【正文】 驅(qū)動(dòng) .它主要用來顯示大量數(shù)據(jù)、文字、圖形，能夠顯示的位數(shù)多，顯示得清晰多樣、美觀。 經(jīng)過四種方案的比較以及本系統(tǒng)實(shí)際，由于該系統(tǒng)需要顯示兩個(gè)內(nèi)容，上述的 LCD 液晶顯示比較妥善，我們選擇 各方面 性價(jià)比 都比較 高的 LCD1602 液晶。 語(yǔ)音模塊 選擇 方案一 ： 采用 APR9600 語(yǔ)音芯片 臺(tái)灣公司最新推出的 APR9600 語(yǔ)音錄放芯片，是繼美國(guó) ISD 公司以后采用模擬焦作大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 第三章 設(shè)計(jì)設(shè)備選擇與確定框圖 8 存儲(chǔ)技術(shù)的又一款音質(zhì)好、噪音低、不怕斷電、可反復(fù)錄放的新型語(yǔ)音電路，單片電路可錄放 3260 秒，串行控制時(shí)可分 256 段以上，并行控制時(shí)最大可分 8 段。它較 ISD 系列語(yǔ)音芯片易于控制且價(jià)格也較便宜。 方案二：選擇 WT588 語(yǔ)音芯片 WT588 系列語(yǔ)音芯片是中國(guó)廣州唯創(chuàng)科技有限公司中國(guó)臺(tái)灣華邦共同研發(fā)出來的集單 片機(jī)與語(yǔ)音電路與一體的可編輯語(yǔ)音芯片?？煽刂频恼Z(yǔ)音地址位能達(dá)到220 個(gè)，每個(gè)地址位里能加載可組合語(yǔ)音為 128 段，總共 28160 段語(yǔ)音，足以應(yīng)對(duì)商場(chǎng)的巨大客流量。其特點(diǎn)： 持 2M~32M 的 SPIFlash 內(nèi)存，播放時(shí)長(zhǎng)較大； 內(nèi)嵌 DSP 高速音頻處理器，處理速度快； 內(nèi)置 13Bit/DA 轉(zhuǎn)換器，以及 12Bit/PWM 輸出，音質(zhì)好； 可通過專業(yè)上位機(jī)操作軟件，隨意組合語(yǔ)音； USB 下載方式，支持在線下載 /脫機(jī)下載，即便在 WT588 通電的情況下，也一樣可以正常下載數(shù)據(jù)到 SPIFlash；抗干擾能 力強(qiáng)，可用于公共或者工業(yè)場(chǎng)合。 由于本系統(tǒng)要求 語(yǔ)音準(zhǔn)確好時(shí)效性 ，所以 綜合考慮 所以選擇 WT588 作為語(yǔ)音播報(bào)的主控芯片。 檢測(cè) 模塊 選擇 方案一 ： 紅外漫反射傳感器 1 抗干擾能力強(qiáng) 2 檢測(cè)敏感度高 3 價(jià)格便宜 ， 成本低 但是最高測(cè)量距離在二至三米 ,對(duì)于較大的公共場(chǎng)所來說有點(diǎn)不切實(shí)際 。 方案二 : 熱釋電紅外傳感器 主要是由一種高熱電系數(shù)的材料，如鋯鈦酸鉛系陶瓷、鉭酸鋰、硫酸三甘鈦等制成尺寸為 2*1mm 的探測(cè)元件。在每個(gè)探測(cè)器內(nèi)裝入一個(gè)或兩個(gè)探測(cè)元件，并將兩個(gè)探測(cè)元件以反極性串聯(lián)，以抑制由于自身溫度升高 而產(chǎn)生的干擾。由探測(cè)元件將探測(cè)并接收到的紅外輻射轉(zhuǎn)變成微弱的電壓信號(hào)，經(jīng)裝在探頭內(nèi)的場(chǎng)效應(yīng)管放大后向外輸出。為了提高探測(cè)器的探測(cè)靈敏度以增大探測(cè)距離，一般在探測(cè)器的前方裝設(shè)一個(gè)菲涅爾透鏡，該透鏡用透明塑料制成，將透鏡的上、下兩部分焦作大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 第三章 設(shè)計(jì)設(shè)備選擇與確定框圖 9 各分成若干等份，制成一種具有特殊 光學(xué)系統(tǒng) 的透鏡，它和放大電路相配合，可將信號(hào)放大 70 分貝以上，這樣就可以測(cè)出 10~20 米范圍內(nèi)人的行動(dòng)。 但是對(duì)環(huán)境的抗干擾能力還是有限 ,容易受到光線和溫度的影響 . 方案三 :激光傳感器 利用激光技術(shù)進(jìn)行測(cè)量的傳感器。它由激光器、激光檢測(cè)器和測(cè)量電路組成。