1、摘要本文介紹了一種利用紅外遙控技術，模擬公交車紅外控制報站系統(tǒng)。采 用單片機 SCT89C52 作為控制核心， 語音芯片 ISD1700 實現(xiàn)語音的存儲和回 放， LCD12864 進行漢字顯示，設計了公交車控制報站系統(tǒng)，實現(xiàn)了公交車 站臺語音播報、液晶顯示和站臺語音播報與液晶顯示雙重功能。系統(tǒng)主要通過 STC89C52 單片機做為主芯片，通過紅外遙控器把信號傳 給 STC89C52 單片機，啟動 LCD12864 顯示站名，同時應用語音模塊播報站 名。整個系統(tǒng)硬件設計包括鍵盤控制模塊、語音播報模塊、液晶顯示模塊、 紅外控制模塊。紅外控制模塊又分為紅外接發(fā)送和紅外接收模塊。關鍵詞 單片機 ；公

2、交車報站；語音播站；液晶顯示；紅外遙控AbstractThis paper introduces a kind of using infrared remote control technology, the simulation bus stops infrared control system. Adopts singlechip SCT89C52 as control core and pronunciation chip ISD1700 realize voice of storage and playback, LCD12864 on Chinese character displa

3、y, design the bus stops control system, realized the bus station speech broadcast, LCD display and platform speech broadcast and LCD double function. System mainly through STC89C52 microcontroller do give priority to, updatedand infrared signal to STC89C52 microcontroller, start LCD12864 display of

4、the station, and pronunciation module broadcasts stops. The whole system hardware design including keyboard control module, speech broadcast module, LCD module, infrared control module. Infrared control module is divided again after sending and receiving infrared infrared module.Keywords Microcontro

5、ller Bus stops system Speech broadcast station LCD display Infrared remote control目錄摘要I TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark2 o Current Document Abstract II HYPERLINK l bookmark6 o Current Document 第 1 章 緒論 1. HYPERLINK l bookmark8 o Current Document 課題背景 1. HYPERLINK l bookmark10 o Current Document 設

6、計要求 1. HYPERLINK l bookmark12 o Current Document 系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境及主要使用 1.STC89C52 簡介2.Keil2 編程軟件簡介 2. HYPERLINK l bookmark14 o Current Document 論文的工作內容及論文的結構 3. HYPERLINK l bookmark16 o Current Document 第 2 章 方案分析與論證 4. HYPERLINK l bookmark18 o Current Document 無線接收模塊的分析與論證 4. HYPERLINK l bookmark20 o Current

7、 Document 控制模塊的分析和論證 4. HYPERLINK l bookmark22 o Current Document 干擾的簡述與產生 5. HYPERLINK l bookmark24 o Current Document 本章小結 7. HYPERLINK l bookmark26 o Current Document 第 3 章 系統(tǒng)的硬件設計 8. HYPERLINK l bookmark28 o Current Document 系統(tǒng)的總體分析 8. HYPERLINK l bookmark30 o Current Document ISD1700 語音模塊 9.ISD

8、 語音模塊簡述 9.ISD1700 語音語模塊應用及引腳說明 9. HYPERLINK l bookmark32 o Current Document 液晶模塊 1.3 HYPERLINK l bookmark34 o Current Document LCD12864 特性 1.3模塊說明 1.4. HYPERLINK l bookmark36 o Current Document 紅外按鍵控制模塊 1.7按鍵電路的設計 1.8判鍵及其接口電路設計 1.9鍵盤的工作方式 2.1外部晶振的選用 2.1復位電路 2.2. HYPERLINK l bookmark38 o Current Docu

9、ment 硬件抗干擾技術 2.3 HYPERLINK l bookmark40 o Current Document 本設計總體原理圖 2.5 HYPERLINK l bookmark42 o Current Document 系統(tǒng)的硬件實物圖 2.6 HYPERLINK l bookmark44 o Current Document 本章小結 2.6 HYPERLINK l bookmark46 o Current Document 第 4 章 系統(tǒng)的軟件設計 2.7 HYPERLINK l bookmark48 o Current Document 4.1 系統(tǒng)軟件的總體設計 2.7 HY

10、PERLINK l bookmark50 o Current Document 遙控模塊的軟件實現(xiàn) 2.8按鍵控制部分 2.8遙控發(fā)送部分 2.9遙控接收部分 3.0 HYPERLINK l bookmark52 o Current Document 液晶模塊的軟件實現(xiàn) 3.2 HYPERLINK l bookmark54 o Current Document 語音模塊的軟件實現(xiàn) 3.3 HYPERLINK l bookmark56 o Current Document 軟件抗干擾技術 3.4 HYPERLINK l bookmark58 o Current Document 程序設計 3.5

11、 HYPERLINK l bookmark60 o Current Document 本章小結 3.5 HYPERLINK l bookmark62 o Current Document 第 5 章 系統(tǒng)測試 3.6.5.1系統(tǒng)聯(lián)機前的靜態(tài)調試 3.65.2聯(lián)機仿真調試 3.75.3整體系統(tǒng)調試過程 3.75.4本章小結 3.8結論 .3.9.致謝.錯. 誤!未定義書簽。參考文獻 4.0.附錄 14.1. TOC o 1-5 h z 附錄 2 4.2.附錄 3 4.4.第1章 緒論1.1課題背景近年來，隨著社會經(jīng)濟的持續(xù)發(fā)展，城市交通已成為人們外出時最為關 注的事情。公交車也成為城市交通中一道

