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1、基于单片机的霓虹灯控制器的设计摘 要本设计采用AT89C52单片机实现对霓虹灯的控制。系统由红外遥控模块、单片机控制模块、显示模块、语音模块四部分组成。红外遥控模块分红外发射部分和红外接收部分，通过单片机译码后，取出红外发射按钮的地址，从而实现红外遥控器对霓虹灯显示图案的远距离控制。红外接收管也只占用一个IO口。显示部分为1616的点阵模块，通过单片机控制显示不同的图案以及想要的文字，并让字能够移动、暂停，以及从当前文字切换其它文字。语音模块采用的语音芯片是ISD1730，可以录制想要的语音，通过录音可以对设计进行介绍。语音的播放支持暂停、下一首、调节音量和复位。由于单片机的IO口不够用，本设
2、计采用74HC154对其扩充，将四线扩充到十六线。该系统具有电路结构简单、易操作、成本低等优点，具有较强的实用价值。关键词：单片机；红外遥控；点阵；译码器；霓虹灯The Design of the Neon Lights controller Based on SCMAbstractThis design uses the AT89C52 single chip microcomputer to control the neon lights. Thesystemiscomposedby the infrared remote control module, the single-chip m
3、icrocomputer control module, the display module and the speech module. Infrared remote control module is divided into the infrared transmitter and infrared receiver parts. After decoding through the single chip microcomputer, the infrared emission button address can be taken out in order to realize
4、the remote control of infrared neon lights display. The infrared receiving tube only takes up one IO port. The display part uses the dot matrix module with 16 plus 16, through the single-chip control, it can display different patterns and the text, and make the word to move, pause, and switch from t
5、he current text to the other. The voice module uses voice chip ISD1730, which can record the desired voice, which can be played to introduce the design. It is support for pause, next, adjust the volume and reset of the voice playback. Due to the IO port of the microcontroller is not enough, this des
6、ign uses a 74HC154 to expand the IO port, which is expanding the four-line to 16-line. The system has a strong practical value because of its advantages of simple circuit structure, easy operation and low cost. Key words: Single Chip; Infrared Remote Control; Dot Matrix; Decoder; Neon Lights目 录论文总页数
