1、STC89C52單片機(jī)公交車語(yǔ)音報(bào)站系統(tǒng) 石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 公交車語(yǔ)音報(bào)站系統(tǒng)的設(shè)計(jì) The Design of the Bus Stop Announcement System 2012 屆 電氣工程 系 專 業(yè) 電子信息工程 學(xué) 號(hào) 20086288 學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師 完成日期 2012年 5 月 15 日 畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書 題 目 公交車語(yǔ)音報(bào)站系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名學(xué)號(hào) 20086288 班級(jí) 方 0809-1 專業(yè) 電子信息工程 承擔(dān)指導(dǎo)任務(wù)單位 電氣工程系 導(dǎo)師 姓名 導(dǎo)師 職稱 講師 一、主要內(nèi)容 實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與語(yǔ)音控制芯片系統(tǒng)互聯(lián) ,通過(guò)按鍵 ,系統(tǒng)可播報(bào)相應(yīng)的車站

2、信息或者公益提醒。 、基本要求 1、使用STC89系列單片機(jī)配合數(shù)字語(yǔ)音芯片、液晶屏開發(fā)； 2、ISD4004-08M或者相同性能的數(shù)字語(yǔ)音模塊； 3 、使用 Keil C 編程。實(shí)現(xiàn)相關(guān)邏輯控制 ； 4 、電路原理圖設(shè)計(jì) ,protel 印刷電路圖設(shè)計(jì) ； 5 、提出系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖 , 提出相應(yīng)的解決方案 ； 6 、需單片機(jī)和芯片 , 開發(fā)電路板 ； 7 、分為軟件和硬件兩個(gè)部分的開發(fā)。 三、主要技術(shù)指標(biāo) 1 、可實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音的錄放控制 ； 2 、電路原理圖 ； 3 、使用說(shuō)明書撰寫 ； 4 、論文正文不少于 1 萬(wàn)字 , 查閱文獻(xiàn)資料不少于 10 篇 , 其中外文文獻(xiàn) 2 篇以上, 翻譯與課題有

3、關(guān)的外文資料不少于 3000 漢字。 四、應(yīng)收集的資料及參考文獻(xiàn) C 語(yǔ)言開發(fā) ； 關(guān)于STC89系列相關(guān)單片機(jī)開發(fā)文檔。 五、進(jìn)度計(jì)劃 第 1 周?第 2 周收集資料 , 完成開題報(bào)告 第 3 周 ?第 4 周需求分析 , 概要設(shè)計(jì) 第 5 周 ?第 7 周詳細(xì)設(shè)計(jì) 第 8 周 中期檢查 第 9 周?第 12 周寫論文 第 13 周?第 14 周論文審核定稿 第 15 周?第 16 周答辯 教研室主任簽字時(shí) 間 年 月 日 畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告 題目 公交車語(yǔ)音報(bào)站系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名學(xué)號(hào) 20086288 班級(jí) 方 0809-1 專業(yè) 電子信息工程 一、研究背景 隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展 , 我

4、國(guó)城市人口高度集中并大幅增長(zhǎng) ,私家車擁 有量也急劇上升 ,交通需求不斷擴(kuò)大導(dǎo)致城市道路交通擁擠 , 乘坐公交車出行是 解決我國(guó)城市交通發(fā)展問(wèn)題的有效途徑 , 隨著近年來(lái)城市公交事業(yè)迅速發(fā)展 , 以 前靠售票員報(bào)站的方式已經(jīng)不能滿足實(shí)際需要 , 在到站后能夠及時(shí)報(bào)站的公交車 語(yǔ)音報(bào)站系統(tǒng)不但能解決這個(gè)實(shí)際問(wèn)題也有助于提高公交服務(wù)質(zhì)量。 二、國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 目前, 公交車自動(dòng)報(bào)站主要有以下三種方式 :1 、通過(guò)全球定位系統(tǒng) (GPS) 的用戶終端接收工作衛(wèi)星的導(dǎo)航信息 ,從而解算出車輛的經(jīng)緯度信息 , 進(jìn)而計(jì)算 出實(shí)時(shí)坐標(biāo) , 將其與站點(diǎn)坐標(biāo)相比較 ,當(dāng)車輛駛?cè)胝军c(diǎn)一定距離范圍內(nèi)時(shí) , 不用人

5、工干預(yù) , 系統(tǒng)自動(dòng)報(bào)站 ;2 、利用無(wú)線射頻識(shí)別 (Radio Frequency Identification) 技術(shù),在每一個(gè)公交站臺(tái)設(shè)置一個(gè)具有唯一 ID 的射頻發(fā)射器 ,采用間歇工作方式 發(fā)射信號(hào) , 當(dāng)公交車即將到達(dá)車站時(shí) , 車載系統(tǒng)接收到站信號(hào)并解碼出站臺(tái)的 ID 號(hào), 由單片機(jī)控制自動(dòng)播放對(duì)應(yīng)站臺(tái)編號(hào)的報(bào)站語(yǔ)音 ;3 、對(duì)車輪軸的轉(zhuǎn)角脈沖進(jìn) 行計(jì)數(shù),將計(jì)數(shù)值和預(yù)置值對(duì)比 , 即可確定報(bào)站時(shí)刻 , 達(dá)到準(zhǔn)確報(bào)站的目的 語(yǔ)音報(bào)站器的種類也大致分為四類 1 、一般語(yǔ)音報(bào)站器 原理是到站前司乘按動(dòng)進(jìn)站按鈕開始報(bào)站 , 出站時(shí)按下出站按鈕開始報(bào)下 站站名, 通過(guò)序號(hào)記錄各個(gè)站點(diǎn)。 優(yōu)點(diǎn)