12、亮麗的風景。公交車也為外出的人 們提供了方便快捷的服務。但是隨著我國各大城市公交公司的人員精減，而 且對公交運輸也提出更高的要求。各公交公司都在每輛公交車上只配備了一 個司機，進行無人售票，為了公交系統(tǒng)的安全考慮，需要對自動化的公交語 音報站系進一步完善。因為公交車的報站方式直接影響到服務的質量和整個 城市的整體面貌。傳統(tǒng)報站方式是由乘務人員進行人工報站，因方言或擁擠 等情況，該方式工作強度太大其效果往往也太差。雖然很多城市都使用最簡 單的智能語音播報系統(tǒng)。但這些公交車報站系統(tǒng)僅停留在語音播報上，這給 聽力不好的旅客帶來不便。而有的公交車報站系統(tǒng)雖然有屏幕顯示功能，但 其中顯示器基本上是采用

13、LED大屏幕點陣列結構完成。LED大屏幕要實現(xiàn)穩(wěn) 定顯示需遵循動態(tài)掃描規(guī)律， 存在著掃描驅動電路較為復雜， 信號傳輸線多, 抗干擾性能差等缺點。由于液晶顯示器具有低壓微功耗，平板型結構，顯示 信息量大，易于彩色化，沒有電磁輻射，壽命長等顯著優(yōu)點。為此本次畢業(yè)設計開發(fā)了基于單片機控制的公交車到站語音播報與液 晶顯示控制系統(tǒng)。1.2設計要求在本次課題中，主要是使用 STC89C52單片機為核心，設計一個公交車 自動報站系統(tǒng)。要求用紅外遙控控制，實現(xiàn)當公交車靠近站點時用文字顯示 站名，同時也相應的進行語音播報。這樣不僅給視力不好的顧客帶來方更， 也給聽力不好的乘客帶來更大的方便。1.3系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境及

14、主要使用軟件條件：Keil2 ；偉福6000; Protel99SE電路圖設計軟件； Proteus仿 真軟件。硬件條件：電腦一臺；面包板；偉福仿真器；萬用表；焊接工具等。STC89C52 簡介STC89C52降低成本，提升性能，原有程序直接使用。STC公司鼓勵放心使用，PLCC、PQFP小型封裝，3.3V工作電壓單片機，使您的產品更小、 更輕，功耗更低。用 STC提供的STC-ISP.exe工具將您原有的代碼下載進 行STC相關的單片機即可或用通用編程器編程。5V: 5.53.8V，乃至3.4V，3V: 3.6 2.4V，乃至1.9VSTC89系列單片機大部分具有在系統(tǒng)可編程的（ISP）特性

15、，ISP的好處是：省去購買通用編程器，單片機在用戶系統(tǒng)上 即可下載和燒錄用戶的程序，而無需將單片機從已生產好的產品上拆下， 再用通用編程器將程序代碼燒錄進單片機內部。有些程序尚未定型的產品 可以一邊生產，一邊完善，加快了產品進入市場的速度，減小了新產品由 于軟件缺陷帶來的風險。由于可以將程序直接下載到單片機看運行結果故也可以不用仿真器。 大部分STC89C52系列單片機在銷售給用戶之前已在單片機內部固化有ISP系統(tǒng)引導程序，配合 PC端的控制程序即可將用戶的程序代碼下載進行單 片機內部，故無需編程器（速度比通用編程器要快）。不要用通用編程器編程， 否則有可能將單片機內部已固化的ISP系統(tǒng)引導程

16、序擦除，造成無法使用STC提供的ISP軟件下載用戶的程序代碼。Keil2編程軟件簡介Keilu Vision2是美國Keil2 Software公司出品的51系列兼容C語言軟件開 發(fā)系統(tǒng)，使用接近于傳統(tǒng)C的語法來開發(fā)與匯編相比，C語言在功能上、結構 性、可讀性、可維護性上有明顯的優(yōu)勢，因而易學易用，而且大大的提高了工 作效率和項目開發(fā)周期，他還能嵌入?yún)R編，還可以在關鍵的位置嵌入，使程序 達到接近于匯編的工作效率。Keil2 C51軟件提供豐富的庫函數(shù)和功能強大的集成開發(fā)調試工具，全Windows界面，使您能在很短的時間內就能學會使用Keil2 C51來開發(fā)你的單片機應用程序。另外重要的一點，只

17、要看一下編譯后生成的匯編代碼，就能體會到Keil2 C51生成的目標代碼效率非常之高，多數(shù)語句生成的匯編代碼很緊湊，容 易理解。在開發(fā)大型軟件時更能體現(xiàn)高級語言的優(yōu)勢。1.4論文的工作內容及論文的結構本文主要完成紅外遙控控制公交車報站系統(tǒng)，主要是學習和研究本次課 題中使用的硬件以及軟件的設計。從而達到想要完成的課程設計題目。本次 課題主要包括LCD12864液晶顯示，ISD1700語音模塊播報，SM0038紅外 發(fā)送和接收等功能。在其過程中還學習了與單片機有關的一些知識，以提高 自己的理論基礎。本文主要分五章進行說明。第一章為緒論部分，主要講述本文的開發(fā)環(huán) 境和常用軟件。第二章是方案的分析和論

18、證，此部總分為前期的準備工作， 為了能夠更好的完成接下來的工作而做好前期的準備。第三章為系統(tǒng)的硬件 設計，運用大量的篇幅對硬件各部分進行說明，主要是對各部分的元件的特 性進行學習和使用。第四章為系統(tǒng)的軟件設計，通過流程序圖對軟件的程序 進行相應的說明，這樣學習起來更加的清晰明確。第五章為系統(tǒng)的測試，這 部分主要包括，系統(tǒng)的硬件測試方法、系統(tǒng)的軟件測試方法以及系統(tǒng)的總體 聯(lián)調。第2章方案分析與論證本課題是一個軟、硬件緊密結合注重實際應用的系統(tǒng)。在課題研究的期 間，主要研究系統(tǒng)硬件設計。因此，在詳細講述之前，先介紹“公共汽車自 動報站”的設計思想及整體硬件方案的設計。實現(xiàn)公交汽車紅外遙控報站是公交

