电子技术应用模块课程设计逻辑电路控制的公共汽车语音报站的设计.doc

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1、上饶职业技术学院电子工程系课程设计 课程名称：电子技术应用模块 题目名称：逻辑电路控制的公共汽车语音报站的设计 年 级： 06级 学生专业：应用电子技术 学生学号：ZD06010032 39 指导教师： 学生姓名： 技术职称：高级工程师 2008年8月30日课程设计任务书1课程名称 电子技术应用模块2课程性质 必选专业课3适用年级 06电子4适用专业 应用电子技术5设计题目 逻辑电路控制的公共汽车语音报站的设计6实验要求 选开7选题要求 最多组数2组 每组最多人数2人8指导老师 吴国辉 职称 高级工程师9设计目的9.1进一步掌握模拟电子技术.数字电子技术等课程的知识在本课程设计中的应；9.2熟

2、悉电路的设计过程及设计方法；9.3掌握课程设计的基本过程和课程设计报告的撰写方法。10设计要求10.1设计 一个公共汽车语音报站器；10.2能进行三十个车站的顺序报站名；10.3能用按钮进行人工调整报站名。11课程设计的进度安排11.1 2008年5月9日-17日完成初稿；11.2 2008年5月18日-30日上交课程设计报告及实验样品。 12 参考书目12.1 李全力 单片机原理及接口技术 北京 高等教育出版社 2002 ；12.2 赵文博 新型常用集成电路速查手册 北京 人民邮电出版社；12.3 高吉祥 全国大学生电子设计竞赛系列教程培训 北京 电子工业出版社。13 任务书下达时间 200

3、8年4月28日课程设计评分标准（选开实验）姓名： 年级：06 级 专业：应用电子技术 班级：(1) 班 总分：考核项目平 时 成 绩设 计 报 告总成绩考核内容态度、纪律（20%）设计报告书写和水平（80%）考核环节团结协作有钻研精神爱护公物文明卫生遵守纪律和制度摘要符合要求、语句通顺、内容充实、图表和曲线清晰符合规范、文字规范。方案选择、论证、设计、计算正确。分值66880100评分评分教师： 评分时间： 年月 日课程设计评分标准（选开实验）姓名： 年级：06 级 专业：应用电子技术 班级：(1) 班 总分：考核项目平 时 成 绩设 计 报 告总成绩考核内容态度、纪律（20%）设计报告书写和

4、水平（80%）考核环节团结协作有钻研精神爱护公物文明卫生遵守纪律和制度摘要符合要求、语句通顺、内容充实、图表和曲线清晰符合规范、文字规范。方案选择、论证、设计、计算正确。分值66880100评分评分教师： 评分时间： 年月 日课程设计报告年级06级 专业应用电子技术 班级班 姓名 黄蕾 胡银学指导老师 吴国辉 职称 高级工程师课程名称 电子技术应用模块 课程性质 必选专业课设计项目 逻辑电路控制的公共汽车语音报站的设计实验要求 选开1 设计目的1.1进一步掌握模拟电子技术.数字电子技术等课程的知识在本课程设计中的应用；1.2熟悉电路的设计过程及设计方法；1.3掌握课程设计的基本过程和课程设计报

5、告的撰写方法。2 设计要求2.1设计 一个公共汽车语音报站器；2.2能进行三十个车站的顺序报站名；2.3能用按钮进行人工调整报站名。3 课程设计的进度安排3.1 2008年5月9日-17日完成初稿；3.2 2008年5月18日-30日上交课程设计报告及实验样品。逻辑电路控制的公共汽车语音报站的设计 摘要 公共汽车语音报站器主要利用51单片机以及ISD4004模拟公交车移语音报站系统，必须对单片机进行程序的设计，处理好系统人机交互界面，为了使设计的人机交互系统更具人性化，可在报站的同时可使用点阵LED显示器显示当前的站台信息。单片机在生活中有着极其广泛的应用，包括计算机、数字通信、智能仪器仪表、

6、自动控制及航天等领域中。这些给人们带来了生活，工作等方面带来了极大的方便。随着电子技术的不断发展，生活中的很多东西都需要运用电子技术,而公交车是最平常的，利用单片机的控制可以达到自动语音报站效果。这给人们带来了很大的方便， 关键词 单片机 LED数码管显示 ISD4004 自动模拟引言 现在新型的公共汽车语音报站器主要由单片机、语音处理器、地址锁存器、经固化的存贮器、语音再现部件和机壳构成，机壳上设有方向开关、复位键、退站键、语音转换按键、开 门控制键、直接开关门控制键和音量电位器旋钮等。具有声音清晰自然，节约内存，体积小、成本低，可靠性高，安装、调试使用都很方便的特点。可广泛用于各种公共汽车

