【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。本文是基于收費站研究的語音計費顯示系統(tǒng)，它代替收費員來自動完成報價工作，并將其顯示出來，這樣就可大大地提高了收費效率。 ATmega16 Microcontr oller。 論文介紹了 語音計費顯示系統(tǒng) 前端 各個芯片 的設計，后端電路設計以及相關(guān)的理論分析等，詳細說明了電路設計的方法及原理、電路實現(xiàn)的功能以及數(shù)據(jù)處理的方法。在軟件設計部分，介紹了軟件總體設計的工作流程、 液晶顯示 的程序設計方法以及 語音芯片 的軟件設計的過程。 LCD1602。 基于 AVR 單片機語音計費顯示系統(tǒng)，適應現(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，具有反應速度快、安全可靠、功能多樣、易于擴展升級等特點。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，復位、看門狗及電源監(jiān)控子模塊，打印子模塊等，硬件電路復雜 ， 不利于系統(tǒng)功能升級，容易在運營過程中產(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 。 的語音計費顯示系統(tǒng) 長春理工大學本科畢業(yè)設計 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芯片提供的多項新功能包括內(nèi)置多信息管理系統(tǒng) 、 新信息提示 (VAlert)、 雙運作模式 (獨立模式和 SPI模式 ) 以及可定制的信息操作指示音效等 。 ISD1760有獨立模式和 SPI模式兩種工作模式 。 在實際應用中模擬元件 (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 ， 應把模擬和數(shù)字電源引腳都接到電源端并在這兩個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 ， 電源本身一定不能有噪聲 。不需要人工計費收費是國外收費站 的一個顯著特點。但是，此類停車場管理系統(tǒng)價格昂貴、技術(shù)復雜、維護成本較高。為此，我們研制公路計費 顯示 語音報價裝置，是很必要的。 語音計費顯示系統(tǒng) 硬件設計，通過對不同型號元器件的選擇，實現(xiàn)硬件設計。 長春理工大學本科畢業(yè)設計 4 第 2 章 系統(tǒng)硬件設計 一個語音 計費 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 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 算 機 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 語音計費顯示系統(tǒng) 的核心控制器件，它控制著整個系統(tǒng)按照設定的程序進行工作，該芯片品質(zhì)的優(yōu)良與否直接決定著整個系統(tǒng)的品質(zhì)，選擇一款性能優(yōu)良的微控制器對于本設計來說十分重要 。可見普通的 51系列單片機因為資源缺乏而無法滿足設計要求。所以選擇由ATMEL 公司制作 AVR 系列芯片中的 ATmega16 作為本次設計的處理單元 。 工作于空閑模式時 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；掉電模式時晶體振蕩器停止振蕩，所有功能除了中斷和硬件復位之外都停止工作；在省電模式下，異步定時器繼續(xù)運行，允許用戶保持一個時間基準，而其余功能模塊處于休眠狀態(tài)； ADC噪聲抑制模式時終止 CPU 和除了異步定時器與 ADC 以外所有 I/O 模塊的工作，以降低 ADC 轉(zhuǎn)換時的開關(guān)噪聲； Standby 模式下只有晶體或諧振振蕩器運行，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，同時具有快速啟動能力；擴展 Standby 模式下則允許振蕩器和異步定時器繼續(xù)工作。 端口 A(PA7..PA0)： 端口 A 為 A/D 轉(zhuǎn)換器的模擬輸入端。在復位過程中，即使系統(tǒng)時鐘還未起振，端口 A 處于高阻狀態(tài)。在復位過程中，即使系統(tǒng)時鐘還未起振，端口 B 處于高阻狀態(tài)。作為輸入使用時，若內(nèi)部上拉電阻使能，端口被外部電路拉低時將輸出電流 。 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)時鐘操作電路的輸入端 。使用 ADC 時應通過一個低通濾波器與 VCC 連接。