公交車語(yǔ)音報(bào)站系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1、青島理工大學(xué) 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）題目 公交車語(yǔ)音報(bào)站系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 自動(dòng)化工程 學(xué)院 電氣工程及其自動(dòng)化 專業(yè) 六 班2011年 6 月 16 日摘 要本設(shè)計(jì)主要解決如何方便、準(zhǔn)確地指示乘客到站的問題，具有模擬人聲進(jìn)行報(bào)站和預(yù)報(bào)站，對(duì)所報(bào)站數(shù)和站名進(jìn)行文字顯示和站名語(yǔ)音信息錄放及站名選擇控制等功能。系統(tǒng)包括微控制器模塊，語(yǔ)音錄放電路，站數(shù)、站名顯示模組，鍵盤接口電路，復(fù)位電路及電源等。系統(tǒng)使用51單片機(jī)來(lái)控制語(yǔ)音合成芯片和液晶顯示模組。語(yǔ)音合成芯片ISD4004,采用模擬數(shù)據(jù)半導(dǎo)體存儲(chǔ)器直接存儲(chǔ)的專利技術(shù)，即將模擬語(yǔ)音數(shù)據(jù)直接寫入單個(gè)存儲(chǔ)單元，不需經(jīng)過A/D、D/A轉(zhuǎn)

2、換，因此能夠較好地真實(shí)再現(xiàn)語(yǔ)音的自然效果，避免了一般固體語(yǔ)音電路因?yàn)榱炕蛪嚎s造成的量化噪聲和失真現(xiàn)象。配合液晶屏顯示，就使得該報(bào)站系統(tǒng)更加實(shí)用。關(guān)鍵字：?jiǎn)纹瑱C(jī)，語(yǔ)音提示，文字顯示，公交報(bào)站ABSTRACT The design mainly solve the problem of how to easily and accurately indicate that passengers arriving. It has the function of analog voice reporting and forecasting station on the text display ,re

3、porting number and station name ,and voice information recording and station name selection control. The system includes micro-controller module, voice recording and playback circuitry, station number, station name display modules, interface circuit of the keyboard, reset circuit and power supply. T

4、he system uses 51 Single-chip Microcomputer to control speech synthesis chip and liquid crystal display module. Speech synthesis chip ISD4004 adopts the patented technology for semiconductor memory directly simulated data storage of analog voice, that analog voice data is written directly to the ind

5、ividual storage units, not through A/D and D/A conversion, so we can receive the natural emergence of better voice effects and avoid the quantization of noise and distortion caused by the quantization and compression in the generally solid voice circuit. Besides, LCD makes the reporting system more

6、practical.KEY WORDS：Single-chip Microcomputer, Audio Prompt, Character Display, Bus-Stop Auto-Announce目 錄摘 要IABSTRACTII第一章 緒論1第二章 方案設(shè)計(jì)22.1 原理22.2 框圖22.3 簡(jiǎn)介3第三章 硬件設(shè)計(jì)43.1 微控制器43.1.1 復(fù)位43.1.2 晶振43.1.3 存儲(chǔ)器53.2 語(yǔ)音提示73.2.1 內(nèi)部結(jié)構(gòu)73.2.2引腳描述73.2.3 操作規(guī)則93.2.4 ISD4004與外圍設(shè)備的連接123.3 文字顯示143.3.1 組成結(jié)構(gòu)143.3.2 引腳功能15

7、3.3.3 液晶模組與單片機(jī)的連接163.4 鍵盤接口163.4.1 按鍵的確認(rèn)163.4.2 重鍵與連擊的處理173.4.3 按鍵防抖動(dòng)技術(shù)173.5 電源203.5.1 芯片介紹203.5.2 穩(wěn)壓電路22第四章 軟件設(shè)計(jì)244.1 語(yǔ)音提示應(yīng)用實(shí)現(xiàn)244.1.1 放音程序244.1.2 錄音程序254.2 文字顯示應(yīng)用實(shí)現(xiàn)264.3 鍵盤接口應(yīng)用實(shí)現(xiàn)27第五章 結(jié)論28致 謝29參考文獻(xiàn)30附錄一 系統(tǒng)原理圖31附錄二 語(yǔ)音提示參考程序32附錄三 文字顯示參考程序37附錄四 鍵盤接口參考程序41第一章 緒論隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展和各級(jí)政府對(duì)縣域經(jīng)濟(jì)的高度關(guān)注，鄉(xiāng)鎮(zhèn)的城市化正在全國(guó)如火如荼

8、地展開，基礎(chǔ)設(shè)施得到了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。在這個(gè)過程中，乘坐公交車逐步取代了以前落后的出行方式，成為廣大城鄉(xiāng)人民短途出行的首選。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，很多大中城市都在推廣實(shí)行無(wú)人售票。在廣大鄉(xiāng)鎮(zhèn)，公交車如何實(shí)現(xiàn)自動(dòng)報(bào)站還缺乏人們的重視。目前，公交車自動(dòng)報(bào)站主要有以下幾種方式：一種是通過全球定位系統(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)，不用人工干預(yù)，系統(tǒng)自動(dòng)報(bào)站；另一種是利用無(wú)線射頻識(shí)別（Radio Frequency Identificati

9、on）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；還有一種是對(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。然而，這三種方式都不太適合鄉(xiāng)鎮(zhèn)的發(fā)展現(xiàn)狀。第一種設(shè)備造價(jià)過高，定位精度也難以達(dá)到要求；第二種站臺(tái)建設(shè)投入較大，站點(diǎn)一旦變更，射頻發(fā)射裝置即須移動(dòng)，較為麻煩；第三種需要公交線路嚴(yán)格固定，稍有改變，報(bào)站就難以準(zhǔn)確。為此，本文試圖設(shè)計(jì)一種既方便易行又經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的公交車自動(dòng)報(bào)站系統(tǒng)。本設(shè)計(jì)采用人工按鍵的操作方式，

