智能公交車報(bào)站系統(tǒng)0602A

智能公交車報(bào)站系統(tǒng)作者姓名：姚偉奇專業(yè)班級(jí)：電氣二班指導(dǎo)教師：李琳琳摘要隨著時(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。公交車的開(kāi)展程度也是衡量一個(gè)城市興旺程度的表現(xiàn)。我國(guó)總理溫家寶說(shuō)：優(yōu)先開(kāi)展城市公共交通是符合中國(guó)實(shí)際的城市開(kāi)展和交通開(kāi)展的正確戰(zhàn)略思想。傳統(tǒng)公交車由乘務(wù)員人工報(bào)站，由于其效率低，效果差，工作強(qiáng)度大，現(xiàn)在已經(jīng)逐漸被淘汰。本文采用AT89C51系列單片機(jī)作為主控CPU，控制ISD4004語(yǔ)音控制電路以及LCD液晶顯示作為智能公交車報(bào)站系統(tǒng)的主要控制設(shè)備，利用89C51單片機(jī)作為CPU來(lái)進(jìn)行總體控制，通過(guò)語(yǔ)音控制電路進(jìn)行各種提示語(yǔ)音的播放，同時(shí)使用LCD液晶進(jìn)行顯示，實(shí)現(xiàn)了公共汽車的語(yǔ)音自動(dòng)報(bào)站以及文字提示的功能，實(shí)現(xiàn)了圖文、語(yǔ)音一體化協(xié)調(diào)工作。ISD4004語(yǔ)音系列芯片是美國(guó)ISD4004公司推出的產(chǎn)品，具有屢次重復(fù)錄放，存儲(chǔ)時(shí)間長(zhǎng)，使用時(shí)不需擴(kuò)充存儲(chǔ)器，所需外圍電路簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。本系統(tǒng)是以C語(yǔ)言來(lái)進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)，指令的執(zhí)行速度快，節(jié)省存儲(chǔ)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(jiǎn)潔明了,使硬件在軟件的控制下協(xié)調(diào)運(yùn)作。關(guān)鍵詞：AT89C51ISD4004報(bào)站系統(tǒng)Abstract：WiththeprogressofTheTimes,thebushasbecomeageneralapplicabilityandstudentsgotothefamilytransportation.Thelevelofdevelopmentofbusmeasuresacity’slevelofcovilizition.OurPrimeMinisterWenJiaBaosaid:Prioritytothedevelopment

ofurbanpublictransport

istherightstrategicideainlinewith

China'sactualdevelopmentof

urbandevelopment

andtransport

proper

strategicthinking.Duetothemicrocontrollertechnologyandelectronicvoicetechnologyrapidlydevelope.Atpresent,inthebusstops,alsofromthetraditionalartificialstops,graduallychangingintousingthemicrocomputercontrolsystemofbusstopannouncement.ThispaperintroducesthedesignprincipleofanewkindofbusautomaticstopsdisplaysystemandprovidesanewplantocontrolISD4004pronunciationchipandLCDdotmatrixtodisplaychinesecharactersby89C51MCU.ISD4004seriespronunciationchipistheproductsofISDcompany,withthecharactorofrepeatedrecording,longtimestorage,withoutexpandedmemorywhenusingandsimplecircuitoftheperiphery,etc.ThissystembasedonClanguageforsoftwaredesign,theinstructionexecutespeedlyandsavestoragespace.Inordertofacilitateexpansionandchange,thedesignofsoftwareadoptmodularstructure,maketheprogramdesignoflogicalrelationshipmoreconcise,makethehardwareunderthecontrolofthesoftwareoperationharmoniously.Useing89C51asCPUtooverallcontrolandthroughthespeechcontrolcircuittoplayvariouskindspeechhint.Realizingthebusstopsandcharactersofthevoiceoffunction,thetext,voiceintegrationarerealizedcoordinationlytoo.Reducethelaborintensityofsalespersonneldepartment,improvingthequalityofbusservice.Itisakindofnewproductsoftechnologyandfashion.Atthesametime,itgetsridoftraditionalelectronicscreen"line",tomakeitsapplicationbecomemoremarket-oriented.Thecharacteristicsof"flow"showsispraisedhighlybyadvertising.itisakindofnewmedia.Keywords：AT89C51ISD4004Stopannouncementsystems目錄第1章前言 41.1論文背景及研究意義 41.2開(kāi)展趨勢(shì) 41.3主要研究?jī)?nèi)容及相應(yīng)功能 5第2章總體方案 62.1系統(tǒng)總體框架 62.2方案比擬 62.2.1方案一 62.2.2方案二 72.2.3方案三 72.3方案選擇 82.4AT89C51介紹 82.4.1AT89C51主要性能參數(shù) 92.4.2功能特性概述 92.4.3AT89C51封裝模式 102.4.4引腳功能說(shuō)明 112.5ISD4004語(yǔ)音芯片介紹 132.5.1ISD4004語(yǔ)音芯片概述 132.5.2ISD4004引腳功能說(shuō)明 142.5.3工作原理與功能特性 16第3章系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì) 203.1電源電路設(shè)計(jì) 203.2主電路設(shè)計(jì) 233.3復(fù)位電路設(shè)計(jì) 23時(shí)鐘震蕩器 233.4ISD4004語(yǔ)音錄放電路 243.5按鍵控制電路 25第4章軟件局部設(shè)計(jì) 264.1軟件總體設(shè)計(jì) 264.2軟件各模塊設(shè)計(jì) 274.2.1延時(shí)子程序 274.2.2ISD4004語(yǔ)音錄放程序 284.2.3中斷控制程序 304.2.4LED點(diǎn)陣漢字顯示程序 31第5章系統(tǒng)調(diào)試 325.1常見(jiàn)硬件故障調(diào)試 32結(jié)束語(yǔ)： 33致謝 34第1章前言1.1論文背景及研究意義公交車為人們的工作、出行提供了方便快捷的效勞，是城市開(kāi)展、人們出行的重要交通工具之一，而一個(gè)公交車報(bào)站系統(tǒng)的優(yōu)劣也決定了人們對(duì)公交車的評(píng)價(jià)的好壞，因此公交車報(bào)站系統(tǒng)對(duì)于開(kāi)展城市公交有著重要的意義。