6、是成本低 ,缺點(diǎn)是需要司機(jī)時(shí)刻關(guān)注進(jìn)站狀 態(tài)分餐司機(jī)注意力存在駕車安全隱患問(wèn)題。 2 、門控語(yǔ)音報(bào)站 原理是將開門關(guān)門時(shí)轉(zhuǎn)換信號(hào)和語(yǔ)音報(bào)站器連接 , 開關(guān)門時(shí)自動(dòng)報(bào)站。優(yōu) 點(diǎn)是成本較低 , 缺點(diǎn)是不能提前報(bào)站 , 報(bào)站容易出現(xiàn)錯(cuò)誤混亂。 3 、無(wú)限信標(biāo)語(yǔ)音報(bào)站器 原理是在每個(gè)公交車站點(diǎn)設(shè)置發(fā)射信標(biāo)點(diǎn) , 公交車臨近到站點(diǎn) 50m 左右 會(huì)收到信標(biāo)信號(hào)開始報(bào)站，出站50m后信號(hào)消失預(yù)報(bào)下一站點(diǎn)。優(yōu)點(diǎn)是報(bào)站準(zhǔn)確, 缺點(diǎn)是需要為每個(gè)站點(diǎn)建立無(wú)限發(fā)射信標(biāo) , 費(fèi)用較高公交車數(shù)量多時(shí)存在頻率干 擾問(wèn)題。 4、GPS自動(dòng)語(yǔ)音報(bào)站器 原理是在公交車上安裝 GPS自動(dòng)語(yǔ)音報(bào)站器自動(dòng)識(shí)別站點(diǎn)并報(bào)告站點(diǎn)消 息,

7、優(yōu)點(diǎn)是報(bào)站精確無(wú)需人工操作 , 缺點(diǎn)是成本昂貴難以普及。 三、研究方案 1、使用STC89系列單片機(jī)配合數(shù)字語(yǔ)音芯片、液晶屏開發(fā)； 2、ISD4004-08M或者相同性能的數(shù)字語(yǔ)音模塊； 3 、使用 Keil C 編程。實(shí)現(xiàn)相關(guān)邏輯控制 ； 4 、電路原理圖設(shè)計(jì) ,protel 印刷電路圖設(shè)計(jì) ； 5 、提出系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖 , 提出相應(yīng)的解決方案 ； 6 、需單片機(jī)和芯片 , 開發(fā)電路板 ; 7 、分為軟件和硬件兩個(gè)部分的開發(fā)。 四、預(yù)期結(jié)果 當(dāng)系統(tǒng)進(jìn)行語(yǔ)音錄制時(shí) , 語(yǔ)音信號(hào)通過(guò)語(yǔ)音錄入電路送給語(yǔ)音合成電路中 的語(yǔ)音芯片 , 由語(yǔ)音芯片進(jìn)行數(shù)據(jù)處理 , 并將生成的數(shù)字語(yǔ)音信息存儲(chǔ)到語(yǔ)音存 儲(chǔ)芯

8、片中 , 從而建立語(yǔ)音庫(kù)。 當(dāng)系統(tǒng)進(jìn)行語(yǔ)音再生時(shí) , 單片機(jī)控制語(yǔ)音合成電路中的語(yǔ)音芯片來(lái)讀取其 外接的存儲(chǔ)器內(nèi)部的語(yǔ)音信息 , 并合成語(yǔ)音信號(hào) , 再通過(guò)語(yǔ)音輸出電路 , 進(jìn)行語(yǔ)音 報(bào)站和提示。同時(shí), 單片機(jī)通過(guò)程序讀取文字信息 , 送入液晶顯示模組來(lái)進(jìn)行站數(shù) 和站名的顯示。當(dāng)汽車到達(dá)某站時(shí) , 司機(jī)或乘務(wù)人員通過(guò)鍵盤來(lái)控制系統(tǒng)進(jìn)行工 作。 五、主要技術(shù)指標(biāo) 1 、可實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音的錄放控制 ; 2 、電路原理圖 ; 3 、使用說(shuō)明書撰寫 ; 4 、論文正文不少于 1 萬(wàn)字,查閱文獻(xiàn)資料不少于 10 篇, 其中外文文獻(xiàn) 2 篇以上, 翻譯與課題有關(guān)的外文資料不少于 3000漢字。 指導(dǎo)教師簽字時(shí)

9、間 年 月 日 摘要 隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展 , 我國(guó)城市人口高度集中并大幅增長(zhǎng) , 交通需 求不斷擴(kuò)大導(dǎo)致城市道路交通擁擠 , 乘坐公交車出行是解決我國(guó)城市交通發(fā)展問(wèn) 題和實(shí)踐低碳環(huán)保綠色出行的有效途徑 , 隨著近年來(lái)城市公交事業(yè)迅速發(fā)展 , 之 前靠售票員報(bào)站的方式已經(jīng)不能滿足實(shí)際需要 ,在到站后能夠及時(shí)報(bào)站的公交車 語(yǔ)音報(bào)站系統(tǒng)不但能解決這個(gè)實(shí)際問(wèn)題也有助于提高公交服務(wù)質(zhì)量。 本設(shè)計(jì)介紹了基于單片機(jī)的公交車語(yǔ)音報(bào)站系統(tǒng)的設(shè)計(jì) , 對(duì)系統(tǒng)軟件設(shè) 計(jì)和硬件實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了詳細(xì)的描述,主要內(nèi)容是用STC89C52單片機(jī)為核心控制元 件,ISD4004語(yǔ)音芯片為錄音模塊,以液晶屏為顯示模塊,以獨(dú)立按鍵

10、K1、K2為輸 入設(shè)備 , 揚(yáng)聲器為語(yǔ)音輸出設(shè)備 , 設(shè)計(jì)一個(gè)帶語(yǔ)音報(bào)站和液晶顯示功能的公交車 報(bào)站系統(tǒng)。先將語(yǔ)音內(nèi)容通過(guò)錄音鍵錄入語(yǔ)音芯片中 , 當(dāng)按下放音鍵時(shí) ,語(yǔ)音模塊 進(jìn)行放音同時(shí)通過(guò)液晶屏顯示對(duì)應(yīng)的文字信息。 本系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定 ,硬件電路簡(jiǎn)單 , 軟件功能完善 , 控制系統(tǒng)可靠 ,具有一定的實(shí)用和參考價(jià)值。 關(guān)鍵詞: 單片機(jī)語(yǔ)音提示液晶屏公交報(bào)站 Abstract With the take-off of the national economy, Chinas urban population is remarkably exploding. The increasing deman

