1、合肥經(jīng)濟(jì)技術(shù)職業(yè)學(xué)院畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) （論文）論文題目 公交車漢字顯示系統(tǒng)姓名 王曼 學(xué)號(hào) 0926022院系 電子信息系 專業(yè) 電子信息工程技術(shù) 指導(dǎo)教師 唐家運(yùn) 職稱 助教 中國.合肥 二 0一 二 年三 月 合肥經(jīng)濟(jì)技術(shù)職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書（ 2011 2012 學(xué)年）論文（設(shè)計(jì)）題目 公交車漢字顯示系統(tǒng) 院 系 名 稱 合肥經(jīng)濟(jì)技術(shù)職業(yè)學(xué)院 專 業(yè) 班 級(jí) 電子信息工程技術(shù) 學(xué) 生 姓 名 王曼 學(xué) 號(hào) 0926022 指 導(dǎo) 教 師_唐家運(yùn) 發(fā)任務(wù)書日期 2011年 9 月 25日一、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的主要內(nèi)容根據(jù)單片機(jī)課程和數(shù)字電路等相關(guān)課程的內(nèi)容，設(shè)計(jì)顯示系統(tǒng)，以加深對(duì)所

2、學(xué)機(jī)知識(shí)的理解，增強(qiáng)對(duì)所學(xué)知識(shí)的運(yùn)用能力，為以后的畢業(yè)設(shè)計(jì)和工作打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。二、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的基本要求 1、首先要查找相關(guān)資料，在熟悉聲控開關(guān)電路原理的基礎(chǔ)上將電路焊接好，并能實(shí)現(xiàn)其基本要求，滿足基本技術(shù)指標(biāo)。 2、根據(jù)課題的性質(zhì)和要求，寫出畢業(yè)論文，要求獨(dú)立完成。 3、論文要求清晰、整潔、做到設(shè)計(jì)方案合理理論完整、分析正確、制圖符合規(guī)定。 4、要注意結(jié)合計(jì)算機(jī)的應(yīng)用，采用先進(jìn)技術(shù)，盡量是畢業(yè)論文設(shè)計(jì)成果具有實(shí)用價(jià)值和經(jīng)濟(jì)效益。 5、通過這次的課題研究我們希望在理清它的發(fā)展脈絡(luò)上進(jìn)一步了解他的發(fā)明原理，將平時(shí)所學(xué)的知識(shí)運(yùn)用到實(shí)驗(yàn)探索上，這對(duì)提高我們的動(dòng)手能力，創(chuàng)新意識(shí)，及鍛煉自己思維活動(dòng)

3、無疑是一個(gè)莫大的幫助。三、應(yīng)收集的資料及主要參考文獻(xiàn) 1 2 張友德，趙志英，徐時(shí)亮.單片微機(jī)原理應(yīng)用與實(shí)驗(yàn).復(fù)旦大學(xué)出版社，2000. 3 張毅剛，彭善元，董繼承.單片機(jī)原理及應(yīng)用.高等教育出版社，2003.四、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）進(jìn)度計(jì)劃起訖日期工作內(nèi)容備注論文選題 確定指導(dǎo)老師根據(jù)任務(wù)書和論文題目收集資料擬定論文大綱撰寫論文（初稿）撰寫論文（終稿）院評(píng)審組審閱畢業(yè)論文畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)成績評(píng)定書學(xué)生姓名 王曼 專業(yè) 電子信息工程技術(shù)評(píng)閱意見(對(duì)論文選題意見、研究內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)結(jié)果分析及論文協(xié)作等進(jìn)行評(píng)閱)指導(dǎo)教師評(píng)語：建議成績： 指導(dǎo)教師：系評(píng)分小組評(píng)語：成績： 系負(fù)責(zé)人簽字： 年 月

4、日目 錄 內(nèi)容摘要 1 關(guān)鍵詞 1 1.緒論2 1.1概述2 1.2目的及意義32總體設(shè)計(jì)的原理及實(shí)現(xiàn)4電容定義4電容的檢測41.3二極管61.3.1 二極管定義6二極管的分類61.4三極管6三極管定義6晶體三極管的結(jié)構(gòu)和類型71.5晶閘管7晶閘管定義7晶閘管的檢測81.6壓電陶瓷片9壓電陶瓷片的定義9壓電陶瓷片的檢測91.7六反相器91.8硅整流橋10硅整流橋好壞的測試10硅整流橋四肢引腳的判定10第2章焊接112.1焊料與焊劑的選擇112.2焊接順序及方法11第3章聲控走廊燈開關(guān)電路的原理分析123.1聲控走廊燈開關(guān)電路工作原理123.2整流、降壓、濾波電路133.2.1 橋式整流電路13

