【正文】 ................. 14 ATmega16 與 LCD1602 液晶顯示器的接口電路設(shè)計(jì) ...................... 14 與 AT24C02 存儲(chǔ)芯片的接口電路設(shè)計(jì) ...................................... 14 供電電源的接口電路設(shè)計(jì) ............................................................................. 15 本章小結(jié) ......................................................................................................... 15 第 4 章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) .............................................................................................. 17 主控單元軟件設(shè)計(jì) ......................................................................................... 17 顯示界面設(shè)計(jì) ................................................................................................. 18 語(yǔ)音部分軟件設(shè)計(jì) ......................................................................................... 19 本章小結(jié) ......................................................................................................... 20 第 5 章 結(jié)束語(yǔ) .......................................................................................................... 21 總結(jié) ................................................................................................................. 21 展望 ................................................................................................................. 21 長(zhǎng)春理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) II 參考文獻(xiàn) ........................................................................................................................ 1 致 謝 ............................................................................................................................ 1 附 錄 .......................................................................................................................... 1 長(zhǎng)春理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 第 1 章 緒 論 隨著社會(huì)的快速發(fā)展， 計(jì)算機(jī)應(yīng)用越來(lái)越普及，很多企業(yè)和單位、甚至是公共場(chǎng)所已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了電腦來(lái)代替日常繁忙的工作，進(jìn)行科學(xué)有效的管理。此系統(tǒng)顯著提高了整個(gè)系統(tǒng)的可靠性，并且簡(jiǎn)化了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)難度。 系列單片機(jī)的語(yǔ)音計(jì)費(fèi)顯示系統(tǒng) 基于 FPGA 的 語(yǔ)音 計(jì)費(fèi) 顯示 器不僅可以解決電子系統(tǒng)小型化、低功耗、高可靠性 等問(wèn)題，而且其開(kāi)發(fā)周期短、開(kāi)發(fā)軟件投入少、芯片價(jià)格不斷降低，特別是對(duì)小批量、多品種的產(chǎn)品需求，基于 FPGA 的 語(yǔ)音 計(jì)費(fèi) 顯示 器已成首選。 該芯片可用來(lái)替代已經(jīng)停產(chǎn)的 ISD2560芯片 。 芯片內(nèi)部包含有自動(dòng)增益控制 、 麥克風(fēng)前置擴(kuò)大器 、 揚(yáng)聲器驅(qū)動(dòng)線路 、 振蕩器與內(nèi)存等全方位整合系統(tǒng)功能 。 本系統(tǒng)采用 SPI工作模式 ， 其中單片機(jī)為主機(jī) ， ISD1760作為從機(jī) 。 國(guó)內(nèi)外語(yǔ)音計(jì)費(fèi)顯示系統(tǒng)研制生產(chǎn)現(xiàn)狀 國(guó)外語(yǔ)音計(jì)費(fèi)顯示系統(tǒng)研制生產(chǎn)現(xiàn)狀 目前，國(guó)外 收費(fèi)站 已經(jīng)基本完成了自動(dòng)化，不需要人工干預(yù)。