畢業(yè)設計-基于AT89C52單片機的紅外線遙控公交車自動報站系統(tǒng)設計.doc

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1、摘 要本設計介紹了一種利用紅外線遙控技術,模擬公交車自動報站的系統(tǒng)。以AT89C52為主芯片。公交車上的接收電路收到站臺信息后解碼，解碼后把信號傳送給AT89C52單片機，啟動LCD12864顯示站名。同時，應用語音模塊播報站名，還可以實現(xiàn)手動報站功能。系統(tǒng)由紅外線的發(fā)射模塊、接收模塊、LCD12864顯示模塊及ISD4004語音播報模塊組成。語音芯片ISD4004,采用模擬數(shù)據(jù)半導體存儲器直接存儲的專利技術，即將模擬語音數(shù)據(jù)直接寫入單個存儲單元，不需經(jīng)過A/D、D/A轉換，因此能夠較好地真實再現(xiàn)語音的自然效果，避免了一般固體語音電路因為量化和壓縮造成的量化噪聲和失真現(xiàn)象，配合LCD12864

2、屏顯示，就使得該報站系統(tǒng)更加實用。關鍵詞：AT89C52；紅外線編碼技術 ；LCD12864；ISD4004AbstractThis design introduces a use of infrared remote control technology, simulation bus stop automated system. To the main chip AT89C52. Receiver circuit bus station information received after the decoding, after decoding the signal transmitte

3、d to the AT89C52 microcontroller, display station names start LCD12864. At the same time, the application of voice broadcast station module. Can also manually stop function. Stop time. System module from the infrared transmitter module, receiver module, LCD12864 display module and the ISD4004 voice

4、broadcast 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 individual storage units, not through A/D and D/A conversion, so we can receive the natural emerg

5、ence 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, LCD12864 makes the reporting system more practical.Key words：AT89C52；Infra-red coding technology； LCD12864；ISD4004目 錄摘 要IAbstractI

6、I目 錄III1 緒論 1 1.1 課題研究的背景及意義 1 1.2 報站器的動態(tài)發(fā)展趨勢 1 1.3 設計的主要目標任務 2 2 方案的設計與分析 3 2.1 方案的設計 3 2.2 方案的分析 3 2.2.1 無線收發(fā)模塊的分析與論證 3 2.2.2 控制模塊的分析與論證 3 3 系統(tǒng)硬件設計 5 3.1 系統(tǒng)硬件設計 5 3.1.1 系統(tǒng)總體方框圖 5 3.2 單元電路的設計與分析 5 3.2.1 AT89C52單片機介紹 5 3.2.2 晶振電路 6 3.2.3 復位電路 7 3.2.4 遙控收發(fā)電路 7 3.2.5 AT89C52控制的LCD12864電路 10 3.2.6 ISD4

7、004語音錄放電路 14 3.2.7 本設計總原理圖 21 4 系統(tǒng)軟件設計 22 4.1 系統(tǒng)流程圖 22 4.1.1 LCD12864流程圖 22 4.1.2 定時器中斷0服務子程序流程圖 23 4.1.3 遙控接收程序流程圖 23 4.1.4 定時中斷1子程序流程圖 24 4.1.5 外部中斷1子程序流程圖 24 4.1.6 ISD4004放音程序 25 4.1.7 ISD4004錄音程序 26 5 系統(tǒng)測試 27 5.1 調試軟件KeilC51簡介 27 5.2 軟件程序測試 27 5.3 系統(tǒng)電路功能仿真 28 5.4 Keil與Proteus對系統(tǒng)聯(lián)調 28 參考文獻 32 結 束

8、 語 33 致 謝 34 附錄一：系統(tǒng)總原理圖 35 附錄二：LCD12864顯示模塊參考程序 36 附錄三：ISD4004語音播報程序 52 - 59 -寧夏理工學院畢業(yè)論文1 緒論隨著科學技術的日益發(fā)展和進步, 無人售票公交車在街頭多起來了，語音報站器也被廣泛使用，這在相當大的程度上免除了乘務人員沿途報站的麻煩，給許多不熟悉公交線路的乘客帶來了方便。1.1 課題研究的背景及意義公共汽車為外出的人們提供了方便快捷的服務，而公共汽車的報站直接影響服務的質量。傳統(tǒng)由乘務人員人工報站，該方式因其效果太差和工作強度太大，在很多大城市已經(jīng)被淘汰。近年來，隨著科學技術的日益發(fā)展和進步，微型計算機技術已經(jīng)

9、在許多領域得到了廣泛的應用。在聲學領域，微機技術與各種語音芯片相結合，即可完成語音的合成技術，使得汽車報站器的實現(xiàn)成為可能，從而為市民提供了更加人性化的服務。鑒于傳統(tǒng)公交車報站系統(tǒng)的不足之處，結合公交車輛的使用特點及實際營運環(huán)境，設計了一種由單片機控制的公交車自動報站系統(tǒng)。公交車自動報站器的設計主要是為了彌補改變傳統(tǒng)語音報站器必須有司機操控才能工作的落后方式，進站、出站自動播報站名及服務用語，為市民提供更人性化，更完善的服務。1.2 報站器的動態(tài)發(fā)展趨勢公共汽車行駛在現(xiàn)代文明程度高的市區(qū)，它是一道流動的風景線，因而對整車外形乃至色彩都有更高的要求。作為公共汽車還要求有醒目和減少乘務人員勞動強度