19、智能化的一份子，是促進智能交通的 一個不可缺少的步驟，同時也是落實公交優(yōu)先”使城市交通與社會經(jīng)濟和諧發(fā)展的重要組成部分。2.1無線接收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 IEEE802.11b和IEEE802.11g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)據(jù)傳輸模塊。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

20、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?？梢杂米灾频募t外遙控器裝置，我們只要了解其中 的發(fā)送和接收原理，就可以采用這種簡易的裝置來實現(xiàn)紅外控制。以上四種都是可供參考的方案，在考慮了諸多的因素之后，最后決定使 用方案四來完成此課題。雖然紅外遙控控制起來比較難，但實現(xiàn)起來比較容 易，而且成本不咼。2.2控制模塊的分析和論證方案一：采用 GPRS作為系統(tǒng)的控制器。GPRS即通用分組無線業(yè)務 是在常用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”、

21、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，而且控制起來也非常的因難。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、硬件調試方便，但ARM制板成本較高。方案三：采用STC89C52單片機控制。它簡單易用、成本低廉，軟件編 程自由度大，資源配置靈活，運行可靠穩(wěn)定，是一些相對完善的低壓控制。 采用STC89C52單片機為控制核心，系統(tǒng)功能強大，采

22、用板式結構、安裝牢 靠、操作簡潔。綜上所有方案的分析，前兩種方案雖然功能強但成本高，本次課題使用 STC89C52單片機也能很好的控制和完成。所以該系統(tǒng)的設計選用 STC89C52 單片機編程即可。因此本課題選擇方案三。2.3干擾的簡述與產生干擾又被稱為電噪聲。噪聲指疊加于有用信號上使原來的有用信號發(fā)生 畸變的變化電量。由于噪聲在一定條件下影響和破壞單片機系統(tǒng)或設備正常 工作，所以通常把具有危害性的噪聲稱為干擾。影響單片機系統(tǒng)的可靠、安 全運行的主要因素主要來自系統(tǒng)內部和外部的各種電氣干擾，通道產生影 響，導致測量結果產生誤差，甚至影響指令的正常執(zhí)行，造成控制事故或控 制失靈，嚴重的干擾則會導

23、致事故造成重大損失。形成干擾的基本要素有三個。干擾源指產生干擾的元件、設備或信號。如雷電、繼電器、可控硅、電機、高 頻時鐘等都可能成為干擾源。傳播路徑指干擾從干擾源傳播到敏感器件的通路或媒介。典型的干擾傳播路徑是 通過導線的傳導和空間的輻射。3.敏感器件指容易被干擾的對象，如 A/D轉換器、D/A轉換器、單片機、數(shù)字IC、 弱信號放大器等。通?？梢园凑赵肼暜a和的原因、傳導方式、波形特性等對干擾進行不同 的分類干擾按噪聲產生的原因可進行如下分類。放電噪聲這主要是雷電、靜電、電動機的電刷跳動、大功率開關觸點斷開等的干 擾。咼頻振蕩噪聲這主要是中頻電弧爐、感應電爐、開關電原、直流-交流變換器等產生高

24、頻振蕩時形成的噪聲。浪涌噪聲這主要是交流系統(tǒng)中電動機啟動電流、電爐合閘電流、開關調節(jié)器的導 通電流以及晶閘管變流器等設備產生涌流而形成的噪聲。這些干擾對單片機 測控系統(tǒng)都嚴重的影響。其中尤以各類開關分斷電感性負載所產生的干擾最 難以抑制或消除。干擾按傳導方式可分為共模噪聲和串模噪聲。干擾按波形可分為持續(xù)正弦波、脈沖電壓、脈沖序列等。環(huán)境對單片機控制系統(tǒng)的干擾一般都是以脈沖的形式進入系統(tǒng)的，干擾 侵入單片機系統(tǒng)的途徑主要有 3種在實際操作時應當特別的注意以確保功能 正常的進行?？臻g干擾通過電磁感應侵入系統(tǒng)，來源于天體輻射和雷電產生的電磁波、廣播電 臺或通信發(fā)射設備發(fā)出的電磁波以及周圍電氣設備產生

25、逆變電流和電磁干 擾。這些空間輻射干擾可能會使單片機系統(tǒng)不能正常工作最嚴重者可以損壞 器件。電源干擾很多的單片機系統(tǒng)都是運用交流電源供電。由于工業(yè)測試環(huán)境中存在著 大量的大功率設備，特別是大型的感性負載設備的啟停造成電網(wǎng)的嚴重波 動，使得電網(wǎng)電壓大幅度漲落形成浪涌。由于大功率開關的通斷、電機的啟 停、電焊等原因，電網(wǎng)中常常出現(xiàn)幾百伏，甚至幾千伏的尖峰脈沖干擾，這 樣的干擾有時會持續(xù)很長的是時間，因此必須采取措施克服電源的干擾。雖 然在本次課題中選用的最高電壓是 +5V，但對此方面知識有所了解，對今后 課題的研究也有很大的幫助。傳輸通道干擾在單片機測控系統(tǒng)中，為了完成數(shù)據(jù)采集和實時控制的應用目的

26、，存在 著大量的信號傳輸介質，開關量的輸入輸出及模擬量的輸入輸出都是必不可 少的。這些輸入輸出的號線和控制線常常需要傳輸很長的時間，因此不可避 免地將干擾引入單片機系統(tǒng)。在后面的文章中還會對硬件的抗干擾方法和軟件的抗干擾方法進行加 以說明。2.4本章小結本章節(jié)是在課題真正實施以前的準備工作，也就是方案的分析和論證。 因為要想成功的完成某一個課題，不僅需要好的理論基礎，更要讓課題完成 后有可行性和適用性，在此基礎上還要考試經(jīng)濟問題。經(jīng)過多方面的分析和 論證，才能更好的完成課題。此部分對無線模塊、總體控制模塊和抗干擾技 術進行說明。第3章系統(tǒng)的硬件設計硬件的設計主要圍繞系統(tǒng)的功能完全實現(xiàn)，并且要保

