【正文】 ................. 14 ATmega16 與 LCD1602 液晶顯示器的接口電路設(shè)計 ...................... 14 與 AT24C02 存儲芯片的接口電路設(shè)計 ...................................... 14 供電電源的接口電路設(shè)計 ............................................................................. 15 本章小結(jié) ......................................................................................................... 15 第 4 章 系統(tǒng)軟件設(shè)計 .............................................................................................. 17 主控單元軟件設(shè)計 ......................................................................................... 17 顯示界面設(shè)計 ................................................................................................. 18 語音部分軟件設(shè)計 ......................................................................................... 19 本章小結(jié) ......................................................................................................... 20 第 5 章 結(jié)束語 .......................................................................................................... 21 總結(jié) ................................................................................................................. 21 展望 ................................................................................................................. 21 長春理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 II 參考文獻 ........................................................................................................................ 1 致 謝 ............................................................................................................................ 1 附 錄 .......................................................................................................................... 1 長春理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 1 第 1 章 緒 論 隨著社會的快速發(fā)展， 計算機應(yīng)用越來越普及，很多企業(yè)和單位、甚至是公共場所已經(jīng)實現(xiàn)了電腦來代替日常繁忙的工作，進行科學(xué)有效的管理。此系統(tǒng)顯著提高了整個系統(tǒng)的可靠性，并且簡化了系統(tǒng)的設(shè)計難度。 系列單片機的語音計費顯示系統(tǒng) 基于 FPGA 的 語音 計費 顯示 器不僅可以解決電子系統(tǒng)小型化、低功耗、高可靠性 等問題，而且其開發(fā)周期短、開發(fā)軟件投入少、芯片價格不斷降低，特別是對小批量、多品種的產(chǎn)品需求，基于 FPGA 的 語音 計費 顯示 器已成首選。 該芯片可用來替代已經(jīng)停產(chǎn)的 ISD2560芯片 。 芯片內(nèi)部包含有自動增益控制 、 麥克風(fēng)前置擴大器 、 揚聲器驅(qū)動線路 、 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 ， 其中單片機為主機 ， ISD1760作為從機 。 國內(nèi)外語音計費顯示系統(tǒng)研制生產(chǎn)現(xiàn)狀 國外語音計費顯示系統(tǒng)研制生產(chǎn)現(xiàn)狀 目前，國外 收費站 已經(jīng)基本完成了自動化，不需要人工干預(yù)。國外 收費站 系統(tǒng)與目前國內(nèi)先進的 收費站 一樣，都具備泊車位引導(dǎo)系統(tǒng)、車位報警系統(tǒng)，以及車位查詢系統(tǒng)，使得系統(tǒng)更加先進。 國內(nèi)語音計費顯示系統(tǒng)研制生產(chǎn)現(xiàn)狀 目前，公路收費站的監(jiān)控、收費、起落桿等的控制多采用工控機實現(xiàn)，但對許多中、小型收費站的人工車道，仍需要收費員根據(jù)車型告知司機繳費金額。 長春理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 3 本文的主要研究內(nèi)容 本論文通過以 單片機 ATmega16 為核心部件設(shè)計一個 語音計費顯示系統(tǒng) 。 語音計費顯示系統(tǒng) 后端電路設(shè)計，說明各模塊間的相互聯(lián)系。 語音計費 顯示器的通信命令來源于收費系統(tǒng)的車道控制計算機。 微控制器的選型 51 單片機， ARM， DSP 都是嵌入式系統(tǒng)的核心芯片的類型，現(xiàn)在的嵌入式系統(tǒng)都是高度面向?qū)ο蟮摹?ARM 系列處理器價格昂貴且在長春理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 5 本系統(tǒng)設(shè)計中使用，會浪費 資源 。 