傳統(tǒng)的公交車采用人工報(bào)站的方式，效率低，工作量大，不僅浪費(fèi)了大量人力物力，而且效果也不好。隨著科技的開(kāi)展，微型計(jì)算機(jī)已經(jīng)進(jìn)入了諸多領(lǐng)域，本文設(shè)計(jì)的系統(tǒng)采用AT89C51系列單片機(jī)，AT89C51是一種帶4K字節(jié)FLASH存儲(chǔ)器〔FPEROM—FlashProgrammableandErasableReadOnlyMemory〕的低電壓、高性能CMOS8位微處理器。在一些公交車自動(dòng)語(yǔ)音報(bào)站系統(tǒng)中，廣泛采用的是通過(guò)使用語(yǔ)音芯片進(jìn)行設(shè)計(jì)電路，然后通過(guò)MIC錄音電路以及功放電路進(jìn)行語(yǔ)音的錄制與播放，同時(shí)通過(guò)單片機(jī)對(duì)語(yǔ)音芯片進(jìn)行相應(yīng)的選擇以及功能的控制，從而完成語(yǔ)音報(bào)站。但是由于傳統(tǒng)的語(yǔ)音芯片的外圍電路比擬復(fù)雜，所以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜、易受干擾、不易控制并且精度不高。而ISD4004系列語(yǔ)音芯片，不需復(fù)雜的外圍電路和A／D轉(zhuǎn)換電路就能直接與單片機(jī)完成語(yǔ)音的錄制與播放，其優(yōu)點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)方便、精度高，可根據(jù)不同需要應(yīng)用于不同場(chǎng)合。基于提高對(duì)語(yǔ)音芯片的認(rèn)識(shí)和了解，尤其是對(duì)ISD4004系列的深入研究以及其用法與用途，結(jié)合實(shí)用、可行和典型的原那么而設(shè)計(jì)了本系統(tǒng)。1.2開(kāi)展趨勢(shì)公交車作為一座城市重要的交通工具，給人們提供便捷的出行的同時(shí)，也是城市一道亮麗的風(fēng)景，因此公交車的語(yǔ)音報(bào)站對(duì)于整個(gè)城市的開(kāi)展有著重要的意義，人性化的報(bào)站系統(tǒng)給乘客提供更舒心的效勞。如今，公交車報(bào)站系統(tǒng)有幾種形式，一種是語(yǔ)音報(bào)站系統(tǒng)和LED顯示屏的結(jié)合，乘客不僅能聽(tīng)到報(bào)站的聲音，與此同時(shí)還能夠通過(guò)LED顯示屏看到播放的信息，這種系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是能看到當(dāng)前的站位信息。還有一種是全自動(dòng)報(bào)站系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過(guò)GPS定位系統(tǒng)以及安裝在車內(nèi)的液晶顯示屏組成，當(dāng)公交車到站時(shí)，不用司機(jī)手動(dòng)按鈕，通過(guò)GPS定位確定到站的位置，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)語(yǔ)音報(bào)站以及顯示的功能，這種系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是完全不用司機(jī)通過(guò)按鍵來(lái)實(shí)現(xiàn)，更加人性化，但其造價(jià)昂貴，相應(yīng)的投資也會(huì)增加?？紤]到便捷和本錢問(wèn)題，本文涉及到的是利用單片機(jī)和語(yǔ)音芯片組成根本的系統(tǒng)，通過(guò)司機(jī)按鍵實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能。1.3主要研究?jī)?nèi)容及相應(yīng)功能本系統(tǒng)的主控器是AT89C51單片機(jī)輔助電路為ISD4004語(yǔ)音芯片組成的語(yǔ)音電路以及電源電路等，附加驅(qū)動(dòng)電路、按鍵、等組成，可實(shí)現(xiàn)對(duì)各種信息的播放，比方到站信息，警示語(yǔ)等。不僅給司機(jī)乘務(wù)員減輕了壓力，而且給乘客提供更直觀、人性化的效勞。第2章總體方案2.1系統(tǒng)總體框架系統(tǒng)主要要五大模塊組成，包括：CPU、電源、語(yǔ)音、顯示局部以及鍵盤電路，如圖2-1.圖2-1系統(tǒng)組成圖2-1系統(tǒng)組成2.2方案比擬2.2.1方案一公交車語(yǔ)音自動(dòng)報(bào)站器的設(shè)計(jì)，對(duì)車輪軸的轉(zhuǎn)角脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，將計(jì)數(shù)值與預(yù)置值比照，就可以確定報(bào)站時(shí)刻，最終到達(dá)準(zhǔn)確自動(dòng)報(bào)站的目的。以AT89C51為主控芯片，對(duì)所獲得的脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，并結(jié)合語(yǔ)音芯片ISD4004輸出語(yǔ)音。系主要統(tǒng)由脈沖檢測(cè)、脈沖計(jì)數(shù)、CPU控制、控制信號(hào)、語(yǔ)音芯片、放音電路、輸出顯示等組成。原理框圖如圖2－2所示。圖2－2原理框圖1.脈沖檢測(cè)：該系統(tǒng)主要是對(duì)輪軸所轉(zhuǎn)過(guò)的圈數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)，因?yàn)檐囕v運(yùn)行的環(huán)境比擬復(fù)雜，故采用霍爾元件DN6848作為信號(hào)的采集裝置，再經(jīng)光電耦合器4N25輸入給單片機(jī)。2.脈沖計(jì)數(shù)：光電耦合信號(hào)進(jìn)入89C51后，采用中斷方式對(duì)脈沖計(jì)數(shù)。外部晶振12MHz。3.CPU控制：程序中將計(jì)數(shù)值于預(yù)置值進(jìn)行比擬，判斷是否到站，如果到站就輸出信號(hào)控制語(yǔ)言芯片進(jìn)行報(bào)站。4.