【正文】 的可在線重復(fù)編程快閃擦寫存儲(chǔ)器(Flash Memory )。(3)編程所需的所有時(shí)序和電壓，均不需外部電路供給。(4)存儲(chǔ)器可循環(huán)寫入/擦除1000次。(5)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)保存時(shí)間為10年。(6)寬工作電壓范圍。(7)全靜態(tài)工作，可由OHz到16MHz。(8)程序存儲(chǔ)器具有3級(jí)鎖存保護(hù)。(9)128X8位內(nèi)部RAM。 (10)32條可編程I/O線。(11)三個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器。(12)中斷結(jié)構(gòu)具有5個(gè)中斷源和2個(gè)優(yōu)先級(jí)。(13)可編程全雙工串行通道。(14)空閑狀態(tài)維持低功耗和掉電狀態(tài)保護(hù)存儲(chǔ)內(nèi)容。AT89C52芯片的40個(gè)引腳功能為：VCC：電源電壓。GND：接地。RST：復(fù)位輸入。當(dāng)RST變?yōu)楦唠娖讲⒈３?個(gè)機(jī)器周期時(shí)，所有I/O引腳復(fù)位至“1”。XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。XTAL2：來自反向振蕩放大器的輸出。ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過一個(gè)ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時(shí)， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。/PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的/PSEN信號(hào)將不出現(xiàn)。/EA/VPP：當(dāng)/EA保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（0000HFFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式1時(shí)，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)/EA端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。P0口：8位漏級(jí)開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當(dāng)P1口的管腳第一次寫1時(shí)，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時(shí)，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，P0輸出原碼，此時(shí)P0外部必須被拉高。P1口：8位雙向I/O口?！?，當(dāng)作為輸入并被外部下拉為低電平時(shí)，它們將輸出電流，這是因內(nèi)部上拉的緣故。，可用作片內(nèi)精確模擬比較器的正向輸入（AIN0）和反向輸入（AIN1），P1口輸出緩沖器能接收20mA電流，并能直接驅(qū)動(dòng)LED顯示器；P1口引腳寫入“1” 后，可用作輸入。在閃速編程與編程校驗(yàn)期間，P1口也可接收編碼數(shù)據(jù)。P2口：帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個(gè)TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。P3口：～。P3口的輸出緩沖器能接收20mA的灌電流；P3口寫入“1”后，內(nèi)部上拉，可用輸入。P3口也可用作特殊功能口，其功能見表1。P3口同時(shí)也可為閃速存儲(chǔ)器編程和編程校驗(yàn)接收控制信號(hào)。本次設(shè)計(jì)的單片機(jī)模塊由AT89S52單片機(jī)及其外圍電路組成，是整個(gè)超聲波測距儀的核心電路。