7、：47页1 引言41.1课题背景及意义41.2本课题研究方法和目标42 方案研究与主要芯片选择62.1 总体方案原理及设计框图62.1.1 主控电路的选择与论证62.1.2 显示设备的选择与论证82.1.3控制器模块选择92.2 主要芯片介绍112.2.1 译码器74LS154的介绍112.2.2 LED点阵的介绍122.2.3语音模块的介绍133 硬件电路设计与调试153.1 单片机模块单元电路设计153.2 串口通信电路设计163.3 译码器模块单元电路设计173.4 点阵模块单元电路设计173.5 红外遥控模块单元电路设计183.6 语音模块单元电路设计193.7 硬件仿真与调试214
8、软件设计234.1 单片机I/O口分配234.2 各模块程序234.2.1 主程序设计234.2.2 显示程序设计244.2.3 红外接收程序设计264.2.4 设定的图案和字程序285 软硬件联调及技术改进305.1软硬件联调及实物演示305.2 技术改进32结 语32参考文献33致 谢34声 明35附 录361 引言1.1课题背景及意义 霓虹灯是一种冷阴极辉光放电灯，直接将电能转换成光能。自其问世以来，历经了上百年的发展，现已成为重要的显示、装饰光源。霓虹灯由于其外形变幻多端、加工灵活、色彩丰富，在广告业、商业、交通、建筑、室内外装饰、舞台布景、家用电器、城市美化等领域发挥了特有的作用。单
9、片机自问世以来，迄今已有三十多年了，其产品琳琅满目，产家也众多纷纭，功能也是五花八门。单片机有着体积小、功耗低、功能强、性能价格比高、易于推广应用等显著优点，在自动化装置、智能仪器仪表、过程控制、通信、家用电器等许多领域得到日益广泛的应用。在许多基于单片机的应用系统中，通过软件编程实现对外部硬件电路的控制。它给人们的生活带来了很多便利。因此本文将单片机与语音芯片结合起来，设计了一款用单片机控制的霓虹灯控制系统，伴随着霓虹灯图像的变化有不同的语音效果。流水灯在现代社会就有广泛的应用，大型电子广告牌、霓虹灯、指示牌和工业控制的控制面板等等都有流水灯的应用。而且基于单片机的流水灯的控制系统利用了单片
10、机的内部资源，如定时器、I/O口和寄存器等，完成了单片机系统开发的基本流程，因此具有典型的代表意义，是学习和开发单片机的基本实验之一。AT89C52单片机是可多次改写的可编程芯片，用这种芯片构成的系统简单、可靠，性价比相当高，适合成为霓虹灯程序控制器的核心部件,结合锁存器MC74HC373实现的控制器功能，时间常数易修改，使用灵活，电路易实现，成本低，控制芯片更换方便。控制器的花样变化及速度调节能用软件方法实现，这样进一步提高了性价比。1.2本课题研究方法和目标本设计要求完成一个霓虹灯控制器，控制发光二极管点阵显示，要求能形成多种图案和字。实现图案和字的左右移动、暂停、继续移动、跳转到指定字的
11、操作。加设语音芯片，对整个设计进行简要概况。1、研究思路：本设计是以AT89C52芯片的电路为基础，通过软件程序来控制单片机内部的定时器来控制1616的矩阵贴片发光二极管的明亮，显示不同的图案花样，形成霓虹灯控制器。实物以AT89C52为主控芯片，ISD1730 语音模块、红外遥控模块构成电路，主要包括电源、控制电路、显示电路、语音电路。对于不同型号的单片机只需要相应的改变一下地址即可。该软、硬件系统具有很好的通用性和一定的实际使用价值。2、硬件部分：图1.1 硬件框图本设计硬件部分分为六个模块。（1）单片机最小系统模块，采用经典配置。（2）为实现程序下载需要串口模块。（3）为实现语音与图像的
12、搭配，要搭载语音模块,每显示一个图案，发出不同的语音信息。（4）为实现语音能适应各种场合，采用可以自己录音的芯片ISD1730。（5）为实现图像的显示，由1616的点阵模块，由点阵模块显示不同的图形。（6）为实现给单片机供电，需要电源模块。3、软件部分在主程序下，分别编写了如下子程序：时钟程序、红外译码程序、图像显示程序、中断程序等。2 方案研究与主要芯片选择2.1 总体方案原理及设计框图本设计是基于STC89C52RC单片机为核心器件控制整个系统进行工作的，系统控制框图如图2.1所示。图2.1控制系统框图如图2.1所示，本方案具有红外遥控模块、语音模块、单片机控制模块、显示模块，共四个模块。