該器件符合 TIA/EIA232F 標準，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定芯片的采樣頻率 ， 從而決定芯片的錄放時間 (40～ 120s)和錄放C1+1T2in10T1in11R1out12R1in13T1out14GND15VCC16V+2C13C2+4C25T2out7R2in8V6R2out9長春理工大學本科畢業(yè)設計 8 音質(zhì) (4～ 12KHz)。 ISD1760有獨立模式和 SPI模式兩種工作模式 。 語音計費顯示系統(tǒng) 需要工作電源為其供電，在設計時，采用可充電電池方法為 語音計費顯示系統(tǒng) 供電。輸出電流可達 支持輸出晶體管安全工作區(qū)保護 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。 顯示模塊設計 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 計費信息 。 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)是不能隨意進行改動的 ， 因此它具有防作弊功能。設計時主要從 語音芯片的選型、其硬件特性以及 外圍 電路的實現(xiàn)幾個方面加以介紹；微控制器控制 語音播報和液晶顯示 按照設定的程序運行，設計時主要從微控制器的選型以及其主要硬件特性兩個方面加以介紹；通信串口電路完成通信電平的轉(zhuǎn)換，設計時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，設計時主要從其主要電 器特性方面加以介紹；顯示電路用于顯示 單片機發(fā)送的數(shù)據(jù)信息 ，設計時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長春理工大學本科畢業(yè)設計 13 MAX232 與 ATmega16 接口電路布線布局特點 本電路區(qū)中 ATmega16 和 MAX232 都采用 DIP 封裝，電路布局時晶振應盡量靠近 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鐘信號的干擾，保證單片機的正常穩(wěn)定工作。 語音芯片 與 ATmega16 接口電路 的設計 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揚聲器VCC長春理工大學本科畢業(yè)設計 14 LCD1026 液晶顯示器的接口電路設計 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責對轉(zhuǎn)換計算后的結(jié)果進行顯示，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計 AT24C02 為數(shù)據(jù)存儲芯片，能夠?qū)φZ音計費顯示系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進行必要的信息存儲。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 語音計費顯示系統(tǒng) 的外圍硬件電路設計。 LCD1602 液晶顯示器的控制，將采集到的數(shù)據(jù)在顯示器上進行顯示、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，如單片機時鐘、看門狗、 I/O口設置、特殊功能選擇、顯示開機畫面等，完成這些工作后，系統(tǒng)進入低功耗模式，等待中斷。通過編寫程序，設定數(shù)組，可以實現(xiàn) 計費信息 實時顯示。 開 始結(jié) 束延 時 1 5 m s寫 指 令 3 8 H延 時 5 m s延 時 5 m s寫 指 令 3 8 H寫 指 令 3 8 H延 時 5 m s寫 指 令 3 8 H , 顯 示 模式 設 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 移 動 設 置寫 指 令 0 C H , 顯 示 開及 光 標 設 置 圖 43 LCD1602初始化流程圖 語音 計費 顯示器的系統(tǒng)軟件要實現(xiàn)的任務是處理收費亭中收費計算機發(fā)送的串行通信數(shù)據(jù)，完成相應的顯示功能并進行語音播報。 長春理工大學本科畢業(yè)設計 21 第 5 章 結(jié)束語 本文語音計費顯示系統(tǒng)實現(xiàn)的功能如下：進行語音報價和漢字顯示。 本文主要完成以下幾方面工作： 語音計費顯示 系統(tǒng)的組成、工作原理和功能進行了分析。 本設計涉及到硬件、軟件等多方面的知識，由于本人理論水平和實踐經(jīng)驗有限，所完成的工作是很初步的，有些地方可以進一步完善與改進。 長春理工大學本科畢業(yè)設計 1 參考文獻 [1] 沈文 ， Eaglelee． AVR 單片機 C 語言開發(fā)入門指導 [M]． 北京：清華大學出版社 ， 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