AT89S52功耗低、性能高其具有8K在系統(tǒng)可編程Flash 存儲(chǔ)器。使用Atmel 公司高密度非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)制造，與工業(yè)產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上Flash允許程序存儲(chǔ)器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的8 位CPU 和在系統(tǒng)可編程Flash，使得AT89S52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。 圖33單片機(jī)電路結(jié)構(gòu)在89S52單片機(jī)的引腳RST接持續(xù)兩個(gè)周期的高電平時(shí)，單片機(jī)內(nèi)部就執(zhí)行復(fù)位操作。若是引腳保持保持高電平，則單片機(jī)處于循環(huán)復(fù)位狀態(tài)。實(shí)際應(yīng)用中，復(fù)位操作有兩種基本形式：一種是上電復(fù)位，另一種是上電與按鍵均有效的，請(qǐng)求在打開電源、單片機(jī)自動(dòng)復(fù)位操作。RST引腳上電瞬間獲得高電平，隨著電容C1的充電，RST引腳的電壓將逐漸下降。RST引腳的高電平只要能保持足夠的時(shí)間（2個(gè)機(jī)器周期），單片機(jī)就可以進(jìn)行復(fù)位操作。單位電路的目：在需要的時(shí)候，單片機(jī)復(fù)位，保證正常的工作循環(huán)，如圖34所示。圖 34復(fù)位電路目前被大家熟知的避障測距技術(shù)主要有激光、毫米波雷達(dá)、攝像系統(tǒng)、紅外線、超聲波等一些測距技術(shù)，不同的目標(biāo)探測方式其工作過程和原理有不同之處，但它們的主要目的都是通過前方返回的探測信息來判斷距離。各可測距傳感器的比較如圖35所示。 圖35各傳感器性能比較綜合以上考慮和實(shí)際應(yīng)用條件，所以本設(shè)計(jì)測距模塊采用的是超聲波方案，并在超聲波測距技術(shù)方案的設(shè)計(jì)上進(jìn)行了簡化和改進(jìn)。超聲換能器按照發(fā)射與接收是否同體可分為收發(fā)同體與收發(fā)分體式兩種。其中收發(fā)一體式就是發(fā)送器和接受器為一體的傳感器，即可發(fā)送超聲波，又可接受超聲波；收發(fā)分體式是發(fā)送器用作發(fā)送超聲波，接受器用作接受超聲波。為了操作的簡便，本次超聲波導(dǎo)盲系統(tǒng)選用的是HCSR04超聲波測距模塊如圖36所示。 圖36 HCSR04超聲波測距模塊實(shí)物圖HCSR04超聲波測距模塊可提供2cm~400cm的非接觸式距離感測功能，精度可達(dá)2mm，模塊包括超聲波發(fā)送接收和控制電路。Vcc供5V電源，GND接地，TRIG觸發(fā)控制信號(hào)輸入，ECHO回想信號(hào)輸出?；竟ぷ髟恚海?） 采用IO口TRIG觸發(fā)，至少給10us的高電平信號(hào)。（2） 模塊自動(dòng)發(fā)射8個(gè)40KH的方波，自動(dòng)檢測是否有信號(hào)返回。（3） 有信號(hào)時(shí)，通過IO口ECHO輸出高電平，高電平持續(xù)時(shí)間就是超聲波從發(fā)射到返回的時(shí)間。這是一款壓電陶瓷式收發(fā)同體超聲波傳感器。其中心頻率為40KHz，發(fā)射聲壓在10V，0dB=≥95dB；接收靈敏度在40KHz中心頻率，0dB=10V/pa的條件下≥65dB；靜電容量為1260pF~2340pF；~3m；6dB下的指向角為60o。其發(fā)射聲壓方位特性圖如圖37所示。圖37發(fā)射聲壓方位特性圖HRSR04型超聲波集成模塊的工作電壓為5V，而且此模塊的靜態(tài)工作電流是小于2mA的，工作時(shí)候相對(duì)穩(wěn)定。測量角度為15176。，減少了可能存在的角度干擾問題。此模塊的測距范圍為2 cm～5 m，能基本滿足測距要求，盲區(qū)僅為2cm，完全可以能夠滿足本設(shè)計(jì)的測距要求，測距也比較穩(wěn)定。