10、實(shí)現(xiàn)公交車對(duì)站名的語(yǔ)音提示和文字顯示功能。當(dāng)公交車到達(dá)某一站時(shí)，司機(jī)或乘務(wù)人員只需按動(dòng)按鍵，就可以使單片機(jī)控制語(yǔ)音模塊對(duì)站名進(jìn)行語(yǔ)音提示，并控制顯示模組在液晶屏上顯示站數(shù)和站名。系統(tǒng)由一片八位單片機(jī)，一個(gè)語(yǔ)音模塊，一個(gè)液晶模組，一塊穩(wěn)壓芯片，若干電阻電容和與非門等組成。經(jīng)過本課題的研究，我們得到了一種公交車自動(dòng)報(bào)站的低成本解決方案。第二章 方案設(shè)計(jì)2.1 原理本系統(tǒng)使用八位單片機(jī)作為控制器件。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)通過程序讀取文字信息，送入液晶顯示模組來(lái)進(jìn)行

11、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)人員通過鍵盤來(lái)控制系統(tǒng)進(jìn)行工作。而且，系統(tǒng)具有根據(jù)公交車的行駛方向確定報(bào)站順序的功能（司機(jī)或乘務(wù)人員可以通過按鍵來(lái)控制）。當(dāng)系統(tǒng)進(jìn)行語(yǔ)音錄制時(shí)，語(yǔ)音信號(hào)通過語(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)芯片中，從而建立語(yǔ)音庫(kù)。2.2 框圖語(yǔ)音提示模塊文字顯示模組鍵盤接口電路電源單片機(jī)晶振復(fù)位存儲(chǔ)器圖2.1 系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)2.3 簡(jiǎn)介為了降低控制儀器成本并減小體積，系統(tǒng)采用了Intel生產(chǎn)的8031單片機(jī)作為主控芯片。8031內(nèi)部沒有程序存儲(chǔ)器，需要外部擴(kuò)展存儲(chǔ)器，選用一片8KB UVEPROM存

12、儲(chǔ)器芯片2764就可以滿足應(yīng)用要求。同時(shí)，8031還需要外接晶振和復(fù)位電路。語(yǔ)音提示模塊選用ISD4004系列語(yǔ)音芯片，外接話筒和音箱組成語(yǔ)音錄制和播放電路。其中，音箱由音頻功率放大器LM386驅(qū)動(dòng)。電源單片機(jī)話筒語(yǔ)音芯片音頻功率放大器音箱錄音控制放音驅(qū)動(dòng)圖2.2 語(yǔ)音提示模塊組成結(jié)構(gòu)文字顯示模組采用12864液晶屏作為顯示單元，其驅(qū)動(dòng)芯片為帶有中文字庫(kù)的ST7920控制器系列。模組使用ST7920作為控制器和行驅(qū)動(dòng)器，同時(shí)使用ST7921作為列驅(qū)動(dòng)器。與單片機(jī)的連接，我們采用并行間接訪問方式。鍵盤接口電路采用獨(dú)立按鍵設(shè)計(jì)，通過觸發(fā)器來(lái)消除按鍵抖動(dòng)。電源采用LM2576作為穩(wěn)壓器件，將公交車上

13、的+24V直流電壓轉(zhuǎn)變?yōu)?5V直流電壓。LM2576是NS生產(chǎn)的3A電流輸出降壓開關(guān)型穩(wěn)壓集成芯片，能夠較好地解決LM7805因輸入電壓過高而發(fā)熱量較大的問題。第三章 硬件設(shè)計(jì)3.1 微控制器1980年，Intel推出了MCS-51系列高性能八位單片機(jī)。與MCS-48系列相比，51單片機(jī)無(wú)論在CPU功能還是存儲(chǔ)容量以及特殊功能部件性能上都要高出一籌。典型產(chǎn)品為8031，其內(nèi)部資源分配和性能如下：八位CPU、尋址能力為64K，128字節(jié)RAM、無(wú)ROM，四個(gè)八位I/O接口電路，一個(gè)串行全雙工異步接口，五個(gè)中斷源和兩個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)。3.1.1 復(fù)位復(fù)位電源線（RST）可以使8031處于復(fù)位（即初始化

14、）工作狀態(tài)。通常，8031的復(fù)位有自動(dòng)上電復(fù)位和人工按鈕復(fù)位兩種。在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，除單片機(jī)本身需要復(fù)位以外，外部擴(kuò)展I/O接口電路等也需要復(fù)位。因此，我們需要一個(gè)包括上電和按鈕復(fù)位在內(nèi)的系統(tǒng)同步復(fù)位電路。3.1.2 晶振片內(nèi)晶振電路輸入線（XTAL1和XTAL2）用來(lái)外接石英晶振和微調(diào)電容，即用來(lái)連接8031片內(nèi)OSC的定時(shí)反饋回路。石英晶振起振后，能在XYAL2線上輸入一個(gè)3V左右的正弦波，使得8031片內(nèi)的OSC電路按與石英晶振相同的頻率自激振蕩。為了使8031和外部存儲(chǔ)器同步從而可靠工作，8031的訪存時(shí)間必須大于所用外部存儲(chǔ)器的最大存取時(shí)間。Intel 2764的讀出時(shí)間為2004

15、50ns，然而，從8031向外部存儲(chǔ)器發(fā)出地址碼和讀寫信號(hào)到從P0口選通讀出數(shù)據(jù)或保存寫入數(shù)據(jù)所需要的時(shí)間，至少需要兩個(gè)時(shí)鐘周期以上。所以，我們選取振蕩器頻率為4MHz。圖3.1 單片機(jī)晶振和復(fù)位電路3.1.3 存儲(chǔ)器 8031片內(nèi)無(wú)程序存儲(chǔ)器，需要外接片外存儲(chǔ)器。Intel 2764是一種+5V的8KB紫外線可擦除只讀存儲(chǔ)器，采用HMOS工藝制成，標(biāo)準(zhǔn)存取時(shí)間為250ns。現(xiàn)分四個(gè)方面介紹如下：（1）內(nèi)部結(jié)構(gòu) 2764采用雙譯碼編程方式，A12A0上的地址信號(hào)經(jīng)X和Y譯碼后，在X選擇線和Y選擇線上產(chǎn)生選擇信號(hào)，選中存儲(chǔ)陣列中相應(yīng)地址的存儲(chǔ)單元工作，并在控制電路的控制下對(duì)所選中的存儲(chǔ)單元進(jìn)行讀