7、、电车等的自动报站。本次设计主要利用51单片机以及ISD4004模拟公交车移语音报站系统。1 ISD4004的工作原理1.1 ISD4004芯片简介ISD4004系列工作电压3V,单片录放时间8至16分钟,音质好,适用于移动电话及其他便携式电子产品中。芯片采用CMOS技术,内含振荡器、防混淆滤波器、平滑滤波器、音频放大器、自动静噪及高密度多电平闪烁存贮阵列。芯片设计是基于所有操作必须由微控制器控制,操作命令可通过串行通信接口(SPI或Microwire)送入。芯片采用多电平直接模拟量存储技术, 每个采样值直接存贮在片内闪烁存贮器中,因此能够非常真实、自然地再现语音、音乐、音调和效果声,避免了一

8、般固体录音电路因量化和压缩造成的量化噪声和金属声。采样频率可为 4.0,5.3,6.4,8.0kHz,频率越低,录放时间越长,而音质则有所下降,片内信息存于闪烁存贮器中,可在断电情况下保存100年(典型值),反复录音10万次。 1.2 引脚描述电源:(VCCA,VCCD) 为使噪声最小,芯片的模拟和数字电路使用不同的电源总线,并且分别引到外封装的不同管脚上,模拟和数字电源端最好分别走线,尽可能在靠近供电端处相连,而去耦电容应尽量靠近器件。地线:(VSSA,VSSD) 芯片内部的模拟和数字电路也使用不同的地线。同相模拟输入(ANA IN+) 这是录音信号的同相输入端。输入放大器可用单端或差分驱动

9、。反相模拟输入(ANA IN-) 差分驱动时,这是录音信号的反相输入端。信号通过耦合电容输入,最大幅度为峰峰值16mV。音频输出(AUD OUT) 提供音频输出,可驱动5K的负载。片选(SS) 此端为低,即向该ISD4004芯片发送指令，两条指令之间为高电平。串行输入(MOSI) 此端为串行输入端，主控制器应在串行时钟上升沿之前半个周期将数据放到本端,供ISD输入。串行输出(MISO) ISD的串行输出端。ISD未选中时,本端呈高阻态。串行时钟(SCLK) ISD的时钟输入端,由主控制器产生,用于同步MOSI和MISO的数据传输。数据在SCLK上升沿锁存到ISD,在下降沿移出ISD。中断(/I

10、NT) 本端为漏极开路输出。ISD在任何操作(包括快进)中检测到EOM或OVF时,本端变低并保持。中断状态在下一个SPI周期开始时清除。中断状态也可用RINT指令读取。OVF标志-指示ISD的录、放操作已到达存储器的未尾。EOM标志-只在放音中检测到内部的EOM标志时,此状态位才置1。行地址时钟(RAC) 漏极开路输出。每个RAC周期表示ISD存储器的操作进行了一行(ISD4004系列中的存贮器共2400行)。该端可用于存储管理技术。外部时钟(XCLK) 本端内部有下拉元件。芯片内部的采样时钟在出厂前已调校,误差在 +1%内。商业级芯片在整个温度和电压范围内, 频率变化在+2.25%内。工业级

11、芯片在整个温度和电压范围内,频率变化在-6/+4%内,此时建议使用稳压电源。若要求更高精度,可从本端输入外部时钟(如附录所列)。由于内部的防混淆及平滑滤波器已设定,故上述推荐的时钟频率不应改变。输入时钟的占空比无关紧要,因内部首先进行了分频。在不外接地时钟时,此端必须接地。自动静噪(AMCAP) 当录音信号电平下降到内部设定的某一阈值以下时,自动静噪功能使信号衰弱,这样有助于养活无信号(静音)时的噪声。本端接VCCA则禁止自动静噪。ISD4004 图4-2 ISD40 图1 ISD4004引脚图 图1 ISD4004引脚图1.3 SPI(串行外设接口)ISD4003工作于SPI串行接口。SPI

12、协议是一个同步串行数据传输协议,协议假定微控制器的SPI移位寄存器在SCLK的下降沿动作,因此对ISD4003而言,在时钟止升沿锁存MOSI引脚的数据,在下降沿将数据送至MISO引脚。2 LED数码显示原理2.1 LED数码管显示原理通常所说的的LED显示器由7个发光二极管组成，因此也称之为七段数码显示器，其排列形状如图2。此外，数码管中还有一个圆点发光二极管，用于显示小数点。通过七个发光二极管亮灭的不同组合，可以显示多种数字、字母及其它字符。 图2 LED数码管脚图2.2 LED数码管动态显示原理LED数码管的显示主要分为静态和动态显示两种方式，静态显示方式下，一个八位端口只能驱动一个数码管