10、的電子報站器，電子顯示路牌，無人售票裝置，前后電視監(jiān)視系統(tǒng)等新技術的采用也將越來越普及。公交車報站器在公交事業(yè)中占有舉足輕重的地位，它直接影響到公交車的服務質量。目前公交車報站有三種方式，一種是利用GPS全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)的公交車報站系統(tǒng)，在司機座位后面隔板上，安裝了一臺15英寸的液晶電視和 GPS信號接收器，安裝了這套設備后，公交車在語音報站的同時，通過液晶電視還可以顯示到站站名的字幕，這樣如果沒聽清報站的話，通過顯示屏，乘客也可以一目了然。當出現(xiàn)緊急情況時，調度中心將會給公交車發(fā)出相應的信息，以短信的形式傳送到顯示屏上，同時車載臺會發(fā)出相應的提示音；駕駛員也可以通過相應的工具進行回復。目前在

11、美國部分城市GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)已經(jīng)投入使用，國內也有此類產(chǎn)品的研制開發(fā)，其功能強大，系統(tǒng)穩(wěn)定，但其投資昂貴，尤其是一些中小城市無法承受。另外兩種是手動電子報站和人工報站的方式，而它們都離不開司務人員，加大司乘人員的工作強度。手動電子報站一般有司機或者乘務員控制，經(jīng)常出現(xiàn)錯報，誤報的情況。城市公共交通是市民出行的主要交通工具之一。提供舒適，安全、便捷的乘車環(huán)境，對于公交企業(yè)來說，不僅是應盡的責任，亦是不斷追求的目標。1.3 設計的主要目標任務本課題要求設計一公交車自動報站系統(tǒng) 1 ，以實現(xiàn)公交車的語音自動報站，即公交車快要進站、出站時候通過紅外接收模塊的LED發(fā)亮接著按下按鍵本系統(tǒng)就可以自動播報

12、語音提示信息及服務用語，同時利用LCD12864電路進行漢字顯示。本設計要求利用AT89C52作為主控芯片完成主控電路的設計，輔助電路要求包括語音電路、LCD12864顯示電路等。2 方案的設計與分析2.1 方案的設計用AT89C52單片機來設計一個公交車自動報站系統(tǒng) 2 。要求用遙控模擬實現(xiàn)當公交車靠近站點時可以用文字來顯示站名，語音播報站名。2.2 方案的分析2.2.1 無線收發(fā)模塊的分析與論證方案一：無線AP。由無線AP構成，通信的效果好，數(shù)據(jù)傳送量大，但是其成本比較高，由于采用IEEE 802.11b和IEEE 802.11g的通信協(xié)議，因此它比較適合用于移動上網(wǎng)。方案二：無線數(shù)傳模塊

13、。采用專用收發(fā)集成電路的無線數(shù)傳模塊構成，所以性能相對較好，而且容易實現(xiàn)，并且在功耗，抗干擾性等方面都比較優(yōu)越，但是由于基于此芯片的無線傳輸模塊價格和無線AP模塊差不多，所以成本相對偏高。方案三：PT2262/PT2272-L4集成芯片。方案采用低功耗、低價位、通用編解碼電路，發(fā)送用高的達林頓管，所以在靈敏度和抗干擾性方面有保障。方案四：紅外遙控?？梢杂矛F(xiàn)有的遙控裝置，我們只要了解其編解碼原理，就可以采用現(xiàn)成的簡易裝置來模擬應用。以上四種都是可供參考的方案，在考慮了諸多因素之后，決定采用方案四。雖然在軟件解碼方面比較復雜，但其工作穩(wěn)定，可靠性高。2.2.2 控制模塊的分析與論證方案一：采用GP

14、RS作為系統(tǒng)的控制器GPRS即“通用分組無線業(yè)務”(GeneralPacketRadioService的英文簡稱)是在現(xiàn)有GSM網(wǎng)絡上開通的一種新型的分組數(shù)據(jù)傳輸技術相對于原來GSM以撥號接入的電路交換數(shù)據(jù)傳送方式GPRS是分組交換技術具有“永遠在線”、“自如切換”、“高速傳輸”等優(yōu)點。GPRS可作為實現(xiàn)各種復雜的邏輯功能，規(guī)模大,但其成本非常高。方案二：采用嵌入式ARM的32位單片機LPC2138。LPC2138功能龐大，內部資源豐富，易于數(shù)據(jù)的采集，不但具有一般單片機的所有功能，還內置了PWM，具有很強的串行通信功能，引腳非常豐富，功耗低，穩(wěn)定性好，易于功能擴展,其在線仿真技術，軟硬件調試

15、方便,但ARM板成本較高。方案三：采用AT89C52單片機控制，它簡單易用、成本低廉，軟件編程自由度大，可用編程實現(xiàn)各種控制算法和邏輯控制,采用AT89C52單片機為控制核心，系統(tǒng)功能強大，資源配置靈活，運行可靠穩(wěn)定，是一套相對完善工業(yè)低壓控制系統(tǒng)，采用板式結構、安裝牢靠，操作簡潔。綜上所說ARM雖功能強但成本高,且用單片機也能很好的控制，所以該系統(tǒng)的設計選用單片機編程即可，我們所以選擇方案三。3 系統(tǒng)硬件設計3.1 系統(tǒng)硬件設計本設計采用紅外遙控來實現(xiàn)無線數(shù)據(jù)的收發(fā)，采用AT89C52單片機 3 為控制核心，實現(xiàn)公交車的自動報站功能。3.1.1 系統(tǒng)總體方框圖圖3.1 系統(tǒng)總體方框圖3.2

