【正文】 型液晶顯示模塊是一種專門用于顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等點(diǎn)陣式的顯示模塊。 1602 液晶模塊的讀寫操作、屏幕和光標(biāo)的操作都是通過指令編程來實(shí)現(xiàn)的。（說明： 1 為高電平、 0 為低電平）。表 是 1602 液晶模塊內(nèi)部的控制器共有 11 條控制指令。 表 2 1602 液晶模塊內(nèi)部的控制器共用 11 條控制指令 指令 1：清顯示，指令碼 01H,光標(biāo)復(fù)位到地址 00H 位置。 指令 2：光標(biāo)復(fù)位，光標(biāo)返回到地址 00H。 指令 3：光標(biāo)和顯示模式設(shè)置 I/D： 光標(biāo)移動(dòng)方向，高電平右移，低電平左移 S:屏幕上所有文字是否左移或者右移。高電平表示有效，低電平則無效。 指令 4：顯示開關(guān)控制。 D：控制整體顯示的開與關(guān)，高電平表示開顯示，低電平表示關(guān)顯示 C：控制光標(biāo)的開與關(guān)，高電平表示有光標(biāo)，低電平表示無光標(biāo) B：控制光標(biāo)是否閃爍，高電平閃爍，低電平不閃爍。 指令 5：光標(biāo)或顯示移位 S/C：高電平時(shí)移動(dòng)顯示的文字，低電平時(shí)移動(dòng)光標(biāo)。 指令 6：功能設(shè)置命令 DL：高電平時(shí)為 4 位總線，低電平時(shí)為 8 位總線 N：低電平時(shí)為單行顯示，高電平時(shí)雙行顯示 F: 低電平時(shí)顯示 5x7 的 點(diǎn)陣字符，高電平時(shí)顯示 5x10 的點(diǎn)陣字符。 指令 7：字符發(fā)生器 RAM 地址設(shè)置。 指令 8： DDRAM 地址設(shè)置。 指令 9：讀忙信號(hào)和光標(biāo)地址 BF：為忙標(biāo)志位，高電平表示忙，此時(shí)模塊不能接收命令或者數(shù)據(jù)，如果為低電平表示不忙。 指令 10：寫數(shù)據(jù)。 指令 11：讀數(shù)據(jù)。 LCD1602 液晶顯示模塊是一個(gè)慢顯示器件，所以在執(zhí)行每條指令之前一定要確認(rèn)模塊的忙標(biāo)志為低電平，表示不忙，否則此指令失效。要顯示字符時(shí)要先輸入顯示字符地址，也就是告訴模塊在哪里顯示字符，圖 2 是 1602 的內(nèi)部顯示地址。 圖 LCD1602 內(nèi) 部顯示地址 硬件需要實(shí)現(xiàn)的主要功能是將 AT89C51 最小系統(tǒng)， LCD1602 液晶顯示模塊，ISD4004 語音芯片模塊以及按鍵模塊，按照程序正確的連接，觀察現(xiàn)象，看是否能夠?qū)崿F(xiàn)所需要的功能。由于 AT89C51 最小系統(tǒng)是主控中心，所以在此主要介紹各個(gè)模塊是如何與 AT89C51 連接的。 ISD4004 的工作電壓為 ，本模塊已經(jīng)做好 5V― 電壓轉(zhuǎn)換處理（由 實(shí)現(xiàn)）模塊引腳直接接 5V 電源。模塊有兩路輸入和兩路輸出。輸入： MIC 輸入以及耳機(jī)插口輸入；輸出：喇叭輸出與耳機(jī)插口輸出。其中 GND 與 相連， VCC 與 相連接，為語音模塊提供電源。 SCLK 串行接口時(shí)鐘輸入端與 相連， /SS 為片選與 相連， MISO 串行數(shù)據(jù)輸出端與 相連，用來控制數(shù)據(jù)輸出， MOSI 串行數(shù)據(jù)輸入端與 相連，用來控制數(shù)據(jù)輸入。模塊的接口定義如下（頂視）圖 26 所示。 MISO串行輸出 MOSI串行輸入 VCC＋ 5V /SS片選 SCLK時(shí)鐘 GND地 圖 語音模塊的接口定義 LCD1602 液晶顯示模塊的 rsrw,e 分別與 51 單片機(jī)的 P3^5， P3^6， P3^7 端口連接，進(jìn)行程序的讀寫數(shù)據(jù)，字符操作。而 D0~D7 分別與 51 單片機(jī)的 P0 口進(jìn)行連接，用來輸出數(shù)據(jù)與字符。如圖 27 所示。 圖 液晶 1602 與 AT89C51 實(shí)物連接圖 本次設(shè)計(jì)的按鍵模塊采用通用按鍵開關(guān)，簡(jiǎn)單易行且控制方便，與 51 單片機(jī)的 口連接，用以控制整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中 LCD 液晶顯示以及語音播放。