激光傳感器是新型測(cè)量?jī)x表，它的優(yōu)點(diǎn)是能實(shí)現(xiàn)無(wú)接觸遠(yuǎn)距離測(cè)量，速度快，精度高，量程大，抗光、電干擾能力強(qiáng)等 激光按能量分累，用于此處的傳感器應(yīng)屬于第Ⅰ類激光，是無(wú)公害激光。因采用能量不高的激光，對(duì)人的身體不會(huì)造成傷害 . 經(jīng)過以上的綜合考慮 ,決定選用激光傳感器 。 總體設(shè)計(jì)框圖 本設(shè)計(jì)系統(tǒng) 主要包括單片機(jī)最小單元和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。 單片機(jī)最小單元是由供電電路、復(fù)位電路、晶振電路、電 頻轉(zhuǎn)換電路及單片機(jī)電路組成，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)部分主要由雙激光模塊電路和穩(wěn)壓語(yǔ)音模塊組成框圖如圖31。 焦作大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 第三章 設(shè)計(jì)設(shè)備選擇與確定框圖 10 圖 31 設(shè)計(jì)框圖 STC89C51 單片機(jī)電路 供 電電路 復(fù)位電路 晶振電路 MAX232 電頻轉(zhuǎn)換電路 激光檢測(cè)信號(hào) LCD1062 液晶顯示 語(yǔ)音模塊指令 激光檢測(cè)信號(hào) 激光檢測(cè)電路 語(yǔ)音模塊指令 WT588 語(yǔ)音模塊電路 AMS1117 穩(wěn)壓模塊 焦作大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 第四章 系統(tǒng)及各模塊工作狀態(tài) 11 四 系統(tǒng)及各模塊 工作狀態(tài) 本系統(tǒng)采用以 STC89C52 系列單片機(jī)為控制中心，以及外圍供電、復(fù)位、晶振、MAX232 構(gòu)成電平轉(zhuǎn)換電路組成單片機(jī)最小系統(tǒng)電路，用 AMS1117 構(gòu)成的穩(wěn)壓模塊、WT588 構(gòu)成的語(yǔ)音模塊以及雙激光組成的檢測(cè)模塊共同組成驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)電路，激光檢測(cè)信號(hào)傳送給單片機(jī)，單片機(jī) 做 出計(jì)數(shù)與判斷，給語(yǔ)音模塊發(fā)出播報(bào)相應(yīng)語(yǔ)音指令，同時(shí)讓 LCD1602 液晶顯示額定人數(shù)與剩余 人數(shù)。 本系統(tǒng)是 STC89C52 單片機(jī)最小系統(tǒng)、 LCD1602 液晶顯示驅(qū)動(dòng)電路、激光檢測(cè)電路、 WT588 語(yǔ)音播報(bào)電路 共同組成的 .其中單片機(jī) AT89C52 為 8 位 通用微處理器 ，采用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的 C51 內(nèi)核，在內(nèi)部功能及管腳排布上與通用的 8xc52 相同，其主要用于會(huì)聚調(diào)整時(shí)的功能控制。功能包括對(duì)會(huì)聚主 IC 內(nèi)部 寄存器 、數(shù)據(jù) RAM 及外部接口等功能部件的初始化，會(huì)聚調(diào)整控制，會(huì)聚測(cè)試圖控制，紅外遙控信號(hào) IR的接收解碼及與主板 CPU 通信等。主要管腳有： XTAL1（ 19 腳）和 XTAL2（ 18 腳）為振蕩器輸入輸出端口，外接 12MHz 晶振。 RST/Vpd（ 9 腳）為復(fù)位輸入端口，外接電阻 電容 組成的復(fù)位電路。 VCC（ 40 腳）和 VSS（ 20 腳）為供電端口，分別接+5V 電源的正負(fù)端。 P0~P3 為可編程通用 I/O 腳，其功能用途由 軟件 定義，在本設(shè)計(jì)中， P0 端口（ 32~39 腳）被定義為 N1 功能 控制端口 ，分別與 N1 的相應(yīng)功能管腳相連接， 13 腳定義為 IR 輸入端， 10 腳和 11 腳定義為 I2C 總線控制端口，分別連接 N1 的 SDAS（ 18 腳）和 SCLS（ 19 腳）端口， 12 腳、 27 腳及 28 腳定義為 握手信號(hào)功能端口，連接主板 CPU 的相應(yīng)功能端，用于當(dāng)前制式的檢測(cè)及會(huì)聚調(diào)整狀態(tài) 進(jìn)入的控制功能。 