16、單元電路的設計與分析3.2.1 AT89C52單片機介紹隨著計算機技術的發(fā)展，單片機技術已成為計算機技術中的一個獨特的分支，單片機的應用領域也越來越廣泛，特別是在工業(yè)控制和儀器儀表智能化中扮演著極其重要的角色。實際上，單片機幾乎在人類生活的各個領域都表現(xiàn)出強大的生命力，使計算機的應用范圍達到了前所未有的廣度和深度。單片機的出現(xiàn)尤其對電路工作者產(chǎn)生了觀念上的沖擊。過去經(jīng)常采用模擬電路、數(shù)字電路實現(xiàn)的電路系統(tǒng)，現(xiàn)在相當大一部分可以用單片機予以實現(xiàn)，傳統(tǒng)的電路設計方法已演變成軟件和硬件相結合的設計方法，而且許多電路設計問題將轉化為純粹的程序設計問題。誠然，單片機的應用意義遠不限于它的應用范疇或由此帶

17、來的經(jīng)濟效益，更重要的是它已從根本上改變了傳統(tǒng)的控制方法和設計思想。是控制技術的一次革命，是一座重要的里程碑。AT89C52是ATMEL公司生產(chǎn)的51系列單片機的一個型號，是一個低電壓，高性能CMOS8位單片機，片內含8Kbytes的可反復擦寫的Flash只讀程序存儲器和256bytes的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器(RAM),器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術生產(chǎn)，兼容標準MCS-51指令系統(tǒng)，片內置通用8位中央處理器和Flash存儲單元，功能強大。AT89C52有40個引腳，32個外部雙向輸入/輸出(I/O)端口，同時內含2個外部中斷口，3個16位可編程定時計數(shù)器，2個全雙工串行通信口

18、，2個讀寫口線，AT89C52可以按照常規(guī)方法進行編程，也可以在線編程。其將通用的微處理器和Flash存儲器結合在一起，特別是可反復擦寫的Flash存儲器可有效地降低成本。AT89C52有PDIP、PQFP/TQFP及PLCC等三種封裝形式，以適應不同產(chǎn)品的需求。主要功能特性：兼容MCS51指令系統(tǒng)，8K可反復擦寫(1000次)Flash ROM，32個雙向I/O口，2568bit內部RAM，3個16位可編程定時/計數(shù)中斷，時鐘頻率0-24MHZ，2個串行中斷，可編程UART串行通道，2個外部中斷，共6個中斷源，2個讀寫中斷口線，3級加密位，低功耗空閑和掉電模式，軟件設置睡眠和喚醒功能。3.2

19、.2 晶振電路AT89C52的內部有一個用于構成振蕩器的高增益反相放大器。通過XTAL1，ATAL2外部接上一片作為反饋元件的晶體，與C1和C2構成了并聯(lián)諧振電路 4 ，使其構成自激振蕩器。電容的值具有微調的作用，我們取30PF。具體的接法如圖3.2外部晶振電路：圖3.2 外部晶振電路AT89C52的工作頻率范圍在024MHZ。我們選用的是12MHZ的晶振，機器周期為1us，所以這個晶振可以滿足這個系統(tǒng)的要求。并且晶振不能離單片機太遠，不然使用外部晶振進行軟件調試時就會發(fā)現(xiàn)找不到信號。3.2.3 復位電路復位有硬件和軟件兩種，復位的作用是使程序自動從0000H開始執(zhí)行，因此我們只要在AT89C

20、52單片機的RESET端加上一個高電平信號，并持續(xù)10ms以上即可，RESET端接有一個上電復位電路，它是由一個小的電解電容和一個接地的電阻組成的。人工復位電路另外采用一個按鈕來給RESET端加上高電平信號。圖3.3 人工復位電路我們采用放電型人工復位電路，如圖3.3人工復位電路，上電時C通過R充電，維持寬度大于10ms的正脈沖，完成上電復位功能。C充電結束后，RESET端出現(xiàn)低電平CPU正常工作。在此我們取了典型值R1=1K，R6=10K，C=10UF。上電復位實現(xiàn)的時間：T=R*C =10K*10UF =100ms=10ms需要人工復位時，按下按鈕K，C通過K和R1放電，RESET端電位上

21、升到高電平，實現(xiàn)人工復位，K松開后C重新充電，充電結束后，CPU重新工作，R1是限流電阻，阻值不可以過大，否則不能起到復位作用。3.2.4 遙控收發(fā)電路紅外線遙控是目前使用最廣泛的一種通信和遙控手段。由于紅外線遙控 5裝置具有體積小、功耗低、功能強、成本低等特點，因而，繼彩電、錄像機之后，在錄音機、音響設備、空凋機以及玩具等其它小型電器裝置上也紛紛采用紅外線遙控。工業(yè)設備中，在高壓、輻射、有毒氣體、粉塵等環(huán)境下，采用紅外線遙控不僅完全可靠而且能有效地隔離電氣干擾。通用紅外遙控系統(tǒng)由發(fā)射和接收兩大部分組成，應用編/解碼專用集成電路芯片來進行控制操作，如圖3.4所示。發(fā)射部分包括鍵盤矩陣、編碼調制

22、、LED紅外發(fā)送器；接收部分包括光、電轉換放大器、解調、解碼電路。圖3.4 紅外遙控系統(tǒng)框圖遙控發(fā)射器專用芯片很多，根據(jù)編碼格式可以分成兩大類，這里我們以運用比較廣泛，解碼比較容易的一類來加以說明，現(xiàn)以日本NEC的UPD6121G組成發(fā)射電路為例說明編碼原理。當發(fā)射器按鍵按下后，即有遙控碼發(fā)出，所按的鍵不同遙控編碼也不同。這種遙控碼具有以下特征：采用脈寬調制的串行碼，以脈寬為0.565ms、間隔0.56ms、周期為1.125ms的組合表示二進制的“0”；以脈寬為0.565ms、間隔1.685ms、周期為2.25ms的組合表示二進制的“1”，其波形如圖3.5所示。圖3.5 遙控碼的“0”和“1”

