【正文】 要包括主控模塊，電源模塊 ， 按鍵顯示模塊，防作弊及脈沖輸入模塊以及稅控模塊等。本文是基于收費(fèi)站研究的語音計(jì)費(fèi)顯示系統(tǒng)，它代替收費(fèi)員來自動完成報(bào)價(jià)工作，并將其顯示出來，這樣就可大大地提高了收費(fèi)效率。 ATmega16 Microcontr oller。 論文介紹了 語音計(jì)費(fèi)顯示系統(tǒng) 前端 各個(gè)芯片 的設(shè)計(jì)，后端電路設(shè)計(jì)以及相關(guān)的理論分析等，詳細(xì)說明了電路設(shè)計(jì)的方法及原理、電路實(shí)現(xiàn)的功能以及數(shù)據(jù)處理的方法。在軟件設(shè)計(jì)部分，介紹了軟件總體設(shè)計(jì)的工作流程、 液晶顯示 的程序設(shè)計(jì)方法以及 語音芯片 的軟件設(shè)計(jì)的過程。 LCD1602。 基于 AVR 單片機(jī)語音計(jì)費(fèi)顯示系統(tǒng)，適應(yīng)現(xiàn)代電子系統(tǒng)向集成化 、大規(guī)模和高速度的方向發(fā)展的趨勢，具有反應(yīng)速度快、安全可靠、功能多樣、易于擴(kuò)展升級等特點(diǎn)。在主控模塊中又包括 CPU 子模塊 ， 語音識別子模塊 ， 串口通信子模塊，復(fù)位、看門狗及電源監(jiān)控子模塊，打印子模塊等，硬件電路復(fù)雜 ， 不利于系統(tǒng)功能升級，容易在運(yùn)營過程中產(chǎn)生干擾，影響系統(tǒng)的使用 ； 并且由于分立器件多，必然造成電源功耗大，芯片易發(fā)熱，影響芯片的使用壽命 。 的語音計(jì)費(fèi)顯示系統(tǒng) 長春理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 ISD1760是華邦公司新推出的單片優(yōu)質(zhì)語音錄放電路 ISD1700系列芯片中的一款 。 ISD1760芯片提供的多項(xiàng)新功能包括內(nèi)置多信息管理系統(tǒng) 、 新信息提示 (VAlert)、 雙運(yùn)作模式 (獨(dú)立模式和 SPI模式 ) 以及可定制的信息操作指示音效等 。 ISD1760有獨(dú)立模式和 SPI模式兩種工作模式 。 在實(shí)際應(yīng)用中模擬元件 (AGC電阻和電容 、 耦合電容等 ) 要盡量靠近 ISD器件 ， 元件的引腳要短 ， 應(yīng)把模擬和數(shù)字電源引腳都接到電源端并在這兩個(gè)電源端口添加高頻去耦電容 ， 且其等效串聯(lián)電阻要小 ， 同時(shí) ， 電源本身一定不能有噪聲 。不需要人工計(jì)費(fèi)收費(fèi)是國外收費(fèi)站 的一個(gè)顯著特點(diǎn)。但是，此類停車場管理系統(tǒng)價(jià)格昂貴、技術(shù)復(fù)雜、維護(hù)成本較高。為此，我們研制公路計(jì)費(fèi) 顯示 語音報(bào)價(jià)裝置，是很必要的。 語音計(jì)費(fèi)顯示系統(tǒng) 硬件設(shè)計(jì)，通過對不同型號元器件的選擇，實(shí)現(xiàn)硬件設(shè)計(jì)。 長春理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 4 第 2 章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 一個(gè)語音 計(jì)費(fèi) 顯示系統(tǒng)可由主控制模塊、存儲模塊、語音模塊、串口通信模塊、驅(qū)動模塊和顯示模塊等模塊組成， 其主控系統(tǒng)框圖如圖 21 所示。 電 源 電 路單 片 機(jī) A T m e g a 1 6語 音 芯 片I S D 1 7 6 0通 信 串 口M A X 2 3 2液 晶 顯 示 器L C D 1 6 0 2計(jì) 算 機(jī) Ｐ Ｃ數(shù) 據(jù) 存 儲 電 路A T 2 4 C 0 2 圖 21 硬件系統(tǒng)框圖 微控制器 微控制器是 語音計(jì)費(fèi)顯示系統(tǒng) 的核心控制器件，它控制著整個(gè)系統(tǒng)按照設(shè)定的程序進(jìn)行工作，該芯片品質(zhì)的優(yōu)良與否直接決定著整個(gè)系統(tǒng)的品質(zhì)，選擇一款性能優(yōu)良的微控制器對于本設(shè)計(jì)來說十分重要 ?？