13、此外，通过主控单元电路的扩展，可添加多种附加功能。单片机控制霓虹灯的设计以单片机STC89C52RC控制为核心，通过红外遥控器发出信号，接收头接收信号，通过单片机的中断处理，对图案的显示进行控制；在通电的同时伴随一段语音，对整个设计进行一个简要介绍；串口通信是为了帮助STC单片机实现程序的下载；点阵模块有图案显示，也有文字显示，对文字有左右滚动、速度变化、暂停、播放等操作。根据系统框图，对单元电路控制进行设计，下面是对各部分单元电路的论证与设计。2.1.1 主控电路的选择与论证在本设计中，主控电路有三种实现方式。1、采用89C51单片机作为CPU。89C51单片机是8位单片机，4k字节Flas
14、h闪速存储器，128字节内部RAM，32个I/O口线，两个数据指针，两个16位定时/计数器，一个5向量中断结构，一个全双工串口通信口，片内振荡器及时钟电路。其指令是采用的被称为“CISC”的复杂指令集，工具有111条指令，与其他高位单片机相比而言，指令周期较长，运算速度太慢，而且由于其内部总线是8位的，其内部功能模块也基本上都是8位的；89C51单片机本身的电源电压是5伏，89C51有两种低功耗方式：待机方式和掉电方式1 2。2、采用LCP2138单片机作为CPU该芯片其本身自带A/D转换功能，带大容量的32KRAM和512KFLASH ,内部资源丰富且系统稳定，芯片价格昂贵。3、采用STC8
15、9C52RC单片机作为CPUSTC89C52RC是一款低功耗，高性能CMOS 8位单片机，片内含8k Bytes ISP(In-system programmable)的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，器件采用宏晶公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元，功能强大的微型计算机的STC89C52RC可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。STC89C52RC主要功能特性如表1所示，其引脚图如图2.2所示。表2.1 STC89C52RC的功能特点STC89C52RC主要
16、功能特性:兼容MCS-51指令系统8k可反复擦写(1000次)ISP Flash ROM32个双向I/O口4.5-5.5V工作电压3个16位可编程定时/计数器时钟频率0-33MHz全双工UART串行中断口线256x8bit内部RAM2个外部中断源低功耗空闲和省电模式中断唤醒省电模式3级加密位看门狗(WDT)电路软件设置空闲和省电功能灵活的ISP字节和分页编程双数据寄存器指针图2.2 STC89C52RC引脚图2STC89C52RC具有如下特点：40个引脚，32个外部双向输入/输出(I/O)口，5个中断优先级2层中断嵌套中断，2个16位可编程定时计数器，2个全双工串行通信口，8k Bytes F
17、lash片内程序存储器，256 bytes的随机存取数据存储器(RAM)，片内时钟振荡器，看门狗(WDT)电路。此外，STC89C52RC设计和配置了振荡频率可为0Hz并可通过软件设置省电模式。空闲模式下，CPU暂停工作，而RAM定时计数器，串行口，外中断系统可继续工作，掉电模式冻结振荡器而保存RAM的数据，停止芯片其它功能直至外中断激活或硬件复位。同时该芯片还具有PDIP、TQFP和PLCC等三种封装形式，以适应不同产品的需求3 4。由于52单片机的低功耗、高性能、高性价比、对51单片机的良好兼容等优点，本设计选择此方案。2.1.2 显示设备的选择与论证1、使用256个贴片发光二极管显示图2
18、.3贴片发光二极管贴片发光二极管：颜色有红、黄、绿、蓝等。特点：体积小、耗电量低、使用寿命长、高亮度、环保、坚固耐用牢靠、适合量产、反应快，防震、节能、高解析度、耐震、可设计等优点 。但在布线和焊接方面较为复杂。2、LED电子显示屏图2.4LED点阵LED电子显示屏是半导体发光二极管像素点均匀排列组成。利用不同的材料可以制造不同色彩的LED像素点。目前应用最广的是红色、绿色、黄色。而蓝色和纯绿色LED的开发已经达到了实用阶段。 LED显示屏（LED panel）：LED就是light emitting diode ，发光二极管的英文缩写，简称LED。它是一种通过控制半导体发光二极管的显示方式，