5、濾波電路133.3聲控?zé)糸_關(guān)電路原理圖14第4章 調(diào)試16第5章 結(jié)語16 摘要本設(shè)計(jì)基于 ISD4004 芯片設(shè)計(jì)的公交車漢字顯示報(bào)站系統(tǒng)，介紹了 STC89C52RC 單片 機(jī)語音漢字顯示控制系統(tǒng)，主要是通過單片機(jī)組成的應(yīng)用系統(tǒng)來完成對(duì)語音的錄制以及 播放，漢字的 LED 點(diǎn)陣顯示以及語音播放的控制，從而實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)對(duì)語音漢字的控 制。在正常情況下，通過 ISD4004 對(duì)語音報(bào)站信息進(jìn)行播放以及利用 LED 點(diǎn)陣進(jìn)行相關(guān) 提示漢字的顯示，ISD4004 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閃爍存貯陳列。芯片設(shè)計(jì)是基于所有操作

6、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。通過單片機(jī) 對(duì)報(bào)站語音進(jìn)行采集處理，同時(shí)設(shè)定相關(guān)漢字顯示信息；當(dāng)?shù)秸景存I按下時(shí)，該系統(tǒng)會(huì) 發(fā)出到站站名及相關(guān)語音聲音，同時(shí)讓 LED 點(diǎn)陣進(jìn)行漢字提示信息的顯示，報(bào)站語音以及漢字顯示結(jié)束時(shí)等待下一個(gè)到站按鍵的觸發(fā)。關(guān)鍵字：ISD4004 芯片 STC89C52RC LED點(diǎn)陣漢字顯示CMOS 技術(shù)第一章 緒論1.1概述 隨著現(xiàn)代社會(huì)的建設(shè)，公共汽車越來越為大眾所喜愛，不僅僅可以在低消費(fèi)下達(dá)到 目的地，同時(shí)也能很方便的省去很多的自駕麻煩。是打工族和學(xué)生族的常用交通工具。 而隨著人們使用公共汽車的普遍，車輛上一

7、般都相當(dāng)擁擠，造成許多的乘客未到站先下 車或者推遲下車的情況，也加重了售票員的勞動(dòng)強(qiáng)度。隨著信息社會(huì)的到來，單片機(jī)廣 泛的應(yīng)用于工業(yè)控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、自動(dòng)測試系統(tǒng)、聲學(xué)領(lǐng)域和微機(jī)技術(shù)等廣闊 的領(lǐng)域。而利用單片機(jī)對(duì)語音芯片進(jìn)行控制可以達(dá)到語音報(bào)站的效果。因此，了解并掌 握單片機(jī)智能控制技術(shù)工作原理及特性是非常重要的。 在一些自動(dòng)語音報(bào)站系統(tǒng)中，廣泛采用的是通過使用語音芯片進(jìn)行設(shè)計(jì)電路，然后 通過 MIC 錄音電路以及功放電路進(jìn)行語音的錄制與播放，同時(shí)通過單片機(jī)對(duì)語音芯片進(jìn) 行選擇以及功能的控制，從而完成語音報(bào)站。但是由于傳統(tǒng)的語音芯片的外圍電路比較 復(fù)雜，所以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜、易受干擾、不易控制且

8、精度不高。因此，本系統(tǒng)用一種比較昂貴 且現(xiàn)代社會(huì)才剛剛常用的一種 ISD4004 系列語音芯片，不需復(fù)雜的外圍電路和 AD 轉(zhuǎn)換 電路能直接與單片機(jī)完成語音的錄制和播放，實(shí)現(xiàn)方便、精度高，可根據(jù)不同需要用于 各種場合；為了提高對(duì)語音芯片的認(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，基于實(shí)用、廣泛和典型的原則而設(shè)計(jì)了本系統(tǒng)。 本設(shè)計(jì)基于 ISD4004 芯片設(shè)計(jì)的公交車漢字顯示報(bào)站系統(tǒng)，介紹了 STC89C52RC 單片 機(jī)語音漢字顯示控制系統(tǒng)，主要是通過單片機(jī)組成的應(yīng)用系統(tǒng)來完成對(duì)語音的錄制以及 播放，漢字的 LED 點(diǎn)陣顯示以及語音播放的控制，從而實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)對(duì)語