梢娖胀ǖ?51系列單片機(jī)因?yàn)橘Y源缺乏而無法滿足設(shè)計(jì)要求。所以選擇由ATMEL 公司制作 AVR 系列芯片中的 ATmega16 作為本次設(shè)計(jì)的處理單元 。 工作于空閑模式時(shí) CPU 停止工作，而 USART、兩線接口、 A/D 轉(zhuǎn)換器、SRAM、 T/C、 SPI 端口以及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作；掉電模式時(shí)晶體振蕩器停止振蕩，所有功能除了中斷和硬件復(fù)位之外都停止工作；在省電模式下，異步定時(shí)器繼續(xù)運(yùn)行，允許用戶保持一個(gè)時(shí)間基準(zhǔn)，而其余功能模塊處于休眠狀態(tài)； ADC噪聲抑制模式時(shí)終止 CPU 和除了異步定時(shí)器與 ADC 以外所有 I/O 模塊的工作，以降低 ADC 轉(zhuǎn)換時(shí)的開關(guān)噪聲； Standby 模式下只有晶體或諧振振蕩器運(yùn)行，其余功能模塊處于休眠狀態(tài)，使得器件只消耗極少的電流，同時(shí)具有快速啟動能力；擴(kuò)展 Standby 模式下則允許振蕩器和異步定時(shí)器繼續(xù)工作。 端口 A(PA7..PA0)： 端口 A 為 A/D 轉(zhuǎn)換器的模擬輸入端。在復(fù)位過程中，即使系統(tǒng)時(shí)鐘還未起振，端口 A 處于高阻狀態(tài)。在復(fù)位過程中，即使系統(tǒng)時(shí)鐘還未起振，端口 B 處于高阻狀態(tài)。作為輸入使用時(shí)，若內(nèi)部上拉電阻使能，端口被外部電路拉低時(shí)將輸出電流 。 端口 D(PD7..PD0)： 端口 D 為 8 位雙向 I/O 口，具有可編程的內(nèi)部上拉電阻。端口 D 也可以用做其他不同的特殊功能 。 XTAL1： 反向振蕩放大器與片內(nèi)時(shí)鐘操作電路的輸入端 。使用 ADC 時(shí)應(yīng)通過一個(gè)低通濾波器與 VCC 連接。該器件符合 TIA/EIA232F 標(biāo)準(zhǔn)，每一路接收器將TIA/EIA232F 電平轉(zhuǎn)換成 TTL/CMOS 電平，每一路發(fā)送器將 TTL/CMOS 電平轉(zhuǎn)換成 TIA/EIA232F 電平。電平輸入范圍為177。有商業(yè)級和工業(yè)級型號選擇 該芯片的引腳如圖 23 所示： 圖 23MAX232 引腳結(jié)構(gòu)圖 圖 23 中， C1＋、 C1－、 C2＋、 C2－、 Vs＋、 Vs－是電源的變電部分。 用戶可利用振蕩電阻來自己設(shè)定芯片的采樣頻率 ， 從而決定芯片的錄放時(shí)間 (40～ 120s)和錄放C1+1T2in10T1in11R1out12R1in13T1out14GND15VCC16V+2C13C2+4C25T2out7R2in8V6R2out9長春理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 音質(zhì) (4～ 12KHz)。 ISD1760有獨(dú)立模式和 SPI模式兩種工作模式 。 語音計(jì)費(fèi)顯示系統(tǒng) 需要工作電源為其供電，在設(shè)計(jì)時(shí)，采用可充電電池方法為 語音計(jì)費(fèi)顯示系統(tǒng) 供電。輸出電流可達(dá) 支持輸出晶體管安全工作區(qū)保護(hù) 該芯片的引腳圖如圖 25 所示： 圖 25芯片 78M05引腳結(jié)構(gòu)圖 圖中 1 腳為輸入， 2 腳為接地端， 3 腳為輸出。 顯示模塊設(shè)計(jì) 本論文采用 的 顯示方式為直接通過 LCD1602 液晶顯示器與 ATmega16 相連，在 LCD1602 液晶顯示器顯示 計(jì)費(fèi)信息 。 