19、用来显示文字、图形、图像、动画、行情、视频、录像信号等各种信息的显示屏幕。 LED显示屏分为图文显示屏和视频显示屏，均由LED矩阵块组成。图文显示屏可与计算机同步显示汉字、英文文本和图形；视频显示屏采用微型计算机进行控制，图文、图像并茂，以实时、同步、清晰的信息传播方式播放各种信息，还可显示二维、三维动画、录像、电视、VCD节目以及现场实况。LED显示屏显示画面色彩鲜艳，立体感强，静如油画，动如电影，广泛应用于车站、码头、机场、商场、医院、宾馆、银行、证券市场、建筑市场、拍卖行、工业企业管理和其它公共场所。 它的抗静电性能优势超强：制作环境有着严格的标准还有产品结构的绝缘设计。LED显示屏可以
20、显示变化的数字、文字、图形图像；不仅可以用于室内环境还可以用于室外环境，具有投影仪、电视墙、液晶显示屏无法比拟的优点。 考虑到布线以及焊接的简单方便以及LED显示屏的亮度高、工作电压低、功耗小、小型化、寿命长、耐冲击和性能稳定等优点，本设计选用LED显示屏。2.1.3控制器模块选择1、按键控制图2.5按键开关用按键控制显示屏图案的切换，简单、方便、经济。但占用的单片机外围接口较多，并且不能远距离控制。2、红外遥控控制5远程遥控技术又称为遥控技术，是指实现对被控目标的遥远控制，在工业控制、航空航天、家电领域应用广泛。红外遥控是一种无线、非接触控制技术，具有抗干扰能力强，信息传输可靠，功耗低，成本
21、低，易实现等显著优点，被诸多电子设备特别是家用电器广泛采用，并越来越多的应用到计算机系统中。红外线又称红外光波，在电磁波谱中，光波的波长范围为0.01m1000m。根据波长的不同可分为可见光和不可见光，波长为0.38m0.76m的光波可为可见光，依次为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七种颜色。光波为0.01m0.38m的光波为紫外光(线)，波长为0.76m1000m的光波为红外光(线)。红外光按波长范围分为近红外、中红外、远红外、极红外4类。红外线遥控是利用近红外光传送遥控指令的，波长为0.76m1.5m。用近红外作为遥控光源，是因为目前红外发射器件(红外发光管)与红外接收器件(光敏二极管、三极管及
22、光电池)的发光与受光峰值波长一般为0.8m0.94m，在近红外光波段内，二者的光谱正好重合，能够很好地匹配，可以获得较高的传输效率及较高的可靠性。红外遥控的发射电路是采用红外发光二极管来发出经过调制的红外光波；它们将红外发射器发射的红外光转换为相应的电信号，再送后置放大器。发射机一般由指令键(或操作杆)、指令编码系统、调制电路、驱动电路、发射电路等几部分组成。当按下指令键或推动操作杆时，指令编码电路产生所需的指令编码信号，指令编码信号对载波进行调制，再由驱动电路进行功率放大后由发射电路向外发射经调制定的指令编码信号。接收电路一般由接收电路、放大电路、调制电路、指令译码电路、驱动电路、执行电路(
23、机构)等几部分组成。接收电路将发射器发出的已调制的编码指令信号接收下来，并进行放大后送解调电路，解调电路将已调制的指令编码信号解调出来，即还原为编码信号。指令译码器将编码指令信号进行译码，最后由驱动电路来驱动执行电路实现各种指令的操作控制（机构）。由于红外线遥控不具有像无线电遥控那样穿过障碍物去控制被控对象的能力，所以，在设计家用电器的红外线遥控器时，不必要像无线电遥控器那样，每套(发射器和接收器)要有不同的遥控频率或编码(否则，就会隔墙控制或干扰邻居的家用电器)，所以同类产品的红外线遥控器，可以有相同的遥控频率或编码，而不会出现遥控信号“串门”的情况。这对于大批量生产以及在家用电器上普及红外
24、线遥控提供了极大的方便。由于红外线为不可见光，因此对环境影响很小，再由红外光波动波长远小于无线电波的波长，所以红外线遥控不会影响其他家用电器，也不会影响临近的无线电设备。为实现远距离控制以及减少对单片机IO口的负担，故选择红外遥控方案。2.2 主要芯片介绍2.2.1 译码器74LS154的介绍图2.674HC154引脚图1、将4 线二进制编码输入译成16 线彼此独立的输出。2、将数据从一个输入线分配到16 线输出的任意一个而实现解调功能。3、输入箝位二极管简化了系统设计。4、与大部分TTL 和DTL 电路完全兼容 。这种单片4 线16 线译码器非常适合用于高性能存储器的译码器。当两个选通输入G