國(guó)外 收費(fèi)站 系統(tǒng)與目前國(guó)內(nèi)先進(jìn)的 收費(fèi)站 一樣，都具備泊車(chē)位引導(dǎo)系統(tǒng)、車(chē)位報(bào)警系統(tǒng)，以及車(chē)位查詢(xún)系統(tǒng)，使得系統(tǒng)更加先進(jìn)。 國(guó)內(nèi)語(yǔ)音計(jì)費(fèi)顯示系統(tǒng)研制生產(chǎn)現(xiàn)狀 目前，公路收費(fèi)站的監(jiān)控、收費(fèi)、起落桿等的控制多采用工控機(jī)實(shí)現(xiàn)，但對(duì)許多中、小型收費(fèi)站的人工車(chē)道，仍需要收費(fèi)員根據(jù)車(chē)型告知司機(jī)繳費(fèi)金額。 長(zhǎng)春理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 本文的主要研究?jī)?nèi)容 本論文通過(guò)以 單片機(jī) ATmega16 為核心部件設(shè)計(jì)一個(gè) 語(yǔ)音計(jì)費(fèi)顯示系統(tǒng) 。 語(yǔ)音計(jì)費(fèi)顯示系統(tǒng) 后端電路設(shè)計(jì)，說(shuō)明各模塊間的相互聯(lián)系。 語(yǔ)音計(jì)費(fèi) 顯示器的通信命令來(lái)源于收費(fèi)系統(tǒng)的車(chē)道控制計(jì)算機(jī)。 微控制器的選型 51 單片機(jī)， ARM， DSP 都是嵌入式系統(tǒng)的核心芯片的類(lèi)型，現(xiàn)在的嵌入式系統(tǒng)都是高度面向?qū)ο蟮摹?ARM 系列處理器價(jià)格昂貴且在長(zhǎng)春理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 本系統(tǒng)設(shè)計(jì)中使用，會(huì)浪費(fèi) 資源 。 ATmega16 單片機(jī) ATmega16 單片機(jī)介紹 ATmega16 是基于增強(qiáng)的 AVR RISC 結(jié)構(gòu)的低功耗 8 位 CMOS 微控制器。 ATmega16 單片機(jī)的引腳功能 ATmega16 單片機(jī)為 40 引腳芯片，如圖 22 所示。端口 A 為 8 位雙向 I/O 口，具有可編程的內(nèi)部上拉電阻。 端口 B(PB7..PB0)： 端口 B 為 8 位雙向 I/O 口，具有可編程的內(nèi)部上拉電阻。端口 B 也可以用做其他不同的特殊功能 。 在復(fù)位過(guò)程中，即使系統(tǒng)時(shí)鐘還未起振，端口 C 處于高阻狀態(tài)。其輸出緩沖器具有對(duì)稱(chēng)的驅(qū)動(dòng)特性，可以輸出和吸收大電流。 RESET： 復(fù)位輸入引腳。 XTAL2： 反向振蕩放大器的輸出端。 AREF： A/D 的模擬基準(zhǔn)輸入引腳。其主要特性有 [3]： 30V 在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，器件對(duì)噪聲很敏感，因此， VCC 必須對(duì)地加一個(gè)阻抗為 的去藕電容， C1＋與 C1－之間、 C2＋與 C2－之間、 Vs＋與 VCC 之間以及 Vs－與地之間均需連接一個(gè)阻抗為 的鉭電解電容，以提高抗干擾能力，且接線時(shí)盡量靠近器件。 相比過(guò)去的 ISD2560芯片 ， ISD1760在功能上集成了錄放功能 ，并增加了一些更加人性化的提示功能以及對(duì)存儲(chǔ)空間的精確操作功能 ， 而且音質(zhì)也有了明顯的提高 。本系統(tǒng)采用 SPI工作模式 ， 其中單片機(jī)為主機(jī) ， ISD1760作為從機(jī) 。 系統(tǒng)中的微控制器和很多芯片需要有穩(wěn)定的 +5V電源供電 ,因此需要為直流電源提供穩(wěn)壓電路，以適應(yīng)設(shè)計(jì)需要 。輸出電壓為 5V 該芯片為三端集成穩(wěn)壓芯片，其輸出電壓精度比較高，線性調(diào)整率為 100mV。 顯示器件是用戶(hù)快速讀取 費(fèi)額 數(shù)據(jù)的輸出器件，較常用的是 LED 數(shù)碼管和LCD 液晶顯示器?？梢燥@示 2 行，每行 16 個(gè)字符，對(duì)比度可調(diào)、黃綠色背光。如圖 26 所示： 長(zhǎng)春理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 圖 26 AT24C02引腳結(jié)構(gòu)圖 圖 10 中的時(shí)鐘信號(hào)線 SCL 與數(shù)據(jù)線 SDA 需外接 ， 其作用是減 AT24C02 的靜態(tài)功耗 ， 24C02 采用 I178。此外 收費(fèi)站 過(guò)程中的一些營(yíng)運(yùn)數(shù)據(jù) ， 也存儲(chǔ)在 24C02 中 ， 以便 管理人員 查詢(xún) ，可以 得到更有效的管理 。 A01A12A23VSS4SDA5SCL6WP7VCC8AT24C02長(zhǎng)春理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 12 第 3 章 語(yǔ)音計(jì)費(fèi)顯示系統(tǒng)接口電路設(shè)計(jì) MAX232與 ATmega16 接口電路設(shè)計(jì) MAX232 與 ATmega16 接口電路的功能 MAX232與 ATmega16接口電路的主要作用是 計(jì)算機(jī)發(fā)送的 數(shù)據(jù)通過(guò)串口芯片 MAX232，使 ATmega16 單片機(jī) 能夠 接收。例如本電路圖中芯片 MAX232 上的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)“ TXD”、“ RXD”與芯片 ATmega16 上網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)“ TXD”、“ RXD”是分別相連的 [8]。 