11、dfor transports gives rise to traffic congestion in urban areas. Therefore, public bus system is not only an efficient way to solve the problem of traffic congestion but a way to put the “Low-Carbon Transportation ” into of date. The recent development of public transportation requires a phonetic sy

12、stem which can automatically announce bus stations. The advanced system is conducive to solving many problems and improving service quality in transportation. This paper introduces the automatic stop announcer based on STC89C52and aims to explicitly describe the software and hardware applied in the

13、system. The main features of the system are that STC89C52 is used for core controlling components, ISD4004 pronunciation chip for recording, LCD12864 screen for video displays, independent key K1 and K2 for input device, loudspeaker for output device. This is designed for a stop announcement and dis

14、play system for buses. The voice message is recorded in the pronunciation chip in advance. When the“Play ” key is pressed, the voice of station announcement simultaneously appears with the information on the screen. This system enjoys the advantage of stability, simplicity and reliability. The full-

15、featured system is an ideal model and is easily put into use. Key words: Microcontroller Voice prompt LCD screen Bus stop announcer 目錄 第 1 章 緒論 1 1.1 課題研究的背景 1 1.2 課題研究的意義 1 1.3 課題研究的主要內(nèi)容 1 第 2 章 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案 3 2.1 功能要求 3 2.2 設(shè)計(jì)思路 3 2.3 方案選擇 3 2.3.1 顯示模塊選擇方案 3 2.3.2 按鍵選擇方案 4 2.3.3 芯片選擇方案 4 2.4 總體設(shè)計(jì)框圖 5

16、第 3 章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 6 3.1 概述 6 3.2 主控模塊 6 3.2.1 STC89C52 芯片的簡(jiǎn)介6 3.2.2 主控模塊電路原理圖 8 3.3 語(yǔ)音芯片模塊 9 3.3.1 ISD4004 芯片簡(jiǎn)介 9 3.3.2 LM386 芯片簡(jiǎn)介 13 15 3.3.3 語(yǔ)音芯片模塊電路原理圖 3.4 LCD 液晶顯示模塊 15 3.4.1 組成結(jié)構(gòu) 16 3.4.2 引腳功能 16 3.5 按鍵控制模塊 18 3.5.1 按鍵控制模塊電路原理圖 第 4 章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 19 18 4.1 錄音模塊設(shè)計(jì) 20 4.2 放音模塊設(shè)計(jì) 20 4.3 顯示模塊設(shè)計(jì) 21 4.4 鍵盤掃描模塊設(shè)

17、計(jì) 22 第 5 章 系統(tǒng)分析與調(diào)試 24 第 6 章 結(jié)論與展望 27 參考文獻(xiàn) 28 致謝 29 附錄 30 附錄 A 外文資料 30 附錄 B 硬件原理圖 45 附錄 C 程序清單 46 第 1 章 緒 論 1.1 課題研究的背景 隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展 ,城市化進(jìn)程越來(lái)越快 , 城市人口急劇增加從而使城 市交通壓力不斷增大 , 在倡導(dǎo)綠色低碳環(huán)保的今天 , 公交車作為城市公共交通的 重要方式 , 是城市居民出行的重要工具。因?yàn)楣卉嚲哂蟹奖?、快捷、?jīng)濟(jì)實(shí)惠 等優(yōu)點(diǎn)。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 影響到服務(wù)的質(zhì)量。 1.2 課題研究的意義 傳統(tǒng)由乘務(wù)人員

18、人工報(bào)站的方式工作強(qiáng)度大且效果差 , 并需要大量的人 力資源。而通過(guò)單片機(jī)和語(yǔ)音芯片的結(jié)合 , 使得公交車到站信息及提示信息以語(yǔ) 音和顯示的方式告知乘客 ,為市民提供更人性化 ,完善的服務(wù) ,并且節(jié)省了大量的 人力資源。 公交車語(yǔ)音報(bào)站系統(tǒng)還可以結(jié)合每條線路的特點(diǎn)和實(shí)際情況自主設(shè)定不 同的報(bào)站方式和站點(diǎn)設(shè)置 , 在為乘客提供方便的同時(shí)也便于公交車的運(yùn)營(yíng)和司乘 人員的操作。 1.3 課題研究的主要內(nèi)容 本論文主要是對(duì) C 語(yǔ)言和單片機(jī)的一些基本知識(shí)、概念的應(yīng)用學(xué)習(xí)和研 究，以及STC89C52芯片模塊、ISD4004語(yǔ)音模塊和LCD12864液晶屏的開發(fā)設(shè)計(jì), 該設(shè)計(jì)的目的是設(shè)計(jì)一實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與語(yǔ)

19、音控制芯片系統(tǒng)互聯(lián) ,通過(guò)按鍵,系統(tǒng)可 播報(bào)相應(yīng)的車站信息或者公益提醒 , 也可以實(shí)現(xiàn)錄音和放音功能。本設(shè)計(jì)的主要 工作有以下幾個(gè)方面 : 1 、整體方案的設(shè)計(jì) 方案的選擇要符合芯片功能的要求 ,既要保證操作簡(jiǎn)單適合公交司機(jī)操 作, 又要體現(xiàn)出本產(chǎn)品的特點(diǎn) , 本文研究設(shè)計(jì)的帶錄音功能的公交車語(yǔ)音報(bào)站系 統(tǒng)是采用STC89C5單片機(jī)和ISD4004語(yǔ)音芯片，用來(lái)實(shí)現(xiàn)公交車站信息的播放以 及錄音和放音功能,用LCD12864帶中文字庫(kù)的液晶顯示屏實(shí)現(xiàn)公交站名的顯示。 2 、程序流程圖及軟件設(shè)計(jì) 一個(gè)程序要想實(shí)現(xiàn)其功能 , 不能沒(méi)有次序而盲目下手 , 必須對(duì)其有一個(gè)全 面的了解后畫出流程框圖 ,