在此就不做詳細(xì)介紹。 本次設(shè)計(jì)的課題是基于單片機(jī)的公交車語音報(bào)站系統(tǒng)，因此主要功 能是完成公交車語音報(bào)站。采用 AT89C51 單片機(jī)作為主控芯片，對(duì) ISD4004 數(shù)碼語音芯片與 LCD1602 進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)語音報(bào)站同時(shí)顯示站名。鍵盤采用通用按鍵開關(guān)，簡(jiǎn)單易行且控制方便。在本次軟件設(shè)計(jì)中，主要設(shè)計(jì)了 4 站，通過三個(gè)按鍵進(jìn)行控制。具體如下： k1 鍵――起始鍵 現(xiàn)象： ISD4004 播報(bào)“歡迎乘坐”，同時(shí) LCD1602 上顯示“ Huan Ying Cheng Zuo”。 k2 鍵――上一站， k3 鍵――下一站， 現(xiàn)象： num 1,ISD4004 播報(bào)“歡迎乘坐 363 路公交車”，同時(shí) LCD1602 上顯示“ Huan Ying Cheng Zuo ”。 num 2ISD4004 播報(bào)“寧波理工到了，請(qǐng)從后門下車，下車請(qǐng)當(dāng)心；車輛起步，請(qǐng)拉好扶手，前方?？咳f里學(xué)院”，同時(shí) LCD1602 上顯示“ Ningboligong Dao Le”。 num 3ISD4004 播報(bào)“萬里學(xué)院到了，請(qǐng)從后門下車，下車請(qǐng)當(dāng)心；車輛起步，請(qǐng)拉好扶手，前方?？酷t(yī)藥學(xué)校”，同時(shí) LCD1602 上顯示“ Wanglixueyuan Dao Le”。 num 4ISD4004 播報(bào)“醫(yī)藥學(xué)校到了，請(qǐng)從后門下車，下車請(qǐng)當(dāng)心；車輛起步，請(qǐng)拉好扶手，前方?？扣粗荻?院”，同時(shí) LCD1602 上顯示“ Yiyaoxuexiao Dao Le”。 num 5ISD4004 播報(bào)“鄞州二院到了，請(qǐng)從后門下車，下車請(qǐng)當(dāng)心；”，同時(shí)LCD1602 上顯示“ Yinzhoueryuan Dao Le”。 num 6ISD4004 播報(bào)“謝謝乘坐本次公交車”，同時(shí) LCD1602 上顯示“ Xie Xie Cheng Zuo”。 針對(duì)本次基于單片機(jī)的公交車語音報(bào)站系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，其技術(shù)指標(biāo)主要來源于ISD4004 語音模塊以及 LCD1602 液晶顯示模塊。 ISD4004： 3V 單電源工作 工作電流 25―3 0mA 維持電流 1uA 多段信息處理 10 萬次錄音周期 典型值 不耗電信息保存 100 年（典型值） LCD1602： 顯示容量 16 2 個(gè)字符 芯片工作電壓 ― 工作電流 模塊最佳工作電壓 字符尺寸 W H mm 系統(tǒng)硬件 設(shè)計(jì)思想 本次設(shè)計(jì)主要是利用 AT89C51 單片機(jī)作為 CPU 來進(jìn)行總體控制，通過語音芯片 ISD4004 組成的語音控制電路能夠建立多段語音庫信息，并且可以對(duì)這些段的語音信息進(jìn)行自由的組合，形成變化多樣的語音提示信息，同時(shí)使用 LCD1602液晶顯示電路進(jìn)行字符顯示，能夠?qū)崿F(xiàn)公交車的語音報(bào)站及字符顯示。在 CPU控制模式下，鍵盤采用按鍵掃描法，當(dāng)有鍵按下時(shí)，通過軟件進(jìn)行按鍵掃描，實(shí)現(xiàn)鍵碼對(duì)應(yīng)的功能。因此當(dāng)公交車到達(dá)某站時(shí)通過鍵盤來控制本系統(tǒng)進(jìn)行工作，通過語音輸出電路進(jìn)行語音報(bào)站， CPU 同時(shí)通過程序讀取字符信息送入 LCD 液晶顯示電路進(jìn)行液晶顯示 [8]。 圖 是系統(tǒng)仿真時(shí)的原理圖，在整個(gè)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)中，依舊從語音，液晶顯示以及按鍵這三大部分進(jìn)行綜合考慮。