27、證整個系統(tǒng)在運行過 程中的穩(wěn)定性、安全性及生產的經(jīng)濟性。本設計采用紅外遙控來實現(xiàn)無線數(shù)據(jù) 的收發(fā)，采有STC89C52單片機為控制核心，實現(xiàn)公交車的控制報站功能。3.1系統(tǒng)的總體分析系統(tǒng)的總體方框圖，如圖3-1所示圖3-1系統(tǒng)的總體方框圖系統(tǒng)的功能總體模塊圖，如圖3-2所示圖3-2系統(tǒng)的功能模塊圖3.2ISD1700語音模塊ISD語音模塊簡述ISD1700語音芯片是華邦ISD公司2007年新推出的單片優(yōu)質語音錄 放電路，ISD1700語音芯片提供多項新功能，包括內置專利的多信息管理系 統(tǒng)，新信息提示（vAlert），雙操作模式（獨立&嵌入式）。芯片內部包含有 自動增益控制、麥克風前置擴大器、揚

28、聲器驅動線路、振蕩器與內存等的全 方位整合系統(tǒng)功能。1. ISD1700系列芯片功能特點ISD1700系列芯片可錄、放音十萬次，存儲內容可以斷電保留一百年， 按鍵模式和MCU串行控制模式（SPI協(xié)議）。MIC和ANA in兩種錄音模式， 但是在使用這兩種錄音模式時應注意其中的錄音效果和錄音的時間，因為根 據(jù)不同的ISD語音芯片，分段錄音的時間也不同，要根據(jù)實際的要求來選擇 ISD芯片。PWM和AUD/AUX 三種放音輸出方式，可處理多達255段以上信息，有豐富多樣的工作狀態(tài)提示，多種采樣頻率對應多種錄放時間，可錄、放音十萬次，存儲內容可以斷電保留一百年，按鍵模式和MCU串行控制模式（SPI協(xié)議

29、），音質好，電壓范圍寬，應用靈活。2 . ISD1700系列芯片電氣特性ISD1700系列芯片的工作電壓為 DC2.4V5.5V，最高不能超過6V ;靜 態(tài)電流為0.51卩$工作電流為 20mA。ISD1700語音語模塊應用及引腳說明ISD1700芯片無需A/D轉換和壓縮就可以直接儲存， 沒有A/D轉換的誤 差，可有多次重復錄放、存儲時間長，使用不需要擴充存儲器、所有的外圍 電路簡單。利用SCT89C52控制ISD1700芯片的過程。外接輸入和輸端出口。 通過系統(tǒng)功能模塊的各部分的連接及軟硬件設計就可以實現(xiàn)數(shù)字化語音的 存儲和回放，而且存放容易，而且錄、放音與振蕩電阻有很大的關系。ISD170

30、0 內含晶體振蕩器、自動靜噪、音頻功率放大器及高密度多電平閃爍存儲陳列 等。因此只需要很少的外圍器件就可構成一個完整的聲音錄放系統(tǒng)，這樣也 給課題的完成帶來很大原方便。在本次課題中ISD語音模塊非常的重要，因此在課使用之前必須先了解 語音模塊基礎知識，為了在使用時更加的容易和方便，為實際應用時節(jié)省時 間和帶來沒有必要的麻煩，下觀對ISD1700基礎知識做簡要的介紹。振蕩電阻的阻值與錄、放音時間關系，如表3-1所示。表3-1振蕩電阻的阻值與錄、放音時間關系振蕩電阻錄放時間采樣頻繁典型帶寬80K8S8.0KHZ3.4KHZ100K10S6.4KHZ2.6KHZ120K12S5.3KHZ2.3KHZ

31、160K16S4.0KHZ1.7KHZ200K20S3.2KHZ1.3KHZISD1700ISD1700引腳排列圖，如圖3-3所示5t F DKfiE-1AiUliiMIC4-Mrc-SP-圖3-3ISD1700引腳排列圖ISD1700引腳排列圖說明，如表3-2所示表3-2ISD1700引腳排列圖說明引腳名稱PDIP/SOIC 封裝TSOP封裝引腳說明VCCD122數(shù)字電路電源/LED223LED指示信號輸出/RESET324芯片復位MISO425SCLK627/SS728為低時，選擇該芯片成為當前被控制設備并且開啟SPI接口?？臻e時，需要拉高VSSA81模擬地An ai n92芯片錄音或直通

32、時，輔助的模擬輸入。需要一個交 流耦合電容（典型值為0.1uF）,并且輸入信號的幅值不能超出1.0Vpp o APC寄存器的D3可以決定 Anain信號被立刻錄制到存儲器中，與Mic信號混合被錄制到存儲器中，或者被緩存到喇叭端并經(jīng)由 直通線路從 AUD/AUX 輸出。MIC+103麥克風輸入+MIC-114麥克風輸入-VSSP2125負極PWM喇叭驅動器地SP-136喇叭輸出-VCCP147PWM喇叭驅動器電源SP+158喇叭輸出+VSSP1169正極PWM喇叭驅動器地AUD/AUX1710AGC1811自動增益控制/VOL1912音量控制ROSC2013振蕩電阻ROSC用一個電阻連接到地，