ATmega16 單片機 ATmega16 單片機介紹 ATmega16 是基于增強的 AVR RISC 結(jié)構(gòu)的低功耗 8 位 CMOS 微控制器。 ATmega16 單片機的引腳功能 ATmega16 單片機為 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)位過程中，即使系統(tǒng)時鐘還未起振，端口 C 處于高阻狀態(tài)。其輸出緩沖器具有對稱的驅(qū)動特性，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 的模擬基準輸入引腳。其主要特性有 [3]： 30V 在實際應(yīng)用時，器件對噪聲很敏感，因此， VCC 必須對地加一個阻抗為 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阻抗為 的鉭電解電容，以提高抗干擾能力，且接線時盡量靠近器件。 相比過去的 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存儲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 ， 其中單片機為主機 ， ISD1760作為從機 。 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。 顯示器件是用戶快速讀取 費額 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 個字符，對比度可調(diào)、黃綠色背光。如圖 26 所示： 長春理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 11 圖 26 AT24C02引腳結(jié)構(gòu)圖 圖 10 中的時鐘信號線 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 收費站 過程中的一些營運數(shù)據(jù) ， 也存儲在 24C02 中 ， 以便 管理人員 查詢 ，可以 得到更有效的管理 。 A01A12A23VSS4SDA5SCL6WP7VCC8AT24C02長春理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 12 第 3 章 語音計費顯示系統(tǒng)接口電路設(shè)計 MAX232與 ATmega16 接口電路設(shè)計 MAX232 與 ATmega16 接口電路的功能 MAX232與 ATmega16接口電路的主要作用是 計算機發(fā)送的 數(shù)據(jù)通過串口芯片 MAX232，使 ATmega16 單片機 能夠 接收。例如本電路圖中芯片 MAX232 上的網(wǎng)絡(luò)標號“ TXD”、“ RXD”與芯片 ATmega16 上網(wǎng)絡(luò)標號“ TXD”、“ RXD”是分別相連的 [8]。 在電路布局時，晶 振應(yīng)與 MAX232 的輸入信號 R1IN,R2IN,T1IN,T2IN 和輸出信號 R1OUT,R2OUT,T1OUT,T2OUT 保持一定的距離，以避免晶振信號對輸入輸出信號的干擾，提高轉(zhuǎn)換精度。 圖 32 ISD1760 與 ATmega16 電路連接圖 本 設(shè)計 采用 SPI工作模式 ， 其中 ATmega16單片機為主機 ， ISD1760作為從機 。 ATmega16 與 LCD1602 液晶顯示器的接口電路設(shè)計 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 RS 和 RW 共同為低電平時可以寫入指令或者顯示地址，當 RS 為低電平 RW 為高電平時可以讀忙信號，當 RS 為高電平 RW 為低電平時可以寫入數(shù)據(jù)。 ATmega16 與 AT24C02 存儲芯片的接口電路如圖 34 所示。 供電電源的接口電路設(shè)計 語音計費顯示系統(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，以及電路實現(xiàn)的功能，通過 ATmega16 的控制指令，實現(xiàn)各模塊各自的功能。 3. 通過編程實現(xiàn)單片機對 ISD1760 語音芯片的控制，實現(xiàn)語音播報功能 。如圖 41 為 軟件總體設(shè)計 簡要流程圖。圖 42 為 LCD1602 程序設(shè)計流程圖。其中的語音處理程序主要判斷是否需要播報語音信息，以及找到相應(yīng)語音信息的存儲地址，播報制定段語音。 計算機通過串口發(fā)送給 語音計費 顯示器的 MAX232 通信芯片，再由 MAX232 通信芯片將數(shù)據(jù)輸入單片機進行處理。并根據(jù)系統(tǒng)功的需求分析，確定了 語音計費顯示系統(tǒng) 的總體設(shè)計方案。 語音 計費顯示系統(tǒng)的功能還比較簡單，將來可以通過一些手機類的東西，在遠處進行無線操作，進行固定地點的收費或是顯示產(chǎn)品等作用，另外設(shè)想，語音計費顯示系統(tǒng)將來能進行讀卡等作用，當用戶付款的時候，能否把類似銀行卡類的東西直接對準計費器光線激光進行傳輸信息，這樣更方便快速。C 總線接口轉(zhuǎn)換電路設(shè)計 [J]． 國外電子元器件， 20xx(12):4749． [11] 沙占友，王彥鵬，馬洪濤．低壓差線性穩(wěn)壓器設(shè)計原理與應(yīng)用 [M ]．北京：機械工業(yè)出版社， 20xx. [12]孫俊喜 ． LCD 驅(qū)動電路、驅(qū)動程序設(shè)計及典型應(yīng)用 [M ]． 北京 ： 人民郵電出版社 ， 20xx． 長春理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 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，感謝他們對我學(xué)習(xí)工作的支持和鼓勵。 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)。 //顯示光標移動設(shè)置 lcd_write_mand(0x0c,1)。 //RS=0 lcd_control_portamp。 //E=0,下面給 LCD 一個高脈沖 NOP()。=~lcd_EN。=~lcd_RW。 lcd_control_port|=lcd_EN。 //重設(shè) E=0 } /* 檢測忙信號 ,等待 LCD 空閑檢測函數(shù) 正常讀寫操作之前必須檢測 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+