由于 Proteus 軟件的限制，無法對(duì) ISD語音芯片進(jìn)行仿真，從而在此處我選用了 LED 燈來代替語音芯片，當(dāng)按鍵按下時(shí)，相對(duì)應(yīng)的 LED 燈點(diǎn)亮。所以在此，我主要介紹一下液晶顯示模塊以及按鍵顯示的工作原理。 在此次軟件設(shè)計(jì)過程中，總共有 4 個(gè)按鍵， 1：， 2：上一站， 3：下一站 4：謝謝乘坐。當(dāng)按下 1 鍵時(shí)， LCD 上顯示“”，同時(shí) LED1 亮；如果當(dāng)前的站是“”，當(dāng)按下 2 鍵時(shí)， LCD 上顯示“”，此時(shí) LED2 亮， LED3 滅；當(dāng)按下 3 鍵時(shí)， LCD 上顯示“”，此時(shí) LED4 亮， LED3 滅。當(dāng)按下 4 時(shí)， LCD 上顯示“”。 1602 液晶模塊的讀寫操作、屏幕和光標(biāo)的操作都是通過指令編程來實(shí)現(xiàn)的。（說明： 1 為高電平、 0 為 低電平）。 1602 液晶模塊內(nèi)部的控制器共有 11 條控制指令 LCD1602 液晶顯示模塊是一個(gè)慢顯示器件，所以在執(zhí)行每條指令之前一定要確認(rèn)模塊的忙標(biāo)志為低電平，表示不忙，否則此指令失效。要顯示字符時(shí)要先輸入顯示字符地址，也就是告訴模塊在哪里顯示字符 [9]。 圖 系統(tǒng)原理圖仿真 在，我選擇 LCD1602 液晶顯示模因?yàn)?1602 實(shí)現(xiàn)起來簡(jiǎn)單，也很實(shí)用，在兩個(gè)能夠達(dá)到類似功能的時(shí)候，我選擇了 1602，不過唯一的缺點(diǎn)就是 1602 不能顯示漢字。除此之外，我將仿真中的 LED 換成了真正的語音模塊， ISD4004 語音模塊， 用以實(shí)現(xiàn)語音播放的功能。 在本次設(shè)計(jì)中，我主要選擇的器件有 LCD1602，語音模塊 ISD4004，按鍵模塊，以及 AT89C51 的最小系統(tǒng)。 由于 LCD1602 具有顯示質(zhì)量高，數(shù)字式接口，功耗低等優(yōu)點(diǎn)，其中因?yàn)閾碛袛?shù)字式接口，在和單片機(jī)系統(tǒng)的接口變得更加簡(jiǎn)單可靠，操作更加方便。因此對(duì)于 LCD 液晶顯示模塊我選擇了 LCD1602。 ISD4004 具有如下特點(diǎn)：首先是記錄聲音沒有段長度限制，并且聲音記錄不需要 A/D 轉(zhuǎn)換和壓縮。其次，快速閃存作為存儲(chǔ)介質(zhì)，無需電源可保存數(shù)據(jù)長達(dá)100 年，重復(fù)記錄 10000 次以上。此外 ， ISD4004 具有記錄時(shí)間長（可達(dá) 16 分鐘），音質(zhì)好 ,適用于移動(dòng)電話及其他便攜式電子產(chǎn)品中的優(yōu)點(diǎn)。同時(shí) ISD4004 開發(fā)應(yīng)用具有所需外圍電路簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)。同時(shí) 51 最小系統(tǒng)能夠給他提供 的工作電壓，讓它正常工作。除此之外，由于身邊有同學(xué)用過這個(gè)芯片，對(duì)它比較了解，如果我遇到問題了，可以有人請(qǐng)教。因此對(duì)于語音模塊，我選擇了 ISD4004。 按鍵模塊比較簡(jiǎn)單，因?yàn)槲抑恍枰?3 個(gè)按鍵而已，所以無論是三個(gè)獨(dú)立的按鍵，還是一個(gè)按鍵模塊，只要能實(shí)現(xiàn)我要的功能都可以。在本次設(shè)計(jì)中，我選擇了一個(gè)按鍵模塊。 AT89C51 單片機(jī)最小系統(tǒng)是上課上過的內(nèi)容對(duì)此比較熟悉，同時(shí)本次設(shè)計(jì)也是針對(duì)單片機(jī)的公交車語音報(bào)站系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，而且實(shí)驗(yàn)室有現(xiàn)成的資源可以利用，所以毫無疑問，主控系統(tǒng)就選擇了 AT89C51 最小系統(tǒng)。 本次設(shè)計(jì)主要由 AT89C51 最小系統(tǒng)， ISD4004 語音模塊， LCD1602 液晶顯示模塊以及按鍵模塊這四模塊組成。 