16、操作（或編程寫操作），從存儲(chǔ)單元讀出的八位二進(jìn)制信息經(jīng)輸出緩沖器輸出到數(shù)據(jù)線O7O0上。在編程方式下，O7O0上的編程信息在控制電路的控制下寫入存儲(chǔ)陣列的相應(yīng)存儲(chǔ)單元。（2）引腳功能 2764是28引腳的UVEPROM，其引腳功能分述如下： 地址輸入線A12A0 2764的存儲(chǔ)容量為8KB，故按照地址線條數(shù)和存儲(chǔ)容量的關(guān)系，共13條地址線，編號(hào)為A12A0。2764的地址線應(yīng)和8031的P2和P0口相接，用于傳送單片機(jī)送來(lái)的地址編碼信號(hào)，其中A12為最高位。數(shù)據(jù)線O7O0 雙向數(shù)據(jù)總線，O7為最高位。在正常工作時(shí)，O7O0用于傳送從2764中讀出的數(shù)據(jù)或程序代碼；在編程方式時(shí)用于傳送需要寫入的

17、編程代碼（即程序的機(jī)器碼）?？刂凭€ 片選輸入線用于控制本芯片是否工作，若給上加一個(gè)高電平，則本片不工作；若給上加一個(gè)低電平，則選中本片工作。編程輸入線用于控制2764處于正常工作狀態(tài)還是編程/校驗(yàn)狀態(tài)，若給輸入一個(gè)TTL高電平，則2764處于正常工作狀態(tài)；若給輸入一個(gè)50ms寬的負(fù)脈沖，則2764配合VPP引腳上的21V高電壓可以處于編程狀態(tài)。允許輸入線也是一條由用戶控制的輸入線，若給線上輸入一個(gè)TTL高電平，則數(shù)據(jù)線O7O0處于高祖狀態(tài)；若給線上輸入一個(gè)TTL低電平，則O7O0處于讀出狀態(tài)。其他引腳線 VCC為+5V電源輸入線；GND為直流地線；VPP為編程電源輸入線，當(dāng)他接+5V時(shí)，276

18、4處于正常工作狀態(tài)，當(dāng)VPP接21V電壓是，2764處于編程/校驗(yàn)狀態(tài)。（3）擦除特性 2764存儲(chǔ)陣列中的信息可以采用紫外光擦除，擦除后存儲(chǔ)的代碼為全“1”。（4）工作方式和編程 正常工作方式是指2764在應(yīng)用系統(tǒng)中的工作方式，常分為讀出和維持兩種工作狀態(tài)；編程方式是指給2764寫入程序時(shí)的工作方式，又可分為編程、禁止編程和校驗(yàn)三種工作狀態(tài)。圖3.2 程序存儲(chǔ)器的擴(kuò)展3.2 語(yǔ)音提示ISD4004系列語(yǔ)音芯片工作電壓為+3V,單片錄放時(shí)間8到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

19、閃爍存儲(chǔ)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(chǔ)技術(shù), 每個(gè)采樣值直接存儲(chǔ)在片內(nèi)閃爍存儲(chǔ)器中,因此能夠非常真實(shí)、自然地再現(xiàn)語(yǔ)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。采樣頻率可以是4.0,5.3,6.4或8.0kHz，頻率越低,錄放時(shí)間越長(zhǎng),而音質(zhì)則有所下降,片內(nèi)信息存于閃爍存儲(chǔ)器中,可在斷電情況下保存一百年(典型值),可反復(fù)錄音十萬(wàn)次。3.2.1 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖3.3 ISD4004的內(nèi)部結(jié)構(gòu)3.2.2引腳描述（1）電源(VCCD,VCCA) 芯片內(nèi)部數(shù)字電路

20、電源正極引腳和模擬電路電源正極引腳。為使噪聲最小,芯片的數(shù)字電路和模擬電路使用不同的電源供電,并且分別引到外封裝的不同管腳上,數(shù)字和模擬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。（2）地線(VSSD,VSSA) 芯片內(nèi)部數(shù)字電路電源地線和模擬電路電源地線引腳。芯片的數(shù)字電路和模擬電路也要使用不同的地線。圖3.4 ISD4004芯片引腳（3）同相模擬輸入(ANA IN+) 錄音信號(hào)的同相輸入端。輸入放大器可用單端或差分驅(qū)動(dòng)。單端輸入時(shí),信號(hào)由耦合電容輸入,最大幅度為峰-峰值32mV,耦合電容和本端的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(hào)最大幅

21、度為峰-峰值16mV。（4）反相模擬輸入(ANA IN-) 差分驅(qū)動(dòng)時(shí),這是錄音信號(hào)的反相輸入端。信號(hào)通過耦合電容輸入,最大幅度為峰-峰值16mV。 （5）音頻輸出(AUD OUT) 提供音頻輸出,可驅(qū)動(dòng)5K的負(fù)載。 （6）片選() 此端為低,即向ISD4004芯片發(fā)送指令，兩條指令之間為高電平。 （7）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,以供輸入。 （8）串行輸出(MISO) 此端為串行輸出端，芯片未被選中時(shí),本端呈高阻態(tài)。（9）串行時(shí)鐘(SCLK) 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

22、升沿鎖存到芯片,在下降沿移出芯片。 （10）中斷() 本端為漏極開路輸出。芯片在任何操作(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?。∣VF標(biāo)志指示芯片的錄/放操作已到達(dá)存儲(chǔ)器的末尾；EOM標(biāo)志只在放音中檢測(cè)到內(nèi)部的EOM標(biāo)志時(shí),此狀態(tài)位才置1）。 （11）行地址時(shí)鐘(RAC) 漏極開路輸出。每個(gè)RAC周期表示芯片存儲(chǔ)器的操作進(jìn)行了一行(ISD4004系列中的存儲(chǔ)器共2400行)。該信號(hào)保持高電平175ms,低電平25ms?？爝M(jìn)模式下,RAC 218.75s是高電平，31.25s為低電平。該端可用于存儲(chǔ)管理技術(shù)。 （