13、，如要驱动四个数码管将占用四个端口共32位，而单片机的端口是非常有限的，因此对于要求有多个数码管显示的单片机系统往往采用动态显示的方法。动态显示就是采用动态扫描的方法逐个地循环点亮各位显示器一小段时间，通常为几微妙。这样虽然在某一时段只有一位数码管被点亮，但是由于人眼的视觉暂留效应，实际效果与静态显示完全一样。根据经验，四位数码管动态显示，每位数码管显示的时间不应大于10ms，否则会有闪烁感。23 LED显示器中的发光二极管共有两种连接方法： 共阳极接法 把发光二极管的阳极连在一起构成公共阳极。使用时公共端接高电平（51单片机系统中通常为5V）。其它端输入低电平时对应发光二极管段亮，反之则灭。

14、 共阴极接法将发光二极管的阴极连在一起构成公共阴极。使用时公共阴极接低电平（51单片机系统中通常接地）。这样其它端输入高电平时对应发光二极管段亮，反之则灭。矩阵式按键的工作原理键盘分两大类：编码键盘和非编码键盘，独立式按键属于非编码键盘，只简单地提供键盘的行列与矩阵，其他操作如键的识别，决定按键的读数等仅靠软件完成，故硬件较为简单，但占用CPU较多时间。非编码键盘的键输入程序应完成的基本任务1.监测有无键按下；2.判断是哪个键按下；3.完成键处理任务。矩阵式键盘适用于按键数量较多的场合，由行线和列线组成，按键位于行列的交叉点上。节省I/O口。行线通过上拉电阻接到+5V上。无按键时，行线处于高电

15、平状态，有键按下，行线电平状态将由与此行线相连的列线电平决定。列线电平为低，则行线电平为低；列线电平为高，则行线电平为高。等效电路图如图（3）。 图3 矩阵式按键的等效电路图 硬件电路图见附录。4 整机调试(1)根据给出的电路原理图，正确连接电路；(2)调试已编译的程序，并将程序下载到51单片机中；(3)按下录音键进行录音，连续录完一段后，按下停止键停止，再次按下录音键录音，按停止键停止；(4)录完音后，按放音键放音，按一次键就播放一段录音，通过修改程序可实现顺序和倒序播放；(5)最后按照公交车站台信息，将站台名称语音信息和特殊语音信息录制到ISD4004中，并记录下各个站台语音和特殊语音信息

16、所存的单元位置，以便使用；(6)进行最后的调试 ，公共汽车语音报站系统完成。5程序流程图图4 公交车语音报站系统程序流程6小结与心得体会 公共汽车语音报站系统主要由集成电路AT89C51和74LS245.以及2位独立或连体的数码管和键盘.加上电阻等元件组成, 数码管有共阴和共阳必须好好分辨 ，不然影响实验。其中集成电路AT89C51和74LS245必须具有双向驱动器,利用51单片机以及ISD4004模拟公交车移语音报站系统.必须自行编译好程序输入到集成块中,元件中的LED数码管的显示主要分为静态和动态显示两种方式，静态显示方式下，一个八位端口只能驱动一个数码管，如要驱动四个数码管将占用四个端口

17、共32位，而单片机的端口是非常有限的，因此对于要求有多个数码管显示的单片机系统往往采用动态显示的方法。动态显示就是采用动态扫描的方法逐个地循环点亮各位显示器一小段时间，通常为几微妙。通过这次课程设计，使我快速步入电子设计的大门。设计过程是一个考验人耐心的过程，不能有丝毫的急躁，对电路一步一步来。经过这次课程设计的训练，使我对单片机的运用以及编写程序有了进一步的深刻理解，尤其增加了我对这门专业的兴趣。21世纪是科技快速发展的时期，更是电子产品飞书速更新的时期，对于我们，是个机遇。因此巩固理论知识，提高动手能力是我们现在的当务之急，这次课程设计是给我提高的机会。也因为这样，我明白了真理总是在不断的

