【正文】 ..........................31致 謝 ......................................................................32參考文獻(xiàn) ...................................................................33附錄Ⅰ外文原文及翻譯 .......................................................34附錄Ⅱ源程序代碼 ...........................................................51附錄Ⅲ 原理圖 ..............................................................61第 1 頁 共 61 頁1 緒論 概述隨著現(xiàn)代社會(huì)的建設(shè)，公共汽車越來越為大眾所喜愛，不僅僅可以在低消費(fèi)下達(dá)到目的地，同時(shí)也能很方便的省去很多的自駕麻煩。而利用單片機(jī)對語音芯片進(jìn)行控制可以達(dá)到語音報(bào)站的效果。因此，本系統(tǒng)用一種比較昂貴且現(xiàn)代社會(huì)才剛剛常用的一種 ISD4004 系列語音芯片，不需復(fù)雜的外圍電路和 A／D 轉(zhuǎn)換電路能直接與單片機(jī)完成語音的錄制和播放，實(shí)現(xiàn)方便、精度高，可根據(jù)不同需要用于各種場合；為了提高對語音芯片的認(rèn)識(shí)和了解，尤其是對 ISD4004 系列的深入研究以及其用法與用途，基于實(shí)用、廣泛和典型的原則而設(shè)計(jì)了本系統(tǒng)。通過單片機(jī)對報(bào)站語音進(jìn)行采集處理，同時(shí)設(shè)定相關(guān)漢字顯示信息；當(dāng)?shù)秸景存I按下時(shí)，該系統(tǒng)會(huì)發(fā)出到站站名及相關(guān)語音聲音，同時(shí)讓 LED 點(diǎn)陣進(jìn)行漢字提示信息的顯示，報(bào)站語音以及漢字顯示結(jié)束時(shí)等待下一個(gè)到站按鍵的觸發(fā)。采樣頻率可為 ,頻率越低 ,錄放時(shí)間越長,而音質(zhì)則有所下降,片內(nèi)信息存于閃爍存貯器中,可在斷電情況下保存 100 年(典型值),反復(fù)錄音 10 萬次。通過本次設(shè)計(jì)將大學(xué)所學(xué)的知識(shí)進(jìn)行系統(tǒng)地梳理，概括和總結(jié)，并綜合運(yùn)用這些所學(xué)的知識(shí)。在聲學(xué)領(lǐng)域，微機(jī)技術(shù)與各種語音芯片相結(jié)合，即可完成語音的合成技術(shù)，使得汽車報(bào)站器的實(shí)現(xiàn)成為可能，從而為市民提供了更加人性化的服務(wù)。語音錄放電路有共同的特點(diǎn)：語音錄制播放環(huán)境復(fù)雜、現(xiàn)場性強(qiáng)等。 語音電路方案論證方案一：采用普通的語音芯片，可滿足達(dá)到報(bào)站信息錄制以及播放，但普通語音芯片錄制語音效果不好，重復(fù)性差、可靠性較差，對于高頻率使用以及方便錄放時(shí)不適用。方案二：在語音錄放系統(tǒng)中，傳統(tǒng)的語音芯片是將模擬信號(hào)遠(yuǎn)距離采樣進(jìn)行 AD 轉(zhuǎn)換，而為了獲得較高的語音錄放質(zhì)量，就必須采用措施解決由長線傳輸及放大電路零點(diǎn)漂移等造成的誤差補(bǔ)償問題。對一些語音內(nèi)容不固定并要求現(xiàn)場錄音和放音的系統(tǒng)，采用一般語音芯片實(shí)現(xiàn)，錄放音的質(zhì)量難以控制。采用語音芯片 ISD4004 系列，可以體現(xiàn)系統(tǒng)芯片化這個(gè)趨勢。本方案應(yīng)用這一語音芯片。而模擬信號(hào)轉(zhuǎn)數(shù)字信號(hào)過程中，信號(hào)失真是令人傷腦筋的問題。ISD 語音芯片可以采用美國 ISD（Information Storage Devices）公司的 ISD4004 系列芯片，這類芯片采用直接模擬存儲(chǔ)專利技術(shù)，把語音信號(hào)以原始的模擬形式直接存儲(chǔ)在片內(nèi) EEPROM 存儲(chǔ)器中，無需進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換和壓縮處理等，從而減少了失真、大大提高了錄放音質(zhì)量，并具有抗斷電、音質(zhì)好、使用方便、可反復(fù)錄放、無需專用的語音開發(fā)工具、能隨意列改內(nèi)容和耗電省等優(yōu)點(diǎn)，很適合于現(xiàn)場錄放音系統(tǒng)。對于總體設(shè)計(jì)，主要是畫出原理框圖、第 5 頁 共 61 頁確定出主要技術(shù)指標(biāo)。利用 9014 三極管對錄制語音進(jìn)行放大處理，同時(shí)通過 LM386 及喇叭，對輸出語音信號(hào)進(jìn)行放大播放，讓語音質(zhì)量以及穩(wěn)定性更加高。