基于at89c51的公交車語音報站器的論文-資料下載頁

【導讀】的公交報站系統具有語音和顯示報站的基本功能，但由于報站時采用司機手動切換，漏下，對于公交運營產生了很大負面影響，更會對乘客造成很多不必要的影響。站前語音報站，并且有LED數碼管顯示，到總站時公交車可向總站發送到站信息，方便總站安排公交車次。本課題要求設計一公交車自動報站系統，以實現公交車的。LED點陣電路進行漢字顯示。本設計要求利用AT89C51作為主控芯片完成主控電路

　　

【正文】 求更高精度 ,可從本端輸入外部時鐘 (如前表所列 )。由于內部的防混淆及平滑濾波器已設定 ,故上述推薦的時鐘頻率不應改變。輸入時鐘的占空比無關緊要 ,因內部首先進行了分頻。在不外接地時鐘時 ,此端必須接地。 自動靜噪 (AMCAP)： 當錄音信號電平下降到內部設定的某一閾值以下時 ,自動靜噪功能使信號衰弱 ,這樣有助于養活無信號 (靜音 )時的噪聲。通常本端對地接 1mF 的電容 ,構成內部信號電平峰值檢測電路的一部分。檢出的峰值電平與內部設定的閾值作比較 ,決定自動靜噪功 能的翻轉點。大信號時 ,自動靜噪電路不衰減 ,靜音時衰減6dB。 1mF 的電容也影響自動靜噪電路對信號幅度的響應速度。本端接 VCCA 則禁止自動靜噪。 3 極限參數 （ 1） 支流電源電壓范圍（ Vcc～ Vss）： ～ + （ 2） 輸入電壓范圍（所有引腳）：（ ）～（ Vcc+） （ 3） 輸入電壓范圍（所有引腳，輸入電流不超過177。 20mA）：（ ）～（ Vcc+） （ 4） 輸入電壓范圍（ MOSI、 SCLK、 INT、 RAC、 SS 引腳，輸入電流不超過177。20mA）：（ ）～ （ 5） 結溫： +150℃ 硬件電路的設計 20 （ 6） 存儲溫度范圍（ Tstg）： 65～ +150℃ （ 7） 引腳焊接溫度（ 10s）： +300℃ 4 串行外圍接口 SPI ISD4004 的串行操作是通過 SPI 串行接口實現的， SPI 串行接口協議如下： 數據傳輸協議設定微控制器 SPI 的移位寄存器是有串行時鐘 SCLK 的下降沿驅動。而對 ISD4004 數據輸入是由 MOSI 引腳上的上升沿驅動，數據輸出是由 MISO引腳上的下降沿驅動。 （ 1） 所有串行數據傳送都是由 /SS 引腳上的下降沿開始。 （ 2） 在所有串行通信期間， /SS 引腳上都保持低電平，而在兩條指令之間保持高電平。 （ 3） 數據輸入由時鐘的上升沿驅動，數據輸出由時鐘的下降沿驅動。 （ 4） 錄音和放音操作的初始化是通過把 /SS 引腳為低電平使能芯片，把操作碼和地址串行輸入。 （ 5） 輸入操作碼和地址的格式如下： 8 位控制碼 和 16 位地址 （ 6） 每個由 EOM 或溢出產生的結果信號都將產生中斷，包括報文周期插入周期。當下一次初始化 SPI 周期時，中斷將被清除。 （ 7） 當中斷數據被移位移出 MISO引腳時，控制和地址數據就同時被移進 MOSI引腳。需要注意的是，移入的數據與當前系統的操作是一致的。有可能在同一個 SPI 周期讀中斷數據和啟動一個新的操作。 （ 8） 任何一個操作都 是從 RUN 位被置 1 開始，由 RUN 位清零結束。 （ 9） 所有的操作都是有 /SS 的上升沿開始。 SPI 控制寄存器用于各個期間功能的控制，這些控制包括放音、錄音、報文插入、上電和掉電、啟動和停止操作以及忽略地址指針等。 以下是控制寄存器的說明： （ 1） N 控制寄存器：用于控制操作。當其為 1 時，啟動操作；當其為 0 時，停止操作。 （ 2） /R 控制寄存器：用于選擇放音和錄音操作。當其為 1 時選擇放音操作；當其為 0 時，選擇錄音操作。 硬件電路的設計 21 圖 3－ 14 SPI 端口及其相關控制位示意圖 （ 3） MC 控制寄存器：用語控制報文插入功能。當其為 1 時，允許報文插入；當其為 0 時，關閉報文插入功能。 （ 4） PU控制寄存器：用于主電源控制。當其為 1 時，控制上電；當其為 0 時，掉電進入節能狀態。 （ 5） IAB 控制寄存器：忽略地址控制位。當其為 1 時，忽略輸入地址寄存器的內容 A9A0/A15A0。當其為 0 時，使用在操作上使用的輸入地址寄存器的內容 A9A0/A15A0。 