20、然后逐個(gè)模塊的實(shí)現(xiàn)其功能 , 最終把模塊之間合理的 連接起來(lái) , 構(gòu)成完整程序。本設(shè)計(jì)的軟件設(shè)計(jì)主要包括系統(tǒng)的初始化設(shè)計(jì)、延時(shí) 子程序的設(shè)計(jì)、錄音子程序的設(shè)計(jì)、放音子程序的設(shè)計(jì)、液晶屏的顯示設(shè)計(jì)、中 斷程序設(shè)計(jì)、 以及主程序設(shè)計(jì)等。 整個(gè)系統(tǒng)程序采用模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)程序相對(duì)比 較優(yōu)化易修改和調(diào)試，系統(tǒng)軟件的開發(fā)是用C語(yǔ)言設(shè)計(jì)的。 3 、系統(tǒng)原理圖及硬件調(diào)試 本設(shè)計(jì)在進(jìn)行硬件原理分析后 , 需要連接實(shí)物進(jìn)行實(shí)際操作 , 檢驗(yàn)自己的 設(shè)計(jì)是否可以行得通。需要在 protel99SE 環(huán)境下畫出硬件原理圖并進(jìn)行電氣測(cè) 試, 檢測(cè)無(wú)異議后進(jìn)行硬件系統(tǒng)的調(diào)試 , 為了保證系統(tǒng)的可靠性分析查找 , 硬件的

21、調(diào)試分模塊分別進(jìn)行了模擬。 第 2 章 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案 2.1 功能要求 1、通過(guò)STC89C52芯片實(shí)現(xiàn)對(duì)按鍵的讀取并將所對(duì)應(yīng)的信息送至揚(yáng)聲器 同時(shí)將到站信息通過(guò)液晶屏顯示 ; 2、語(yǔ)音芯片ISD4004完成語(yǔ)音模塊，實(shí)現(xiàn)公交站信息的錄入及到站時(shí)的 放音功能 ; 3 、采用兩個(gè)獨(dú)立按鍵 , 作為錄音和放音的控制鍵 ; 4、采用LCD12864液晶屏,顯示相對(duì)應(yīng)的站的信息； 2.2 設(shè)計(jì)思路 電路總體上分為主芯片控制部分、語(yǔ)音芯片和液晶顯示部分。以 STC89C52單片機(jī)最小系統(tǒng)作為核心控制電路,控制獨(dú)立按鍵對(duì)錄音放音的選擇, 具體顯示內(nèi)容及方式由軟件來(lái)完成。語(yǔ)音部分由 ISD4004芯片來(lái)

22、實(shí)現(xiàn)，它是一個(gè) 多功能的語(yǔ)音芯片 , 可以多次重復(fù)錄放 , 本設(shè)計(jì)正是運(yùn)用此特點(diǎn) , 完成錄音和放音 功能的。具體步驟是 :先錄入兩站的信息 , 存儲(chǔ)到芯片內(nèi)部 , 建立語(yǔ)音庫(kù) , 并且具體 鎖定到對(duì)應(yīng)的地址中 , 通過(guò)按鍵的次序播放不同的信息。 2.3 方案選擇 2.3.1 顯示模塊選擇方案 方案一：用LCD1602液晶顯示，但是由于1602主要顯示英文和字符,不適 合用于帶漢字的公交車報(bào)站。 方案二：采用LCD12864不帶字庫(kù)芯片，但需要用取模軟件取模，PROTEUS 可以仿真HT1621(1602)KS010812864T6963C24064,等系列的模塊,需先學(xué)會(huì)仿真 軟件 方案三:

23、采用帶字庫(kù)的LCD12864芯片,可直接調(diào)用字庫(kù),使用比較方便。 鑒于上述對(duì)比與分析 , 本設(shè)計(jì)采用方案三。 2.3.2按鍵選擇方案 方案一：采用STC89C52勺獨(dú)立鍵盤,其獨(dú)立鍵盤有4個(gè)按鍵,按鍵數(shù)量符 合錄音和放音兩個(gè)按鍵的需要。 方案二：采用STC89C52勺矩陣鍵盤，其矩陣鍵盤具有16個(gè)按鍵，數(shù)量太多， 不如獨(dú)立按鍵方便。 故采用K1和K2兩個(gè)獨(dú)立按鍵,K1為放音鍵,按第一下時(shí)，對(duì)應(yīng)播放第一 站信息,同時(shí)調(diào)用顯示子程序 ,在液晶屏上顯示對(duì)應(yīng)信息。按第二下時(shí) ,對(duì)應(yīng)播放 第二站信息，并在液晶屏上顯示信息。K2為錄音鍵,按下時(shí),錄制第一段語(yǔ)音信息 并存放在對(duì)應(yīng)的地址中 ,按下第二下時(shí) ,

24、 錄制第二段語(yǔ)音信息并存放于第二段語(yǔ) 音對(duì)應(yīng)的地址中 ,以方便調(diào)用。 2.3.3 芯片選擇方案 方案一 :AT89C51是美國(guó)ATME公司生產(chǎn)的低電壓,高性能CMO型8位單 片機(jī),器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn),兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51 指令系統(tǒng),片內(nèi)置通用8位中央處理器CPU和Flash存儲(chǔ)單元,功能強(qiáng)大。其片內(nèi) 的4K程序存儲(chǔ)器是FLASHY藝的,這種單片機(jī)對(duì)開發(fā)設(shè)備的要求很低,開發(fā)時(shí)間 也大大縮短。寫入單片機(jī)內(nèi)的程序還可以進(jìn)行加密 , 這又很好地保護(hù)我們的勞動(dòng) 成果。再者,AT89C51目前的售價(jià)比8031低，市場(chǎng)供應(yīng)也很充足。AT89C51可構(gòu)成 真正的單片機(jī)最小應(yīng)用