23、12）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%以內(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%以內(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4%以內(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。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。在不外接時(shí)鐘時(shí),此端必須接地。（13）自動(dòng)靜噪(AM CAP) 當(dāng)錄音信號(hào)電平下降到內(nèi)部設(shè)定的某一閾值以下時(shí),自動(dòng)靜噪功能使信號(hào)衰弱,這樣有助于濾除無(wú)信號(hào)(靜音)時(shí)的噪聲。通常本端對(duì)地接1µF的電容,構(gòu)

24、成內(nèi)部信號(hào)電平峰值檢測(cè)電路的一部分。檢出的峰值電平與內(nèi)部設(shè)定的閾值作比較,決定自動(dòng)靜噪功能的翻轉(zhuǎn)點(diǎn)。大信號(hào)時(shí),自動(dòng)靜噪電路不衰減,靜音時(shí)衰減6dB。1µF 的電容也影響自動(dòng)靜噪電路對(duì)信號(hào)幅度的響應(yīng)速度。本端接VCCA則禁止自動(dòng)靜噪。3.2.3 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的下降沿將數(shù)據(jù)送至MISO引腳。以ISD4004為例，協(xié)議的具體內(nèi)容如下：所有串行數(shù)據(jù)傳輸開始于下降沿。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

25、。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)

26、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(jì)數(shù)器1，指向下一條信息的開始處。（3）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 UP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時(shí)，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指令;等待TPUD（上電延時(shí)）；發(fā)POWER UP命令；等待2倍TPU

27、D;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，一直到出現(xiàn)OVF（存儲(chǔ)器末尾）時(shí)，錄音停止。（4）指令碼表3.1 ISD4004的指令碼指令控制碼操作POWERUP00100xxx上電：等待TPUD后可以工作SETPLAY11100xxx<A15-A0>從指定地址開始放音PLAY11110xxx從當(dāng)前地址開始放音SETREC10100xxx<A15-A0>從指定地址開始錄音REC10110xxx從當(dāng)前地址開始錄音SETMC11101xxx<A15-A0>從當(dāng)前地址開始快進(jìn)MC11111xxx執(zhí)行快進(jìn)，直到EOMSTOP0x1

28、10xxx停止當(dāng)前操作STOPWRDN0x01xxxx停止當(dāng)前操作并掉電RINT0x110xxx讀狀態(tài)OVF和EOM注：快進(jìn)只能在放音操作開始時(shí)選擇。（5）SPI端口的控制位MOSIMISOOOC3C4XC0C2OVFEOMP0P15000000C1XXA15A0快進(jìn)模式操作是否使用指令地址電源控制錄/放模式允許/禁止操作圖3.5 ISD4004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。表3.2 ISD4004的SPI控制寄存器控制位值功能控制位值功能RUN10允許/禁止操作開始停止PU

29、10電源控制上電掉電P/10錄/放模式放音錄音IAB10是否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MC10快進(jìn)模式允許禁止P15-P0行指針寄存器輸出A15-A0輸入地址寄存器注：IAB置0時(shí)，錄/放操作從A9A0地址開始。為了能連貫地錄/放到后續(xù)的存儲(chǔ)空間，在操作到達(dá)該行末之前，應(yīng)發(fā)出第二個(gè)SPI指令將IAB置1，否則器件會(huì)在同一地址上反復(fù)循環(huán)。這個(gè)特點(diǎn)對(duì)語(yǔ)音提示功能很有用。RAC引腳和IAB位可用于信息管理。SPI端口簡(jiǎn)單框圖如下：XXX輸入移位寄存器C4C0MOSI選擇邏輯字節(jié)行計(jì)數(shù)器輸出移位寄存器EOMOVFMISOA15A0P15P0當(dāng)IAB=0時(shí)加載到行計(jì)數(shù)器圖3

30、.6 ISD4004的SPI端口3.2.4 ISD4004與外圍設(shè)備的連接語(yǔ)音芯片ISD4004主要與三部分外圍設(shè)備連接，即單片機(jī)控制電路、語(yǔ)音錄入電路和語(yǔ)音播放電路。單片機(jī)的P1.0、P1.1和P1.2引腳接獨(dú)立按鍵，控制語(yǔ)音芯片的放音過程；P1.3引腳經(jīng)電阻與控制外部語(yǔ)音錄入和語(yǔ)音播放電路接通與否的三極管的基極相連；P1.4引腳接片選端，控制ISD4004選通與否；P1.5引腳接串行輸入MOSI，經(jīng)此讀入放音地址；P1.7引腳接串行時(shí)鐘SCLK；兩芯片中斷口相連，以收發(fā)中斷信號(hào)。同相模擬輸入（ANA IN+）和反相模擬輸入（ANA IN-）與錄音電路相連，通過話筒錄制各站信息存儲(chǔ)于芯片內(nèi)部

31、以供播放時(shí)應(yīng)用。音頻功率放大器LM386驅(qū)動(dòng)音箱組成放音電路，與音頻輸出端(AUD OUT)相連。另外，發(fā)光二極管接于電源通路，可以顯示語(yǔ)音芯片工作情況。圖3.7 ISD4004與外圍設(shè)備的連接3.3 文字顯示液晶顯示器LCD（Liquid Crystal Display）廣泛應(yīng)用于微型計(jì)算機(jī)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

32、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128×64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)（16×16點(diǎn)陣）、ASCII碼字符集（8×16點(diǎn)陣）和64×256點(diǎn)陣顯示RAM（GDRAM繪圖區(qū)域）；可與

33、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、畫面移位和睡眠模式等多種功能。3.3.1 組成結(jié)構(gòu)圖3.8 液晶模組的組成結(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)。3.3.2 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-