單片機(jī)又稱單片微控制器，是在一塊芯片中集成了 CPU（中央處理器）、 RAM（數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器）、 ROM（程序存儲(chǔ)器）、定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器和多種功能的 I/O（輸入 /輸出）接口等一臺(tái)計(jì)算機(jī)所需要的基本功能部件，從而可以完成復(fù)雜 的運(yùn)算、邏輯控制、通信等功能。對(duì) 51 系列單片機(jī)來說，最小系統(tǒng)一般應(yīng)該包括：?jiǎn)纹瑱C(jī)、時(shí)鐘電路、復(fù)位電路、輸入 /輸出設(shè)備等（見圖 32）。在本次設(shè)計(jì)中， AT89C51作為系統(tǒng)的 CPU 來對(duì)語音模塊，液晶顯示模塊，按鍵模塊進(jìn)行總體的控制。 圖 AT89C51 最小系統(tǒng)框圖 ISD4004 引腳排列如圖所示，其中 NC 為空引腳，其余引腳的功能如下： 圖 ISD4004 引腳排列圖 VCCA、 VCCD 分別為模擬和數(shù)字電路的電源端； VSSA、 VSSD 分別為模擬地和數(shù)字地； ANAIN+、 ANAIN 分別為模擬信號(hào) 同相和反相輸入端，模擬信號(hào)可采用單端輸入方式或差分輸入方式； AUDOUT 為音頻輸出端，能驅(qū)動(dòng) 5000 歐姆的負(fù)載； /SS 為片選，低電平有效； MOSI 為串行數(shù)據(jù)輸入端； MISO 為串行數(shù)據(jù)輸出端； SCLK 為串行接口時(shí)鐘輸入端； XCLK 為外部時(shí)鐘輸入端； /INT 為中斷請(qǐng)求端，漏極開路； AMCAP 為自動(dòng)靜噪控制端； 單片機(jī)選用 ATMEL 公司的 AT89C51，其內(nèi)含 4KB 的 FLASH 存儲(chǔ)器，可擦寫 10萬次。 ISD4004 語音芯片與單片機(jī)的接口如 所示。 GND 與 相連， VCC與 相連接 ，為語音模塊提供電源。 SCLK 串行接口時(shí)鐘輸入端與 相連，/SS 為片選與 相連， MISO 串行數(shù)據(jù)輸出端與 相連，用來控制數(shù)據(jù)輸出，MOSI 串行數(shù)據(jù)輸入端與 相連，用來控制數(shù)據(jù)輸入。 圖 ISD4004 語音模塊與 51 的實(shí)物連接圖 硬件連接的幾點(diǎn)說明：串口工作于方式 0 發(fā)送方式， 用于串口時(shí)鐘輸入端， 用于片選，此時(shí)高電平有效， 用于串行數(shù)據(jù)輸入端， 用于串行數(shù)據(jù)輸出端。 ISD 內(nèi)部功放驅(qū)動(dòng)能力較低，因此外接了一個(gè) LM386 可驅(qū)動(dòng)的 的喇叭。 自動(dòng)靜 噪端 AMCAP 通過 1uF 電容接地， XCLK 接地，使用內(nèi)部時(shí)鐘。 撥動(dòng)開關(guān) 1 為錄音狀態(tài)， 2 為放音狀態(tài)。錄音時(shí)按下 4，可將錄音地址后移100，存放另一段錄音片段。 LCD1602 液晶顯示的原理是利用液晶的物理特性，通過電壓對(duì)其顯示區(qū)域進(jìn)行控制，有電就有顯示，這樣即可以顯示出圖形。其實(shí)用 LCD 顯示一個(gè)字符時(shí)比較復(fù)雜，因?yàn)橐粋€(gè)字符由 6 8 或 8 8 點(diǎn)陣組成，既要找到和顯示屏幕上某幾個(gè)位置對(duì)應(yīng)的顯示 RAM 區(qū)的 8 字節(jié)，還要使每字節(jié)的不同位為“ 1”，其它的為“ 0”，為“ 1”的點(diǎn)亮，為“ 0”的不亮。這樣一來就組成某個(gè)字符。但 由于內(nèi)帶字符發(fā)生器的控制器來說，顯示字符就比較簡(jiǎn)單了，可以讓控制器工作在文本方式，根據(jù)在 LCD上開始顯示的行列號(hào)及每行的列數(shù)找出顯示 RAM對(duì)應(yīng)的地址，設(shè)立光標(biāo)，在此送上該字符對(duì)應(yīng)的代碼即可。在本次設(shè)計(jì)中， LCD1602 液晶顯示模塊的rs,rw,e 分別與 51 單片機(jī)的 P3^5， P3^6， P3^7 端口連接，進(jìn)行程序的讀寫數(shù)據(jù)，字符操作。而 D0~D7 分別與 51 單片機(jī)的 P0 口進(jìn)行連接，