時清除20。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(jìn)行了一行(isd4003系列中的存貯器其1200行)。該信號175ms保持高電平,低電平為25ms。快進(jìn)模式下,rac的218.75s是高電平,31.25s為低

52、電平。該端可用于存儲管理技術(shù)3.3單片機(jī)外圍電路的設(shè)計3.3.1 at89s52芯片介紹 圖3-10 芯片實物圖at89s52單片機(jī)是整個系統(tǒng)的控制中心。at89s52是一種低功耗、高性能cmos8位微控制器，具有8k 在系統(tǒng)可編程flash 存儲器。使用atmel公司高密度非易失性存儲器技術(shù)制造，與工業(yè)80c51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上flash允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的8 位cpu 和在系統(tǒng)可編程flash，使得at89s52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案21。主要性能參數(shù)： 與mcs-51單片機(jī)產(chǎn)品兼容 8k字節(jié)在系統(tǒng)

53、可編程flash存儲器 1000次擦寫周期 全靜態(tài)操作：0hz33hz 三級加密程序存儲器 32個可編程i/o口線 三個16位定時器/計數(shù)器 八個中斷源 全雙工uart串行通道 低功耗空閑和掉電模式 掉電后中斷可喚醒 看門狗定時器 雙數(shù)據(jù)指針 掉電標(biāo)識符 at89s52具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能：8k字節(jié)flash，256字節(jié)ram，32 位i/o 口線，看門狗定時器，2個數(shù)據(jù)指針，三個16 位定時器/計數(shù)器，一個6向量2級中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時鐘電路。另外，at89s52 可降至0hz 靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式22。圖3-11 at89s51引腳圖(1)信號引腳介紹輸入/

54、輸出口線p0.0p0.7 p0口8位雙向口線；p1.0p1.7 p1口8位雙向口線；p2.0p2.7 p2口8位雙向口線；p3.0p3.7 p3口8位雙向口線；p3口除了作為一般的io口線外，更重要的用途是它的第二功能，如下表3-2所示：表3-2 單片機(jī)p3口第二功能表口線第二功能信號名稱p3.0串行數(shù)據(jù)接收p3.1串行數(shù)據(jù)發(fā)送p3.2外部中斷0申請p3.3外部中斷1申請p3.4定時器/計數(shù)器0計數(shù)輸入p3.5定時器/計數(shù)器1計數(shù)輸入p3.6wr外部ram寫選通p3.7外部ram讀選通rst: 復(fù)位輸入。晶振工作時，rst腳持續(xù)2個機(jī)器周期高電平將使單片機(jī)復(fù)位。看門狗計時完成后，rst 腳輸出

55、96個晶振周期的高電平。特殊寄存器auxr(地址8eh)上的disrto位可以使此功能無效。disrto默認(rèn)狀態(tài)下，復(fù)位高電平有效。ale/prog：地址鎖存控制信號（ale）是訪問外部程序存儲器時，鎖存低8 位地址的輸出脈沖。在flash編程時，此引腳（prog）也用作編程輸入脈沖。在一般情況下，ale 以晶振六分之一的固定頻率輸出脈沖，可用作外部定時器或時鐘使用。然而，特別強(qiáng)調(diào)，在每次訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，ale脈沖將會跳過。如果需要，通過將地址為8eh的sfr的位置 “1”，ale操作將無效。這一位置 “1”，ale 僅在執(zhí)行movx 或movc指令時有效。否則，ale 將被微弱拉高。這

56、個ale 使能標(biāo)志位（地址為8eh的sfr的第0位）的設(shè)置對微控制器處于外部執(zhí)行模式下無效23。psen:外部程序存儲器選通信號（psen）是外部程序存儲器選通信號。當(dāng)at89s52從外部程序存儲器執(zhí)行外部代碼時，psen在每個機(jī)器周期被激活兩次，而在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，psen將不被激活10。ea/vpp:訪問外部程序存儲器控制信號。為使能從0000h 到ffffh的外部程序存儲器讀取指令，ea必須接gnd。為了執(zhí)行內(nèi)部程序指令，ea應(yīng)該接vcc。在flash編程期間，ea也接收12伏vpp電壓。xtal1:振蕩器反相放大器和內(nèi)部時鐘發(fā)生電路的輸入端。xtal2: 振蕩器反相放大器的輸出端24。3.3.2單片機(jī)復(fù)位電路單片機(jī)如果要正常工作，其復(fù)位電路是少不了的。復(fù)位操作有上電自動復(fù)位和按鍵手動復(fù)位兩種方式。上電復(fù)位是通過外部復(fù)位電路的電容充電來實現(xiàn)的。按鍵手動復(fù)位有電平方式和脈沖方式。其中按鍵電平復(fù)位是通過使復(fù)位端經(jīng)電阻于vcc電源接通而實現(xiàn)。本課題采用按鍵電平復(fù)位方式。復(fù)位電路如圖3-12：圖