34、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（事先須聲明是用并口還是串口）；也可以選擇不在模塊上處理，而由用戶自己選擇并口還是串口。RS（CS） 寄存器選擇信號(hào)，高電平時(shí)為數(shù)據(jù)操作，低電平時(shí)為寫指令或讀狀態(tài)（串行方式下為片選信號(hào)，低電平有效）。R/W（SID） 讀/寫選擇信號(hào)，高電平為讀選通，低電平為寫選通（串行方式下作數(shù)據(jù)線使用）。E（SCL

35、K） 讀/寫使能信號(hào)，在E的下降沿，數(shù)據(jù)被鎖存（寫）入ST7921；在E為高電平期間，數(shù)據(jù)被讀出（串行方式下作時(shí)鐘輸入）。 復(fù)位信號(hào)，低電平有效。當(dāng)其有效時(shí)，關(guān)閉液晶顯示，使顯示起始行為0?？膳c單片機(jī)相連，由單片機(jī)控制；也可直接接VDD，使之不起作用。BLA 背光源正極（LED+5V）。BLK 背光源負(fù)極（LED0V）。3.3.3 液晶模組與單片機(jī)的連接圖3.9 液晶模組與單片機(jī)的連接3.4 鍵盤接口鍵盤是若干按鍵的集合，是向系統(tǒng)提供操作人員干預(yù)命令及數(shù)據(jù)的接口設(shè)備。鍵盤可分為編碼鍵盤和非編碼鍵盤兩種類型。前者能自動(dòng)識(shí)別按下的鍵并產(chǎn)生相應(yīng)代碼，以并行或串行方式發(fā)送給CPU。它使用方便，接口簡(jiǎn)單

36、，響應(yīng)速度快，但需要專用的硬件電路。后者則通過軟件來(lái)確定按鍵并計(jì)算鍵值。這種方法雖然沒有編碼鍵盤速度快，但它不需要專用的硬件支持，因此得到了廣泛的應(yīng)用。鍵盤是計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中一個(gè)重要的組成部分，設(shè)計(jì)時(shí)必須解決下述一些問題。3.4.1 按鍵的確認(rèn)鍵盤實(shí)際上是一組按鍵開關(guān)的集合，其中每一個(gè)按鍵就是一個(gè)開關(guān)量輸入裝置。鍵的閉合與否，取決于機(jī)械彈性開關(guān)的通、斷狀態(tài)。反應(yīng)在電壓上就是呈現(xiàn)出高電平或低電平，例如高電平表示斷開，低電平表示閉合。所以，通過檢測(cè)電平狀態(tài)（高或低），便可確定按鍵是否已被按下。為了縮小整個(gè)系統(tǒng)的規(guī)模，簡(jiǎn)化硬件線路，我們希望設(shè)置最少量的按鍵，獲得更多的操作控制功能。3.4.2 重鍵與

37、連擊的處理實(shí)際按鍵操作中，若無(wú)意中同時(shí)或先后按下兩個(gè)以上的鍵，系統(tǒng)確認(rèn)哪個(gè)鍵操作是有效的，完全由設(shè)計(jì)者的意志決定。如視按下時(shí)間最長(zhǎng)者為有效鍵，或認(rèn)為最先按下的鍵為當(dāng)前按鍵，也可以將最后釋放的鍵看成是輸入鍵。不過微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)畢竟資源有限。交互能力不強(qiáng)，通?？偸遣捎脝捂I按下有效，多鍵同時(shí)按下無(wú)效的原則（若系統(tǒng)沒有復(fù)合鍵，當(dāng)然應(yīng)該另當(dāng)別論）。有時(shí)，由于操作人員按鍵動(dòng)作不夠熟練，會(huì)使一次按鍵產(chǎn)生多次擊鍵的效果，即重鍵的情況。為了排除重鍵的影響，編制程序時(shí)，可以將鍵的釋放作為按鍵的結(jié)束。等鍵釋放電平后再轉(zhuǎn)去執(zhí)行相應(yīng)的功能程序，以防止一次擊鍵多次執(zhí)行的錯(cuò)誤發(fā)生。3.4.3 按鍵防抖動(dòng)技術(shù)鍵盤，作為向

38、系統(tǒng)提供操作人員的干預(yù)命令的接口，以其特定的按鍵序列代表著各種確定的操作命令。所以，準(zhǔn)確無(wú)誤地辨認(rèn)每個(gè)鍵的動(dòng)作及其所處的狀態(tài)，是系統(tǒng)能否正常工作的關(guān)鍵。多數(shù)鍵盤的按鍵均采用機(jī)械彈性開關(guān)。一個(gè)電信號(hào)通過機(jī)械觸點(diǎn)的斷開、閉合過程，完成高、低電平的切換。由于機(jī)械觸點(diǎn)的彈性作用，一個(gè)按鍵開關(guān)在閉合及斷開的瞬間必然伴隨有一連串的抖動(dòng)。抖動(dòng)過程的長(zhǎng)短由按鍵的機(jī)械特性決定，一般為1020ms。為了使CPU對(duì)一次按鍵動(dòng)作只確認(rèn)一次，必須排除抖動(dòng)的影響，可以從硬件及軟件兩個(gè)方面著手解決。（1）硬件防抖動(dòng)技術(shù)通過硬件電路消除按鍵過程中抖動(dòng)的影響是一種廣為才用的措施。這種做法，工作可靠，且節(jié)省機(jī)時(shí)。下面介紹兩種硬件

39、防抖動(dòng)電路。濾波防抖動(dòng)電路利用RC積分電路對(duì)干擾脈沖的吸收作用，選擇好電路的時(shí)間常數(shù)，就能在按鍵抖動(dòng)信號(hào)通過此濾波電路時(shí)，消除抖動(dòng)的影響。圖3.10 濾波防抖動(dòng)電路當(dāng)鍵K未按下時(shí)，電容C兩端電壓均為0，非門輸出為1。當(dāng)K按下時(shí)，由于C兩端電壓不可能產(chǎn)生突變。盡管在觸點(diǎn)接觸過程中可能出現(xiàn)抖動(dòng)，只要適當(dāng)選取R1、R2和C的值，即可保證電容C兩端的充電電壓波動(dòng)不超過非門的開啟電壓（TTL為0.8V），非門的輸出將維持高點(diǎn)平。同理，當(dāng)觸點(diǎn)K斷開時(shí)，由于電容C經(jīng)過電阻R2放電，C兩端的放電電壓波動(dòng)不會(huì)超過非門的關(guān)閉電壓，因此，非門的輸出也不會(huì)改變?？傊?，只要R1、R2和C的時(shí)間常數(shù)選取得當(dāng)，確保電容C由