LCD1602液晶是一款很常用，也很易用的字符液晶。 AT24C02 是 ATMEL 公司 2KB 的電可擦除存儲芯片采用 2 線串行的總線和單片機(jī)通訊 ， 電壓最低可以到 V， 額定電流為 1mA， 靜態(tài)電流 10μ A( )， 芯片內(nèi)的資料可以在斷電的情況下保存 40 年以上 ， 而且采用 8 腳的 DIP 封裝 ， 使用方便 [7]。由于保存在 24C02 中的數(shù)據(jù)是不能隨意進(jìn)行改動的 ， 因此它具有防作弊功能。設(shè)計(jì)時(shí)主要從 語音芯片的選型、其硬件特性以及 外圍 電路的實(shí)現(xiàn)幾個(gè)方面加以介紹；微控制器控制 語音播報(bào)和液晶顯示 按照設(shè)定的程序運(yùn)行，設(shè)計(jì)時(shí)主要從微控制器的選型以及其主要硬件特性兩個(gè)方面加以介紹；通信串口電路完成通信電平的轉(zhuǎn)換，設(shè)計(jì)時(shí)主要從其主要電器特性方面加以介紹；供電電源電路為 語音顯示系統(tǒng) 提供穩(wěn)定、可靠的電源，設(shè)計(jì)時(shí)主要從其主要電 器特性方面加以介紹；顯示電路用于顯示 單片機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)信息 ，設(shè)計(jì)時(shí)主要從液晶顯示器的選型和其主要硬件特性兩方面加以介紹。這樣做的目的是使電路圖看起來更清晰明了。 104104104104104VCCC1+1T2in10T1in11R1out12R1in13T1out14GND15VCC16V+2C13C2+4C25T2out7R2in8V6R2out9MAX232TXDRXD1234567891110D Connector 9長春理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 MAX232 與 ATmega16 接口電路布線布局特點(diǎn) 本電路區(qū)中 ATmega16 和 MAX232 都采用 DIP 封裝，電路布局時(shí)晶振應(yīng)盡量靠近 ATmega16 的 XTALI 和 XTAL2 兩引腳，并且盡量避免在晶振與 XTALI和 XTAL2 的布線之間出現(xiàn)過孔，這樣可以減少甚至防止其他信號對時(shí)鐘信號的干擾，保證單片機(jī)的正常穩(wěn)定工作。 語音芯片 與 ATmega16 接口電路 的設(shè)計(jì) ISD1760 與 ATmega16 接口電路圖 ，如圖 32 所示。 PB0(XCK/T0)1PB1(T1)2PB2(AIN0/INT2)3PB3(AIN1/OC0)4PB4(SS)5PB5(MOSI)6PB6(MISO)7PB7(SCK)8PD0(RXD)14PD1(TXD)15PD2(INT0)16PD3(INT1)17PD4(OC1B)18PD5(OC1A)19PD6(ICP)20PD7(OC2)21PA7(ADC7)33PA6(ADC6)34PA5(ADC5)35PA4(ADC4)36PA3(ADC3)37PA2(ADC2)38PA1(ADC1)39PA0(ADC0)40PC0(SCL)22PC1(SDA)23PC2(TCK)24PC3(TMS)25PC4(TDO)26PC5(TDI)27PC6(TOSC1)28PC7(TOSC2)29RESET9VCC10AVCC30AREF32GND31GND11XTAL212XTAL113ATmega16REC24PLAY23ERASE25FWD26VOL19FT22SS7SCLK6MOSI5MISO4MIC+10MIC11ANALN9Rosc20AGC18RESET3LED2VCCD1VSSD28VCCA21VSSA8VCCP14VSSP116VSSP212SP+15SP13AUD/AUX17INT/RDY27ISD176080K揚(yáng)聲器VCC長春理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 14 LCD1026 液晶顯示器的接口電路設(shè)計(jì) ATmega16 與 LCD1602 液晶顯示器的接口電路的功能 ATmega16 與 LCD1602 液晶顯示器的接口電路主要負(fù)責(zé)對轉(zhuǎn)換計(jì)算后的結(jié)果進(jìn)行顯示，以便用戶能接收到 顯示數(shù)據(jù) 。 