按鍵控制：用于手動(dòng)控制、手動(dòng)調(diào)整、預(yù)置值的輸入等5.語(yǔ)言芯片：采用ISD4004語(yǔ)音芯片，其主要特點(diǎn)是可擦寫，便于在不同公交線上使用。6.輸出顯示：LED點(diǎn)陣漢字顯示。2.2.2方案二第二種方案是利用8031單片機(jī)作為CPU來(lái)進(jìn)行總體控制，當(dāng)公交車到達(dá)某站時(shí)，汽車司機(jī)通過(guò)鍵盤來(lái)控制該系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)的報(bào)站操作，并且系統(tǒng)將使用狀態(tài)指示電路，給司機(jī)提供出當(dāng)前的行駛方向以及站名〔假設(shè)運(yùn)行方向與實(shí)際方向不符，司機(jī)可通過(guò)鍵盤來(lái)調(diào)整〕。原理圖框圖如圖2－3所示。圖2－3原理框圖本系統(tǒng)使用8031作為主控CPU，由CPU來(lái)控制語(yǔ)音合成芯片TC8830AF，使其工作在CPU控制模式下。由CPU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)，然后再通過(guò)語(yǔ)音輸出電路，進(jìn)行相應(yīng)的語(yǔ)音報(bào)站以及提示信息。CPU同時(shí)通過(guò)寫入的程序讀取漢字信息，送入LED點(diǎn)陣顯示系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行信息的漢字提示。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)音輸入電路輸入給語(yǔ)音合成電路中的語(yǔ)音合成芯片，通過(guò)語(yǔ)音合成芯片進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，并將生成的數(shù)字格式的語(yǔ)音信息存儲(chǔ)到語(yǔ)音存儲(chǔ)芯片中，以此建立語(yǔ)音庫(kù)，實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音報(bào)站。2.2.3方案三第三種方案采用的是AT89C51作為主控CPU，附加相應(yīng)的語(yǔ)音錄放電路、語(yǔ)音播報(bào)電路、LCD液晶顯示電路，按鍵電路等，組成整個(gè)系統(tǒng)。原理框圖如圖2-3圖2-3原理框圖該系統(tǒng)語(yǔ)音芯片采用的是ISD4004，其特點(diǎn)是可擦除次數(shù)多，掉電保存數(shù)據(jù)時(shí)間長(zhǎng)，高品質(zhì)的音質(zhì)，可對(duì)多段信息進(jìn)行尋址等。LCD顯示用的是LCD1602，可以對(duì)其進(jìn)行兩行的顯示，工作電壓與單片機(jī)的工作電壓相同，因此不需要再進(jìn)行電壓變換。此系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是造價(jià)低，操作簡(jiǎn)單，由于考慮到價(jià)格方面，故有些功能，比方GPS定位等硬件并未安裝到本系統(tǒng)中。2.3方案選擇通過(guò)將方案一與方案二以及方案三進(jìn)行比擬，方案一使用AT89C51作為主控制芯片，通過(guò)對(duì)里程的計(jì)數(shù)來(lái)控制報(bào)站時(shí)刻，優(yōu)點(diǎn)是無(wú)需人工操作，但其對(duì)精度要求較高，并且需要較大的本錢投入。方案二是采用的是8031單片機(jī)控制，通過(guò)鍵盤來(lái)控制公交車報(bào)站，8031是intel公司較早的產(chǎn)品，但由于其內(nèi)部沒(méi)有程序存儲(chǔ)器，實(shí)際使用方面已經(jīng)被市場(chǎng)淘汰，所以本課題決定選用方案三，它使用AT89C51作為主控制芯片，通過(guò)按鍵、LCD液晶顯示來(lái)顯示當(dāng)前的信息，選用的語(yǔ)音芯片是美國(guó)ISD公司的ISD4004，該芯片與其它語(yǔ)音芯片相比擬，其語(yǔ)音音質(zhì)好，錄放時(shí)間長(zhǎng)。系統(tǒng)由主控器以及電源電路、語(yǔ)音電路、鍵盤電路等組成，其中主控器采用AT89C51單片機(jī)，語(yǔ)音電路中的語(yǔ)音芯片采用ISD4004。2.4AT89C51介紹AT89C51是美國(guó)ATMEL公司生產(chǎn)的低電壓，高性能CMOS8位單片機(jī)，片內(nèi)含4Kbytes的可反復(fù)擦鞋的flash只讀存儲(chǔ)器和128kbytes的隨機(jī)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(RAM),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8位中央處理器〔CPU〕和Flash存儲(chǔ)單元。在眾多的51系列單片機(jī)中，要算ATMEL公司的AT89C51、AT89S51更實(shí)用，因他不但和8051指令、管腳完全兼容，而且其片內(nèi)的4K程序存儲(chǔ)器是FLASH工藝的，這種工藝的存儲(chǔ)器用戶可以用電的方式瞬間擦除、改寫，一般專為ATMELAT89xx做的編程器均帶有這些功能。顯而易見(jiàn)，這種單片機(jī)對(duì)開(kāi)發(fā)設(shè)備的要求很低，開(kāi)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)了你的勞動(dòng)成果。再著，AT89C51、AT89S51目前的售價(jià)比8031還低，市場(chǎng)供給也很充足，因此本系統(tǒng)中用到的主控器是性能比擬高的AT89C51單片機(jī)。2.4.1AT89C51主要性能參數(shù)·與MCS-51兼容·4K字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器·壽命：1000寫/擦循環(huán)·數(shù)據(jù)保存時(shí)間：10年·全靜態(tài)工作：0Hz-24MHz·三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定·128*8位內(nèi)部RAM·32可編程I/O線·兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器·5個(gè)中斷源·可編程串行通道·低功耗的閑置和掉電模式·片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路2.4.2功能特性概述AT89C51提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能：4k字節(jié)Flash閃速存儲(chǔ)器，128字節(jié)內(nèi)部RAM，32個(gè)I／O口線，兩個(gè)16位定時(shí)／計(jì)數(shù)器，一個(gè)5向量?jī)杉?jí)中斷結(jié)構(gòu)，一個(gè)全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時(shí)鐘電路。