23、上述“0”和“1”組成的32位二進制碼經(jīng)38kHz的載頻進行二次調制以提高發(fā)射效率，達到降低電源功耗的目的。然后再通過紅外發(fā)射二極管產(chǎn)生紅外線向空間發(fā)射，如圖3.6所示。圖3.6 遙控信號編碼波形圖UPD6121G產(chǎn)生的遙控編碼 6 是連續(xù)的32位二進制碼組，其中前16位為用戶識別碼，能區(qū)別不同的電器設備，防止不同機種遙控碼互相干擾。該芯片的用戶識別碼固定為十六進制01H；后16位為8位操作碼(功能碼)及其反碼。UPD6121G最多有128種不同組合的編碼。遙控器在按鍵按下后，周期性地發(fā)出同一種32位二進制碼，周期約為108ms。一組碼本身的持續(xù)時間隨它包含的二進制“0”和“1”的個數(shù)不同而不

24、同，大約在4563ms之間。當一個鍵按下超過36ms，振蕩器使芯片激活，將發(fā)射一組108ms的編碼脈沖,這108ms發(fā)射代碼由一個起始碼(9ms),一個結果碼(4.5ms),低8位地址碼(9ms18ms),高8位地址碼(9ms18ms),8位數(shù)據(jù)碼(9ms18ms)和這8位數(shù)據(jù)的反碼(9ms18ms)組成。如果鍵按下超過108ms仍未松開，接下來發(fā)射的代碼(連發(fā)代碼)將僅由起始碼(9ms)和結束碼(2.5ms)組成。圖3.7 紅外接收電路解碼的關鍵是如何識別“0”和“1”，從位的定義我們可以發(fā)現(xiàn)“0”、“1”均以0.56ms的低電平開始，不同的是高電平的寬度不同，“0”為0.56ms，“1”為

25、1.68ms，所以必須根據(jù)高電平的寬度區(qū)別“0”和“1”。如果從0.56ms低電平過后，開始延時，0.56ms以后，若讀到的電平為低，說明該位為“0”，反之則為“1”，為了可靠起見，延時必須比0.56ms長些，但又不能超過1.12ms，否則如果該位為“0”，讀到的已是下一位的高電平，因此取(1.12ms+0.56ms)/2=0.84ms最為可靠，一般取0.84ms左右均可。接收電路如圖3.7所示。PC3388是紅外接收頭，1腳是信號端，2腳是接地端，3腳是電源端。當電路正常工作時，發(fā)光二極管發(fā)亮。測試時可以觀察D6的狀態(tài)來判斷是否有接收到信號。3.2.5 AT89C52控制的LCD12864電

26、路LCD12864介紹LCD12864 7 在市面上主要分為兩種，一種是采用ST7920控制器的，它一般帶有中文字庫字模，價格略高一點。另一種是采用KS0108控制器，它只是點陣模式，不帶字庫。我的這塊就是KS0108控制器不帶漢字庫的。LCD12864模塊的20個引腳定義如下：1) Vss 邏輯電源地2) VDD 邏輯電源正極3) VO LCD驅動電壓4) RS 數(shù)據(jù)/指令選擇：高電平為數(shù)據(jù)，低電平為指令5) R/W 讀/寫選擇：高電平為讀數(shù)據(jù)，低電平為寫數(shù)據(jù)6) E 讀寫使能，高電平有效，下降沿鎖定數(shù)據(jù)7) DB0 數(shù)據(jù)輸入輸出引腳8) DB1 數(shù)據(jù)輸入輸出引腳9) DB2 數(shù)據(jù)輸入輸出引

27、腳10) DB3 數(shù)據(jù)輸入輸出引腳11) DB4 數(shù)據(jù)輸入輸出引腳12) DB5 數(shù)據(jù)輸入輸出引腳13) DB6 數(shù)據(jù)輸入輸出引腳14) DB7 數(shù)據(jù)輸入輸出引腳15) CS1 片選擇號，低電平時選擇前64列16) CS2 片選擇號，低電平時選擇后64列17) RET 復位信號，低電平有效。18) Vout 輸出10V電源給VO提供驅動電源19) A 背光電源LED正極20) K 背光電源LED負極LCD12864的內部控制結構如圖3.8所示：圖3.8 LCD12864的內部控制結構圖由上圖可以看出12864屏是分為左、右兩塊控制的。所有對屏幕的操作要受片選CS1、CS2來控制。表3.1是屏幕

28、操作數(shù)據(jù)與屏幕點陣的排布關系圖。表3.1 屏幕操作數(shù)據(jù)與屏幕點陣的排布關系圖 CS2=1CS1=1Y=016263016263行號X=0DB0DB7DB0DB7DB0DB7DB0DB7DB0DB7DB0DB7DB0DB7DB0DB7DB0DB7DB0DB707DB0DB7DB0DB7DB0DB7DB0DB7DB0DB7DB0DB7DB0DB7DB0DB7DB0DB7DB0DB7855X=7DB0DB7DB0DB7DB0DB7DB0DB7DB0DB7DB0DB7DB0DB7DB0DB7DB0DB7DB0DB75663從上表可以看出數(shù)據(jù)按字節(jié)在屏幕上是豎向排列的。上方為低位，下方為高位。因此在橫向