另一種是動(dòng)態(tài)掃描顯示。因而選用動(dòng)態(tài)顯示的方法。本章節(jié)方案比較后可以發(fā)現(xiàn)，完成了基于 ISD4004 的語音報(bào)站顯示的單片機(jī)系統(tǒng)的方案論證，選擇了更適合于用作本系統(tǒng)的實(shí)施方案，完成了電路的總體設(shè)計(jì)。 相關(guān)芯片介紹 STC89C52RC 單片機(jī)芯片STC89C52RC 是 STC 公司生產(chǎn)的低電壓，高性能 CMOS8 位單片機(jī)，片內(nèi)含 8Kb 的可反復(fù)擦寫的 Flash 只讀程序存儲(chǔ)器和 512b 的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM），器件采用高密度，非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn) MCS—51 指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用中央處理器（CPU）和 Flash 存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大 STC89C52RC 單片機(jī)可為您提供許多高性價(jià)比的應(yīng)用場合，可靈活應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域。STC89C52RC 單片機(jī)主要性能參數(shù)：? 時(shí)鐘頻率（HZ）：0~80M? 8Kash 程序存儲(chǔ)器? 512 內(nèi)程序存儲(chǔ)器(RAM)? 2 個(gè)數(shù)據(jù)指針? 3 個(gè) 16 位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 T0/T1? 4 個(gè) 8 位輸入輸出接口(P0~P3),共 32 根 I/O 口線? 8 個(gè)中斷源? 4 個(gè)優(yōu)先級(jí)? 看門狗電路 ISD4004 語音芯片Winbond 公司的 ISD 系列語音芯片采用了“直接模擬量存儲(chǔ) ”(DAST)專利技術(shù)，信號(hào)無需經(jīng)過 D/A，A/D 轉(zhuǎn)換，數(shù)字壓縮和語音合成等復(fù)雜的數(shù)字信號(hào)處理過程，減少了失真，使其聲音存貯效果較以前產(chǎn)品有大幅提高，實(shí)際試聽主觀評(píng)價(jià)可以達(dá)到磁帶錄音機(jī)的水平，是目前市場上錄放效果最好的語音電路之一。片內(nèi)信息存于閃爍存儲(chǔ)器中，可在斷電情況下保存 100 年(典型值) 反復(fù)錄 10 萬次。芯片采用 CMOS 技術(shù),內(nèi)含振蕩器、防混淆濾波器、平滑濾波器、音頻放大器、自動(dòng)靜噪及高密度多電平閃爍存貯陳列。引腳描述電源:(VCCA,VCCD) 為使噪聲最小,芯片的模擬和數(shù)字電路使用不同的電源總線,并且分別引到外封裝的不同管腳上,模擬和數(shù)字電源端最好分別走線,盡可能在靠近供電端處相連,而去耦電容應(yīng)盡量靠近器件。單端輸入時(shí),信號(hào)由耦合電容輸入,最大幅度為峰峰值 32mV,耦合電容和本端的3KΩ 電阻輸入阻抗決定了芯片頻帶的低端截止頻率。片選(SS) 此端為低,即向該 ISD4004 芯片發(fā)送指令，兩條指令之間為高電平。串行時(shí)鐘(SCLK) ISD 的時(shí)鐘輸入端,由主控制器產(chǎn)生,用于同步 MOSI 和 MISO 的數(shù)據(jù)傳輸。中斷狀態(tài)在下一個(gè) SPI 周期開始時(shí)清除。行地址時(shí)鐘(RAC) 漏極開路輸出。該端可用于存儲(chǔ)管理技術(shù)。工業(yè)級(jí)芯片在整個(gè)溫度和電壓范圍內(nèi),頻率變化在6/+4%內(nèi),此時(shí)建議使用穩(wěn)壓電源。在不外接地時(shí)鐘時(shí),此端必須接地。大信號(hào)時(shí),自動(dòng)靜噪電路不衰減,靜音時(shí)衰減 6dB。SPI 協(xié)議是一個(gè)同步串行數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議,協(xié)議假定微控制器的 SPI 移位寄存器在 SCLK 的下降沿動(dòng)作,因此對 ISD4004 而言,在時(shí)鐘止升沿鎖存MOSI 引腳的數(shù)據(jù),在下降沿將數(shù)據(jù)送至 MISO 引腳。⑷.SS 變低,輸入指令和地址后 ,ISD 才能開始錄放操作。因此要注意移入的數(shù)據(jù)是否與器件當(dāng)前進(jìn)行的操作兼容。(一)信息快進(jìn)用戶不必知道信息的確切地址,就能快進(jìn)跳過一條信息。因此,用戶發(fā)完上電指令后,必須等待 TPUD,才能發(fā)出一條操作指令。4. 發(fā) PLAY 命令。3. 發(fā) POWER UP 命令4. 等待 2 倍 TPUD。 74HC138 芯片74HC138 是一款高速 CMOS 器件，74HC138 引腳兼容低功耗肖特基 TTL（LSTTL ）系列。