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基于單片機(jī)的公交車自動(dòng)報(bào)站器的設(shè)計(jì)-免費(fèi)閱讀

2025-07-16 02:05 上一頁面

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【正文】 本章主要講了主控部分、語音輸出部分以及 LED 顯示部分的程序設(shè)計(jì)。顯示屏分 32 頁,每頁由 16 行 8 列 LED 發(fā)光二極管構(gòu)成,在 LED 點(diǎn)陣顯示屏中,用一片 416 譯碼器 74LS154 進(jìn)行行譯碼,將地址 A0A3 譯碼形成行信號,用兩片 416 譯碼器 74LS154 組成一個(gè) 532 譯碼器,進(jìn)行頁譯碼,將地址 A4A8 譯碼形成頁選通信號,分別用以選通一片 74LS244,系統(tǒng)通過此74LS244 的數(shù)據(jù)線向該頁的某行(由 A0A3 譯碼選通)上的 8 個(gè)發(fā)光二極管送入顯示信息。243。RAM 的缺點(diǎn)是數(shù)據(jù)的易失性,即一旦掉電,所存的數(shù)據(jù)全部丟失。每一個(gè)數(shù)位上的字符顯示都需要靠筆段字形驅(qū)動(dòng)和數(shù)位驅(qū)動(dòng)相配合,如果數(shù)位顯示該位字符,持續(xù)施加一段時(shí)間的電壓,然后再顯示下一個(gè)數(shù)位的字符。(1)硬件譯碼常用的硬件譯碼器有 BCD—7 段譯碼器 MC14558,把譯碼器與驅(qū)動(dòng)電路集成在一起的 BCD—7 段譯碼驅(qū)動(dòng)器 MC14547,進(jìn)一步把鎖存器、譯碼器和驅(qū)動(dòng)器集成在一起的 BCD—7 段鎖存譯碼驅(qū)動(dòng)器 MC14513 和十六進(jìn)制輸出的鎖存譯碼驅(qū)動(dòng)器MC14495 等。15 段與 17 段顯示器的區(qū)別在于外框上下兩橫結(jié)構(gòu)不一樣,17 段顯示器的上橫和下橫分別被分成兩個(gè)筆段,而 15 段顯示器則分別為一個(gè)筆段。構(gòu)成方式有兩大類:一是筆段字符式,一般又有三種:7 段(/8 段)數(shù)碼管、15 段( /17 段)數(shù)碼管和 6 段符號顯示器;二是點(diǎn)陣字符式,一般有 5588 和 1616 等若干種點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)。24VD1R1+6V100U6LM317/CYL312VINADJVOUT380 10uFD2R21uF圖 3- 17 電壓變換電路 錄音設(shè)計(jì)電路的連線圖如圖 3- 18 所示,MIC 是麥克風(fēng),即語音信號的輸入端,輸出的模擬語音信號經(jīng)過三極管組成的放大器放大后加到 ISD4004 語音芯片的 ANA IN反向模擬輸入端。功放電路連線圖如圖 3- 15 所示。為了連續(xù)放音或錄音,IAB 應(yīng)該在相應(yīng)行結(jié)束前變?yōu)?1,否則將會(huì)從同一行的地址處重復(fù)操作。當(dāng)其為 1 時(shí)選擇放音操作;R當(dāng)其為 0 時(shí),選擇錄音操作。需要注意的是,移入的數(shù)據(jù)與當(dāng)前系統(tǒng)的操作是一致的。而對 ISD4004 數(shù)據(jù)輸入是由 MOSI 引腳上的上升沿驅(qū)動(dòng),數(shù)據(jù)輸出是由 MISO引腳上的下降沿驅(qū)動(dòng)。通常本端對地接 1mF 的電容,構(gòu)成內(nèi)部信號電平峰值檢測電路的一部分。芯片內(nèi)部的采樣時(shí)鐘在出廠前已調(diào)校,誤差在 +1%內(nèi)。OVF 標(biāo)志指示 ISD 的錄、放操作已到達(dá)存儲(chǔ)器的未尾。串行輸出(MISO):ISD 的串行輸出端。同相模擬輸入(ANA IN+): 這是錄音信號的同相輸入端。其中 ISD1100 系列、ISD1200 系列和 ISD1400 系列都是獨(dú)立使用;ISD2500 系列是手動(dòng)切換或則與微控制器兼容,放音時(shí)可以用邊沿或電平進(jìn)行觸發(fā);ISD4000系列、ISD5000 系列都帶有微控制器 SPI 或 Microwire 串行接口。ISD 系列語音芯片有 ISD1100 系列、ISD1200 系列、ISD1400 系列、ISD2500 系列、ISD4000 系列和 ISD5000 系列幾種。無觸點(diǎn)且輸入與輸出在電氣上完全隔離等特點(diǎn),因而在各種電子設(shè)備上得到廣泛的應(yīng)用。輸出管導(dǎo)通時(shí),它的輸出端和線路的公共端短路。