29、上(也就是Y)就一共是128列數(shù)據(jù)。分為CS1和CS2兩個64列來寫入。在豎方向上(也就是X)一字節(jié)數(shù)據(jù)顯示8個點，豎向64個點分為8個字節(jié)，稱做8頁(X=0-7)。了解這些后我們就知道要滿屏顯示一張圖就要從y=0127、X=07一共寫1288=1024個字節(jié)的數(shù)據(jù)。同樣在AT89C52中存一張圖就要1024個字節(jié)的空間。指令表如表3.2所示。表3.2 指令表指令指 令 碼功 能R/WRSD7D6D5D4D3D2D1D0顯示ON/OFF0000111111/0控制顯示器的開關不影響DDRAM中數(shù)據(jù)和內部狀態(tài)顯示起始行0011顯示起始行063指定顯示屏從DDRAM中哪一行開始顯示數(shù)據(jù)設置X地址0

30、010111X 0 7設置DDRAM中的頁地址(X地址)設置Y地址0001Y地址063設置地址(Y地址)讀 狀 態(tài)10BUSY0ON/OFFRST0000讀取狀態(tài)RST 1：復位 0：正常ON/OFF 1：顯示開 0：顯示關BUSY 0READY 1：IN OPERATION寫顯示數(shù)據(jù)01顯 示 數(shù) 據(jù)將數(shù)據(jù)線上的數(shù)據(jù)DB7DB0寫入DDRAM讀顯示數(shù)據(jù)11顯 示 數(shù) 據(jù)將DDRAM上的數(shù)據(jù)讀入數(shù)據(jù)線DB7DB01）顯示開關控制(DISPLAY ON/OFF) 代碼形式R/WRSDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB0000011111DD=1：開顯示(DISPLAY ON)意即顯示器

31、可以進行各種顯示操作 D=0：關顯示(DISPLAY OFF) 意即不能對顯示器進行各種顯示操作 2）設置顯示起始行(DISPLAY START LINE) 代碼形式R/WRSDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB00011A5A4A3A2A1A0A5A0 6位地址自動送入Z地址計數(shù)器，起始行的地址可以是063的任意一行。 例如: 選擇A5A0是62,則起始行與DDRAM行的對應關系如下： DDRAM 行：62 63 0 1 2 3 28 29 屏幕顯示行： 1 2 3 4 5 6 31 32 3）設置頁地址(SET PAGE “X ADDRESS”)代碼形式R/WRSDB7DB6DB

32、5DB4DB3DB2DB1DB00010111A2A1A0所謂頁地址就是DDRAM的行地址，8行為一頁,模塊共64行即8頁,A2A0表示07頁。讀寫數(shù)據(jù)對地址沒有影響,頁地址由本指令或RST信號改變復位后頁地址為0。頁地址與DDRAM的對應關系見DDRAM地址表。4）設置Y地址(SET Y ADDRESS) 代碼形式R/WRSDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB00001A5A4A3A2A1A0 此指令的作用是將A5A0送入Y地址計數(shù)器，作為DDRAM的Y地址指針。在對DDRA M進行讀寫操作后，Y地址指針自動加1,指向下一個DDRAM單元。 5）讀狀態(tài)(STATUS READ) 代

33、碼形式R/WRSDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB001BUSY0ON/OFFRST0000當R/W=1 ，RS=0時,在E信號為“H” 的作用下，狀態(tài)分別輸出到數(shù)據(jù)總線(DB7DB0)的相應位。 BUSY：為1內部忙，不能對液晶進行操作。0工作正常。ON/OFF：1顯示關閉；0顯示打開RST：RST=1表示內部正在初始化，此時組件不接受任何指令和數(shù)據(jù)。6）寫顯示數(shù)據(jù)(WRITE DISPLAY DATE)代碼形式R/WRSDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB001D7D6D5D4D3D2D1D0D7D0為顯示數(shù)據(jù)，指令把D7D0寫入相應的DDRAM單元,Y地址指針自動加

34、1。7）讀顯示數(shù)據(jù)(READ DISPLAY DATE)代碼形式R/WRSDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB011D7D6D5D4D3D2D1D0此指令把DDRAM的內容D7D0讀到數(shù)據(jù)總線DB7DB0，Y地址指針自動加1。 AT89C52控制的LCD12864顯示電路如圖3.9所示。圖3.9 AT89C52控制的LCD12864顯示電路3.2.6 ISD4004語音錄放電路ISD4004 8 系列語音芯片工作電壓為+3V,單片錄放時間8到16分鐘,音質好,適用于移動電話及其他便攜式電子產(chǎn)品中。芯片采用CMOS技術,內含振蕩器、防混淆濾波器、平滑濾波器、音頻放大器、自動靜噪及高密度

35、多電平閃爍存儲陳列。芯片設計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技術,每個采樣值直接存儲在片內閃爍存儲器中,因此能夠非常真實、自然地再現(xiàn)語音、音樂、音調和效果聲,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,錄放時間越長,而音質則有所下降,片內信息存于閃爍存儲器中,可在斷電情況下保存一百年(典型值),可反復錄音十萬次。1).內部結構圖3.10 ISD4004的內部結構2).引腳描述(1)電源(VCCD,VCCA) 芯片內部數(shù)字電路電源

36、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,而去耦電容應盡量靠近器件。圖3.11 ISD4004芯片引腳(2)地線(VSSD,VSSA) 芯片內部數(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。(3)同相模擬輸入(ANA IN+) 錄音信號的同相輸入端。輸入放大器可用單端或差分驅動。單端輸入時,信號由耦合電容輸入,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。差分驅動時,信號最大幅度為

37、峰峰值16mV。(4)反相模擬輸入(ANA IN-) 差分驅動時,這是錄音信號的反相輸入端。信號通過耦合電容輸入,最大幅度為峰峰值16mV。(5)音頻輸出(AUD OUT) 提供音頻輸出,可驅動5K的負載。(6)片選() 此端為低電平,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，主控制器應在串行時鐘上升沿之前半個周期將數(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,本端呈高阻態(tài)。(9)串行時鐘(SCLK) SD的時鐘輸入端,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