RS 是數(shù)據(jù)顯示和指令數(shù)據(jù)選擇信號，與 PD4 連接。 AT24C02 存儲芯片的接口電路設(shè)計(jì) AT24C02 為數(shù)據(jù)存儲芯片，能夠?qū)φZ音計(jì)費(fèi)顯示系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行必要的信息存儲。C 總線與 AT mega16 相連 ， AT mega16 的 PC0作為它的串行時(shí)鐘線 ， PC1 作為它的串行數(shù)據(jù)線 [10]。 本章小結(jié) 本章主要介紹了 語音計(jì)費(fèi)顯示系統(tǒng) 的外圍硬件電路設(shè)計(jì)。 LCD1602 液晶顯示器的控制，將采集到的數(shù)據(jù)在顯示器上進(jìn)行顯示、存儲、處理。 主函數(shù)內(nèi)容精簡，只做了一些必要的系統(tǒng)配置，如單片機(jī)時(shí)鐘、看門狗、 I/O口設(shè)置、特殊功能選擇、顯示開機(jī)畫面等，完成這些工作后，系統(tǒng)進(jìn)入低功耗模式，等待中斷。通過編寫程序，設(shè)定數(shù)組，可以實(shí)現(xiàn) 計(jì)費(fèi)信息 實(shí)時(shí)顯示。 開 始結(jié) 束延 時(shí) 1 5 m s寫 指 令 3 8 H延 時(shí) 5 m s延 時(shí) 5 m s寫 指 令 3 8 H寫 指 令 3 8 H延 時(shí) 5 m s寫 指 令 3 8 H , 顯 示 模式 設(shè) 置寫 指 令 0 8 H , 顯 示 關(guān)閉寫 指 令 0 1 H , 顯 示 清屏寫 指 令 0 6 H , 顯 示 光標(biāo) 移 動 設(shè) 置寫 指 令 0 C H , 顯 示 開及 光 標(biāo) 設(shè) 置 圖 43 LCD1602初始化流程圖 語音 計(jì)費(fèi) 顯示器的系統(tǒng)軟件要實(shí)現(xiàn)的任務(wù)是處理收費(fèi)亭中收費(fèi)計(jì)算機(jī)發(fā)送的串行通信數(shù)據(jù)，完成相應(yīng)的顯示功能并進(jìn)行語音播報(bào)。 長春理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 21 第 5 章 結(jié)束語 本文語音計(jì)費(fèi)顯示系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能如下：進(jìn)行語音報(bào)價(jià)和漢字顯示。 本文主要完成以下幾方面工作： 語音計(jì)費(fèi)顯示 系統(tǒng)的組成、工作原理和功能進(jìn)行了分析。 本設(shè)計(jì)涉及到硬件、軟件等多方面的知識，由于本人理論水平和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)有限，所完成的工作是很初步的，有些地方可以進(jìn)一步完善與改進(jìn)。 長春理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 參考文獻(xiàn) [1] 沈文 ， Eaglelee． AVR 單片機(jī) C 語言開發(fā)入門指導(dǎo) [M]． 北京：清華大學(xué)出版社 ， 20xx:1315． [2] Atmel Microcontroller with 16K BytesInSystem Programmable Flash ATmega16/ATmega16［ OL］ ． Atmel Corporation 2325 Orchard Parkway San JoseCA95131，USA． [3] Texas Instruments Inc． MAX232， MAX232I d