單片機(jī)最小電路 單片機(jī)最小系統(tǒng)電路主要包括供電電路、復(fù)位電路、晶振電路、 MAX232 電平轉(zhuǎn)換電路和 STC89C52 單片機(jī)電路組成。 STC89C52 單片機(jī)電路作為整個(gè)系統(tǒng)的控制及數(shù)據(jù)處理。 STC89C52 單片機(jī)有 4 組 8 位的可編程 I/O 口，分別位 P0、 P P P3 口， 每個(gè)口有 8 位（ 8 根引腳），共 32 根。 PO 口（ Pin39～ Pin32）： 8 位雙向 I/O 口線，名稱為 ～ P1 口（ Pin1～Pin8）： 8 位準(zhǔn)雙向 I/O 口線，名稱為 ～ P2 口（ Pin21～ Pin28）： 8焦作大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 第四章 系統(tǒng)及各模塊工作狀態(tài) 12 位準(zhǔn)雙向 I/O 口線，名稱為 ～ P3 口（ Pin10～ Pin17）： 8 位準(zhǔn)雙向I/O 口線，名稱為 ～ ， STC89C52 主要功能如表 31 所示。 表 41 STC89C52 主要功能 STC89C52 主要功能特性 兼容 MCS51 指令系統(tǒng) 8K 可反復(fù)擦寫 Flash ROM 32 個(gè)雙向 I/O 口 256x8bit 內(nèi)部 RAM 3 個(gè) 16 位可編程定時(shí) /計(jì)數(shù)器中斷 時(shí)鐘頻率 024MHz 2 個(gè)串行中斷 可編程 UART 串行通道 2 個(gè)外部中斷源 6 個(gè)中斷源 2 個(gè)讀寫中斷口線 3 級(jí)加密位 低功耗空閑和掉電模式 軟件設(shè)置睡眠和喚醒功能 STC89C52 是一種帶 8K 字節(jié)閃爍可編程可檫除只讀存儲(chǔ)器（ FPEROMFlash Programmable and Erasable Read Only Memory ）的低電壓，高性能 COMOS8的微處理器，俗稱單片機(jī)。該器件采用 ATMEL 搞密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的 MCS51 指令集和輸出管腳相兼容。管腳如下：圖 41 圖 41 STC89C52 單片機(jī)電路 焦作大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 第四章 系統(tǒng)及各模塊工作狀態(tài) 13 電平 轉(zhuǎn) 換 電路 NAX232 是用來做電平轉(zhuǎn)換的 ,標(biāo)準(zhǔn) RS232 電平很高，達(dá)正負(fù) 15V 常用的 TTL 電平最高 5V。相互連接的話，必須進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換 ,由于電腦串口輸出電壓高達(dá) 12V，直接與單片機(jī)連接會(huì)燒壞芯片。所以用 MAX232 來進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換。 串口電路采用MAX232 芯片 ， MAX232 為 + 供電，其中 RXD 為 接收數(shù)據(jù)， TXD 為發(fā)送數(shù)據(jù) ,供單片機(jī)讀取和處理， 電 路如圖 圖 42 轉(zhuǎn)換電路圖 復(fù)位電路 復(fù)位是單片機(jī)的初始化操作。其主要功能是把 PC 初始化為 0000H，使單片機(jī)從 0000H 單元開始執(zhí)行程序。除了進(jìn)入系統(tǒng)的正常初始化之外，當(dāng)由于程序運(yùn)行出錯(cuò)或操作錯(cuò)誤使系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)時(shí)，為擺脫困境，也需按復(fù)位鍵重新啟動(dòng)。 除 PC 之外，復(fù)位操作還對(duì)其他一些寄存器有影響，它們的復(fù)位狀態(tài)如表 42所示。 