9、音漢字的控 制。在正常情況下，通過 ISD4004 對(duì)語音報(bào)站信息進(jìn)行播放以及利用 LED 點(diǎn)陣進(jìn)行相關(guān) 提示漢字的顯示，ISD4004 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閃爍存貯陳列。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。通過單片機(jī) 對(duì)報(bào)站語音進(jìn)行采集處理，同時(shí)設(shè)定相關(guān)漢字顯示信息；當(dāng)?shù)秸景存I按下時(shí)，該系統(tǒng)會(huì) 發(fā)出到站站名及相關(guān)語音聲音，同時(shí)讓 LED 點(diǎn)陣進(jìn)行漢字提示信息的顯示，報(bào)站語音以及漢字顯示結(jié)束時(shí)等待下一個(gè)到站按鍵的觸發(fā)。1.2 目的及意義首先是

10、設(shè)計(jì)出一種的方便實(shí)用的公交車漢字顯示報(bào)站系統(tǒng)。單片機(jī)智能控制技術(shù)廣 泛地應(yīng)用于工業(yè)控制、智能語音等方面，ISD4004 系列工作電壓 3V,單片錄放時(shí)間 8 至 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,因此能夠非常真實(shí)、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 4.0,5.3,6.4,8.0kHz,頻率越低,錄放時(shí)間越長,而音質(zhì)則有所下降,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。而

11、本 系統(tǒng)則基本完成了設(shè)計(jì)的任務(wù)要求，通過 STC89C52RC 單片機(jī)語音錄放控制系統(tǒng)，主要 是通過單片機(jī)組成的應(yīng)用系統(tǒng)來完成對(duì)語音的采集、語音的存儲(chǔ)處理、提示漢字的顯示 以及語音播放的控制，從而實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)對(duì)公交車到站的語音漢字顯示功能。 其次，為了理論聯(lián)系實(shí)際，用大學(xué)所學(xué)的理論來進(jìn)行實(shí)際工作，將知識(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)樯a(chǎn) 力。通過大學(xué)本科四年的學(xué)習(xí)，已經(jīng)初步具有了一定的分析和設(shè)計(jì)能力。通過本次設(shè)計(jì) 將大學(xué)所學(xué)的知識(shí)進(jìn)行系統(tǒng)地梳理，概括和總結(jié)，并綜合運(yùn)用這些所學(xué)的知識(shí)。 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)站直接影響服務(wù)的 質(zhì)量。傳統(tǒng)由乘務(wù)人員人工報(bào)站，該方式因其效果太差和工作強(qiáng)度太

12、大，在很多大城市 已經(jīng)被淘汰。近年來，隨著科學(xué)技術(shù)的日益發(fā)展和進(jìn)步，微型計(jì)算機(jī)技術(shù)已經(jīng)在許多領(lǐng) 域得到了廣泛的應(yīng)用。在聲學(xué)領(lǐng)域，微機(jī)技術(shù)與各種語音芯片相結(jié)合，即可完成語音的 合成技術(shù)，使得汽車報(bào)站器的實(shí)現(xiàn)成為可能，從而為市民提供了更加人性化的服務(wù)。鑒 于傳統(tǒng)公交車報(bào)站系統(tǒng)的不足之處，結(jié)合公交車輛的使用特點(diǎn)及實(shí)際營運(yùn)環(huán)境，設(shè)計(jì)了 一種由單片機(jī)控制的公交車語音報(bào)站顯示系統(tǒng) 。 公交車語音報(bào)站顯示系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要是為了彌補(bǔ)人工報(bào)站的辛苦以及誤報(bào)的落后方 式，進(jìn)站、出站播報(bào)站名及相關(guān)服務(wù)用語，為市民提供更人性化，更完善的服務(wù) 。第二章總體設(shè)計(jì)的原理及實(shí)現(xiàn)2.1 方案論證 本設(shè)計(jì)主要是通過單片機(jī)組成的應(yīng)用