33、決定芯片的 采樣頻率VCCA2114模擬電路電源/FT2215/PLAY2316播放控制端，有電平觸發(fā)和脈沖觸發(fā)兩種模式/REC2417錄音控制端，低電平有效/ERASE2518擦除控制端，低電平有效/FWD2619快進控制端，低電平有效RDY/INT2720個開路輸出。Ready（獨立模式）該管腳在錄音，放 音，擦除和指向操作時保持為低，保持為高時進入 掉電狀態(tài)Interrupt（簡化的紅外控制程序）運用簡單 的程序須序的控制語音播報VSSD2821數(shù)字地此語音芯片中的引腳大部分在些課題中并沒有用到，在此過程中只是一 個學習的過程。通過對基礎知識的學習和原理的分析，下面將介紹ISD1700語

34、音模塊的各部分電路原理圖。因為在硬件的處理過程中，大部分的時間都是在處理電路圖上，只有透 徹的分析電路的原理圖，才會在實際電路的焊接時更加的方便。而且電路原 理圖更是研究理論必用的方法，因此在實物焊接之前必須對相應的電路圖進 行相應的繪制和了解。通過對電路圖來完成理論的分析，以及實物的仿真， 當仿真成功時才可進行相應的實際操作。這樣以免焊接完成的硬件不好用而 造成器件的損壞，而導致更多的經(jīng)濟損失。所以在分析語音芯片時，應注意各引腳的功能和功作方式，以確保其中 工能的正常使用和正常運行。并且在選用語音芯片時應特別注意實際應用時 需要的時間，以免造成語音芯片的錄音時間過短而影響應用。ISD1700

35、語音模塊播放電路原理圖，如圖 3-4所示。圖3-4ISD1700語音模塊播放電路原理圖ISD1700語音模塊錄音電路原理圖，如圖3-5所示T71CCD VTSL 二 EDHTIV IQCtB+3I10IT12TJTTSEJET FWCEJUSERECSCLL PLAY 劃FFVS 訥 V3CA MFAIH RO5C MIC TOLMIC- AGC VSSTQ jkUE ：PIL IPl TCCP SFK+互 g TT 西 191+5圖3-5ISD1700電路原理圖通過電路圖的分析可知，REC為錄音鍵，當錄音鍵按住，REC引腳變?yōu)?高電平，錄音期間指示燈二極管 LED點亮，松開按鍵或超出時間停止

36、錄音。 放音方式有：邊沿觸發(fā)放音，電平觸發(fā)放音，循環(huán)放音。3.3液晶模塊LCD12864在市面上主要分為兩種， 一種是采用ST7920控制的，它一般 帶有中文字庫存字模，價格略高一點。另一種是采用KS0108控制器，它只是點功能模式，不帶字庫。在本次課題中就是使用第一種方法完成。LCD12864 特性LCD12864帶中文字庫的是一種具有 4位/8位并行，2線或3線串行接 口方式，內部含有國標一級、二級簡體中文字庫的點陣圖形液晶顯示模塊，其顯示分辨率為128*64，內置8192個16*16點漢字和128個16*8點ASCII字符集。利用該模塊靈活的接口方式和簡單、方便的操作指令，可構成全中文人

37、機交互圖形界面?？梢燥@示8*4行16*16點陣的漢字。 也可完成圖形 顯示。低電壓低功耗是其又一顯著特點。LCD12864基本特性：低電源電壓(VDD : +3.0+5.5V).顯示分辨率：128*64點內置漢字字庫，提供 8192個16*16點陣漢字(簡繁體可選).內置128個16*8點陣字符12MHZ時鐘頻率顯示方式：STN、半透、正顯驅動方式：1/32DUTY , 1/5BIAS視角方向：6點背光方式：側部高亮白色 LED，功耗僅為普通 LED的1/51/1010 .通訊方式：串行、并口可選11.內置DC/DC轉換電路，無需外加負壓.無需片選信號，簡化軟件設計.工作溫度：0 C +55

38、C，存儲溫度：-20 C +60 C模塊說明模塊引腳說明，如表3-3所示。表3-3模塊引腳說明管腳號管腳名稱電平管腳功能描述1VSS0V電源地2VCC3.0+5V電源正4RS(CS)H/LRS= “ H ”，DB7DB0為顯示數(shù)據(jù)RS= “L”，DB7DB0為顯示指令數(shù)據(jù)5R/W(SID)H/LR/W= “ H ” ,E= “H ” ,數(shù)據(jù)被讀到 DB7DB0R/W= “L”，E= “HRL ” , DB7DB0 的數(shù)據(jù)被寫到 IR 或 DR6E(SCLK)H/L使能信號7DB0H/L三態(tài)數(shù)據(jù)線8DB1H/L三態(tài)數(shù)據(jù)線9DB2H/L三態(tài)數(shù)據(jù)線10DB3H/L三態(tài)數(shù)據(jù)線續(xù)表3-311DB4H/L

39、三態(tài)數(shù)據(jù)線12DB5H/L三態(tài)數(shù)據(jù)線13DB6H/L三態(tài)數(shù)據(jù)線14DB7H/L三態(tài)數(shù)據(jù)線15PSBH/LH： 8位或4位并口方式，L:串口方式17/RESETH/L復位端，低電平有效18VOUTLCD驅動電壓輸出端19/20A / KVSS/VDD背光源正端（+5V）/背光源負端模塊E信號說明，如表3-4所示。表3-4模塊E信號說明E狀態(tài)執(zhí)行動作結果高一 低I/O 緩沖一DR配合W進行寫數(shù)據(jù)或指令高DR I/O 緩沖配合R進行讀數(shù)據(jù)或指令低/低 咼無動作模塊指令說明。如表 3-5所示。當RE=O時基本指令。將 DDRAM 填滿“ 20H ”，并且設定 DDRAM 的 地址計數(shù)器（AC）到“ 0