同時(shí)，AT89C51可降至0Hz的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式?？臻e方式停止CPU的工作，但允許RAM，定時(shí)／計(jì)數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式保存RAM中的內(nèi)容，但振蕩器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一個(gè)硬件復(fù)位。2.4.3AT89C51封裝模式AT89C51有如下幾種封裝，如圖2-4圖2-489C51封裝圖2-489C51封裝2.4.4引腳功能說(shuō)明·Vcc：電源電壓·GND：地·P0口：P0口是一組8位漏極開(kāi)路型雙向I／O口，也即地址／數(shù)據(jù)總線復(fù)用口。作為輸出口用時(shí)，每位能吸收電流的方式驅(qū)動(dòng)8個(gè)TTL邏輯門電路，對(duì)端口寫“1”可作為高阻抗輸入端用。在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器或程序存儲(chǔ)器時(shí)，這組口線分時(shí)轉(zhuǎn)換地址〔低8位〕和數(shù)據(jù)總線復(fù)用，在訪問(wèn)期間激活內(nèi)部上拉電阻。在FIash編程時(shí)，P0口接收指令字節(jié)，而在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)，校驗(yàn)時(shí)要求外接上拉電阻?！1口：P1是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I／O口，P1的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)〔吸收或輸出電流〕4個(gè)TTL邏輯門電路。對(duì)端口寫“1”，通過(guò)內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸入口。作輸入口使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流〔IIL〕。FIash編程和程序校驗(yàn)期間，P1接收低8位地址?！2口：P2是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I／O口，P2的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)〔吸收或輸出電流〕4個(gè)TTL邏輯門電路。對(duì)端口寫“1”，通過(guò)內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸入口，作輸入口使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流〔IIL〕。在訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器或16位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器〔例如執(zhí)行MOVX@DPTR指令〕時(shí)，P2口送出高8位地址數(shù)據(jù)。在訪問(wèn)8位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器〔如執(zhí)行MOVX@RI指令〕時(shí)，P2口線上的內(nèi)容〔也即特殊功能存放器〔SFR〕區(qū)中R2存放器的內(nèi)容〕，在整個(gè)訪問(wèn)期間不改變。Flash編程或校驗(yàn)時(shí)，P2亦接收高位地址和其它控制信號(hào)?！3口：P3口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I／O口。P3口輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)〔吸收或輸出電流〕4個(gè)TTL邏輯門電路。對(duì)P3口寫入“1”時(shí)，它們被內(nèi)部上拉電阻拉高并可作為輸入端口。作輸入端時(shí)，被外部拉低的P3口將用上拉電阻輸出電流。除此之外P3口還有很重要的第二功能，如表2-1表2-1P3口第二功能表端口引腳第二功能端口引腳第二功能RXD(P3.0)串行輸入口T0(P3.4)定時(shí)/計(jì)數(shù)器0外部輸入TXD(P3.1)串行輸出口T1(P3.5)定時(shí)/計(jì)數(shù)器1外部輸入INT0(P3.2)外中斷0WR(P3.6)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通INT1(P3.3)外中斷1RD(P3.7)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通·RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器工作時(shí)，RST引腳出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期以上高電平將使單片機(jī)復(fù)位。·ALE／PROG：當(dāng)訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，ALE〔地址鎖存允許〕輸出脈沖用于鎖存地址的低8位字節(jié)。即使不訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器，ALE仍以時(shí)鐘振蕩頻率的l／6輸出固定的正脈沖信號(hào)，因此它可對(duì)外輸出時(shí)鐘或用于定時(shí)目的。要注意的是：每當(dāng)訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)將跳過(guò)一個(gè)ALE脈沖。對(duì)Flash存儲(chǔ)器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖〔PROG〕。如有必要，可通過(guò)對(duì)特殊功能存放器〔SFR〕區(qū)中的8EH單元的DO位置位，可禁止ALE操作。該位置位后，只有一條MOVX和MOVC指令A(yù)LE才會(huì)被激活。此外，該引腳會(huì)被微弱拉高，單片機(jī)執(zhí)行外部程序時(shí)，應(yīng)設(shè)置ALE無(wú)效?！SEN：程序儲(chǔ)存允許〔PSEN〕輸出是外部程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào)，當(dāng)AT89C51由外部程序存儲(chǔ)器取指令〔或數(shù)據(jù)〕時(shí)，每個(gè)機(jī)器周期兩次PSEN有效，即輸出兩個(gè)脈沖。在此期間，當(dāng)訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，這兩次有效的PSEN信號(hào)不出現(xiàn)?！A／VPP：外部訪問(wèn)允許。欲使CPU僅訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器〔地址為0000H—FFFFH〕，EA端必須保持低電平〔接地〕。