除非 E1 和 E2 置低且 E3 置高，否則 74HC138 將保持所有輸出為高。CD74HC138 ，CD74HC238 和 CD74HCT138 ， CD74HCT238 是高速硅柵 CMOS 解碼器，適合內(nèi)存地址解碼或數(shù)據(jù)路由應(yīng)用。兩個(gè)低電平有效的賦能輸入端和一個(gè)高電平有效的賦能輸入端減少了擴(kuò)展所需要的外接門或倒相器,擴(kuò)展成 24 線譯碼器不需外接門。第 14 頁 共 61 頁圖 ：74HC138 引腳功能表 LM317 芯片LM317 是美國國家半導(dǎo)體公司的三端可調(diào)正穩(wěn)壓器集成電路。LM117/LM317 內(nèi)置有過載保護(hù)、安全區(qū)保護(hù)等多種保護(hù)電路。LM117/LM317 能夠有許多特殊的用法。 特性簡介: 可調(diào)整輸出電壓低到 。 80dB 紋波抑制比。標(biāo)準(zhǔn)三端晶體管封裝。 LM317 輸出一個(gè)電壓調(diào)節(jié)。電路圖如圖 所示：第 17 頁 共 61 頁圖 電源電路 LED 點(diǎn)陣顯示電路 在這次顯示電路的設(shè)計(jì)中使用了四個(gè) 8*8 LED 點(diǎn)陣，利用 74HC138 譯碼器的 EE2低有效，E3 高電平有效進(jìn)行點(diǎn)陣行列的控制顯示，然后通過單片機(jī)控制，進(jìn)行漢字的顯示。利用 9014 三極管對錄制語音進(jìn)行放大處理，同時(shí)通過 LM386 及喇叭，對輸出語音信號(hào)進(jìn)行放大播放，讓語音質(zhì)量以及穩(wěn)定性更加高。第 19 頁 共 61 頁圖 按鍵控制電路圖本章節(jié)主要是對電路的硬件個(gè)部分的設(shè)計(jì)，電路的各部分硬件功能設(shè)計(jì)基本完成。STC89C52RC 單片機(jī)提供了用戶按鍵、顯示和 ISD4004 所需接口。如此設(shè)計(jì)便實(shí)現(xiàn)了循環(huán)錄放的功能，同時(shí)在快進(jìn)時(shí)，自動(dòng)停止在下一個(gè)語音段開始處，并繼續(xù)放音。void delay1(void){ int16 i。}void delay(unsigned int time) //延時(shí) n 微秒{while(time!=0){time。i++){ for(j=0。第 24 頁 共 61 頁 while(AN == 0) {。 while(ISD_INT == 1) //等待放音完畢的 EOM 中斷信號(hào) {。 while(AN == 1) //等待 AN 鍵再次按下 {if(STOP == 0) break。/*****定時(shí)器 T0 中斷子程序*******/void timer0() interrupt 1 using 3{ TF0=0。 } else第 25 頁 共 61 頁 { offset+=2。/*********漢字顯示函數(shù)**************/ while (1) { for (i=0。 //=0,=1 選中 U2, 輸出掃描碼給 U6 delay1()。 } for (i=8。 //=1 =0, =0 選中 U4,輸出掃描碼 U8 delay1()。 }通過本章節(jié)完成了對 ISD4004 的延時(shí)程序、語音錄放程序以及 LED 點(diǎn)陣顯示程序，從而完成了對電路軟件的設(shè)計(jì)工作。脫機(jī)調(diào)試是在樣機(jī)加電之前，先用萬用表等工具，根據(jù)硬件電器原理圖和裝配圖仔細(xì)檢查樣機(jī)線路的正確性，并核對元件的型號(hào)、規(guī)格和安裝是否符合要求。Vision3 可以進(jìn)行純粹的軟件仿真(仿真軟件程序，不接硬件電路)；也可以利用硬件仿真器，搭接上單片機(jī)硬件系統(tǒng)，在仿真器中載入項(xiàng)目程序后進(jìn)行實(shí)時(shí)仿真；還可以使用 181。第 27 頁 共 61 頁 軟件程序測試(1) 工程設(shè)置根據(jù)系統(tǒng)電路中晶振參數(shù)對工程中 STC89C52 進(jìn)行設(shè)置， 將 Xtal(MHz)項(xiàng)中參數(shù)改為，與晶振頻率相同。整個(gè)仿真圖的繪制過程主要有以下幾部組成：首先新建一個(gè) protus 的工程，在元件庫里面搜索所需要的元器件，在元器件上單擊右鍵選中，再單擊左鍵對其進(jìn)行命名和賦值，接著在編輯器左邊的一欄中，找出繪制各種需要的線條和其他一些相關(guān)的線條和器件，進(jìn)行節(jié)點(diǎn)出是否連接好進(jìn)行檢查，為下一步的系統(tǒng)仿真作準(zhǔn)備。圖 聯(lián)調(diào)圖（2）無故障正常時(shí)，即正常，P0 輸出掃描碼，P2 輸出漢字碼，點(diǎn)陣正確顯示，測試第 29 頁 共 61 頁圖如圖 所示：圖 。首先，要將 KEIL C51 中調(diào)試成功的程序生成.HEX 文本并保存，在 Protus 中的主芯片 STC89C52RC 中導(dǎo)入此文本，即可在 Protus 環(huán)境