40、0H ”。表3-5模塊指令說明指令RSR/WD7D6D5D4D3D2D1D0清除顯示0000000001當RE=O時基本指令。DL=0/1:4/8位數(shù)據(jù)。RE=1 :擴充指令操作，RE=O： 基本指令操作。指令RSR/WD7D6D5D4D3D3D1D0功能設定00001DLXREXX當RE=0時基本指令。設定DDRAM 地址（顯示地址）第一行：80H87H， 第二行：90H97H。指令RS | R/W D7 D6 | D5 D4 D3 D2D0設定 DDRAM 地址 0010 AC5 AC4 AC3 AC2 AC ACO當RE=O時基本指令。將數(shù)據(jù) D7D0寫入到內部 ARM 。續(xù)表3-5指令

41、RSR/WD7D6D5D4D3D2D1D0讀出RAM的值11數(shù)據(jù)從內部RAM讀取數(shù)據(jù)D7D0(DDRAM/CGRAM/IRAM/GRAM)指令RSR/WD7D6D5D4D3D2D1D0寫數(shù)據(jù)到RAM10數(shù)據(jù)當IC1在接受指令前，微處理器必須先確認其內部處于非忙碌狀態(tài)，即 讀取BF標志時，BF需為零，方可接受新的指令，如果在送出一個指令前并 不檢查BF標志，那么在前一個指令和這個指令中間必須延長一段較長的時 間，即是等待前一個指令確實執(zhí)行完成。單片機與LCD顯示連接電路原理圖，如圖3-6所示。1345凸7S已口2 cJ 41 W1 R12l137_C202U PIOP 口口 POLPl 1PO2

42、P12F03P13P1MPISFl石PISPPNCI40F21RDWRP23TLF24TPD4FTAWPP”XLX2FSEHRESETALE/F-IHTOTXDIHT13S尹X35丹*RW 33t：33DC 21EU 22、DH 玄 m fLJJI J3nr 6:J 擔、1 i!39*5IS201284-3IT?BnU102更B4圖3-6單片機與LCD顯示連接電路原理圖按照上述的電路圖下面對液晶顯示進行加以說明。由于大部分液晶顯示的原理依靠液晶分子的各向異變，對不同方向的入射 光、反射率是不一樣的，所以視角小，只有30-40 隨著視角的變大，對比度迅速變壞。液晶顯示大多是依靠在外加電場的作用下

43、，液晶分子的排列發(fā)生變化，所以響應速度受材料的粘滯影響很大，一般均為100200ms。雖然可以用加背光源解決此問題，但是如使亮度、對比度達到主動發(fā)光顯示器件程序， 則低功耗的優(yōu)點也就不存在了。由于液晶顯示是一種功耗極低的器件，近年來應用特別廣泛。從電子表到 計算器，從智能傳感器到智能儀器儀表，從筆記本電腦到液晶電視等均利用了 液晶顯示技術。液晶是一種介于流體與固體之間的熱力學的中間穩(wěn)定相。其特點是在一定 的溫度范圍內既有液體的流動性和連續(xù)性，又有晶體的各向性，其分子呈長棒 形，長寬之比較大，分子不能彎曲，是一個剛性體，中心一般有一個橋鏈，分 子兩頭有極性。由于LCD液晶的四壁效應，在定向膜的作

44、用下，液晶分了在正、背玻璃電 極上呈水平排列，但排列方向互為正交，而玻璃間的分子呈連續(xù)扭轉過渡，這 樣的構造能使液晶對光產生旋光作用，使光的偏振方向旋轉90。液晶顯示器的驅動方式由電極引線的選擇方式確定，因此，在選擇好液晶 顯示器之后，用戶無法改變驅動方式。液晶顯示器的驅動方式一般有靜態(tài)驅動方式和時分割驅動兩種。由于直流 電壓驅動LCD會使液晶體產生電解和電極老化，從而大大降低LCD的使用壽命， 所以現(xiàn)用的驅動方式多屬交流電壓驅動。靜態(tài)驅動方式液晶顯示的驅動與LED的驅動有很大的不同。對于 LED，當在LED兩端 加上恒定的導通或截止電壓便可控制其亮和暗。而LCD，由于其兩極不能加恒定的直流電

45、壓，因而給驅動帶來復雜性。目前已有許多LCD驅動集成芯片，這 些芯片已將多個LCD驅動電路集成到一起，使用跟 LED驅動芯片一樣方便。時分割驅動當顯示字段增多時，為減少引出線和驅動回路數(shù)，必須采用時分割驅動法。 時分割驅動方式通常采用電壓平均化法，其占空比有 1/2、1/8、1/16、1/32 等，偏壓有 1/2、1/3、1/4、1/5 等。液晶顯示器除段形液晶顯示器外，還有點陣液晶顯示器，可顯示漢字、圖 形、曲線等。3.4紅外按鍵控制模塊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 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

46、、空調機以及玩具等其它小型電器裝置上也紛紛 采用了紅外遙控。工業(yè)設備中，在高壓、輻射、有毒氣體、粉塵等環(huán)境下， 采用紅外紅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，應用程序控制操作的。其中發(fā)射部分包括鍵盤矩陣、編碼調制、LED紅外發(fā)送器；接收部分包括光、 電換放大器、解調、解碼電路。紅外遙控制系統(tǒng)框圖，如圖 3-7所示。圖3-7紅外遙控制系統(tǒng)框圖選用最長用的SM0038是紅外接收和發(fā)送頭。1腳是信號端，2腳是地 端，3腳是電源端。當電路正常工作時，發(fā)光二極管發(fā)亮。測式時可以觀察 LED的狀態(tài)來判定是否接收到信號，以確保正常的工作。SM0038接收電路原