需注意的是：如果加密位LB1被編程，復(fù)位時(shí)內(nèi)部會(huì)鎖存EA端狀態(tài)。如EA端為高電平〔接VCC端〕，CPU那么執(zhí)行內(nèi)部程序存儲(chǔ)器中的指令。Flash存儲(chǔ)器編程時(shí)，該引腳加上+12V的編程允許電源Vpp，當(dāng)然這必須是該器件是使用12V編程電壓Vpp。·XTAL1：振蕩器反相放大器的及內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端?！TAL2：振蕩器反相放大器的輸出端。·時(shí)鐘振蕩器：AT89C5l中有一個(gè)用于構(gòu)成內(nèi)部振蕩器的高增益反相放大器，引腳XTAL1和XTAL2分別是該放大器的輸入端和輸出端。這個(gè)放大器與作為反應(yīng)元件的片外石英晶體或陶瓷諧振器一起構(gòu)成自激振蕩器，振蕩電路外接石英晶體〔或陶瓷諧振器〕及電容C1、C2接在放大器的反應(yīng)回路中構(gòu)成并聯(lián)振蕩電路。對(duì)外接電容C1、C2雖然沒(méi)有十分嚴(yán)格的要求，但電容容量的大小會(huì)輕微影響振蕩頻率的上下、振蕩器工作的穩(wěn)定性、起振的難易程序及溫度穩(wěn)定性，如果使用石英晶體，我們推薦電容使用30pF±10pF，而如使用陶瓷諧振器建議選擇40pF±10F。2.5ISD4004語(yǔ)音芯片介紹ISD4004具有8到16分鐘的錄音時(shí)長(zhǎng)，工作電壓是3V，高品質(zhì)的錄音回放，并且不需要考慮其算法，掉電保存時(shí)間可達(dá)100年，可反復(fù)錄音10萬(wàn)次，可對(duì)多段信息進(jìn)行尋址。具體的ISD4004系列的錄放時(shí)長(zhǎng)以及輸入采樣等數(shù)據(jù)如表2-2表2-2ISD4004系列芯片錄放時(shí)長(zhǎng)型號(hào)時(shí)間(min)輸入采樣〔Hz〕典型帶寬(Hz)ISD4004-08883.4ISD4004-10106.42.7ISD4004-12125.32.3ISD4004-161641.72.5.1ISD4004語(yǔ)音芯片概述WINBOND公司的ISD系列語(yǔ)音芯片采用了“直接模擬量存儲(chǔ)”(DAST)專利技術(shù)，信號(hào)無(wú)需經(jīng)過(guò)D/A，A/D轉(zhuǎn)換，數(shù)字壓縮和語(yǔ)音合成等復(fù)雜的數(shù)字信號(hào)處理過(guò)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(tīng)主觀評(píng)價(jià)可以到達(dá)磁帶錄音機(jī)的水平，是目前市場(chǎng)上錄放效果最好的語(yǔ)音電路之一。ISD4004是美國(guó)ISD公司制造的一種新款語(yǔ)音芯片。與ISD其它系列語(yǔ)音產(chǎn)品不同的是，ISD4004是一種微控制器“從”設(shè)備，而“主”控制器可以是內(nèi)置有SPI兼容接口的微控制器，也可以用I/O仿真SPI通信協(xié)議。ISD4004系列工作電壓為3V，單片錄放時(shí)間為8～16分鐘，本系統(tǒng)采用的是8分鐘的ISD4004語(yǔ)音芯片，其優(yōu)點(diǎn)是音質(zhì)好，適用于移動(dòng)及其它便攜式電子產(chǎn)品中。該芯片采用CMOS技術(shù)，內(nèi)含振蕩器、抗混疊濾波器、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。芯片的所有操作必須由微控制器控制，操作命令可通過(guò)串行通信接口〔SPI或Microwire〕送入。ISD4004采用多電平直接模擬量存儲(chǔ)技術(shù)，每個(gè)采樣值直接存貯在片內(nèi)閃爍存貯器中，因此能非常真實(shí)、自然地再現(xiàn)語(yǔ)音、音調(diào)和效果聲，防止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(zhǎng)，音質(zhì)那么有所下降，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(wàn)次。ISD4004語(yǔ)音芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2-5所示圖2-5ISD4004語(yǔ)音芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)2.5.2ISD4004引腳功能說(shuō)明圖2-6ISD4004芯片結(jié)構(gòu)ISD4004的引腳排列如圖1所示，各引腳功能如下：·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小，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?！さ鼐€〔VSSA，VSSD〕：芯片內(nèi)部的模擬和數(shù)字電路也使用不同的地線。·同相模擬輸入〔ANAIN+〕：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3kΩ電阻輸入阻抗決定了芯片頻帶的低端截止頻率。差分驅(qū)動(dòng)時(shí)，信號(hào)最大幅度為峰峰值16mV，與ISD33000系列相同。·反相模擬輸入〔ANAIN-〕：差分驅(qū)動(dòng)時(shí)，為錄音信號(hào)的反相輸入端。信號(hào)通過(guò)耦合電容輸入，最大幅度為峰峰值16mV?！ひ纛l輸出〔AUDOUT〕：提供音頻輸出，可驅(qū)動(dòng)5kΩ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?！ご休斎搿睲OSI〕：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?！ご休敵觥睲ISO〕：ISD的串行輸出端。ISD未選中時(shí)，本端呈高阻態(tài)?！ご袝r(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(kāi)路輸出。ISD在任何操作〔包括快進(jìn)〕中檢測(cè)到EOM或IVF時(shí)，本端變低并保持。中斷狀態(tài)在下一個(gè)SPI周期開(kāi)始時(shí)去除。中斷狀態(tài)也可用RINT指令讀取。·OVF標(biāo)志用來(lái)指示ISD的錄、放操作已到達(dá)存儲(chǔ)器的末尾。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?！ば械刂窌r(shí)鐘〔RAC〕：漏極開(kāi)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)保持高電平的時(shí)間為175ms，低電平時(shí)間為25ms。在快進(jìn)模式，RAC可保持高電平218.75μs，低電平31.25μs。該端可用于存儲(chǔ)管理技術(shù)。