25、1 和G2 为低时, 它可将4 线二进制编码的输入译成16 线互相独立的输出之一。实现解调功能的办法是：用4 线输入线写出输出线的地址，使得在一个选通输入为低时数据通过另一个选通输入。当任何一个选通输入是高时，所有输出都为高6。表2.274LS154功能表(真值表)INPUTS输入OUTPUTS输出G1G2DCBA0123456789101112131415LLLLLLLHHHHHHHHHHHHHHHLLLLLHHLHHHHHHHHHHHHHHLLLLHLHHLHHHHHHHHHHHHHLLLLHHHHHLHHHHHHHHHHHHLLLHLLHHHHLHHHHHHHHHHHLLLHLHHHHH
26、HLHHHHHHHHHHLLLHHLHHHHHHLHHHHHHHHHLLLHHHHHHHHHHLHHHHHHHHLLHLLLHHHHHHHHLHHHHHHHLLHLLHHHHHHHHHHLHHHHHHLLHLHLHHHHHHHHHHLHHHHHLLHLHHHHHHHHHHHHHLHHHHLLHHLLHHHHHHHHHHHHLHHHLLHHLHHHHHHHHHHHHHHLHHLLHHHLHHHHHHHHHHHHHHLHLLHHHHHHHHHHHHHHHHHHHLLHXXXXHHHHHHHHHHHHHHHHHLXXXXHHHHHHHHHHHHHHHHHHXXXXHHHHHHHHHHHHHHHH注明
27、：H=高电平 L=低电平 =不定2.2.2 LED点阵的介绍LED显示器件种类繁多, 从简单的单个LED到LED光柱显示, 字符显示再到大面积的平板显示, 应有尽有。LED 之所以受到广泛重视与迅速发展, 是与它具有的优点分不开的, 这些优点概括起来是: 工作电压低, 功耗小, 小型化, 易与集成电路匹配, 驱动简单, 寿命长, 耐冲击, 性能稳定。近年来, 由于半导体材料的制备和工艺逐步成熟和完善, 超高亮度R、G、B LED的商品化, 全色LED平板显示可以适用于室内外各种目的的应用。1、逐行扫描原理LED显示屏两组等距平行排列的电极分别称为行电极(扫描电极Xi )和列电极(信号电极Yj
28、) , 行与列电极相互垂直, 在交叉点形成发光单元LED。点矩阵的驱动一般采取逐行扫描方式寻址, 这种方式是一次对Xi 行上所有的单元点同时进行寻址, 在Xi 行上单元点被寻址之后, 再移向Xi + 1行寻址, 即扫描电极是从头到尾顺序地选取, 而信号电极可同时选取一个或多个以显示需要的图像。或者说, 在某一时刻给某一行电极施加扫描脉冲, 其他行电极施加非扫描脉冲, 同时所有列电极给出显示或非显示驱动脉冲。接着把扫描脉冲施加到下一行电极, 再给所有列电极施加显示或非显示驱动脉冲。当扫描频率足够快时, 由于人眼的视觉暂留现象, 就可以在显示屏上呈现稳定的图像效果。2、1616点阵内部结构1616
29、单色点阵共需要256个发光二极管组成，且每个二极管是放置在行线与列线的叉点上。本设计是一种实用的汉字显示屏的制作，制作的是单色点阵。考虑到元器件的布线的难易程度，直接采用1616的点阵模块。对比下面的1616单色点阵和1616双色点阵可以看出，其实1616双色点阵就是两块1616单色点阵组合在一起的。要实现用两种颜色显示，只要在电路的设计中适当的连线就可以了。 1616单色和双色点阵LED结构分别如下图2.7和图2.8所示。 图2.71616单色点阵图2.81616单色点阵2.2.3语音模块的介绍图2.9ISD1700引脚图ISD1700 系列芯片是华邦公司新推出的单片优质语音录放电路，该芯片
30、提供多项新功能，包括内置专利的多信息管理系统，新信息提示，双运作模式（独立&嵌入式），以及可定制的信息操作指示音效。芯片内部包含有自动增益控制、麦克风前置扩大器、扬声器驱动线路、振荡器与内存等的全方位整合系统功能7 8。ISD1700的独立按键工作模式录放电路非常简单，而且功能强大。不仅有录、放功能，还有快进、擦除、音量控制、直通放音和复位等功能。这些功能仅仅通过按键就可完成。ISD1700有如下9种操作：1、录音操作按下 REC键，/REC管脚电平变低后开始录音，直到松开按键使电平拉高或者芯片录满时结束。录音结束后，录音指针自动移向下一个有效。而放音指针则指向刚刚录完的那段语音。 2、放音操