47、理圖，如圖 3-8所示。圖3-8SM0038接收電路原理圖3.4.1按鍵電路的設計鍵盤實質上是一組按鍵開關的集合，控制CPU通過按鍵來識別特定的用戶命令，從而轉入相應的程序來執(zhí)行用戶命令。鍵盤的軟、硬件的設計涉 及下面幾個方面的問題。對于此設計來說我們要準確的顯示我們所要對應的信息，每按下一次按 鍵要顯示所要顯示的信息。這按鍵是主要用來報站而設計的。這樣鍵盤操作 方便，也比較實惠。按鍵電路采用延時中斷模式。當有按鍵按下時，系統(tǒng)產 生中斷，CPU響應中斷后，開始計數(shù)，即查詢鍵號，通過軟件來實現(xiàn)該鍵號 所對應鍵的功能，但要特別注意外界給按鍵帶來的干擾，以確保課題的準確 性。報站系統(tǒng)的人機接口采用獨

48、立式按鍵。系統(tǒng)設有6個功能鍵，分別為：K1、K3分別為起始站、終點站報站鍵，分別進行起點站歡迎詞和終點站歡 送詞介紹，只顯示相應的內容不進行相應的播報。K2為上一站信息的提示，但不進行相應的播報。K4為顯示下一站。K5為服務用語鍵，比如說 車輛起 步，請乘客拉好扶手，請為老弱病殘讓座”等務用語。K6為下一站報站鍵，不僅進行相應站臺的提示信息，而且還進行相應的語音播報。這些按鍵通過 程序的控制而達到想要完成的功能。紅外發(fā)送遙控器電路圖，如圖 3-9所示。圖3-9紅外發(fā)送遙控器電路圖判鍵及其接口電路設計鍵的閉合與否反應在電壓上就是呈現(xiàn)出高電平或低電平，如果高電平表 示斷開，那么低電平則表示閉合，通

49、過電平的高低狀態(tài)的檢測可確認鍵按下 與否。為了確保CPU對一次按鍵動作只確認一次，并且防止干擾信號的影響, 必需加入消除電平抖動的措施。消除抖動通常有硬、軟硬兩種方法，硬件消 除抖動可采取雙穩(wěn)態(tài)電路或濾波消抖電路；軟件消抖是在第一次檢測到有鍵 按下時，執(zhí)行一段延時程序再確認該鍵是否仍閉合，如果還是閉合狀態(tài)則確 認該鍵按下，從而消除抖動和干擾影響。當按鍵較多時，我們多采用硬件消 抖法。按鍵接口設計有兩種方法，獨立式按鍵和矩陣式鍵盤。獨立式按鍵各鍵 互相獨立，每個按鍵各接入一根輸入線，只要檢測輸入線的電平就可以識別 按鍵狀態(tài)。這種方法電路配置靈活，軟件結構簡單，但每個按鍵需占用一根 輸入口。由于該

50、設計方案10資源浪費大。故此方法只適用于按鍵少或其他控制功能很簡單的場合。矩陣鍵盤適用于按鍵數(shù)量較多的場合，它把鍵盤輸 入線分為行線和列線，按鍵位于列的交叉點上。按鍵的識別需要軟件分別掃 描行線和列線，根據(jù)掃描的結果判具體按下的按鍵。在獨立按鍵中最常用的接口有兩種分別為：采用可編程并行接口采用可編程并行輸入/輸出接口擴展獨立式按鍵。當某一鍵按下時，對應位為0,用位檢測可以識別按鍵的工作狀態(tài)。采用三態(tài)緩沖器在實際應用中最常應用 74HC245三態(tài)緩器擴展獨立式按鍵。這種方法可 以在STC89C52系列單片機基礎上及兼容單片機微控制器時使用。在使用時 按鍵的鍵值分別從00H07H。由于本設計中的按

51、鍵只有六個，考慮系統(tǒng)可靠性和鍵盤設計的簡單所以 采用獨立式按鍵。按鍵閉合及斷開時的電壓，如圖 3-10所示。前沿抖動按鍵確定后沿抖動4圖3-10按鍵閉合及斷開前后的電壓鍵盤的工作方式鍵盤掃描只是 CPU的工作內容之一，CPU在忙于各項工作時，如何處 理鍵盤輸入取決于鍵盤的工作方式，鍵盤工作方式有三種：編程掃描、定時 掃描和中斷掃描。在編程掃描中，CPU反復地掃描鍵盤，等待用戶的輸入命令，而執(zhí)行鍵 入命令或處理輸入數(shù)據(jù)時，CPU不再相應輸入要求，直到 CPU返回重新掃描鍵盤為止。定時掃描工作方式利用單片機內部定時器產生定時中斷，CPU相應定時器中斷后對鍵盤進行掃描，在有鍵按下時識別出該鍵并執(zhí)行相

52、應功 能程序。使用中斷方式時要求在沒有鍵按下時，不占用CPU處理時間，只有當有鍵按下時產生鍵盤中斷，由于中斷識別鍵并執(zhí)行功能程序，這種方法 使用最多。顯示和驅動電路的設計我們知道的用來顯示的器件很多。比如數(shù)碼管、LCD、點陣式LED。數(shù)碼管只能顯示數(shù)字，LCD可以顯示漢字、符號、數(shù)字和 圖形。雖然LED要比LCD好價格比較便宜，但是LED大屏幕要實現(xiàn)穩(wěn)定顯示需 遵循動態(tài)掃描規(guī)律，存在著掃描驅動電路較為復雜，信號傳輸線多，抗干擾性 能差等缺點。由于液晶顯示器具有低壓微功耗，平板型結構，顯示信息量大， 易于彩色化，沒有電磁輻射，壽命長等顯著優(yōu)點。因此本課題主要使用LCD液晶顯示。外部晶振的選用ST

53、C89C52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，XTAL2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，使其構成自激振蕩器。電容的值具有微調的作用，我們取30PF。SCT89C52的工作頻率范圍在 024MHZ。我們選用的是12MHZ的晶振， 振蕩周期為1us，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。從整體上看這個電路研究起來簡單而且運用到的器件價格也便宜，作為 一個硬件電路的設計者，在設計其中的硬件時不僅要考慮其中的成本，更要 考慮其中的可行性。F面對晶