2.5.3工作原理與功能特性ISD4004聲音錄放采用CchipCorder專利技術(shù)，即無(wú)須A/D轉(zhuǎn)換和壓縮就可以直接儲(chǔ)存，沒(méi)有A/D轉(zhuǎn)換誤差，在個(gè)記錄位〔BIT〕可存儲(chǔ)250級(jí)聲音信號(hào)，相當(dāng)于通常的A/D記錄的8倍。·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，該協(xié)議假定微控制器的SPI移位存放器在SCLK的下降沿工作，因此對(duì)于ISD4004而言，在時(shí)鐘上升沿將鎖存MOSI引腳的數(shù)據(jù)，而在下降沿那么將數(shù)據(jù)送至MISO引腳?！PI接口指令SPI的接口指令如表2-3所列。表2-3SPI的接口指令指令8位控制碼操作摘要POWERUP00100XXX<XXXXXXXXXXXXXXXX>上電：等待TPUD后操作可以工作SETPLAY11100XXX<A15～A0>從指定地址開(kāi)始放音。必須后跟PLAY指令使放音繼續(xù)PLAY11110XXX<XXXXXXXXXXXXXXX>從當(dāng)前地址開(kāi)始錄音〔直至EOM或OVF〕SETREC10100XXX<A15～A0>從指定地址開(kāi)始錄音。必須后跟REC指令錄音繼續(xù)REC10110XXX<XXXXXXXXXXXXXXXX>從當(dāng)前址開(kāi)始錄音〔直至OVF或停止〕SETMC11101XXX<A15～A0>從指定地址開(kāi)始快，必須后跟MC指令快進(jìn)繼續(xù)MC11111XXX<XXXXXXXXXXXXXXXX>停止當(dāng)前操作STOPWRDN0X01XXXX<XXXXXXXXXXXXXXXX>停止當(dāng)前操作并掉電RINT0X110XXX<XXXXXXXXXXXXXXXXX>讀狀態(tài)：OVF和EOM·SPI端口的控制位SPI端口控制位如圖2-6所示。圖2-6SPI端口控制位·SPI控制存放器SPI控制存放器控制器件可以實(shí)現(xiàn)如錄放、錄音、信息檢索〔快進(jìn)〕、上電/掉電、開(kāi)始和停止操作、忽略地址指針等功能。具體控制位如表2-4所列。表2-4控制存放器功能表位值功能位值功能RUN==10開(kāi)始停止PU==10上電掉電P/R==10放音錄音IAB==10忽略輸入地址存放內(nèi)容使用輸入地址存放內(nèi)容MC==10允許快進(jìn)禁止快進(jìn)P15-P0A15-A0行指針存放器輸出輸入地址存放器當(dāng)IAB置0時(shí)，錄、放操作從A9～A0地址開(kāi)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，否那么器件在同一個(gè)地址上將反復(fù)循環(huán)。這一點(diǎn)對(duì)語(yǔ)音提示功能很有用。RAC腳和IAB位可用于信息管理。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移位存放器在SCLK的下降沿動(dòng)作,因此對(duì)ISD4004MP語(yǔ)音芯片而言,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：1.所有串行數(shù)據(jù)傳輸開(kāi)始于SS下降沿。2.SS在傳輸期間必須保持為低電平,在兩條指令之間那么保持為高電平。3.數(shù)據(jù)在時(shí)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(kāi)始錄放操作。5.指令格式是(8位控制碼)加(16位地址碼)。6.ISD的任何操作(含快進(jìn))如果遇到EOM或OVF,那么產(chǎn)生一個(gè)中斷,該中斷狀態(tài)在下一個(gè)SPI周期開(kāi)始時(shí)被去除。7.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(kāi)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(shí)開(kāi)始,置0時(shí)結(jié)束。9.所有指令都在SS端上升沿開(kāi)始執(zhí)行。(一)信息快進(jìn)用戶不必知道信息確實(shí)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)器加1,指向下條信息的開(kāi)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(kāi)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(huì)從此00地址開(kāi)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,那么按以下時(shí)序:

1.發(fā)POWERUP命令;

2.等待TPUD(上電延時(shí));

3.發(fā)POWERUP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(kāi)始錄音,一直到出現(xiàn)OVF(存貯器末尾)時(shí),錄音停止。

指令表第3章系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì)3.1電源電路設(shè)計(jì)ISD4004工作時(shí)的的工作電壓是3V,而AT89C51單片機(jī)的工作電壓是5V，所以就必須有電源電路，將5V的電壓轉(zhuǎn)換成3V的電壓供ISD4004語(yǔ)音芯片使用，本電路采用LM317電源電路，輸入為5V，輸出為3V的一個(gè)穩(wěn)壓電路。其原理是利用電容濾波，使語(yǔ)音電路噪聲減少，從而能提供比擬穩(wěn)定的穩(wěn)壓電源。電源電路如圖3-1圖3-1LM317是美國(guó)國(guó)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(jiǎn)單，僅需兩個(gè)外接電阻來(lái)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(guò)載保護(hù)、平安區(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(guò)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。比方把調(diào)整端懸浮到一個(gè)較高的電壓上，可以用來(lái)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(guò)LM117/LM317的極限就行。當(dāng)然還要防止輸出端短路。還可以把調(diào)整端接到一個(gè)可編程電壓上，實(shí)現(xiàn)可編程的電源輸出。特性簡(jiǎn)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(guò)流、過(guò)熱保護(hù)。調(diào)整管平安工作區(qū)保護(hù)。標(biāo)準(zhǔn)三端晶體管封裝。電壓范圍:LM117/LM3171.25V至37V連續(xù)可調(diào)。其封裝形式如圖3-2所示：圖3-2LM317封裝管腳如圖3-3所示。圖3-3LM317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1.532V...