在空氣隙中,磁感應(yīng)強(qiáng)度會(huì)隨距離增加而迅速下降?;魻柧€性器件的精度高、線性度好;霍爾開關(guān)器件無觸點(diǎn)、無磨損、輸出波形清晰、無抖動(dòng)、無回跳、位置重復(fù)精度高(可達(dá) um 級) 。 78xx 系列集成穩(wěn)壓器是常用的固定正輸出電壓的集成穩(wěn)壓器,輸出電壓有 5V、6V、9V、12V、15V、18V、24V 等規(guī)格,最大輸出電流為 。VccAT89C51RST10uF +VccGND 表 3- 1 各特殊功能寄存器的復(fù)位值專用寄存器 復(fù)位值 專用寄存器 復(fù)位值PC 0000H TCON 00HACC 00H B 00HPSW 00H SP 07HDPTR 0000H P0P3 FFHIP 00000B IE 000000BTMOD 00H TH0 00HTL0 00H TH1 00HTL1 00H SCON 00HSBUF 不定 PCON( CHMOS) 00000B在本設(shè)計(jì)中復(fù)位電路采用的是上電復(fù)位,即如圖 3- 9 所示。對于 CMOS 型單片機(jī),由于在 RST 端內(nèi)部有一個(gè)下拉電阻,故可將外部電阻去掉,而將外接電容減至 1uF。在 RST 端電壓變低后,經(jīng)過 12 個(gè)機(jī)器周期后退出復(fù)位狀態(tài),重新啟動(dòng)時(shí)鐘,并恢復(fù) ALE 和/PSEN 的狀態(tài)。CL(負(fù)載電容):30pF+3pF。在組成一個(gè)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)時(shí),多數(shù)采用圖 3- 5 所示的方法,這種方式的結(jié)構(gòu)緊湊,成本低廉,可靠性高。注意加密方式 1 時(shí),/EA 將內(nèi)部鎖定為 RESET;當(dāng)/EA 端保持高電平時(shí),此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。如想禁止 ALE 的輸出可在 SFR8EH 地址上置 0。P3 口也可作為 AT89C51 的一些特殊功能口,如下表所示:口管腳 備選功能 RXD(串行輸入口) TXD(串行輸出口) /INT0(外部中斷 0) /INT1(外部中斷 1) T0(記時(shí)器 0 外部輸入) T1(記時(shí)器 1 外部輸入) /WR(外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通) /RD(外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通)P3 口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號。并因此作為輸入時(shí),P2 口的管腳被外部拉低,將輸出電流。VSS:接地。 主控電路的設(shè)計(jì) 關(guān)于 AT89C51 單片機(jī)AT89C 單片機(jī)的結(jié)構(gòu)框圖如圖 3- 1 所示。2. 脈沖計(jì)數(shù):光電耦合器的信號進(jìn)入 C51 后,采用中斷方式對脈沖計(jì)數(shù)。提供舒適,安全、便捷的乘車環(huán)境,對于公交企業(yè)來說,不僅是應(yīng)盡的責(zé)任,亦是不斷追求的目標(biāo)。公交車自動(dòng)報(bào)站器的設(shè)計(jì)主要是為了彌補(bǔ)改變傳統(tǒng)語音報(bào)站器必須有司機(jī)操控才能工作的落后方式,進(jìn)站、出站自動(dòng)播報(bào)站名及服務(wù)用語,為市民提供更人性化,更完善的服務(wù)。本設(shè)計(jì)要求利用AT89C51 作為主控芯片完成主控電路的設(shè)計(jì),輔助電路要求包括語音電路、漢字點(diǎn)陣顯示電路、電源電路等。 第五周:對自動(dòng)報(bào)站器進(jìn)行設(shè)計(jì)。第六周:完成論文,將論文與實(shí)際情況進(jìn)行論證。 公交車報(bào)站系統(tǒng)主要由四個(gè)部分組成,即主控電路、脈沖檢測電路、語音電路以及 LED 點(diǎn)陣漢字顯示電路。 報(bào)站器的動(dòng)態(tài)發(fā)展趨勢公交車報(bào)站器在公交事業(yè)中占有舉足輕重的地位,它直接影響到公交車的服務(wù)質(zhì)量。 設(shè)計(jì)的主要目標(biāo)任務(wù)本課題要求設(shè)計(jì)一公交車自動(dòng)報(bào)站系統(tǒng),以實(shí)現(xiàn)公交車的語音自動(dòng)報(bào)站,即在進(jìn)站、出站時(shí)候自動(dòng)播報(bào)語音提示信息及服務(wù)用語,同時(shí)利用 LED 點(diǎn)陣電路進(jìn)行漢字顯示。