25、系統(tǒng) , 縮小系統(tǒng)體積 , 增加系統(tǒng)的可靠性 , 降低系統(tǒng)的成 本。只要程序長(zhǎng)度小于4K,四個(gè)I/O 口全部提供給用戶?？捎?V電壓編程,而且 擦寫時(shí)間僅需10ms。AT89C51芯片提供三級(jí)程序存儲(chǔ)器加密,提供了方便靈活而 可靠的硬加密手段，能完全保證程序或系統(tǒng)不被仿制。 PO 口是三態(tài)雙向口，通稱 數(shù)據(jù)總線口 , 因?yàn)橹挥性摽谀苤苯佑糜趯?duì)外部存儲(chǔ)器的讀 / 寫操作1 。 方案二:STC89C52單片機(jī)的指令系統(tǒng)和AT89C5係列的完全兼容 1、AT89C51不帶ISP下載,要用下載器才行,STC89C52可以用你的USB 轉(zhuǎn)串口下載,下載軟件可以到STC廠家網(wǎng)上去下。 2、STC單片機(jī)執(zhí)行

26、指令的速度很快,大約是AT的3-30倍,所以在AT上 好使的程序在STC上不一定好用，最典型的例子就是那些對(duì)時(shí)序有嚴(yán)格要求的模 塊，比如IICQS18B20、DS1302等的時(shí)序。再者，由于執(zhí)行速度的加快,非定時(shí)器 控制的精確延時(shí)也會(huì)受到一定影響,用STC時(shí)注意得加長(zhǎng)延時(shí),大約是AT的 10?30倍。 3 、片機(jī)對(duì)工作環(huán)境的要求比較低 , 電壓低于 5 伏時(shí)仍然正常工作 , 甚至 3 伏到4伏之間都還可以工作，然而這樣的環(huán)境下AT肯定不行了，所以當(dāng)一個(gè)系統(tǒng) 用STC單片機(jī)好用,但用AT的單片機(jī)不工作時(shí),直接查最小系統(tǒng),看單片機(jī)的供電 是否正常。 比較這兩種方案，由于在學(xué)校期間學(xué)過(guò)數(shù)字電路、單片

27、機(jī)原理、C語(yǔ)言程 序設(shè)計(jì) , 綜合考慮單片機(jī)的各部分資源和作為學(xué)生能夠獲得的資源 , 經(jīng)過(guò)對(duì)比此 次設(shè)計(jì)要求,我選擇用STC系列芯片完成。而且學(xué)校也提供了相應(yīng)的硬件操作平 臺(tái),實(shí)際操作起來(lái)比較方便,故STC為更合理的選擇。 2.4 總體設(shè)計(jì)框圖 按照系統(tǒng)功能的具體要求 , 在保證實(shí)現(xiàn)其功能的然礎(chǔ)上 , 盡可能降低系統(tǒng) 成本?？傮w設(shè)計(jì)方案圍繞上述思想 , 初步確定系統(tǒng)的方案如圖 2-1 所示: 圖 2-1 系統(tǒng)初步方案 從圖中可以看出 , 系統(tǒng)有微處理器模塊、液晶屏顯 示模塊、獨(dú)立按鍵模塊和語(yǔ)音模塊組成。在方案設(shè)計(jì)中 , 遵循簡(jiǎn)潔至上的原則 , 因此所有的外圍模塊采用串行方式與微處理器模塊接口。

28、該設(shè)計(jì)以STC89C5系 列單片機(jī)為控制核心 , 實(shí)現(xiàn)公交車語(yǔ)音報(bào)站基本功能。 在設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí) , 為了更好地 采用模塊化設(shè)計(jì)法 , 分步的設(shè)計(jì)各個(gè)單元功能模塊 , 系統(tǒng)的硬件部分可以分為鍵 盤設(shè)定、單片機(jī)控制、LCD顯示和語(yǔ)音控制四大部分。 第 3 章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 3.1 概述 此次的畢業(yè)設(shè)計(jì)主要由 4個(gè)大的模塊構(gòu)成 ,分別是主控模塊、 語(yǔ)音芯片模 塊、LCD液晶顯示模塊、鍵盤控制模塊，其中主控模塊是此次畢業(yè)設(shè)計(jì)的核心模 塊,主要是指STC89C52芯片，它控制整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行,利用其各個(gè)口分別控制其 他模塊 , 使其他模塊能夠成為一個(gè)整體 , 實(shí)現(xiàn)功能的需要 ; 語(yǔ)音模塊主要指 ISD400

29、4芯片和LM386芯片,用ISD4004來(lái)實(shí)現(xiàn)錄音功能 丄M386實(shí)現(xiàn)功率放大； 而LCD液晶顯示模塊是整個(gè)系統(tǒng)的輔助模塊，用來(lái)顯示到站信息；按鍵控制模塊 則是用按鍵來(lái)控制實(shí)現(xiàn)的是哪個(gè)功能 , 對(duì)應(yīng)錄音、放音。 3.2 主控模塊 3.2.1 STC89C52 芯片的簡(jiǎn)介 功能特性:STC89C52是一種低功耗、高性能CMOS位微控制器,具有8K 在系統(tǒng)可編程Flash存儲(chǔ)器。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(chǔ)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CPI和在系統(tǒng)可編程Flash,使得STC89C5為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高

30、靈活、超有效的解決方案,如圖3-1所示。STC89C52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(shí)器 ,2 個(gè)數(shù)據(jù)指針 , 三個(gè) 16 位定 時(shí)器 / 計(jì)數(shù)器 , 一個(gè) 6 向量 2 級(jí)中斷結(jié)構(gòu) , 全雙工串行口 , 片內(nèi)晶振及時(shí)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。空閑模 式下,CPU停止工作,允許RAM定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保 護(hù)方式下 ,RAM 內(nèi)容被保存 , 振蕩器被凍結(jié) , 單片機(jī)一切工作停止 , 直到下一個(gè)中 斷或硬件復(fù)位為止。 主要性能：與MCS-51單片機(jī)產(chǎn)