采用I/O觸發(fā)測距，需給至少10 us的高電平信號(hào)。HCSR04電氣參數(shù)如圖38所示。 圖38 HCSR40電氣參數(shù)換能電路部分主要包括超聲波信號(hào)產(chǎn)生功率驅(qū)動(dòng)。實(shí)際目的是為超聲波發(fā)射器提供它所需要的脈沖電信號(hào)。依據(jù)電路需要，發(fā)射電路滿足下列要求:(1) 振蕩電路振蕩頻率可調(diào): 振蕩電路的實(shí)現(xiàn)目的是為超聲波傳感器提供40KHz脈沖。當(dāng)加載在超聲波傳感器的兩端的信號(hào)頻率與其固有頻率為同一頻率時(shí)，發(fā)生共振，電信號(hào)電能高效率的轉(zhuǎn)化為機(jī)械聲波機(jī)械能。本設(shè)計(jì)所使用的為555振蕩電路，如圖39所示圖39 555振蕩電路(2) 驅(qū)動(dòng)能力較高；驅(qū)動(dòng)電路是為超聲波發(fā)射器提供足夠功率的脈沖信號(hào)。要求產(chǎn)生出具有一定功率，一定脈沖寬度和一定頻率的超聲電脈沖去激勵(lì)發(fā)射器，由發(fā)射器將電能轉(zhuǎn)換為超聲機(jī)械波機(jī)械能。如圖310所示超聲波傳感器驅(qū)動(dòng)電路原理圖。圖310 超聲波傳感器驅(qū)動(dòng)電路原理圖(3) I/O口控制。功率驅(qū)動(dòng)電路功能是用來對(duì)超聲波換能器進(jìn)行功率驅(qū)動(dòng)，經(jīng)過驅(qū)動(dòng)放大達(dá)到足夠功率之后，推動(dòng)超聲波換能器產(chǎn)生超聲波。超聲波在空氣中會(huì)隨著傳播距離的增加而衰減，經(jīng)過目標(biāo)反射回來的超聲波的回波信號(hào)弱，在距離較遠(yuǎn)的情況下只達(dá)毫伏級(jí)，甚至微伏。因此為了加大超聲波測距系統(tǒng)的量程范圍，需加以驅(qū)動(dòng)電路如圖311所示。根據(jù)電路需求，接收電路的功能是將接收到的微弱信號(hào)放大并進(jìn)行濾波整形。接收電路部分主要包括限幅保護(hù)電路、帶通濾波電路、比較放大電路三部分電路構(gòu)成。采用集成運(yùn)算放大器構(gòu)成的放大電路具有放大倍數(shù)高，輸入電阻高，輸出電阻低的特點(diǎn)，是一種直接耦合式放大電路。這種電路比較簡單，放大倍數(shù)容易調(diào)整圖311超聲波驅(qū)動(dòng)放大電路原理圖本次設(shè)計(jì)選擇了各項(xiàng)性能優(yōu)越的LM387作為放大器，其能充分滿足放大的要求，可雙電源供電，考慮到電源的問題，采用單電源供電，因此設(shè)計(jì)了電壓跟隨器提供4V的基準(zhǔn)電壓，可以有效防止干擾。由于回波信號(hào)非常弱，一般為毫伏級(jí)，其能量的衰減程度與傳播距離成正比，所以超聲波傳感器的接收信號(hào)一般在10mV～60mV之間，因此由LM387構(gòu)成了三級(jí)放大電路，每一級(jí)放大10倍，共放大1000倍左右，完全能夠滿足要求，并且三級(jí)放大可選，可以根據(jù)測距的遠(yuǎn)近選擇合適的放大倍數(shù)。此超聲波模塊可提供10cm~500cm的非接觸式距離感測功能，測距精度可在1cm。基本工作原理：（1） 采用I0口TRIG觸發(fā)式測距，至少給10us的高電平信號(hào)；（2） 模塊自動(dòng)發(fā)出8個(gè)40KHZ的方波，自動(dòng)檢測是否有信號(hào)返回；（3） 有信號(hào)返回時(shí)，通過I0口ECH0輸出一個(gè)高電平，高電平持續(xù)時(shí)間就是超聲波從發(fā)射到返回的時(shí)間。使用者到障礙物距離=（高電平時(shí)間*聲速）/2。超聲波總體電路見附錄1?？紤]到產(chǎn)品的使用人群為盲人，因此采用的是語音示警和播報(bào)的形式。使用者可以通過開關(guān)按鈕播報(bào)實(shí)時(shí)溫度和時(shí)間，進(jìn)行時(shí)間播報(bào)。語音芯片采用SYN6288中文語音芯片如圖312所示。該芯片繼承了OSYNO188語音芯片的優(yōu)點(diǎn)：最小SSOP28L貼片封裝、硬件接口簡單、低功耗、音色清涼圓潤、極高的性價(jià)比；除此之外，SYN6288在識(shí)別文本/數(shù)字/字符串上更智能、準(zhǔn)確，語音合成效果也比較好。