18、揣摩中产生的，这是我的最深体会。为了做好这次课程设计，我查阅了很多资料，也请教了几位老师，真是费了不少心思啊。7致谢词 在此感谢老师们的指导和帮助，感谢老师们传授给我的知识，指导老师的严谨和求实的治学精神及踏实细致的科研态度使我受益非浅。在课程设计完成之际，谨向敬爱的老师表示忠心的感谢和诚挚的祝福。最后感谢我的同学这段时间以来对我的关心和支持。8 参考书目8.1 李全力 单片机原理及接口技术 北京 高等教育出版社 2002； 8.2 赵文博 新型常用集成电路速查手册 北京 人民邮电出版社；8.3 高吉祥 全国大学生电子设计竞赛系列教程培训 北京 电子工业出版社。9 完成时间 2008年5月30

19、日附录1 图（4） 矩阵式按键输入数据的电路 图（4）矩阵式按键输入数据的电路 图（5）公交车语音报站系统总电路图 图（5）公交车语音报站系统总电路图附录2 程序清单 ;按键扫描子程序。扫描的键值存放在R3中。可组成4*4键盘。 PTKEY EQU P0 ;扫描的端口,其中低位接列线，高位接行线 DIS_SHI EQU 50H ;显示十位缓冲区 DIS_GE EQU 51H ;显示个位缓冲区 ORG 0000H AJMP START ORG 0030HSTART: MOV DIS_SHI , #0AH ;初始化数码管灭 MOV DIS_GE , #0AH LCALL DISPLAYMAIN:

20、LCALL KEY1 MOV A , R3 MOV B , #10 DIV AB MOV DIS_SHI , A MOV DIS_GE , B LCALL DISPLAY SJMP MAINKEY1: LCALL KS1 ;调用按键总扫描程序，无按键则继续查询 JNZ LK1 ;用按键则去判断所按键值。 ACALL DISPLAY AJMP KEY1LK1: ACALL DISPLAY ;有按键延时12MS ACALL DISPLAY ACALL KS1 ;继续判断有无按键，这样处理可防止按键干扰。 JNZ LK2 ACALL DISPLAY ;有按键延时6MS。 AJMP KEY1LK2:

21、MOV R2 , #0FEH ;送扫描的首列。 MOV R4 , #00H ;列号送初值。LK4: MOV A , R2 MOV PTKEY , A MOV A , PTKEY JB ACC.4 , LONE ;第零行无按键则转第一行。 MOV A , #00H AJMP LKPLONE: JB ACC.5 , LTWO ;第一行无按键则转第二行。 MOV A , #04H AJMP LKPLTWO: JB ACC.6 , LTHREE ;第二行无按键则转第三行。 MOV A , #08HLTHREE: JB ACC.7 , NEXT ;第二行无按键则转下一次扫描。 MOV A , #0BHL

22、KP: ADD A , R4 ;将按键值的行和列想加送R3 MOV R3 , ALK3: ACALL DISPLAY ;等待按键的释放。 ACALL KS1 JNZ LK3 RETNEXT: ;进行下一列的扫描。 INC R4 MOV A,R2 JNB ACC.3,KND RL A MOV R2,A AJMP LK4KND: AJMP KEY1KS1: ANL PTKEY , #0F0H ;给低四位送低电平 MOV A , PTKEY XRL A , #11110000B ;读区高四位，若高四位不全为1表示有按键。 RET DISPLAY: ;显示子程序 MOV DPTR , #SHUMA M

23、OV A , DIS_SHI MOVC A , A+DPTR MOV P1 , A SETB P2.0 ACALL Y3MS CLR P2.0 MOV A , DIS_GE MOVC A , A+DPTR MOV P1 , A SETB P2.1 ACALL Y3MS CLR P2.1 RETY3MS: ;延时3ms子程序 MOV R7 , #15Y3MS1: MOV R6 , #48Y3MS2: DJNZ R6 , Y3MS2 NOP DJNZ R7 , Y3MS1 MOV R6 , #07Y3MS3: DJNZ R6 , Y3MS3 RET SHUMA: ;共阳数码代码。 DB 0c0h

24、, 0f9h , 0a4h , 0b0h , 99h , 92h , 82h , 0f8h , 80h , 90h , 0FFH ;09 ,灭附录3 元件清单 类别 型号数量 单位说明集 成 电 路 AT89C511片 ISD4041片语音芯片 LM3861片音频放大电路 LM3171 片可调集成稳压电路 74LS2451片双向驱动器数码管 共阳2位 连体或独立均可发光二极管 红、绿各1只按键 独立式5个电阻 10K5个 5.1K1个 1K1个 5102个 3001个 2001个 101个滑动变阻器 10K1个电容 220u1个 100u1个 22u1个 10u1个 4.7u1个 3.3u1个 1u2个 0.1u3个 0.0471个驻极体话筒1个键盘 4*4矩阵1个扬声器 4或8、2W1个