當 IAB 被清 0 時，放音或錄音操作就從地址A9A0/A15A0 開始。為了連續放音或錄音， IAB 應該在相應行結束前變為 1，否則將會從同一行的地址處重復操作。存 儲器管理時， RAC（行地址時鐘）引腳和 IAB 可以用來繞著存儲器分段移動。 （ 6） P9P0/P15P0：行指針寄存器的輸出 。 （ 7） A9A0/A15A0：輸入地址寄存器 [12] 。 錄音、放音電路的設計 ISD4004 聲音錄放器件的采樣頻率為 ，它單片錄放時間有 8min、 10min、12min 和 16min 幾種，其采用內置非易失性 FLASH 存儲器，這種快擦寫存儲器斷電不會丟失數據，所以保存數據不需要耗電。典型的被存儲信息可以保存時間高達100 年，同一 個存儲單元可以反復被錄音 10 萬次。 功放電路的設計 ISD4004 芯片的音頻輸出引腳 AUD OUT 可以驅動一個 5k? 的負載，當器件上電后，該引腳輸出的電源為 。本設計中選用的放大器是 LM386， LM386 是為低電壓應用設計的音頻功率放大器，其工作電壓為 6V，最大失真度為 ，功率頻響為 20～ 100kHz。功放電路連線圖如圖 3－ 15 所示。 MOSI C4 C3 C2 C1 C0 A15 A14 A13 A12 A11 A10 A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 報文插入 (MC) 忽略的地址 (IAB) 上電 (PU) 放音 /錄音 (P/R) 運行 MISO OVF EOM P0 P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8 P9 P10 P11 P12 P13 P14 P15 0 0 0 0 0 0 硬件電路的設計 22 220uF0 . 0 4 7 u F220uFAUDOUT10K312+U5L M 3 8 6325614 8710+ + 6 V+ 圖 3－ 15 功放電路 由于功率放大器 LM386 要接 +6V 電壓，因此還需要一個電壓變換電路將 24V電壓變換成 +6V 的電壓。這里選用的是芯片 LM317。 LM331 是三端可調式集成穩壓器，其電路結構和外接元件如圖 3－ 15 所示。它的內部電路有比較放大器、偏置電路（圖中未畫出）、恒流源電路和帶隙基準電壓 REFV 等，它的公共端改接到輸出端，器件本身無接地端。所以消耗的電流都從輸出端流出，內部的基準電壓（約 ）接至比較放大器的同相端和調整端之間。若接上外部的調整電阻 R R2 后，輸出電壓為 21()REFO R E F adjVV V I RR? ? ? 221(1 )R E F a d jRV I RR? ? ? （ ） LM317 的 REFV =， adjI =50uA，由于調整端電流 adjI 1I ，故可以忽略，所以上式化簡為 21(1 )O REFRVV R?? （ ） 圖 3－ 16 三端可調試集成穩壓器結構圖 電壓變換電路連線圖如圖 3－ 17 所示。 24VD1R1+ 6 V100U6L M 3 1 7 / C Y L312V I NA D JV O U T380 10uFD2R21uF 圖 3－ 17 電壓變換電路 錄音電路的設計 R1 R2 基準電壓 比較放大器 調整管 Vref I Vb T I1 Iadj I2 + Vi Vo adj + 硬件電路的設計 23 連線圖如圖 3－ 18 所示， MIC 是麥克風，即語音信號的輸入端，輸出的模擬語音信號經過三極管組成的放大器放大后加到 ISD4004 語音芯片的 ANA IN反向模擬輸入端。 2 .2 k47uF0 .1 F10k0 .1 FM IC10kQ11kANAIN300k 圖 3－ 18 錄音電路 LED 顯示 電路的設計 LED 顯示器件簡介 發光二極管特性 發光二極管與普通二極管一樣具有單向導電性，但是因其使用的半導體材料不同 ,其導通電壓較高，一般鍺二極管在 左右，硅二極管在 左右，而砷化鎵或磷化鎵發光二極管一般在 ，但其反向擊穿電壓不高，一般在 5V 或稍許高一點（不能用 500 型萬用表的 R 10k 檔測量，在反壓較高的電路中需要加鉗位二極管保護）。