表 42 一些寄存器復(fù)位狀態(tài) 寄存器 復(fù)位狀態(tài) 寄存器 復(fù)位狀態(tài) PC 0000H TCON 00H ACC 00H TL0 OOH PSW 00H TH0 00H SP 07H TL1 00H 焦作大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 第四章 系統(tǒng)及各模塊工作狀態(tài) 14 DPTP 0000H TH1 00H P0P3 FFH SCON OOH IP XX000000B SBUF 不定 IE 0X000000B PCON 0X0000B TMOD OOH 復(fù)位電路，就是 利用它把電路恢復(fù)到起始狀態(tài)。就像計(jì)算器的清零按鈕的作用一樣，當(dāng)你進(jìn)行完了一個(gè)題目的計(jì)算后肯定是要清零的是吧！或者你輸入錯(cuò)誤，計(jì)算失誤時(shí)都 要進(jìn)行清零 操作。以便回到原始狀態(tài)，重新進(jìn)行計(jì)算。 電路如圖 43 圖 43 復(fù)位電路圖 供電電路 系統(tǒng)供電原理如圖 44 所示，采用 +5V 電壓供電，若選用 12V 的變壓器，整流濾波后輸出往往大于 12V，會(huì)使穩(wěn)壓器功耗大，自身溫度較高。故不選著輸出電壓為 12V 的變壓器，而選用輸出電壓為 9V 的變壓器。系統(tǒng)接通 220V 交流電源后，將 220V 交流電變壓到 9V，經(jīng)過二極管全波整流、電解電容 C1， C2 濾波，再經(jīng)正輸出穩(wěn)壓器 LM7805，為了緩 沖負(fù)載突變，改善瞬態(tài)響應(yīng)，輸出端還采用了電容 C3，C4，最后得到 +5V 的直流電壓，用于給控制系統(tǒng)中單片機(jī)系統(tǒng)及其它外圍電路的Vcc 端供電。 . 焦作大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 第四章 系統(tǒng)及各模塊工作狀態(tài) 15 圖 44 系統(tǒng)供電原理圖 在硬件時(shí)鐘模塊中，為了在斷電后硬件時(shí)鐘能正常運(yùn)行，故采用主從雙電源供電方式。硬件時(shí)鐘一般在系統(tǒng)的 +5V 主電源情況下工作，而只有系統(tǒng) +5V 主從電源消失的情況下，為確保硬件時(shí)鐘的正常運(yùn)行，設(shè)計(jì)一個(gè) 的可充電鋰電池作為備用電源。 晶振電路 STC89C52 內(nèi)部有一個(gè)用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器，引腳 RXD 和 TXD分別是此 放大器的輸入端和輸出端。時(shí)鐘可以由內(nèi)部方式產(chǎn)生或外部方式產(chǎn)生。內(nèi)部方式的時(shí)鐘電路如圖 45 所示，在 X1 和 X2 引腳上外接定時(shí)元件，內(nèi)部振蕩器就產(chǎn)生自激振蕩。定時(shí)元件通常采用石英晶體和電容組成的并聯(lián)諧振回路。晶體振蕩頻率可以在 ～ 12MHz 之間選擇，電容值在 5～ 30pF 之間選擇，電容值的大小可對(duì)頻率起微調(diào)的作用。 晶振電路 的作用 就是為系統(tǒng)數(shù)據(jù)讀寫運(yùn)行 提供一個(gè)有序的環(huán)境，并控制單片機(jī)的運(yùn)算速度。 焦作大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 第四章 系統(tǒng)及各模塊工作狀態(tài) 16 圖 45 晶振電路 數(shù)據(jù)采集模塊 傳感器采用 激光 傳感器，設(shè)置在 場(chǎng)所 入口處，兩個(gè)傳感器在同 一水平面上，其軸線方向與人體移動(dòng)方向垂直，當(dāng)有人經(jīng)過時(shí)，它將人體輻射的紅外光變換成電信號(hào)，由信號(hào)調(diào)理電路進(jìn)行放大、濾波、門限比較，輸出脈沖信號(hào)，經(jīng)光電隔離耦合后將 2 路脈沖信號(hào)并行輸入到單片機(jī)，通過單片機(jī)計(jì)數(shù)系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)數(shù)并送到顯示器顯示。 激光發(fā)射和接收裝置，是采集人員通過時(shí)激光的通斷，并將結(jié)果傳輸給主控制器。根據(jù)系統(tǒng)需要，擬采用 2組激光發(fā)射接收裝置