13、系統(tǒng)來完成對(duì)語音的錄制、語音的存儲(chǔ)處理、 語音的播放以及漢字顯示的控制，從而實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)對(duì)語音報(bào)站漢字顯示的控制。語音 錄放電路有共同的特點(diǎn)：語音錄制播放環(huán)境復(fù)雜、現(xiàn)場性強(qiáng)等。若采用一般語音芯片采 集語音信號(hào)，則需要設(shè)計(jì)信號(hào)調(diào)理電路、A/D 轉(zhuǎn)換及相應(yīng)的接口電路，才能把語音芯片輸 出的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)送到計(jì)算機(jī)去處理。這樣，由于各種因素會(huì)造成語音錄放 系統(tǒng)較大的偏差，會(huì)使語音系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性下降 。所以要選擇合適的方案，才能 使設(shè)計(jì)得到最大的優(yōu)化。 2.1.1 語音電路方案論證 方案一： 采用普通的語音芯片，可滿足達(dá)到報(bào)站信息錄制以及播放，但普通語音芯片錄制語 音效果不好，重復(fù)性差、

14、可靠性較差，對(duì)于高頻率使用以及方便錄放時(shí)不適用。對(duì)一些 語音內(nèi)容不固定并要求現(xiàn)場錄音和放音的系統(tǒng)，采用一般語音芯片實(shí)現(xiàn)，錄放音的質(zhì)量 難以控制。而且在語音錄放系統(tǒng)中,采用一般語音芯片,比如華邦的 W90P710 系列、 HELIOS 公司的 HZ24QP 系列等.但這些芯片輸出的都是模擬信號(hào),必須經(jīng)過進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換和 壓縮處理等才能送給單片機(jī)，從而產(chǎn)生了失真、大大降低了錄放音質(zhì)量，并不具有抗斷 電、音質(zhì)差、使用不方便、不能反復(fù)錄放、需專用的語音開發(fā)工具、不能隨意列改內(nèi)容 和耗電多等缺點(diǎn)。另外, 在語音錄放系統(tǒng)中,采用普通語音芯片.外圍電路會(huì)比較復(fù)雜，而 且在軟件實(shí)現(xiàn)時(shí)也需要用到復(fù)雜的算法，

15、一定程度上也增加了軟件實(shí)現(xiàn)的難度。 方案二： 在語音錄放系統(tǒng)中，傳統(tǒng)的語音芯片是將模擬信號(hào)遠(yuǎn)距離采樣進(jìn)行 AD 轉(zhuǎn)換，而為了 獲得較高的語音錄放質(zhì)量，就必須采用措施解決由長線傳輸及放大電路零點(diǎn)漂移等造成 的誤差補(bǔ)償問題。采用語音芯片 ISD4004 進(jìn)行語音的錄放，直接對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行存儲(chǔ)。 便于單片機(jī)處理及控制，省去傳統(tǒng)的語音錄放的很多外圍電路。且該芯片的物理化學(xué)性 很穩(wěn)定，此元件線形較好。對(duì)一些語音內(nèi)容不固定并要求現(xiàn)場錄音和放音的系統(tǒng)，采用 一般語音芯片實(shí)現(xiàn)，錄放音的質(zhì)量難以控制。美國 ISD（Information Storage Devices）公司的 ISD 系列芯片采用直接模擬存儲(chǔ)專

16、利技術(shù)，把語音信號(hào)以原始的模擬形式直接存儲(chǔ) 在片內(nèi) EEPROM 存儲(chǔ)器中，無需進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換和壓縮處理等，從而減少了失真、大大提 高了錄放音質(zhì)量，并具有抗斷電、音質(zhì)好、使用方便、可反復(fù)錄放、無需專用的語音開 發(fā)工具、能隨意列改內(nèi)容和耗電省等優(yōu)點(diǎn)，很適合于現(xiàn)場錄放音系統(tǒng)。而且語音錄放系 統(tǒng)中,采用普通語音芯片.外圍電路會(huì)比較復(fù)雜，而是用 ISD4004 芯片直接使用簡單的外圍 電路即可。而且在軟件實(shí)現(xiàn)時(shí)也不需要用到復(fù)雜的算法，一定程度上也減輕了軟件實(shí)現(xiàn) 的難度。 采用語音芯片 ISD4004 系列，可以體現(xiàn)系統(tǒng)芯片化這個(gè)趨勢。部分功能電路的集 成，使總體電路更簡潔，搭建電路和焊接電路時(shí)更快