電流1.5A...不過(guò)在用的時(shí)候要注意功耗問(wèn)題...注意散熱問(wèn)題。LM317有三個(gè)引腳.一個(gè)輸入一個(gè)輸出一個(gè)電壓調(diào)節(jié)。輸入引腳輸入正電壓,輸出引腳接負(fù)載,電壓調(diào)節(jié)引腳一個(gè)引腳接電阻(200左右)在輸出引腳,另一個(gè)接可調(diào)電阻(幾K)接于地.輸入和輸出引腳對(duì)地要接濾波電容.LM317應(yīng)用電路圖如圖3-4：圖3-4LM317應(yīng)用電路圖當(dāng)穩(wěn)壓器離電源濾波器有一定的距離是Cn是必需的Cn對(duì)穩(wěn)定性而言不必要；但改良瞬態(tài)響應(yīng)Vout=1.25V(1+R2/R1)+IadjR2因?yàn)镮adj控制在小于100ua，這一項(xiàng)的誤差在多數(shù)應(yīng)用鐘可忽略。3.2主電路設(shè)計(jì)主電路由單片機(jī)AT89C51作為主控CPU，ISD4004語(yǔ)音芯片組成語(yǔ)音錄放電路，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)語(yǔ)音的錄制以及播放，顯示模塊采用的是LCD1602，用于顯示當(dāng)前的站位信息，顯示分上下兩行，上面一行顯示設(shè)計(jì)者姓名，下面一行顯示到站信息。3.3復(fù)位電路設(shè)計(jì)ccccAT89C51RST8.2k10uF+VccGND17圖3-589C51復(fù)位電路時(shí)鐘震蕩器AT89C51中有一個(gè)用于構(gòu)成內(nèi)部震蕩器的高增益反相放大器，引腳XTAL1和XTAL2分別是該放大器的輸入端和輸出端。這個(gè)放大器與作為反應(yīng)元件的片外石英晶體或陶瓷諧振器一起構(gòu)成自然震蕩器。外接石英晶體及電容C1，C2接在放大器的反應(yīng)回路中構(gòu)成并聯(lián)震蕩電路。對(duì)外接電容C1，C2雖然沒(méi)有十分嚴(yán)格的要求，但電容容量的大小會(huì)輕微影響震蕩頻率的上下、震蕩器工作的穩(wěn)定性、起振的難易程序及溫度穩(wěn)定性。如果使用石英晶體，我們推薦電容使用30PF±10PF，而如果使用陶瓷振蕩器建議選擇40PF±10PF。用戶也可以采用外部時(shí)鐘。采用外部時(shí)鐘的電路如圖示。這種情況下，外部時(shí)鐘脈沖接到XTAL1端，即內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端，XTAL2那么懸空。由于外部時(shí)鐘信號(hào)是通過(guò)一個(gè)2分頻觸發(fā)器后作為內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)的，所以對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)的占空比沒(méi)有特殊要求，但最小高電平持續(xù)時(shí)間和最大的低電平持續(xù)時(shí)間應(yīng)符合產(chǎn)品技術(shù)條件的要求。圖3-6內(nèi)部振蕩電路圖3-7外部振蕩電路3.4ISD4004語(yǔ)音錄放電路語(yǔ)音錄放電路如下：使用的是ISD4004-8MS以及其外圍錄放電路，外圍電路相當(dāng)簡(jiǎn)單。由于其可以進(jìn)行直接模擬信號(hào)的存儲(chǔ)，省去了信號(hào)模數(shù)轉(zhuǎn)換的相關(guān)電路，使得信號(hào)更加的穩(wěn)定、錄放音質(zhì)量好。同時(shí)單片8至16分鐘語(yǔ)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1μA，不耗電信息保存100年(典型值)，高質(zhì)量、自然的語(yǔ)音復(fù)原技術(shù)，10萬(wàn)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(duì)錄制語(yǔ)音進(jìn)行放大處理，同時(shí)通過(guò)LM386及喇叭，對(duì)輸出語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行放大播放，讓語(yǔ)音質(zhì)量以及穩(wěn)定性更加高。電路圖如圖3-8所示。圖3-8ISD4004語(yǔ)音錄放電路3.5按鍵控制電路利用按鍵與單片機(jī)相關(guān)引腳進(jìn)行連接，我們都知道單片機(jī)的引腳在工作狀態(tài)時(shí)無(wú)負(fù)載時(shí)均是高電平，故如果需要進(jìn)行相關(guān)控制，只需其通過(guò)按鍵與地連接，然后通過(guò)程序控制，當(dāng)按鍵按下時(shí)，程序控制其他的引腳上下變化，從而讓語(yǔ)音報(bào)站以及漢字顯示。其中所接按鍵的接口功能為：P1.0=下一站，P1.1=上一站，P1.2=復(fù)位。電路圖如圖3-9所示。圖3-9按鍵控制電路圖本章節(jié)主要是對(duì)電路的硬件個(gè)局部的設(shè)計(jì)，電路的各局部硬件功能設(shè)計(jì)根本完成。3.5電路仿真局部用proteus畫完硬件電路圖之后，接下來(lái)的工作就是對(duì)硬件電路進(jìn)行仿真，以驗(yàn)證硬件電路理論上的可行性以及正確性與否，從而為接下來(lái)做實(shí)物電路作為理論根底。仿真是整個(gè)硬件及軟件設(shè)計(jì)的整合，硬件直接表達(dá)在仿真畫面上，而軟件作為系統(tǒng)的精髓那么加載到CPU里面，控制整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行。仿真用到的仿真軟件是proteus，Proteus是世界上著名的EDA工具(仿真軟件)，從原理圖布圖、代碼調(diào)試再到單片機(jī)與外圍電路的協(xié)同仿真，一鍵切換到PCB設(shè)計(jì)，真正實(shí)現(xiàn)了從概念到產(chǎn)品的完整設(shè)計(jì)。是目前世界上唯一將電路仿真軟件、PCB設(shè)計(jì)軟件和虛擬模型仿真軟件三合一的設(shè)計(jì)平臺(tái)，其處理器模型支持8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM、8086和MSP430在編譯方面，它也支持IAR、Keil和MPLAB等多種編譯器。本論文用到的編譯器是KEIL，仿真前首先將程序在KEIL里編譯生成.HEX文件，然后加載到proteus里面的89C51，從而進(jìn)行仿真。3.5.1keil軟件簡(jiǎn)介單片機(jī)開(kāi)發(fā)中除必要的硬件外，同樣離不開(kāi)軟件，我們寫的匯編語(yǔ)言源程序要變?yōu)镃PU可以執(zhí)行的機(jī)器碼有兩種方法，一種是手工匯編，另一種是機(jī)器匯編，目前已極少使用手工匯編的方法了。機(jī)器匯編是通過(guò)匯編軟件將源程序變?yōu)闄C(jī)器碼，用于MCS-51單片機(jī)的匯編軟件有早期的A51，隨著單片機(jī)開(kāi)發(fā)技術(shù)的不斷開(kāi)展，從普遍使用匯編語(yǔ)言到逐漸使用高級(jí)語(yǔ)言開(kāi)發(fā)，單片機(jī)的開(kāi)發(fā)軟件也在不斷開(kāi)展，Keil軟件是目前最流行開(kāi)發(fā)MCS-51系列單片機(jī)的軟件，這從近年來(lái)各仿真機(jī)廠商紛紛宣布全面支持Keil即可看出。