38、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)中檢測到EOM或OVF時,本端變低并保持。中斷狀態(tài)在下一個SPI周期開始時清除。中斷狀態(tài)也可用RINT指令讀取(OVF標志指示芯片的錄/放操作已到達存儲器的末尾；EOM標志只在放音中檢測到內部的EOM標志時,此狀態(tài)位才置1)。 (11)行地址時鐘(RAC) 漏極開路輸出。每個RAC周期表示芯片存儲器的操作進行了一行(ISD4004系列中的存儲器共2400行)。該信號保持高電平175ms,低電平25ms。快進模式下,RAC的218.75s是高電平，31.25s為低電平。該端可用于存儲管理技術。(12)外部

39、時鐘(XCLK) 本端內部有下拉元件。芯片內部的采樣時鐘在出廠前已調校,誤差1%以內。商業(yè)級芯片在整個溫度和電壓范圍內, 頻率變化在2.25%以內。工業(yè)級芯片在整個溫度和電壓范圍內,頻率變化在4%以內,此時建議使用穩(wěn)壓電源。若要求更高精度,可從本端輸入外部時鐘。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。在不外接時鐘時,此端必須接地。(13)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,這樣有助于濾除無信號(靜音)時的噪聲。通常本端對地接1F的電容,構成內部信號電平峰值檢測電路

40、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。1F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) 操作規(guī)則(1)串行外設接口 ISD4000系列語音芯片工作于SPI串行接口。SPI協(xié)議是一個同步串行數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，設定微控制器的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)在時鐘上升沿移入，在下降沿移出。變低，輸入指令和地址后，ISD4004才能開

41、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)生一個中斷，該中斷狀態(tài)在下一個SPI周期開始時被清除。使用“讀”指令使中斷狀態(tài)位移出ISD4004的MISO引腳時，控制及地址數(shù)據(jù)也應同步從MOSI端移入。因此，要注意移入的數(shù)據(jù)是否與器件當前進行的操作兼容。當然，也允許在一個SPI周期里，同時執(zhí)行讀狀態(tài)和開始新的操作(即新移入的數(shù)據(jù)與器件當前的操作可以不兼容)。所有操作在運行位(RUN)置1時開始，置0時結束。所有指令都在端上升沿開始執(zhí)行。(2)信息快進 用戶不必知道信息的確切地址就能快進跳過一條信息。信息快進只用于放音模式，放音速度

42、是正常的1600倍，遇到EOM后停止，然后內部地址計數(shù)器加1，指向下一條信息的開始處。(3)上電順序 器件延時TPUD(8KHz采樣時，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，應遵循如下時序:發(fā)POWER UP命令；等待TPUD(上電延時)；發(fā)地址值為00的SET PLAY命令；發(fā)PLAY命令。器件會從00地址開始放音，當出現(xiàn)EOM時，立即中斷，停止放音。如果從00處錄音，則按以下時序：發(fā)POWER UP指令;等待TPUD(上電延時)；發(fā)POWER UP命令；等待2倍TPUD;發(fā)地址值為00的 SET REC命令；發(fā)

43、REC命令。器件便從00地址開始錄音，一直到出現(xiàn)OVF(存儲器末尾)時，錄音停止。(4)指令碼表3.3 ISD4004的指令表指令控制碼操作POWERUP00100 xxx上電：等待TPUD后可以工作SETPLAY11100 xxx從指定地址開始放音PLAY11110 xxx從當前地址開始放音SETREC10100 xxx從指定地址開始錄音REC10110 xxx從當前地址開始錄音SETMC11101xxx從當前地址開始快進MC11111xxx執(zhí)行快進，直到EOMSTOP0 x110 xxx停止當前操作STOPWRDN0 x01xxxx停止當前操作并掉電RINT0 x110 xxx讀狀態(tài)OVF

44、和EOM注：快進只能在放音操作開始時選擇。(5)SPI端口的控制位圖3.12 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功能，如錄音、放音、信息檢索(快進)、上電/掉電、開始/停止操作、忽略地址指針等。表3.4 ISD4004的SPI控制寄存器控制位功能控制位功能RUN允許/禁止操作1開始0停止PU電源控制1上電0掉電P/錄/放模式1放音0錄音IAB操作是否使用指令地址1忽略輸入地址寄存器內容0使用輸入地址寄存器內容MC快進模式1允許0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，錄/放操作從A9A0地址開始。為了能連貫地錄

45、/放到后續(xù)的存儲空間，在操作到達該行末之前，應發(fā)出第二個SPI指令將IAB置1，否則器件會在同一地址上反復循環(huán)。這個特點對語音提示功能很有用。RAC引腳和IAB位可用于信息管理。SPI端口簡單框圖3.13所示。圖3.13 SPI端口簡單框圖4) ISD4004與外圍設備的連接圖3.15 ISD4004與外圍設備的連接語音芯片ISD4004主要與三部分外圍設備連接 9 ，即單片機控制電路、語音錄入電路和語音播放電路。P1.0引腳接片選端，控制ISD4004選通與否；P1.2引腳接串行輸入MOSI，經(jīng)此讀入放音地址；P1.3引腳接串行輸出MISO；P1.1引腳接串行時鐘SCLK；P3.3引腳接中斷