17、。而且，集成塊的使用，有效地避 免外界的干擾，提高語音錄放電路的質(zhì)量以及實(shí)用性。所以集成芯片的使用將成為電路 發(fā)展的一種趨勢。本方案應(yīng)用這一語音芯片 2.1.2 設(shè)計(jì)系統(tǒng)方案論證 該系統(tǒng)主要由語音錄放和漢字顯示兩部分組成。下面列舉兩種實(shí)現(xiàn)方案： 方案一： 語音錄放可以使用一般的語音芯片，漢字顯示部分則使用比較美觀的而且內(nèi)含相當(dāng) 多的字模的液晶顯示模塊?？紤]到一般語音芯片存儲(chǔ)的是數(shù)字信號(hào)，所以還要設(shè)計(jì)相應(yīng) 的模數(shù)轉(zhuǎn)換電路。而模擬信號(hào)轉(zhuǎn)數(shù)字信號(hào)過程中，信號(hào)失真是令人傷腦筋的問題。此方 案由于使用液晶顯示模塊，需要進(jìn)行其驅(qū)動(dòng)的攥寫，并且硬件復(fù)雜，如果信號(hào)產(chǎn)生失 真，都將會(huì)導(dǎo)致誤差的產(chǎn)生，難以完全清除

18、，而且成本會(huì)有較大增長幅度。 方案二： 使用 ISD 語音芯片和 LED 點(diǎn)陣模塊構(gòu)成。其具有下列特點(diǎn)：具有高的語音錄放質(zhì) 量及實(shí)用性，可重復(fù)使用；抗干擾能力強(qiáng)，穩(wěn)定性好；信號(hào)易于處理、傳送和自動(dòng) 控制；便于現(xiàn)場錄制播放，播放語音顯示效果好安裝方便，維護(hù)簡單，工作可靠性 高。ISD 語音芯片可以采用美國 ISD（Information Storage Devices）公司的 ISD4004 系列 芯片，這類芯片采用直接模擬存儲(chǔ)專利技術(shù)，把語音信號(hào)以原始的模擬形式直接存儲(chǔ)在 片內(nèi) EEPROM 存儲(chǔ)器中，無需進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換和壓縮處理等，從而減少了失真、大大提高 了錄放音質(zhì)量，并具有抗斷電、音

19、質(zhì)好、使用方便、可反復(fù)錄放、無需專用的語音開發(fā) 工具、能隨意列改內(nèi)容和耗電省等優(yōu)點(diǎn)，很適合于現(xiàn)場錄放音系統(tǒng)。 比較兩個(gè)方案后可以發(fā)現(xiàn)，方案二更適合于用作本系統(tǒng)的實(shí)施方案。盡管方案二不第需要 A/D，但考慮到系統(tǒng)擴(kuò)充等因素，單片機(jī)可以選用 STC89C52RC。2.2 電路原理的總體設(shè)計(jì)基于 ISD4004 語音芯片的語音報(bào)站漢字顯示系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研制過程主要包括：總體設(shè) 計(jì)、硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)、仿真調(diào)試等幾個(gè)階段。對(duì)于總體設(shè)計(jì)，主要是畫出原理框 圖、確定出主要技術(shù)指標(biāo)。如圖 2.2.1 所示： 圖 2.2.1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)框圖 單片機(jī)芯片是與 MCS-51 兼容的 STC89C52RC，STC89

20、C52RC 單片機(jī)帶 8K 字節(jié)閃爍可編 程可擦除只讀存儲(chǔ)器的低電壓、高性能 8 位微處理器。 語音錄放電路使用的是 ISD4004-8MS 以及其外圍錄放電路，外圍電路相當(dāng)簡單；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 1A，不耗電信息保存 100 年 (典型值)，高質(zhì)量、自然的語音還原技術(shù)，10 萬次錄音周期(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)錄制語音進(jìn)