31、品兼容、8K字節(jié)在系統(tǒng)可編程Flash存儲(chǔ) 器、1000次擦寫周期、全靜態(tài)操作：0Hz33Hz?、三級(jí)加密程序存儲(chǔ)器？、32個(gè)可 編程I/O 口線？、三個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器八個(gè)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(shí)器、雙數(shù)據(jù)指針、掉電 標(biāo)識(shí)符1 。 如圖 3-1： 圖 3-1 STC89C52芯片 管腳說(shuō)明： P0 口 :P0 口為一個(gè)8位漏級(jí)開路雙向I/O 口 ,每腳可吸收8TTL門電流。 當(dāng)P1 口的管腳第一次寫1時(shí)，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存 儲(chǔ)器,它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的低八位。在FIASH編程時(shí),P0 口作為原碼輸

32、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。 P1 口 :P1 口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的 8位雙向I/O 口 ,P1 口緩沖器能 接收輸出4TTL門電流。P1 口管腳寫入1后,被內(nèi)部上拉為高,可用作輸入,P1 口 被外部下拉為低電平時(shí),將輸出電流,這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和 校驗(yàn)時(shí) ,P1 口作為低八位地址接收。 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

33、于內(nèi)部 上拉的緣故。P2 口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取 時(shí),P2 口輸出地址的高八位。在給出地址“ 1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外 部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)，P2 口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2 口在 FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。 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。 P3 口也可作為STC89C52勺一些特殊功能口，如表3-1所示：

34、表 3-1 P3 口的第二功能 接口 第二功能 P3.0 RXD串行輸入口） P3.1 TXD串行輸出口） P3.2 INT0（外部中斷0） P3.3 INT1（ 外部中斷 1） P3.4T0（記時(shí)器0外部輸入） P3.5 T1（記時(shí)器1外部輸入） P3.6 WR外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通） P3.7 RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通） 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)。 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。 ALE/PROG: 當(dāng)訪問(wèn)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。

35、在平時(shí)，ALE端以不 變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào) , 此頻率為振蕩器頻率的 1/6 。因此它可用作對(duì)外 部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是 : 每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí) , 將跳過(guò)一個(gè)ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時(shí),ALE 只有在執(zhí)行MOVX,MOVC令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微 處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止,置位無(wú)效。 PSEN: 外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間 , 每個(gè) 機(jī)器周期兩次PSEN有效。但在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí),這兩次有效的PSEN言號(hào) 將不出現(xiàn)。 EA/VPP:當(dāng)EA保持低電平時(shí)，則在此期間

36、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: 反相振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。 XTAL2: 來(lái)自反相振蕩器的輸出。 XTAL1 和 XTAL2 分別為反相放大器的輸入和輸出。該反相放大器可以配 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(guò)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(wú)任何要求 , 但必須保證脈

37、沖的高低電平要求的寬度。 3.2.2 主控模塊電路原理圖 單片機(jī)主控模塊由STC89C52芯片和晶振復(fù)位組成。復(fù)位和晶振電路通過(guò) 接口與單片機(jī)個(gè)引腳相連,復(fù)位電路接到RST口 ,晶振接到XTAL1 口和XTAL2口 上。如圖 3-2,3-3 所示: 圖 3-2 STC89C52芯片 圖 3-3 晶振復(fù)位 3.3 語(yǔ)音芯片模塊 3.3.1 ISD4004 芯片簡(jiǎn)介 ISD4004 語(yǔ)音系列芯片是美國(guó) ISD 公司推出的產(chǎn)品 , 與普通的錄音 / 重放 芯片相比 ,ISD4004 具有如下特點(diǎn) : 首先是記錄聲音沒(méi)有段長(zhǎng)度限制 , 并且聲音記 錄不需要A/D轉(zhuǎn)換和壓縮。其次,快速閃存作為存儲(chǔ)介質(zhì)，

38、無(wú)需電源可保存數(shù)據(jù)長(zhǎng) 達(dá)100年，重復(fù)記錄10000次以上。此外,ISD4004具有記錄時(shí)間長(zhǎng)(可達(dá)16分鐘, 本文采用的為8分鐘的ISD4004語(yǔ)音芯片)的優(yōu)點(diǎn)。最后,ISD4004開發(fā)應(yīng)用具有 所需外圍電路簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn) , 這一點(diǎn)從本文介紹的其在實(shí)際應(yīng)用中可以體會(huì)到 10 0 ISD4004芯片如圖3-4所示： 圖 3-4 ISD4004 芯片 1 、引腳介紹 ： 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A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 , 而去藕電容應(yīng)盡量靠近器件。 地線(VSSA, VSSD)

39、: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)由藕合電容輸入，最大幅度為峰峰值32mV藕 合電容和本端的3KQ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(hào)的反相輸入端。信 號(hào)通過(guò)藕合電容輸入 , 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)5KQ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

40、之問(wèn)為高 電平 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 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(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)志一指示ISD的錄、放操作已到達(dá)存儲(chǔ)器的未尾。 EO

41、M標(biāo)志一只在放音中檢測(cè)到內(nèi)部的 EOM標(biāo)志時(shí)此狀態(tài)位才置1。 行地址時(shí)鐘（RAC）:漏極開路輸出。每個(gè)RAC周期表示ISD存儲(chǔ)器的操作 進(jìn)行了一行（ISD4004系列中的存貯器共2400行）。該信號(hào)175ms保持高電平,低 電平為25ms快進(jìn)模式下,RAC的218.75卩s是高電平,31.25卩s為低電平。該 端可用于存儲(chǔ)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(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)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