Keil提供了包括C編譯器、宏匯編、連接器、庫(kù)管理和一個(gè)功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開(kāi)發(fā)方案，通過(guò)一個(gè)集成開(kāi)發(fā)環(huán)境〔uVision〕將這些局部組合在一起。運(yùn)行Keil軟件需要Pentium或以上的CPU，16MB或更多RAM、20M以上空閑的硬盤空間、WIN98、NT、WIN2000、WINXP等操作系統(tǒng)。掌握這一軟件的使用對(duì)于使用51系列單片機(jī)的愛(ài)好者來(lái)說(shuō)是十分必要的，如果你使用C語(yǔ)言編程，那么Keil幾乎就是你的不二之選〔目前在國(guó)內(nèi)你只能買到該軟件、而你買的仿真機(jī)也很可能只支持該軟件〕，即使不使用C語(yǔ)言而僅用匯編語(yǔ)言編程，其方便易用的集成環(huán)境、強(qiáng)大的軟件仿真調(diào)試工具也會(huì)令你事半功倍。3.5.2仿真結(jié)果通過(guò)KEIL軟件的編譯生成.HEX文件之后，將.HEX文件加載到89C51中，點(diǎn)擊proteus中的play按鈕進(jìn)行仿真。在加載完所需的文件之后，仿真就做出來(lái)了。由于proteus中的元件庫(kù)里沒(méi)有ISD4004芯片，所以仿真局部只做了系統(tǒng)的顯示局部。初始化界面如圖3-10，其中LCD第一行顯示的是作者的姓名，第二行顯示的是下一站到站，當(dāng)按下P1.0〔下一站〕按鈕之后，LCD顯示下一站內(nèi)容，按下P1.1〔上一站〕按鈕之后，LCD顯示上一站內(nèi)容，如圖3-11，,當(dāng)按下P1.2〔復(fù)位〕按鈕之后，LCD復(fù)位，顯示的是初始界面，也就是圖3-10所顯示的內(nèi)容。圖3-10初始化界面圖3-11下一站第4章軟件局部設(shè)計(jì)4.1軟件總體設(shè)計(jì)基于isd4004的公交車語(yǔ)音報(bào)站系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是在總體設(shè)計(jì)和硬件設(shè)計(jì)的根底上，確定程序結(jié)構(gòu)、分配單片機(jī)內(nèi)部ROM資源以及語(yǔ)音芯片資源、劃分功能模塊、主程序和各模塊之間程序的設(shè)計(jì)。本系統(tǒng)用到的軟件開(kāi)發(fā)工具是keilc51,編程完成之后把各個(gè)模塊的子程序結(jié)合起來(lái)，就構(gòu)成了一個(gè)完整的系統(tǒng)程序，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)單片機(jī)、語(yǔ)音芯片以及LCD的初始化設(shè)置及相應(yīng)功能的實(shí)現(xiàn)，到達(dá)軟硬件相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)對(duì)語(yǔ)音錄放報(bào)站以及漢字的顯示功能。整個(gè)系統(tǒng)程序包括主程序和延時(shí)子程序、ISD語(yǔ)音錄放程序以及顯示程序等幾局部。AT89C51單片機(jī)提供了按鍵、顯示和ISD4004所需接口。AT89C51作為主控CPU用于接收和發(fā)送電平信號(hào)，并將相應(yīng)指令傳給ISD4004，同時(shí)又監(jiān)控ISD4004的中斷輸出。當(dāng)開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，讀取ISD4004的狀態(tài)存放器，從而根據(jù)OVF和EOM的狀態(tài)進(jìn)行相應(yīng)的處理。當(dāng)OVF=1，即存儲(chǔ)器溢出時(shí)，那么不管當(dāng)前為何種狀態(tài)均將ISD4004的地址置零，并繼續(xù)運(yùn)行原指令；當(dāng)EOM=1時(shí)，當(dāng)前狀態(tài)只可能為放音或快進(jìn)，假設(shè)為快進(jìn)那么置為放音態(tài)，并繼續(xù)運(yùn)行。如此設(shè)計(jì)便實(shí)現(xiàn)了循環(huán)錄放的功能，同時(shí)在快進(jìn)時(shí)，自動(dòng)停止在下一個(gè)語(yǔ)音段開(kāi)始處，并繼續(xù)放音。流程圖如圖4-1所示。圖4-1主程序流程圖主程序主要調(diào)用了4個(gè)子程序，分別是延時(shí)子程序、ISD4004語(yǔ)音錄放程序、LCD顯示子程序、中斷控制程序等。4.2軟件各模塊設(shè)計(jì)延時(shí)子程序?yàn)榱司_的控制單總線接口的特殊時(shí)序要求，那么延時(shí)函數(shù)是相當(dāng)關(guān)鍵的，延時(shí)函數(shù)是所有讀控制和寫控制的組成局部以及顯示時(shí)延時(shí)用到的函數(shù)。下面是us的延時(shí)(12M)子程序和ms的延時(shí)(12M)子程序。voiddelay1(void){int16i;for(i=0;i<50;i++);}voiddelay(unsignedinttime)//延時(shí)n微秒{while(time!=0){time--;}}voiddelayms(unsignedcharg){/*延時(shí)gms*/unsignedchari,j; for(i=0;i<g;i++){ for(j=0;j<121;j++){;}}}4.2.2ISD4004語(yǔ)音錄放程序程序流程圖如圖4-2所示:圖4-2語(yǔ)音錄放程序流程圖//***********************************//入口：放音位置的上下位//放音程序//功能：從指定位置放音//***********************************voidplay(unsignedcharadl,unsignedcharadh){unsignedcharovflog;while(AN==0){;}isd_setplay(adl,adh);//發(fā)送setplay指令，從0x0000地址開(kāi)始放音do{isd_play();//發(fā)送放音指令delay(20);while(ISD_INT==1)//等待放音完畢的EOM中斷信號(hào){;}LED2=1;isd_stop();//放音完畢，發(fā)送stop指令if(ovflog==chk_isdovf())//檢查芯片是否溢出，如溢出那么停止放音，芯片復(fù)位break;while(AN==1)//等待AN鍵再次按下{if(STOP==0)break;if(AN==0)delayms(20);}}while(AN==0);//An鍵再次按下，播放下一段語(yǔ)音}4.2.3中斷控制程序中斷定時(shí)控制程序，對(duì)LED點(diǎn)陣動(dòng)態(tài)掃描進(jìn)行控制，同時(shí)也對(duì)漢字顯示進(jìn)行中斷控制，讓漢字可以按照從右至左的順序進(jìn)行滾動(dòng)顯示。/*