40、穩(wěn)態(tài)電壓充電到開啟電壓，或放電到關(guān)閉電壓的延遲時(shí)間等于或大于10ms，該電路就能消除抖動(dòng)的影響。雙穩(wěn)態(tài)防抖動(dòng)電路用兩個(gè)與非門構(gòu)成一個(gè)RS觸發(fā)器，即可構(gòu)成雙穩(wěn)態(tài)防抖動(dòng)電路。圖3.11 雙穩(wěn)態(tài)防抖動(dòng)電路設(shè)按鍵K未按下時(shí)，鍵K與鍵A端（ON）接通。此時(shí)，RS觸發(fā)器的Q端為高電平1，致使端為低電平0。此信號(hào)引致1#與非門的輸入端，將其鎖住，使其固定輸出為1。每當(dāng)開關(guān)K被按動(dòng)時(shí)，由于機(jī)械開關(guān)具有彈性，在A端將形成一連串的抖動(dòng)波形。而端在K到達(dá)B端之前始終為0。這時(shí)，無(wú)論A處出現(xiàn)怎樣的電壓（0或1），Q端恒為1.只有當(dāng)K到達(dá)B端，使B端為0，RS觸發(fā)器產(chǎn)生翻轉(zhuǎn)，變?yōu)楦唠娖?，?dǎo)致Q降為0，并鎖住門2，使其輸

41、出恒為1。此時(shí)，即使B處出現(xiàn)抖動(dòng)波形，也不會(huì)影響端的輸出，從而保證Q端恒為0。同理，在釋放鍵的過程中，只要一接通A，Q端就升為1。只要開關(guān)K不再與B端接觸，雙穩(wěn)態(tài)電路的輸出將維持不變。圖3.12 鍵盤接口電路 在鍵盤接口中，開關(guān)S0接P1.0口，控制語(yǔ)音播放和文字顯示；開關(guān)S1接P1.1口，控制提示順序；開關(guān)S2接P1.2口，用來(lái)跳過某站的提示，以實(shí)現(xiàn)播放過程的微調(diào)。（2）軟件防抖動(dòng)方法若采用硬件防抖動(dòng)電路，則N個(gè)鍵就必須配有N個(gè)防抖動(dòng)電路。因此，當(dāng)鍵的個(gè)數(shù)比較多時(shí)，硬件防抖動(dòng)將無(wú)法勝任。在這種情況下，可以采用軟件的方法進(jìn)行防抖動(dòng)。當(dāng)?shù)谝淮螜z測(cè)到有鍵按下時(shí)，先用軟件延時(shí)（1020ms），而后再

42、確認(rèn)該鍵電平是否仍維持閉合狀態(tài)電平。若保持閉合狀態(tài)電平，則確認(rèn)此鍵確已按下，從而消除了抖動(dòng)的影響。3.5 電源嵌入式控制系統(tǒng)一般都需要一個(gè)穩(wěn)定的工作電壓才能可靠工作。我們多習(xí)慣采用線性穩(wěn)壓器件（如78xx系列三端穩(wěn)壓器件）來(lái)調(diào)節(jié)和穩(wěn)定電壓，將較高的直流電壓轉(zhuǎn)變?yōu)閱纹瑱C(jī)所需的工作電壓。這種線性穩(wěn)壓電源的線性調(diào)整工作方式在工作中會(huì)產(chǎn)生較大的熱損失（數(shù)值為壓降U×負(fù)荷I），其工作效率僅為30%50%；加之在高粉塵等惡劣環(huán)境下，我們往往將嵌入式控制系統(tǒng)置于密閉容器內(nèi)，加劇了單片機(jī)的惡劣工況，使系統(tǒng)的穩(wěn)定性變得更差。開關(guān)電源調(diào)節(jié)器件則以完全導(dǎo)通或關(guān)斷的方式工作，工作時(shí)要么是大電流流過低導(dǎo)通電壓

43、的開關(guān)管，要么是完全截止無(wú)電流流過。所以，開關(guān)穩(wěn)壓電源的功耗極低，平均工作效率可達(dá)70%90%。在相同壓降的條件下，開關(guān)電源調(diào)節(jié)器件與線性穩(wěn)壓器件相比熱損失小很多。因此，開關(guān)穩(wěn)壓電源可以大大減少散熱片體積和印刷電路板的面積，甚至在大多數(shù)情況下不需要加裝散熱片，從而減少了對(duì)單片機(jī)工作環(huán)境的有害影響。采用開關(guān)穩(wěn)壓電源來(lái)替代線性穩(wěn)壓電源為單片機(jī)供電的另一個(gè)優(yōu)勢(shì)是：開關(guān)管的高頻通斷特性以及串聯(lián)濾波電感的使用對(duì)來(lái)自電源的高頻干擾具有較強(qiáng)的抑制作用。此外，由于開關(guān)穩(wěn)壓電源熱損失的減少，設(shè)計(jì)時(shí)我們還可提高穩(wěn)壓電源的輸入電壓，使用一片LM2576就可以將公交車上的+24V直流電壓轉(zhuǎn)化為+5V直流電壓，而不需要