在電路布局時(shí)，晶 振應(yīng)與 MAX232 的輸入信號(hào) R1IN,R2IN,T1IN,T2IN 和輸出信號(hào) R1OUT,R2OUT,T1OUT,T2OUT 保持一定的距離，以避免晶振信號(hào)對(duì)輸入輸出信號(hào)的干擾，提高轉(zhuǎn)換精度。 圖 32 ISD1760 與 ATmega16 電路連接圖 本 設(shè)計(jì) 采用 SPI工作模式 ， 其中 ATmega16單片機(jī)為主機(jī) ， ISD1760作為從機(jī) 。 ATmega16 與 LCD1602 液晶顯示器的接口電路設(shè)計(jì) 圖 33 液晶顯示電路原理圖 ATmega16 與 LCD1602 液晶顯示器的接口電路 如圖 33 所示 。當(dāng) RS 和 RW 共同為低電平時(shí)可以寫(xiě)入指令或者顯示地址，當(dāng) RS 為低電平 RW 為高電平時(shí)可以讀忙信號(hào)，當(dāng) RS 為高電平 RW 為低電平時(shí)可以寫(xiě)入數(shù)據(jù)。 ATmega16 與 AT24C02 存儲(chǔ)芯片的接口電路如圖 34 所示。 供電電源的接口電路設(shè)計(jì) 語(yǔ)音計(jì)費(fèi)顯示系統(tǒng) 需要工作電源為其供電， 系統(tǒng)中的微控制器和很多芯片需要有穩(wěn)定的 +5V電源供電 ,因此需要為直流電源提供穩(wěn)壓電路，以適應(yīng)設(shè)計(jì)需要 。 以 ATmega16 為核心控制部件，介紹了各模塊與之相連的接口電路設(shè)計(jì)，以及電路實(shí)現(xiàn)的功能，通過(guò) ATmega16 的控制指令，實(shí)現(xiàn)各模塊各自的功能。 3. 通過(guò)編程實(shí)現(xiàn)單片機(jī)對(duì) ISD1760 語(yǔ)音芯片的控制，實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音播報(bào)功能 。如圖 41 為 軟件總體設(shè)計(jì) 簡(jiǎn)要流程圖。圖 42 為 LCD1602 程序設(shè)計(jì)流程圖。其中的語(yǔ)音處理程序主要判斷是否需要播報(bào)語(yǔ)音信息，以及找到相應(yīng)語(yǔ)音信息的存儲(chǔ)地址，播報(bào)制定段語(yǔ)音。 計(jì)算機(jī)通過(guò)串口發(fā)送給 語(yǔ)音計(jì)費(fèi) 顯示器的 MAX232 通信芯片，再由 MAX232 通信芯片將數(shù)據(jù)輸入單片機(jī)進(jìn)行處理。并根據(jù)系統(tǒng)功的需求分析，確定了 語(yǔ)音計(jì)費(fèi)顯示系統(tǒng) 的總體設(shè)計(jì)方案。 語(yǔ)音 計(jì)費(fèi)顯示系統(tǒng)的功能還比較簡(jiǎn)單，將來(lái)可以通過(guò)一些手機(jī)類(lèi)的東西，在遠(yuǎn)處進(jìn)行無(wú)線操作，進(jìn)行固定地點(diǎn)的收費(fèi)或是顯示產(chǎn)品等作用，另外設(shè)想，語(yǔ)音計(jì)費(fèi)顯示系統(tǒng)將來(lái)能進(jìn)行讀卡等作用，當(dāng)用戶(hù)付款的時(shí)候，能否把類(lèi)似銀行卡類(lèi)的東西直接對(duì)準(zhǔn)計(jì)費(fèi)器光線激光進(jìn)行傳輸信息，這樣更方便快速。C 總線接口轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì) [J]． 國(guó)外電子元器件， 20xx(12):4749． [11] 沙占友，王彥鵬，馬洪濤．低壓差線性穩(wěn)壓器設(shè)計(jì)原理與應(yīng)用 [M ]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 20xx. [12]孫俊喜 ． LCD 驅(qū)動(dòng)電路、驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)及典型應(yīng)用 [M ]． 北京 ： 人民郵電出版社 ， 20xx． 長(zhǎng)春理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 致 謝 本論文是在導(dǎo)師劉智老師的悉心指導(dǎo)下完成的。在此，感謝幫助我的師兄師姐們，感謝他們對(duì)我學(xué)習(xí)工作的支持和鼓勵(lì)。 void lcd_write_data(unsigned char char_data)。 unsigned char char_first[]={39。,39。,39。,39。,39。,39。,39。,39。}。:39。39。39。39。 39。 39。 39。 39。,39。,39。,39。,39。,39。,39。,39。,39。,39。 lcd_data_port=0xff。 lcd_init()。 else display_a_char(i,char_second[i16])。 lcd_write_mand(0x38,0)。 lcd_write_mand(0x38,1)。 //顯示光標(biāo)移動(dòng)設(shè)置 lcd_write_mand(0x0c,1)。 //RS=0 lcd_control_portamp。 //E=0,下面給 LCD 一個(gè)高脈沖 NOP()。=~lcd_EN。=~lcd_RW。 lcd_control_port|=lcd_EN。 //重設(shè) E=0 } /* 檢測(cè)忙信號(hào) ,等待 LCD 空閑檢測(cè)函數(shù) 正常讀寫(xiě)操作之前必須檢測(cè) LCD 控制器狀態(tài) E=1 RS=0 RW=1。 //設(shè)置 busy 口為輸入 lcd_control_portamp。 lcd_control_port|=lcd_EN。=~lcd_EN。 else position_tem=position+