46、；兩芯片中斷口相連，以收發(fā)中斷信號。同相模擬輸入(ANAIN+)和反相模擬輸入(ANAIN-)與錄音電路相連，通過話筒錄制各站信息存儲于芯片內部以供播放時應用。音頻功率放大器LM386驅動音箱組成放音電路，與音頻輸出端(AUDOUT)相連。另外，發(fā)光二極管接于電源通路，可以顯示語音芯片工作情況。3.2.7 本設計總原理圖通過以上單元電路的分析我們已經(jīng)對各單元電路的硬件都有了一定的了解。下面對其總體實現(xiàn)情況作一個簡單的說明。紅外接收電路接收遙控信息并解碼，解碼后把信息通過外部中斷1與單片機通信。單片機處理后，啟動LCD12864及ISD4004模塊顯示播報站名。PC3388的信號端連到AT89C

47、52的外部中斷1。本設計總原理圖如附圖1.1所示。4 系統(tǒng)軟件設計4.1 系統(tǒng)流程圖4.1.1 LCD12864流程圖圖4.1 LCD12864流程圖4.1.2 定時器中斷0服務子程序流程圖圖4.2 定時器中斷0服務子程序流程圖4.1.3 遙控接收程序流程圖圖4.3 遙控接收程序流程圖4.1.4 定時中斷1子程序流程圖圖4.4 定時中斷1子程序流程圖4.1.5 外部中斷1子程序流程圖圖4.5 外部中斷1子程序流程圖4.1.6 ISD4004放音程序圖4.6 放音程序流程圖4.1.7 ISD4004錄音程序圖4.7 錄音程序流程圖5 系統(tǒng)測試5.1 調試軟件KeilC51簡介Keil C51軟件

48、是眾多單片機應用開發(fā)的優(yōu)秀軟件之一，它集編輯、編譯、仿真于一體，支持匯編語言、PLM語言和C語言的程序設計 10 ，界面友好，易學易用。1)Keil的Vision3可以進行純粹的軟件仿真(仿真軟件程序，不接硬件電路)；也可以利用硬件仿真器，搭接上單片機硬件系統(tǒng)，在仿真器中載入項目程序后進行實時仿真；還可以使用Vision3的內嵌模塊Keil Monitor-51，在不需要額外的硬件仿真器的條件下，搭接單片機硬件系統(tǒng)對項目程序進行實時仿真。2)uVision3調試器具備所有常規(guī)源極調試，符號調試特性以及歷史跟蹤，代碼覆蓋，復雜斷點等功能。DDE界面和shift語言支持自動程序測試。5.2 軟件程

49、序測試1) 工程設置根據(jù)系統(tǒng)電路中晶振參數(shù)對工程中AT89C52進行設置，將Xtal(MHz)項中參數(shù)改為12.0，與晶振頻率相同。2) 程序調試圖5.1 程序調試圖對程序中參數(shù)進行調整需進入調試模式，按按鈕進入調試模式，由于該模式下可單步執(zhí)行程序且左邊框圖同步顯示運行時間值，所以可以隨意對參數(shù)進行設置，直到得到所要求的功能。程序調試圖如圖5.1所示。5.3 系統(tǒng)電路功能仿真利用Proteus 11 繪制仿真圖。整個仿真圖的繪制過程主要有以下幾部組成：首先新建一個Proteus的工程，在元件庫里面搜索所需要的元器件，在元器件上單擊右鍵選中，再單擊左鍵對其進行命名和賦值，接著在編輯器左邊的一欄中

50、，找出繪制各種需要的線條和其他一些相關的線條和器件，進行節(jié)點出是否連接好進行檢查，為下一步的系統(tǒng)仿真作準備。畫出的仿真電路圖如圖5.2所示：圖5.2 仿真電路圖5.4 Keil與Proteus對系統(tǒng)聯(lián)調Proteus與Keil兩個軟件可以進行聯(lián)調 12 ，這一強大功能是其他軟件無法辦到的，仿真時通過KeilC51和Proteus結合實現(xiàn)的。首先，要將KEIL C51中調試成功的程序生成.HEX文本并保存，在Proteus中的主芯片AT89C52中導入此文本，即可在Proteus環(huán)境中實現(xiàn)系統(tǒng)的仿真。(1) Keil與Proteus聯(lián)調，如圖5.3所示。圖5.3 聯(lián)調圖(2)無故障正常時，即正常

51、，LCD12864正確顯示，測試圖如圖5.4，5.5所示。利用仿真軟件對所編寫的程序進行調試，聯(lián)機前先斷電，把將調試成功的程序下載到AT89C52芯片中，檢查一下電路之間的電源、接地是否良好，若一切正常，即可打開電源。在系統(tǒng)的調試過程中不是希望中的順利，在調試中出現(xiàn)了問題，一點點的解決，軟件調試出預期的結果。紅外接收系統(tǒng)的測試可以通過觀察發(fā)光二極管D6的狀態(tài)來辨別該系統(tǒng)是否正常工作，如果接收到遙控信息，發(fā)光二極管點亮。還可以用電壓表來測試信號端的電壓來判斷接收系統(tǒng)是否正常工作，如果電壓表上顯示的電壓小幅度擺動，說明接收正常。圖5.4 工作時仿真電路圖一圖5.5 工作時仿真電路圖二按下遙控上的任

52、意鍵，接收電路上的發(fā)光二極管D6發(fā)光，說明接收電路正常工作。但是，譯碼不夠準確，所以不能很好的按預定的順序來顯示報站。預定的報站順序是：第1次按下，LCD12864顯示寧夏理工；第2次按下，LCD12864顯示市博物館；第3次按下，LCD12864顯示東湖賓館；第4次按下，LCD12864顯示永康花園；第5次按下，LCD12864顯示百花市場。SB1按下：如果是第1次按下，LCD12864顯示寧夏理工；再按下，依次顯示市博物館、東湖賓館、永康花園、百花市場。SB2按下，如果是第1次按下，LCD12864顯示百花市場；再按下，依次顯示永康花園、東湖賓館、市博物館、寧夏理工。測試基本達到設計要求，