21、行放大處理，同時(shí)通 過 LM386 及喇叭，對(duì)輸出語音信號(hào)進(jìn)行放大播放，讓語音質(zhì)量以及穩(wěn)定性更加高。漢字顯示電路采用的是 16*16 LED 點(diǎn)陣顯示。一種方法屬于靜態(tài)顯示。顯然，靜態(tài) 顯示需占用較多的 I/O 口線。另一種是動(dòng)態(tài)掃描顯示。通過控制各個(gè)顯示器公共陽極輪 流接高電平的辦法，逐一輪流地啟動(dòng)各個(gè) LED。動(dòng)態(tài)顯示法是目前各種單片機(jī)采用的流行 方法。其優(yōu)點(diǎn)是硬件簡單，“動(dòng)態(tài)”由軟件實(shí)現(xiàn)。因而選用動(dòng)態(tài)顯示的方法。 電源電路是給語音芯片 ISD4004 提供 3V 穩(wěn)壓電源，利用 LM317，通過電阻分壓，輸 出穩(wěn)定的 3V 穩(wěn)定電源，讓語音芯片可以正常的工作。實(shí)現(xiàn)語音錄制播放功能。 按鍵

22、控制電路完成對(duì)語音播放以及漢字顯示開始的控制，通過對(duì)單片機(jī)相關(guān)引腳的 高地電平的控制，從而完成對(duì)語音芯片的控制，從而達(dá)到完成語音報(bào)站漢字顯示功能。 本章節(jié)方案比較后可以發(fā)現(xiàn)，完成了基于 ISD4004 的語音報(bào)站顯示的單片機(jī)系統(tǒng)的 方案論證，選擇了更適合于用作本系統(tǒng)的實(shí)施方案，完成了電路的總體設(shè)計(jì)。第三章硬件部分的設(shè)計(jì)3.1 硬件組成部分基于 ISD4004 語音芯片的語音報(bào)站漢字顯示系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)主要包括：（1）電源電 路（為語音芯片提供 3V 穩(wěn)壓電源）；（2）LED 漢字顯示電路（完成漢字顯示）；（3） ISD4004 語音錄放電路（完成語音錄制放音）；（4）按鍵控制電路（完成按鍵控制播

23、放 錄音功能）（5）單片機(jī)（電路的核心系統(tǒng)）五部分組成，具體的電路介紹本部分就先不 進(jìn)行詳細(xì)的介紹，在論文的硬件各部分設(shè)計(jì)中將會(huì)對(duì)各個(gè)部分的電路進(jìn)行詳細(xì)的介紹。 下面我就先對(duì)硬件電路設(shè)計(jì)中使用的主要器件的技術(shù)資料進(jìn)行相關(guān)的介紹。讓我們 對(duì)硬件進(jìn)行整體的了解。3.2 相關(guān)芯片介紹 3.2.1 STC89C52RC 單片機(jī)芯片 STC89C52RC 是 STC 公司生產(chǎn)的低電壓，高性能 CMOS8 位單片機(jī)，片內(nèi)含 8Kb 的可反 復(fù)擦寫的 Flash 只讀程序存儲(chǔ)器和 512b 的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM），器件采用高密 度，非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn) MCS51 指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用中央

24、處理器 （CPU）和 Flash 存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大 STC89C52RC 單片機(jī)可為您提供許多高性價(jià)比的應(yīng) 用場合，可靈活應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域。單片機(jī)的可擦除只讀存儲(chǔ)器可以反復(fù)擦除 100000 次。將多功能 8 位 CPU 和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，是一種高效微控制器， STC89C52RC 單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。如圖 3.2.1 圖 3.2.1 STC89C52RC 管腳圖第7頁 共 61 頁 STC89C52RC有P0、P1、P2、P3四個(gè)端口，共有32I/O口，P3口也可作為一些特殊功能 口，如下表所示：表 3.1 口 線 P3 口的第二功能 第

25、 二 功 能 P3.0 P3.1 P3.2 P3.3 P3. 4 P3. 5 P3. 6 P3. 7 RXD TXD INT0 INT1 T0 T1 WR RD 串行數(shù)據(jù)接收（輸入）端 串行數(shù)據(jù)發(fā)送（輸出）端 外部中斷 0 輸入端 外部中斷 0 輸入端 定時(shí)/計(jì)數(shù)器 T0 的外部輸入端 定時(shí)計(jì)數(shù)器 T1 的外部輸入端 外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通信號(hào)，低電平有效 外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)，低電平有效 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)。 STC89C52RC 單片機(jī)主要性能參數(shù)： 時(shí)鐘頻率（HZ）：080M 8Kash 程序存儲(chǔ)器 512 內(nèi)程序存儲(chǔ)器(RAM) 2 個(gè)數(shù)據(jù)指針 3 個(gè) 16