54、振電路設計和說明外部晶振電路，如圖3-11所示廠XTAL1STC89C521 |C1 1C3C2 TXTAL2圖3-11 外部晶振電路通過電路中我們可以清晰的分析出外部晶振電路是非常容易實現(xiàn)的，其主 要運用STC89C52作為主控制芯片，用一個+5V的電源接地，用兩個普通電容和 一個電解電容進行并聯(lián)連接，如圖3-8所示。連接的方法進行連接，以便能實外 部晶振的功能。復位電路為確保控制系統(tǒng)中電路穩(wěn)定可靠的工作，復位電路是必不可少的一部 分。復位電路的第一功能是上電復位。一般控制電路正常工作需要供電電源 為 5V，即 4.75目前為止，單片機復位電路主要有四種類型：微分型復位電路、積分型 復位電路

55、、比較器型復位電路、看門狗型復位電路。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 STC89C52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。工人復位電路，當 VCC上電時，C充電，在10K電阻上出現(xiàn)電壓，使 得單片機復位。幾個毫秒后，C充滿，10K電阻上電流降為0，電壓也為0,使得單片機進入工作狀態(tài)。工作期間，按下S，C放電。 S松手，C又充電，在10K電阻上出現(xiàn)電壓，使得單片機復位。幾個毫

56、秒后，單片機進入工 作狀態(tài)。工人復位電路，如圖 3-12所示。VL=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 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。3.5硬件抗干擾技術硬件抗干擾技術是單片機系統(tǒng)設計時首選的抗干擾措施，它能有效地抑 制干擾源，阻斷干擾傳輸通道。下面將介紹兩種硬件抗干擾技術。1 屏蔽技術屏蔽技術是對兩個空間域之間進行金屬隔離，以控制電場、磁場和電磁 波由一個區(qū)域對另外一個區(qū)域的感應和輻射。采用屏蔽體包圍的方式來完 成，一方面防止干擾電磁場向外擴散，另一方

57、面防止器件受到外界電磁場的 影響。電磁屏蔽主要是防止高頻電磁波輻射的干擾，以金屬板、金屬網(wǎng)和金 屬盒構成的屏蔽體能夠有效地對付電磁波的干擾。屏蔽體以反射方式和吸收 方式來削弱電磁波，從而形成對電磁的削弱作用，以確保其硬件不被破壞。2 接地技術單片機系統(tǒng)有兩種接地技術，即安全接地和信號接地。安全接地是真正地與大地連接，即將設備機殼接大地。一是防止機殼上 積累電荷，產生靜電放電而危及設備和人身安全，使漏到機殼上的電荷能及 時泄放到地殼上，確保身體和設備的安全；二是當設備的絕緣損壞而使機殼 帶電時，促使電源的保護動作而切斷電源，以便保護人員的安全。外殼接地 的接地電阻應盡可能低，因此在材料及施工方面

58、均有一定的要求。外殼接地 是十分重要的，但實際上常常被忽略。信號接地是電路工作的需要。 在許多情況下，信號地不與設備外殼相連， 因此信號地的零電位參考點相對大地是浮空的。所以信號地又稱浮地”信號接地是為電路正常工作而提供的一個基準電位。該基準電位可以設為電路 系統(tǒng)中的某一點、某一段或某一塊等。當該基準電位不與大地連接時，視為 相對的零電位，它會隨著外界電磁場的變化而變化，從而導致電路系統(tǒng)工作 的不穩(wěn)定。但是不正確的工作接地反而會增加干擾，比如共地線干擾、地環(huán) 路干擾等。例如，在本課題中應用最多的紅外遙控鍵盤使用硬件抗干擾技術就很困 難，使用軟件比較容易。紅外遙控鍵盤，如圖3-13所示。如圖3-

59、13紅外遙控鍵盤3.6本設計總體原理圖系統(tǒng)的總體原理圖，如圖3-14所示4 Id! 1 4 1 4 i D 4 J 1WMh “:畫:;“計爲書圖3-14 系統(tǒng)的總體原理圖3.7系統(tǒng)的硬件實物圖系統(tǒng)的硬件實物圖，如圖3-15所示圖3-15 系統(tǒng)的硬件實物圖3.8本章小結本章主要是系統(tǒng)硬件的設計，主要的硬件部分有四部分：紅外遙控，鍵盤控 制，液晶顯示，語音播報。在本節(jié)中分步說明了各部硬件詳細說明，主要有其中 的特性，功能以及使用方法。運用大量的偏幅說明各種器件的引腳結構和接線方 法，因為在硬件的過程中主要運用的就是大量的電路分析與連接，因此引腳功能 的選擇非常重要。這些此引腳關系到整個電路功能的

60、可行性，因此本章節(jié)是本文 最重要的內容，關系著整個課題的設計。所有的實際電路圖都已經(jīng)用電路原理圖體現(xiàn)。第4章系統(tǒng)的軟件設計4.1系統(tǒng)軟件的總體設計主程序流程圖，如圖 4-1所示。圖4-1主程序流程圖功能：通過按鍵來實現(xiàn)公交車的手動報站。當按1鍵時顯示起始站不播報，當按3鍵時顯示終點站不播報，當按 2鍵時進行上一站的控制，只顯示 不播報，當按4鍵時進行下一站的控制，只顯示不播報，當按 5鍵時進行提 示信息的顯示不播報，當按6鍵時進行下一站的控制，不僅語音播報也LCD 顯示，完成顯示和播報的雙重功能。4.2遙控模塊的軟件實現(xiàn)4.2.1按鍵控制部分功能：按鍵處理。在按鍵的軟件編程中主要運用的就是使用