44、考慮芯片過分發(fā)熱的問題。LM2576開關(guān)穩(wěn)壓集成芯片是線性三端穩(wěn)壓器件（如78xx系列三端穩(wěn)壓器件）的替代品，具有可靠的工作性能、較高的工作效率和較強(qiáng)的輸出電流驅(qū)動(dòng)能力，從而為單片機(jī)的可靠、穩(wěn)定工作提供了強(qiáng)有力的保證。3.5.1 芯片介紹LM2576是NS生產(chǎn)的3A電流輸出降壓開關(guān)型穩(wěn)壓集成芯片，內(nèi)含固定頻率振蕩器（52kHz）和基準(zhǔn)穩(wěn)壓器（1.23V），并具有完善的保護(hù)電路，包括電流限制及熱關(guān)斷電路等，只需極少的外圍器件便可構(gòu)成高效穩(wěn)壓電路。它提供有3.3V（-3.3）、5V（-5.0）、12V（-12）、15V（-15）及可調(diào)（-ADJ）等多個(gè)電壓檔次產(chǎn)品。此外，該芯片還提供了工作狀態(tài)的外

45、部控制引腳。LM2576開關(guān)穩(wěn)壓集成芯片的主要特性如下：（1）最大輸出電流 3A（2）最高輸入電壓 LM2576為40V，LM2576HV為60V（3）輸出電壓 3.3V、5V、12V、15V和ADJ（可調(diào)）等可選（4）振動(dòng)頻率 52kHz（5）轉(zhuǎn)換效率 75%88%（不同電壓輸出時(shí)的效率不同）（6）控制方式 PWM（7）工作溫度范圍 -40+125（8）工作模式 低功耗/正常兩種模式可外部控制（9）工作模式控制 TTL電平兼容（10）所需外部元件 僅四個(gè)（不可調(diào)）或六個(gè)（可調(diào)）（11）器件保護(hù) 熱關(guān)斷及電流限制（12）封裝形式 TO-220或TO-263LM2576的內(nèi)部框圖如下圖所示：圖3

46、.13 LM2576的內(nèi)部結(jié)構(gòu)該框圖的引腳定義對(duì)應(yīng)于五腳TO-220封裝形式。LM2576內(nèi)部包含52kHz振蕩器、1.23V基準(zhǔn)穩(wěn)壓電路、熱關(guān)斷電路、電流限制電路、放大器、比較器及內(nèi)部穩(wěn)壓電路等。為了產(chǎn)生不同的輸出電壓，通常將比較器的負(fù)端接基準(zhǔn)電壓（1.23V），正端接分壓電阻網(wǎng)絡(luò)，這樣可根據(jù)輸出電壓的不同選定不同的阻值，其中R1=1k（可調(diào)-ADJ時(shí)開路），R2分別為1.7 k（3.3V）、3.1 k（5V）、8.84 k（12V）、11.3 k（15V）和0（-ADJ），上述電阻依據(jù)型號(hào)不同已在芯片內(nèi)部做了精確調(diào)整，因而無(wú)需使用者考慮。將輸出電壓分壓電阻網(wǎng)絡(luò)的輸出同內(nèi)部基準(zhǔn)穩(wěn)壓值1.23

47、V進(jìn)行比較，若電壓有偏差，則可用放大器控制內(nèi)部振蕩器的輸出占空比，從而使輸出電壓保持穩(wěn)定。由框圖及芯片特性可以看出，以LM2576為核心的開關(guān)穩(wěn)壓電源完全可以取代三端穩(wěn)壓器件構(gòu)成單片機(jī)穩(wěn)壓電源。現(xiàn)就引腳功能描述如下：（1）VIN 輸入電壓端，為減小輸入瞬態(tài)電壓和給調(diào)節(jié)器提供開關(guān)電流，此管腳應(yīng)接旁路電容CIN;（2）OUTPUT 穩(wěn)壓輸出端，輸出高電壓為（VIN-VSAT），輸出低電壓為-0.5V；（3）GND 電路地；（4）FEEDBACK 反饋端；（5）ON/OFF 控制端，高電平有效，待機(jī)靜態(tài)電流僅為75µA。3.5.2 穩(wěn)壓電路圖3.14 由LM2576組成的穩(wěn)壓電路由LM25

48、76構(gòu)成的基本穩(wěn)壓電路僅需四個(gè)外圍器件：（1）儲(chǔ)能電感L1的選擇要根據(jù)LM2576的輸出電壓、最大輸入電壓、最大負(fù)載電流等參數(shù)選擇。首先，依據(jù)如下公式計(jì)算出微秒常數(shù)（ET）：ET=（VIN - VOUT）×VOUT/ VIN×1000/f上式中，VIN是LM2576的最大輸入電壓，VOUT是LM2576的輸出電壓，f是LM2576的工作振蕩頻率值（52kHz）。ET確定之后，就可參照相應(yīng)的電壓、微秒常數(shù)和負(fù)載電流曲線來(lái)查找所需的電感值了。（2）輸入電容CIN一般應(yīng)大于或等于100F，安裝時(shí)要求盡量靠近LM2576的輸入引腳，其耐壓值應(yīng)與最大輸入電壓值相匹配。為了防止在輸入端

49、出現(xiàn)大的瞬態(tài)電壓，要選低ESR（等效串聯(lián)電阻）的鋁或鉭電容作為旁路電容。還有，當(dāng)輸入電壓波動(dòng)較大，輸出電流又較高時(shí)，容量一定要選得大些，470F1000F都是可行的選擇；電容的電流均方根值至少要為直流負(fù)載電流的1/2；基于安全考慮，電容的額定耐壓值要為最大輸入電壓的1.5倍。千萬(wàn)不要選用瓷片電容，以防止造成嚴(yán)重的噪聲干擾！ （3）輸出電容COUT的值應(yīng)依據(jù)下式進(jìn)行計(jì)算（單位F）： COUT13300 VIN/ VOUT×L上式中，VIN是LM2576的最大輸入電壓，VOUT是LM2576的輸出電壓，L是經(jīng)計(jì)算并查表選出的電感L1的值，其單位是H。電容COUT耐壓值應(yīng)大于額定輸出電壓的