53、由于Proteus庫里面沒有ISD4004模塊，所以ISD4004語音芯片尚未調試。參考文獻1 劉國堯, 王娟. 公交自動報站系統(tǒng)的設計.自動化技術與應用J.黑龍江科技學院電氣與信息工程學院，2010, 15(8):7476.2 朱奕丹, 黃志明, 吳彬. 單片機公交車到站語音播報與液晶顯示控制系統(tǒng)的研制J.現(xiàn)代電子技術,2006,15(11). 153155.3 周潤景, 徐宏偉, 丁莉. 單片機電路設計分析與制作M. 北京. 機械工業(yè)出版社, 2010. 5560.4 鐘富昭. 8051單片機典型模塊設計與應用M.北京. 人民郵電出版, 2007. 9095.5 張愛全. 紅外遙控的基本原

54、理和應用范圍J.山西電子技術,2003, 21(6): 4041.6 王俊峰, 薛鴻德. 現(xiàn)代遙控技術及應用M. 北京: 人民郵電出版社, 2005. 96100.7 李維諟, 郭強. 液晶顯示應用技術M. 北京: 電子工業(yè)出版社, 2005. 7780.8 Winbond. ISD4004 Series Single-Chip Voice Record/Playback DevicesM. California: Information Storage Devices, 2000. 7073.9 梁子伊. ISD4004系列語音芯片的單片機控制技術J.江蘇省常州信息職業(yè)技術學院,2002,2

55、0(2): 6163.10 賴麒文. C語言程序徹底應用M. 北京. 科學出版社, 2002. 6570.11 蔣輝平. 基于Proteus的單片機系統(tǒng)設計與仿真實例M. 北京. 機械工業(yè)出版社, 2009. 7781.12 劉映群. Proteus與Keil整合構建單片機虛擬實驗室J.中國現(xiàn)代教育裝備,2005,10(8):21-24.結 束 語本文所設計的公交車報站器最主要是通過LCD12864顯示站名來報站的，報站是通過按鍵控制站名顯示的，還可以進行插入廣告。本設計只對顯示模塊進行調試以及仿真，由于語音芯片在Proteus庫里沒有，所以未對語音模塊進行調試仿真。仿真結果可以達到設計要求。

56、通過本次設計讓我加深對單片機的知識，讓我重溫了以前學的C語言知識與單片機的連續(xù)，也讓我對protel以及proteus畫圖仿真軟件更熟練。本文的設計缺陷就是遙控解碼不是很正確，顯示屏LCD12864不能顯示溫度以及日期，語音芯片未能調試。致 謝走的最快的總是時間，來不及感嘆，大學生活已近尾聲，四年多的努力與付出，隨著本次論文的完成，將要劃下完美的句號。從課題選擇到具體的寫作過程，無不凝聚著老師的心血和汗水。老師要指導很多同學的論文，加上本來就有的教學任務，工作量之大可想而知，她還在百忙之中抽出大量時間指導我們。她循循善誘的教導和不拘一格的思路給予我無盡的啟迪，她淵博的專業(yè)知識，精益求精的工作作

57、風，嚴以律己，寬以待人的崇高風范，將一直是我工作，學習中的榜樣。在我的畢業(yè)論文寫作期間，老師為我提供了種種專業(yè)知識上的指導和一些賦予創(chuàng)造性的建議，沒有這樣的幫助和關懷，我不會這么順利的完成畢業(yè)論文。在此向馮月春老師表示深深的感謝和崇高的敬意。其次，論文的順利完成，離不開其他各位老師，同學和朋友的關心和幫助。在整個論文的寫作中，各位老師，同學和朋友積極地幫助我查資料和有利于論文寫作的建議和意見，在這里我衷心的謝謝你們在這段日子力給予我生活和精神上的支持，在你們的幫助下，論文才得以不斷地完善，最終幫助我完整的寫完了整個論文。在這里，我要對你們說聲謝謝，真的很感謝你們。最后，也是重要的，我要感謝我的

58、父母，因為沒有他們，就沒有現(xiàn)在站在這里的我，是他們給以我生命，給以我上大學的機會，是他們造就了今天的我，對于你們，我充滿無限的感激。附錄一：系統(tǒng)總原理圖附圖1.1 系統(tǒng)總原理圖附錄二：LCD12864顯示模塊參考程序#include /*預定義*/#define uchar unsigned char#define uint unsigned intUnsigned charkey_temp,key_bak,ychi,keyvalue=0 x0f;unsigned char one_cnt=0,two_cnt=0;uchar key=0 x0f;unsigned char up,down;st

59、atic unsigned char data IRCode3,IRCON,IRCON2;static unsigned char data DT;/*12864管腳配置*/#define port P0sbit rs=P30;sbit rw=P31;sbit e=P32;sbit cs1=P37;sbit cs2=P36;sbit P3_2 = P33;uchar code data_shuju3832 = /*- 文字: 寧 -*/*- 宋體12; 此字體下對應的點陣為：寬x高=16x16 -*/0 x00,0 x90,0 x8C,0 x84,0 x84,0 x84,0 x85,0 x86,0 x84,0 x84,0 x84,0 x84,0 x94,0 x8E,0 x04,0 x00,0 x00,0 x00,0 x00,0 x00,0 x00,0 x40,0 x80,0 x7F,0 x00,0 x00,0 x00,0 x00,0 x00,0 x00,0 x00,0 x00,/*- 文字: 夏 -*/*- 宋體12; 此字體下對應的點陣為：寬x高=16x16 -*/0 x00