26、位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 T0/T1 4 個(gè) 8 位輸入輸出接口(P0P3),共 32 根 I/O 口線 8 個(gè)中斷源 4 個(gè)優(yōu)先級(jí) 看門狗電路3.2.2 ISD4004 語音芯片 Winbond 公司的 ISD 系列語音芯片采用了“直接模擬量存儲(chǔ)”(DAST)專利技術(shù)，信號(hào) 無需經(jīng)過 D/A，A/D 轉(zhuǎn)換，數(shù)字壓縮和語音合成等復(fù)雜的數(shù)字信號(hào)處理過程，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)際試聽主觀評(píng)價(jià)可以達(dá)到磁帶錄音機(jī) 的水平，是目前市場上錄放效果最好的語音電路之一。 ISD4004 語音芯片采用 CMOS 技術(shù)，內(nèi)含晶體振蕩器、防混疊濾波器、平滑濾波器、第8頁 共 61 頁 自動(dòng)靜

27、噪、音頻功率放大器及高密度多電平閃爍存儲(chǔ)陳列等(見圖)，因此只需很少的外 圍器件就可構(gòu)成一個(gè)完整的聲音錄放系統(tǒng)。芯片設(shè)計(jì)是基于所有操作由微控制器控制， 操作命令通過串行通信接口(SPI 或 Micwire)送入。采樣頻率可為 4.0kHz、 5.3kHz、 6.4kHz、8.0kHz 頻率越低，錄放時(shí)間越長，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 100 年(典型值) 反復(fù)錄 10 萬次。器件工作電壓 3，工作電 流 2530mA，維持電流 1uA，單片錄放語音時(shí)間 816min，音質(zhì)好，適用于移動(dòng)電話機(jī) 及其它便攜式電子產(chǎn)品中。如圖 3.2.2.1、圖 3.2.2.

28、2 所示。 圖 3.2.2.1：ISD4004 系列語音芯片內(nèi)部框圖 圖 3.2.2.2 ISD4004 系列語音芯片外部引腳圖 1、 簡述 單片 8 分鐘語音錄放第9頁 共 61 頁 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 1A 不耗電信息保存 100 年(典型值) 高質(zhì)量、自然的語音還原技術(shù) 10 萬次錄音周期(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 ISD4004 系列工作電壓 3V,單片錄放時(shí)間 8 至 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

29、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)采樣值直接存貯在片內(nèi)閃爍存貯器中,因此能夠非常真實(shí)、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 4.0,5.3,6.4,8.0kHz,頻率越低,錄放時(shí)間越長,而音質(zhì)則有所下降,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。 2、引腳描述 電源:(VCCA,VCCD) 為使噪

30、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)盡量靠近器件。 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。 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

31、入端。信號(hào)通過耦合電 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) 5K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。 第 10 頁 共 61 頁 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。

32、 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-指示 ISD 的錄、放操作已到達(dá)存儲(chǔ)器的未尾。EOM 標(biāo)志-只在放 音中檢測到內(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 218.75s 是高電平,31.25s

33、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)定的某一閾值以下時(shí),自動(dòng)靜噪功能 使信號(hào)衰弱,這樣有助于養(yǎng)活無信號(hào)(

34、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。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 VCCA 則禁止自動(dòng)靜噪。 3、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,協(xié)議假定微控 制器的 SPI 移位寄存器在 SCLK 的下降沿動(dòng)作,因此對(duì) ISD4004 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： .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為低電平,在兩條指令之間則保持為高電平。 .數(shù)據(jù)在時(shí)鐘上升沿移入,在下降沿移出。 第 11 頁 共 61 頁 .SS 變低,輸入指令和地址后,ISD 才能開始錄放操作。 .指令格式是(8 位控制碼)加(16 位地址碼)。 .ISD 的任何操作(含快進(jìn))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 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。