對小功率 LED，支流工作電流以 115mA 為宜（不同材料的 LED 要求會相差較大），最大電流不得超過 50mA，最大平均 電流不超過 30mA，所以使用中必須要加限流電阻。中功率 LED 的電流工作電流可達 200mA 左右。 LED 可看承具有恒壓特性，其正向壓降變化不大，有一定的穩定作用，其發光強度隨工作電流增大而增大。對紅色 LED 而言，工作電流一般為 57mA 較合適，當工作電流大于15mA 后，其發光強度就趨于飽和。另外 LED 的發光強度還一環境溫度有關，溫度越低發光強度越高，隨溫度升高，發光強度呈準線性下降，在 75℃時發光強度僅為25℃時的一半，在 80℃時， LED 幾乎就不能工作， LED 的最大工作電流也隨溫度升高而線性下降。 LED 顯示器 1 LED 顯示器類型 LED 顯示器是用發光二極管構成的顯示器。構成方式有兩大類：一是筆段字符式，一般又有三種： 7 段（ /8 段）數碼管、 15 段（ /17 段）數碼管和 6 段符號顯示器；二是點陣字符式，一般有 5 5 8 8 和 16 16 等若干種點陣結構。為了適應不同電路的需要，根據構成 LED 顯示器的發光二極管公共極的極性，有共陰極和共陽極兩種形式。對共陰極數碼管，公共陰極接地，當各段陽極上的電平為高電平時，該段接通亮，電平為 0 時，該段關斷不亮。對共陽極數碼管則剛好相反，Vcc 硬件電路的設計 24 高電平時不亮，低電平時亮。 這種器件根據顯示數位分類，可以分為一位、雙位和多位 LED 顯示器，一位 LED 顯示器就稱作 LED 數碼管，兩位以上的一般就稱作LED 顯示器。 （ 1） 7 段（ /8 段）數碼管顯示器 7 段（ /8 段）數碼顯示器的每個數位都是由 7 段筆段組成，通過不同筆段的組合就可以顯示不同的數字和部分字母以及其他符號。其第 8 筆段一小數點形式位于字符的右下方。 （ 2） 15 段（ /17 段）數碼管顯示器 15 段（ /17 段）數碼顯示器的每個數位都是由 14（ /16）段數碼管組成外框加“米”構成，通過不同筆段的組合，不但可以顯示所有的數字，還可以顯示所有 的 26 個英文字母和其他符號。 15 段與 17 段顯示器的區別在于外框上下兩橫結構不一樣， 17段顯示器的上橫和下橫分別被分成兩個筆段，而 15 段顯示器則分別為一個筆段。 17段顯示器可以顯示兩種尺寸不同的數字，一種為半尺寸瘦型數字，另一種為全尺寸的寬型數字；而 15 段顯示器則只能顯示全尺寸的數字。 （ 3） 6 段符號顯示器 6 段符號顯示器經常在 132 或 142 計量顯示中用于顯示最高位和符號位，因為在3 位半或 4 位半顯示器中，最高位最大 僅為 1，所以符號顯示器用 6 段筆段構成“ +1”，可以根據需要顯示“ +1”、“ 1”、“ 1”、“ +”、“ ”、“ +1.”、“ 1.”或“ 1.”等組合符號。 （ 4）點陣式顯示器 筆段式 LED 顯示器只能顯示數字、部分簡單的英文字母和其他簡單字符等，不能顯示復雜的字母和符號，更不能顯示漢字和圖形，所以應用范圍受到限制。而點陣式 LED 顯示器就可以解決這個問題，常見的點陣式 LED 顯示器有 5 5 8 8 和 16 16 等若干種點陣結構。 5 5 8 8 點陣顯示器可以顯示大小寫英文字母、數字和其他字符， 16 16 點 陣顯示器則可以顯示漢字和簡單的圖形。 2 LED 顯示譯碼方式 要驅動 LED 顯示器顯示相應字符，必須通過接口向其提供字符的筆段字形碼和數位代碼。如何得到字符的筆段字形碼，可以通過硬件譯碼方式，也可以通過軟件譯碼方式。 （ 1）硬件譯碼 常用的硬件譯碼器有 BCD— 7 段譯碼器 MC14558，把譯碼器與驅動電路集成在一起的 BCD— 7 段譯碼驅動器 MC14547，進一步把鎖存器、譯碼器和驅動器集成在硬件電路的設計 25 一起的 BCD— 7 段鎖存譯碼驅動器 MC14513 和十六進制輸出的鎖存譯碼驅動器MC14495 等。 （ 2）軟件譯碼 當 LED 顯示 器用于微處理器或微控制器應用系統時，利用微處理器的強大功能，通過軟件查表方式對所需要顯示的字符到筆段字形碼的變換實現譯碼不是一件困難的事，所以目前大多數嵌入式系統應用都是采用這種軟件譯碼方式。 3 LED 顯示器驅動方式 LED 顯示器驅動方式可以分成靜態顯示驅動和動態顯示驅動兩種。靜態顯示驅動一般是