31、作放音操作有两种模式，分别是边沿触发和电平触发，都由/PLAY管脚触发。 3、快进操作点按一下FWD按钮将/FWD端拉低，会启动快进操作。快进操作用来将播放指针移向下一段语音信息。当播放指针到达最后一段语音处时，再次快进，指针会返回到第一段语音。当下降沿来到/FWD端时，快进操作还要决定于芯片当时的状态： 待添加的隐藏文字内容34、擦除操作擦除操作分为单段擦除和全体擦除两种擦除方式。 5、复位操作如果用RESET控制此管脚，建议/RESET管脚与地之间连接一个0.1F电容。当/RESET被触发，芯片将播放指针和录音指针都放置在最后一段语音信息的位置。 6、音量操作点按一下VOL键将/VOL管脚
32、拉低会收变音量大小。每按一下，音量会减小一档，再到达最小档后再按的话，会增加音量直到最大档，如此循环。总共有8个音量档供用户选择，每一档会收变4dB。复位操作会将音量档放在默认位置，即最大音量。 7、FT直通操作将/FT管脚与 GND短接，持续保持在低电平会启动直通模式。出厂设定的是在芯片空闲状态，直通操作会将语音从 Analn端直接通往喇叭端或 AUD输出口。在录音期间开启 FT功能，会同时录下 Analn进入的语音信号。 8、提示音(SE)编辑ISD1700S中设计了 4 种声音来提示当前的工作状态，分别为 SE1， SE2，SE3，SE4。 9、进入SE 编辑模式（1）首先保持 FWD
33、为低3 秒左右，然后 LED 会闪一下（若有 SE1，会同时播放 SE1）。但是若当前曲目为最后一曲或没有录音则 LED 会闪两下（若有SE2，会同时播放 SE2）。 （2）保持FWD 为低，然后按下 REC 使之为低直到 LED 闪一下。 （3） LED 再闪一下说明已经进入 SE 编辑模式；进入此模式后，当前待编辑SE 为SE1。 3 硬件电路设计与调试3.1 单片机模块单元电路设计单片机最小系统电路图如图3.1所示。图3.1 单片机最小系统部分电路图6如图3.1所示，单片机单元模块电路采用上电复位电路，上电复位就是接通电源后，单片机自动实现复位操作。上电复位电路由C18、S1、R35构成
34、，上电瞬间9脚获得高电平，随着电容C18的充电，9脚的高电平逐渐下降。9脚的高电平只要能保持足够的时间（2个机器周期），单片机就能进行复位操作。Y4、C19、和C20构成内部时钟振荡电路，C19和C20的作用主要是稳定频率和快速起振容值为5-30pF,典型值为30pF。为方便与计算机通信晶振的频率选用11.0592MHz。3.2 串口通信电路设计串口通信电路如图3.2所示。图3.2 串口部分电路图如图3.3所示，串口下载电路采用MAX232电平转换芯片，采用此电路方便电路的调试，减少单片机的损坏，并且应用串口通信还可以实现与计算机通信，供计算机实时接收和发送数据，为人们的使用提供了极大的方便。
35、MAX232芯片外接5个0.1F的去耦电容，以减小噪声对它的影响。MAX232（即U8）的电路连接如上图所示。3.3 译码器模块单元电路设计图3.3 4线-16线译码器电路图由于单片机的外围接口有限，为了增加单片机的外围接口，故采用4线-16线译码器。译码器的四个输入端接到单片机P0口的前四位。由于单片机的P0口没有内置上拉电阻，于是外接上拉排阻。译码器的使能控制端G1、G2低电平有效，故直接接地。输出端的16个脚接点阵模块的X轴的16个脚9。3.4 点阵模块单元电路设计图3.4点阵电路图译码器的16个引脚直接与点阵的X轴的16个引脚相连接，Y轴的16个引脚与单片机的空余引脚想链接。通过单片机
36、程序控制点阵图案的显示。译码器通过四个控制端依次选择16个输出端，实现逐行扫描的功能。图3.5字模提取如图3.5，字模提取软件能方便地提取出想要的图案和字。当编辑好想要的图案或输入相应的字后，按一下提取字模按钮，就会在下方提取出代码。字模提取的顺序还可以通过右上方自行选择10。3.5 红外遥控模块单元电路设计图3.6红外遥控器 该遥控器的标准发射距离为8米，配国产1838接收头。夜晚户外测试，在黑暗环境无任何阻挡物的情况下，遥控有效距离大于8米。应用时实际距离还完全取决于遥控接收头的灵敏度、电路设计可靠性、中间阻挡物(如隔膜或玻璃或透明材料)以及使用的环境因素11。图3.7遥控器键位码每个按键