SYN6288語音合成效果和智能化程度均得到大幅度提高，是一款真正面向中高端行業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域的中文語音合成芯片。SYN6288語音合成芯片的誕生，將推動(dòng)TTS語音合成技術(shù)的行業(yè)應(yīng)用走向更深入、更廣泛。 圖312 SYN6288中文語音芯片引腳圖引腳定義：1，3引腳接總線模塊 0 電源負(fù)極 ；2 引腳接總線模塊 0 電源正極 ；4 引腳接低電平表示 CHIP 空閑, 可接收上位機(jī)發(fā)送的命令和數(shù)據(jù) 高電平表示 CHIP 忙，正在進(jìn)行語音合成并播音 ；5 引腳接Res 引腳 ；6 引腳接總線模塊 1 電源正極 ；7 引腳接總線模塊 1 電源負(fù)極 ；8,12 引腳接語音輸出模塊電源負(fù)極； 10 引腳接語音輸出模塊電源正極； 9 引腳接推送DAC語音輸出1；其功能特點(diǎn):（1） 支持GB231GBK、BIG5和UNICODE內(nèi)碼格式的文本；（2） 清晰、自然、準(zhǔn)確的中文語音合成效果；可合成任意的中文文本，支持英文字母的合成；（3） 具有智能的文本分析處理算法，可正確識(shí)別數(shù)值、號(hào)碼、時(shí)間日期及常用的度量衡符號(hào)；（4） 具備很強(qiáng)的多音字處理和中文姓氏處理能力；（5） 支持多種文本控制標(biāo)記，提升文本處理的正確率；（6） 每次合成的文本量最多可達(dá) 200 字節(jié)；（7） 支持多種控制命令，包括：合成、停止、暫停合成、繼續(xù)合成、改變波特率等；（8） 支持休眠功能，在休眠狀態(tài)下可降低功耗；支持多種方式查詢芯片工作狀態(tài)；（9） 支持串行數(shù)據(jù)通訊接口，支持三種通訊波特率：9600bps，19200bps、38400bps；（10） 支持 16 級(jí)音量調(diào)整；播放文本的前景音量和播放背景音樂的背景音量可分開控制；（11） 可通過發(fā)送控制標(biāo)記調(diào)節(jié)詞語語速，支持 6 級(jí)詞語語速調(diào)整；（12） 芯片內(nèi)固化有多首和弦音樂、提示音效和針對(duì)某些行業(yè)領(lǐng)域的常見語音提示音；（13） 內(nèi)部集成19首聲音提示音，23首和弦提示音，15首背景音樂；（14） 內(nèi)置10bit推挽式（pushpull)、可獨(dú)立供電的功放，進(jìn)行數(shù)模DAC輸出；（15） 最終產(chǎn)品提供SSOP貼片封裝形式；體積業(yè)內(nèi)最小；（16） 芯片各項(xiàng)指標(biāo)均滿足室外嚴(yán)酷環(huán)境下的應(yīng)用；根據(jù)設(shè)計(jì)方案要求及芯片功能，設(shè)計(jì)語音模塊電路如圖313所示圖313語音電路原理圖 考慮到盲人看不見的實(shí)際情況，為了更好的服務(wù)盲人這個(gè)特殊群體,本設(shè)計(jì)還有溫度檢測模塊和時(shí)鐘模塊，由開關(guān)控制,可以通過語音芯片進(jìn)行實(shí)時(shí)播報(bào)。考慮到整體電路和使用的實(shí)際情況，本設(shè)計(jì)采用高性能低功耗的時(shí)鐘芯片HYM1302和DS1820單總線數(shù)字溫度檢測模塊。HYM1302為可慢速充電的實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片，包括實(shí)時(shí)時(shí)鐘日歷和31字節(jié)非易失靜態(tài)RAM?？稍诠姆浅Ｐ〉南抡９ぷ鳎男∮?uW時(shí)能夠進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。~，3線接口與單片機(jī)通信，HYM1302引腳與內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖314示。 圖314HYM1302引腳與內(nèi)部結(jié)構(gòu)