42、精度 , 可從本端輸入外部時(shí)鐘 （如前表所列 ）。由于內(nèi)部的防混 淆及平滑濾波器已設(shè)定 , 故上述推薦的時(shí)鐘頻率不應(yīng)改變。輸入時(shí)鐘的占空比無(wú) 關(guān)緊要, 因內(nèi)部首先進(jìn)行了分頻。在不外接地時(shí)鐘時(shí)此端必須接地。 自動(dòng)靜噪（AMCAP）當(dāng)錄音信號(hào)電平下降到內(nèi)部設(shè)定的某一闌值以下時(shí) , 自動(dòng)靜噪功能使信號(hào)衰弱 , 這樣有助于養(yǎng)活無(wú)信號(hào) （靜音）時(shí)的噪聲。通常本端對(duì) 地接1mF的電容,構(gòu)成內(nèi)部信號(hào)電平峰值檢測(cè)電路的一部分。檢出的峰值電平與 內(nèi)部設(shè)定的闌值作比較 ,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VCC

43、A則禁止自動(dòng)靜噪。 2 、操作規(guī)則 （1）串行外設(shè)接口 ISD4000 系列語(yǔ)音芯片工作于 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,設(shè)定微控制器的SPI移位寄存器在SCLK勺下降沿 將數(shù)據(jù)送至MISO引腳。以ISD4004為例,協(xié)議的具體內(nèi)容如下5: 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低電平 , 在兩條指令之間則保持高電平。 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 ,ISD4004 才能開始錄 / 放操作。 指令格式是八位控制碼加 （ 十六位地址碼 ） 。 ISD4004的任何操作如果遇到EOMOVF則產(chǎn)生一個(gè)中

44、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ISD4004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。 （2）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(guò)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 1, 指向下

45、一條信息的開始處 上電順序 器件延時(shí)TPUD（8KHZ采樣時(shí),約為25ms）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)出下一條操作指令。 例如,從00處放音,應(yīng)遵循如下時(shí)序 : 發(fā)POWER U命令； 等待TPUD上電延時(shí)）; 發(fā)地址值為00的SET PLAY命令; 發(fā)PLAY命令。 器件會(huì)從00地址開始放音,當(dāng)出現(xiàn)EOM寸,立即中斷，停止放音。 如果從 00 處錄音 , 則按以下時(shí)序 : 發(fā) POWER UP令； 等待TPUD上電延時(shí)）; 發(fā)POWER U命令； 等待 2 倍 TPUD; 發(fā)地址值為00的SET REC命令； 發(fā)REC命令。 器件便從00地址開始錄音，一

46、直到出現(xiàn)OVF存儲(chǔ)器末尾）時(shí)，錄音停止 （4）指令碼 如表 3-2 所示 : 表 3-2 ISD4004 的指令碼 指令 控制碼 操作 POWERUP 00100 xxx 上電：等待TPUDf可以工作 SETPLAY 11100 xxxA15-A0 從指定地址開始放音 PLAY 11110 xxx 從當(dāng)前地址開始放音 SETREC10100 xxxA15-A0 從指定地址開始錄音 REC 10110 xxx 從當(dāng)前地址開始錄音 SETMC11101xxxA15-A0 從當(dāng)前地址開始快進(jìn) MC 11111xxx 執(zhí)行快進(jìn) , 直到 EOM STOP 0 x110 xxx 停止當(dāng)前操作 STOPW

47、RDN0 x01xxxx 停止當(dāng)前操作并掉電 RINT OxllOxxx 讀狀態(tài) OVF和 EOM (5) SPI 端口的控制位 如圖 3-5: 圖 3-5 ISD4OO4 的 SPI 控制位 (6) SPI 控制寄存器 SPI 控制寄存器控制器件的每個(gè)功能 , 如錄音、放音、 信息檢索 (快進(jìn))、上電/ 掉電、開始 /停止操作、忽略地址指針等 , 如表 3-3: 表 3-3 ISD4OO4 的 SPI 控制寄存器 控制位 值 功能 控制位 值 功能 RUN 1 O 允許/ 禁止操作 開始 停止 PU 1 O 電源控制 上電 掉電 P/ 1 0 錄 / 放模式 放音 錄音 IAB 1 0 是否

48、使用指令地址 忽略輸入地址寄存器內(nèi)容 使用輸入地址寄存器內(nèi)容 MC 1 0 快進(jìn)模式 允許 禁止 P15-P0 行指針寄存器輸出 A15-A0輸入地址寄存器 3.3.2 LM386 芯片簡(jiǎn)介 LM386 是美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的音頻功率放大器 , 主要應(yīng)用于低電 壓消費(fèi)類產(chǎn)品。為使外圍元件最少 ,電壓增益內(nèi)置為 20。但在 1 腳和 8 腳之間增 加一只外接電阻和電容 , 便可將電壓增益調(diào)為任意值 ,直至 200 。輸入端以地為參 考同時(shí)輸出端被自動(dòng)偏置到電源電壓的一半 , 在 6 V 電源電壓下 , 它的靜態(tài)功耗僅 為24mW使得LM386特別適用于電池供電的場(chǎng)合。LM386是一種音頻集成

49、功放 具有自身功耗低、 電壓增益可調(diào)整、 電源電壓范圍大、 外接元件少和總諧波失真 小等優(yōu)點(diǎn),廣泛應(yīng)用于錄音機(jī)和收音機(jī)之中6。LM386芯片如圖3-6所示： 特性 (Features): 1、靜態(tài)功耗低，約為4mA可用于電池供電； 2 、工作電壓范圍寬 ,4-12 V or 5-18 V; 3 、外圍元件少 ； 4 、電壓增益可調(diào) ,20-200； 5 、低失真度 圖 3-6 LM386 芯片 引腳說(shuō)明： 1和8為增益引腳,2為負(fù)端輸入,3為正端輸入，VSS為接地,5為輸出,Vdd 為電源 ,7 為旁路。 LM386 內(nèi)部電路原理圖與通用型集成運(yùn)放相類似 , 它是一個(gè)三級(jí)放大電 路. 第一級(jí)為