37、都有对应的用户码和键位码，每个遥控板的用户码是固定的，本设计用的遥控器的用户码是00FF。每个按键的键位码是不同的，按下按键后发射的红外光波也是不同的，单片机接收到不同的键位码，显示不同的图案和字。发射的一帧码含有一个引导码，16位的用户编码和8位的键数据码、键数据码的反码也同时被传送。码型结构如下：图3.8编码方式引导码由一个9ms的载波波形和4.5ms的关断时间构成，它作为随后发射的码的引，这样当接收系统是由微处理器构成的时候，能更有效地处理码的接收与检测及其它各项控制之间的时序关系。编码采用脉冲位置调制方式（PPM）。利用脉冲之间的时间间隔来区分“0”和“1”。每次8位的码被传送之后，它
38、们的反码也被传送，减少了系统的误码率12。3.6 语音模块单元电路设计图3.9语音电路通过单片机的P1.1、P1.2、P1.3三个端口分别控制MISO、MISI、SCLK。其中SCLK是SPI接口的时钟。由主控制芯片产生， 并且被用来同步芯片MOSI和MISO端各自的数据输入和输出。此管脚空闲时，必须拉高。ISD1730的19、22、23、24、25、26脚分别接开关，来控制语音的音量、语音通道、播放、录制、擦除。10、11脚通过电容接麦克风的正负极。13、15接喇叭的正负极。VCCA、VCCD分别为模拟电源和数字电源。按键操作如下:1、录音REC按住REC键不放，同时LED灯会亮起，此时对着
39、 MIC说话，说话内容就会录进ISD1700语音芯片里了。录完一段后抬起此键，LED会同时熄灭，再次按下则开始录第二段，以后的各段依次操作。2、放音PLAY有两种方式，边沿触发和电平触发。（注：录完音后放音指针会停留在最后录完段的起始地址处，此时放音则放最后一段）（1）边沿触发：点按一下PLAY键即放当前段，放音期间LED闪烁直到放音结束时熄灭。放音结束后放音指针指向刚放的段的起始地址处，即再次点按PLAY键还会放刚放完的这段。（2）电平触发：常按PLAY键芯片会把所有的语音信息全部播放，且循环直到松开此按键。3、快进FWD执行放音操作前，点按一下此键放音指针会指向下一段，按两下则指向此段后的
40、第二段起始。放音期间点按此键则停止播放当前段接着播放下一段，如果当前播放的是最后一段，则停止播放最后一段播放第一段。4、擦除ERASE单段擦除操作只能对第一段和最后一段有效，当放音指针位于第一段或最后一段时，点按此键则会擦除第一段或最后一段。放音指针相应的会跳到擦除前的第二段或倒数第二段。常按此键超过3秒芯片进入“全部擦除操作模式”，同时LED灯闪两下，继续按着此键，LED闪烁7下后熄灭，此时松开此键，芯片内的语音信息被全部擦除。5、复位RESET点按此键芯片执行复位操作。复位后，放音和录音指针都指向最后一段，即放音指针指向最后一段起始，录音指针指向最后一段的最后。此时执行放音则播放最后一段，
41、执行录音则接着最后一段开始录新的最后一段。6、调音VOL点按此键可以调节芯片输出声音的大小。芯片默认输出为声音最大值，每点按一下，声音按4db衰减。直到声音最小后，继续点按此键，每点按一下，声音增大4db（注：执行复位后，声音输出为最大）。3.7 硬件仿真与调试图3.10 电路仿真图如图4.1利用仿真软件protues进行仿真。将程序下到仿真软件上的单片机内，通过译码器输入端，依次扫描每一行。通过不断调试，得到最终的结果。将调试好的程序下到实物单片机，在点阵上得到想要的结果13。 图3.11 显示图案4 软件设计本设计采用C语言进行编程，相比汇编语言简单、方便，提高编程的速度14。4.1 单片机I/O口分配由于本设计需要实现功能较多，所以设计了较多的模块，因此利用了单片机全部32个I/O口中的大部分端口，结合电路原理图，为程序编写的方便，给单片机分配端口如表5.1所示。表4.1 程序中单片机端口分配P0.0译码器的输入端 A位P1.7点阵引脚7P0.1译码器的输入端 B位P2.0点阵引脚8P0.2译码器的输入端 C位P2.1点阵引脚9P0.3译码器的输入端D位P2.2点阵引脚10P1.0点阵引脚0P2.3点阵引脚11P1.1点阵引脚1P2.4点阵引脚12P1.2点阵引脚2P2.5点阵引脚13P1.3点阵引脚3P2.6点阵引脚14P1.4点阵引脚4P2.7点阵引脚15P1.5点阵