50、1.52倍。對(duì)于5V電壓輸出而言，推薦使用耐壓值為16V的電容器。VIN的選擇應(yīng)考慮交流電壓最低跌落值（Vac-min）所對(duì)應(yīng)的LM2576輸入電壓值及LM2576的最小輸入允許電壓值Vmin(以5V電壓輸出為例，該值為8V)。因此，VIN可依據(jù)下式計(jì)算：VIN（220Vmin/Vac-min）如果交流電壓最低允許跌落30%（Vac-min=154V），LM2576的電壓輸出為5V（Vmin=8V），則當(dāng)Vac=220V時(shí)，LM2576的輸入直流電壓應(yīng)大于11.5V，通常可選為12V。推薦使用低ESR的鉭電容，若電容值太大，反而會(huì)在某些情況（如負(fù)載開路、輸入端斷開等）下對(duì)器件造成損害。COUT

51、用來(lái)輸出濾波以及提高環(huán)路的穩(wěn)定性。如果電容的ESR太小，就有可能使反饋環(huán)路不穩(wěn)定，導(dǎo)致輸出端振蕩。這幾乎是穩(wěn)壓器的共性，包括低壓差線性穩(wěn)壓器等也有這一現(xiàn)象。（4）續(xù)流二極管D1的額定電流值應(yīng)大于最大負(fù)載電流的1.2倍，考慮到負(fù)載短路的情況，二極管的額定電流值應(yīng)大于LM2576的最大電流限制。二極管的反向電壓應(yīng)大于最大輸入電壓的1.25倍。推薦使用1N582x系列的肖特基二極管，因?yàn)榇祟惗O管開關(guān)速度快，正向壓降低，反向恢復(fù)時(shí)間短。此外，還需注意反饋線要遠(yuǎn)離電感，電路中輸入/輸出電容、續(xù)流二極管、接地端、控制端的連線要盡可能短而粗，最好用地線屏蔽。第四章 軟件設(shè)計(jì)4.1 語(yǔ)音提示應(yīng)用實(shí)現(xiàn)4.1.

52、1 放音程序 圖4.1 語(yǔ)音芯片放音程序流程圖4.1.2 錄音程序 圖4.2 語(yǔ)音芯片錄音程序流程圖4.2 文字顯示應(yīng)用實(shí)現(xiàn)圖4.3 文字顯示程序流程圖4.3 鍵盤接口應(yīng)用實(shí)現(xiàn)圖4.4 鍵盤接口程序流程圖第五章 結(jié)論本設(shè)計(jì)是基于單片機(jī)的公交車語(yǔ)音文字報(bào)站系統(tǒng)，使用8031單片機(jī)作為主控制器，通過與語(yǔ)音芯片ISD4004，液晶顯示模組TH12864和鍵盤接口電路的連接完成語(yǔ)音錄制、播放和文字顯示等功能。文中詳細(xì)介紹了ISD4004內(nèi)部結(jié)構(gòu)、各引腳功能、工作原理，TH12864的組成原理、引腳功能和LM2576的功能、原理等。系統(tǒng)其他部分包括人機(jī)界面（鍵盤控制）技術(shù)的實(shí)現(xiàn)和抗干擾設(shè)計(jì)等。通過本次設(shè)

53、計(jì)，我不僅學(xué)習(xí)到了MCS-51系列單片機(jī)的知識(shí)，更拓展了自己的視野，培養(yǎng)了自己的學(xué)習(xí)能力。這些進(jìn)步對(duì)以后的工作學(xué)習(xí)肯定會(huì)有很大的幫助。當(dāng)然，由于設(shè)計(jì)的時(shí)間較短，加之對(duì)單片機(jī)知識(shí)比較陌生，設(shè)計(jì)之中還有很多不足的地方需要改進(jìn)，真誠(chéng)希望尊敬的老師和前輩斧正！致 謝畢業(yè)設(shè)計(jì)終于在的悉心指導(dǎo)下完成了。作為一名即將離開大學(xué)校門的學(xué)生,我把本次設(shè)計(jì)看作是大學(xué)中的最后一門功課，投入了巨大的時(shí)間和精力。設(shè)計(jì)題目是用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)公交車自動(dòng)報(bào)站。由于在大學(xué)中重點(diǎn)學(xué)習(xí)的是強(qiáng)電方面的知識(shí)，僅靠自己的力量完成設(shè)計(jì)任務(wù)的難度是相當(dāng)大的。在制作設(shè)計(jì)的過程中，我確實(shí)遇到了許多棘手的問題，碰到了很多的困難。但是，這些問題和困難在和

54、同學(xué)們的幫助下都被一一解決。在這段時(shí)間里，言傳身教，以他廣博的知識(shí)，敏銳的洞察力，多年的教學(xué)和工作經(jīng)驗(yàn)，在任務(wù)完成中給予我很大的幫助。在本次設(shè)計(jì)中，我不僅學(xué)到了很多科學(xué)知識(shí)和工作方法，而且學(xué)到了作為一個(gè)研究人員應(yīng)有的治學(xué)態(tài)度和為人處世的道理，這一切都將使我終身受益。謹(jǐn)在此向致以崇高的敬意！對(duì)給予我支持和幫助的所有同學(xué)們表示衷心的感謝！參考文獻(xiàn)1胡漢才.單片機(jī)原理及其接口技術(shù).北京：清華大學(xué)出版社，20042潘新民、王燕芳.微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù).北京：電子工業(yè)出版社，20063康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ)數(shù)字部分.北京：高等教育出版社，20024郭天祥.51單片機(jī)C語(yǔ)言教程.北京:電子工業(yè)出版社，2009

55、5王東等.基于GPS的公交車自動(dòng)報(bào)站系統(tǒng)的設(shè)計(jì).微型機(jī)與應(yīng)，20106楊烈軍.基于RFID的智能公交報(bào)站系統(tǒng).長(zhǎng)春理工大學(xué)學(xué)報(bào)，20117王娟等.公交自動(dòng)報(bào)站系統(tǒng)的設(shè)計(jì).自動(dòng)化技術(shù)與應(yīng)用，20108Winbond. ISD4004 Series Single-Chip Voice Record/Playback Devices. California: Information Storage Devices, Inc，20009National Semiconductor. LM2576/LM2576HV Series Step-Down Voltage Regulator. Hong Kong: Nat