50、差分放大電路,T1和T3、T2和T4分別構(gòu)成復(fù)合管,作為差分 放大電路的放大管；T5和T6組成鏡像電流源作為T1和T2的有源負(fù)載;T3和T4 信號(hào)從管的基極輸入，從T2管的集電極輸出，為雙端輸入單端輸出差分電路。使 用鏡像電流源作為差分放大電路有源負(fù)載 , 可使單端輸出電路的增益近似等于雙 端輸出電容的增益。 第二級(jí)為共射放大電路 ,T7 為放大管 , 恒流源作有源負(fù)載 , 以增大放大倍 數(shù)。 第三級(jí)中的T8和T9管復(fù)合成PNP型管,與NPh型管T10構(gòu)成準(zhǔn)互補(bǔ)輸出 級(jí)。二極管D1和D2為輸出級(jí)提供合適的偏置電壓，可以消除交越失真。 引腳 2 為反相輸入端 , 引腳 3為同相輸入端。電路由單電

51、源供電 , 故為 OTL 電路。輸出端 (引腳 5)應(yīng)外接輸出電容后再接負(fù)載。 電阻R7從輸出端連接到T2的發(fā)射極,形成反饋通路,并與R5和R6構(gòu)成 反饋網(wǎng)絡(luò) , 從而引入了深度電壓串聯(lián)負(fù)反饋 , 使整個(gè)電路具有穩(wěn)定的電壓增益 7 。 3.3.3 語(yǔ)音芯片模塊電路原理圖 STC89C52和ISD4004之間的連接較少,其中P3.7接ISD4004的片選引腳 /SS,控制ISD4004的選通與否。P3.6接ISD4004的串行輸入引腳 MOSI從該引腳 讀入放音的地址。P3.4接ISD4004的串行時(shí)鐘引腳SCLK對(duì)于ISD4004芯片所需 要的連接還有音頻信號(hào)輸出引腳AUDOU該引腳通過(guò)一個(gè)濾

52、波電容與揚(yáng)聲器連 接,AMCAP為自動(dòng)靜音端，使用時(shí)通過(guò)一個(gè)電容接地。此外由于ISD4004的工作電 壓為 3伏, 而單片機(jī)所需供電電壓為 5 伏, 因此需要采用變壓電路得到 3伏電壓供 ISD4004 使用。 由于單片機(jī)驅(qū)動(dòng)能力不夠 , 在處理音符信號(hào)時(shí) , 需加功率放大裝置 , 因 LM386芯片具有低功耗、高增益的特點(diǎn) ，這合適單片機(jī)低功耗輸出，所以加裝 LM386音頻信號(hào)放大器對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大。 語(yǔ)音芯片模塊電路原理圖如圖3-7所示： 圖 3-7 語(yǔ)音芯片模塊電路原理圖 3.4 LCD 液晶顯示模塊 液晶顯示器 LCD(Liquid Crystal Display) 廣泛應(yīng)用于微型計(jì)算機(jī)

53、系統(tǒng) 中,與LED相比,具有功率低,抗干擾能力強(qiáng),體積小,價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)。另外，LCD 在大小和形狀上更加靈活 , 接口簡(jiǎn)單 , 不但可以顯示數(shù)字、字符 , 而且可以顯示文 字和圖形。 字符和數(shù)字的簡(jiǎn)單顯示 , 不能滿足圖形曲線和文字顯示的要求。點(diǎn)陣式 LCD不僅可以顯示字符、數(shù)字,還可以顯示各種圖形、曲線及文字,并且可以實(shí)現(xiàn) 屏幕上下左右滾動(dòng)、動(dòng)畫、分區(qū)開窗口、反轉(zhuǎn)、閃爍等功能 , 用途十分廣泛?，F(xiàn) 在 , 隨著液晶技術(shù)的突破 , 液晶顯示器的質(zhì)量有了很大的提高 , 品種也在不斷推陳 出新 , 不但有各種規(guī)模的黑白液晶顯示器 , 還有絢麗多彩的彩色液晶顯示器。 在點(diǎn) 陣式液晶顯示器中 , 把

54、控制驅(qū)動(dòng)電路與液晶點(diǎn)陣集成在一起 , 組成一個(gè)顯示模組 , 可與八位微處理器接口直接連接 , 不但使用方便 , 而且價(jià)格也比較便宜。 TH12864液晶顯示模組是128X 64點(diǎn)陣的文字圖形型液晶顯示模組,內(nèi)置 國(guó)標(biāo)GB2312碼簡(jiǎn)體中文字庫(kù)（16 X 16點(diǎn)陣）、ASCII碼字符集（8 X 16點(diǎn)陣）和64 X 256點(diǎn)陣顯示RAM（GDRAM圖區(qū)域）;可與CPU直接接口，提供兩種界面來(lái)連接 微處理機(jī) （ 八位并行及串行連接方式 ）; 具有光標(biāo)顯示、畫面移位等多種功能 8 。 3.4.1 組成結(jié)構(gòu) TH12864使用ST7920作為行驅(qū)動(dòng)器，同時(shí)使用ST7921作為列驅(qū)動(dòng)器。 液晶顯示中應(yīng)盡

55、量避免一個(gè)字符一半在左半屏顯示 , 另一半在右半屏顯示的情 況。由于TH12864液晶顯示器是一種帶有輸出驅(qū)動(dòng)的完整的液晶顯示器，八位微 處理器可直接與其相連 , 對(duì)液晶屏進(jìn)行行、列驅(qū)動(dòng)。 3.4.2 引腳功能 TH12864 液晶顯示器有 20 個(gè)管腳,分電源線、數(shù)據(jù)線和控制線。其詳細(xì) 功能如下 : 1 、電源部分 VDD 電源正極 , 通常接 +5V。 VSS電源負(fù)極，接-5V。為了簡(jiǎn)化電路，可直接接地。 V0 電源控制端 , 用來(lái)調(diào)節(jié)顯示屏灰度。調(diào)節(jié)該端的電壓 , 可以改變顯示 屏字符、圖形的顏色深淺。 2 、數(shù)據(jù)線 DB0DB7 數(shù)據(jù)總線 , 雙向。 3 、控制信號(hào) PSB 并口/ 串口選擇信號(hào) , 接高電平時(shí)選擇并口 , 接低電平時(shí)選擇串口。 模塊上一般都有跳線方式將其接高或接低 , 用戶可以不處理