外部晶振 12MHz。它主要由下面幾個(gè)部分組成:1 個(gè) 8位中央處理單元(CPU) 、片內(nèi) Flash 存儲(chǔ)器、片內(nèi) RAM、4 個(gè) 8 位的雙向可尋址I/O 口、 1 個(gè)全雙工 UART(通用異步接收發(fā)送器)的串行接口、2 個(gè) 16 位的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、多個(gè)優(yōu)先級的嵌套中斷結(jié)構(gòu),以及一個(gè)片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路。P0 口:P0 口為一個(gè) 8 位漏級開路雙向 I/O 口,每腳可吸收 8 個(gè) TTL 門電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。RST:復(fù)位輸入。此時(shí), ALE 只有在執(zhí)行 MOVX,MOVC 指令是 ALE 才起作用。在 FLASH 編程期間,此引腳也用于施加 12V 編程電源(VPP) 。振蕩器的等效電路如圖 3- 5 上部所示。通常,其誤差及溫度變化的范圍要按系統(tǒng)的要求來確定。如果在系統(tǒng)復(fù)位期間將 ALE6005004003002001000 4 8 12 16和/PSEN 引腳拉成低電平,則會(huì)引起芯片進(jìn)入不定狀態(tài)。上電復(fù)位的過程是在加電時(shí),復(fù)位電路通過電容加給 RST 端一個(gè)短暫的高電平信號,此高電平信號隨著 Vcc 對電容的充電過程而逐漸回落,即 RST 端的高電平信號必須維持足夠長的時(shí)間。 電壓變換電路的設(shè)計(jì)公交車上所使用的電源電壓為 24V,而 AT89C51 芯片的工作電壓為 5V,所以需要將 24V 的電壓轉(zhuǎn)換成 5V 電壓。它的內(nèi)部含有限流保護(hù)、過熱保護(hù)和過壓保護(hù)電路,采用了噪聲低、溫度漂移小的基準(zhǔn)電壓源,工作穩(wěn)定可靠 。取用了各種補(bǔ)償和保護(hù)措施的霍爾器件的工作溫度范圍寬,可達(dá)55℃~150℃。為保證霍爾器件,尤其是霍爾開關(guān)器件的可靠工作,在應(yīng)用中要考慮有效工作氣隙的長度。因此,必須外接一個(gè)電阻器(即負(fù)載電阻器)來限制流過管子的電流,使它不超過最大允許值(一般為 20mA) ,以免損壞輸出管。光電耦合器可用于隔離電路、負(fù)載接口及各種家用電器等電路中。ISD1100 系列中有 10s 和 12s 的單片聲音錄放器件 ISD1110 和 ISD1112。 語音芯片 ISD4004 ISD4000 系列單片聲音錄放器件是用 CMOS 工藝實(shí)現(xiàn)的高語音質(zhì)量、3V 工作電壓的集成電路芯片,特別適用于移動(dòng)電話和各種便攜式產(chǎn)品。輸入放大器可用單端或差分驅(qū)動(dòng)。ISD 未選中時(shí) ,本端呈高阻態(tài)。EOM 標(biāo)志只在放音中檢測到內(nèi)部的 EOM 標(biāo)志時(shí) ,此狀態(tài)位才置 1。商業(yè)級芯片在整個(gè)溫度和電壓范圍內(nèi), 頻率變化在+% 內(nèi)。檢出的峰值電平與內(nèi)部設(shè)定的閾值作比較,決定自動(dòng)靜噪功能的翻轉(zhuǎn)點(diǎn)。(1) 所有串行數(shù)據(jù)傳送都是由/SS 引腳上的下降沿開始。有可能在同一個(gè) SPI 周期讀中斷數(shù)據(jù)和啟動(dòng)一個(gè)新的操作。MOSIC4 C3 C2 C1 C0 A15 A14 A13 A12 A11 A10 A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0報(bào)文插入(MC)忽略的地址(IAB)上電(PU)放音/錄音(P/R)運(yùn)行MISOOVF EOM P0 P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8 P9 P10 P11 P12 P13 P14 P15 0 0 0 0 0 0圖 3- 14 SPI 端口及其相關(guān)控制位示意圖4. MC 控制寄存器:用語控制報(bào)文插入功能。存儲(chǔ)器管理時(shí),RAC(行地址時(shí)鐘)引腳和 IAB 可以用來繞著存儲(chǔ)器分段移動(dòng)。220uF220uFAUDOUT10K312 +U5LM386325614 8710+ +6V+圖 3- 15 功放電路由于功率放大器 LM386 要接+6V 電壓,因此還需要一個(gè)電壓變換電路將 24V電壓變換成+6V 的電壓。R1R247uF10kMIC10kQ11kANAIN300k圖 3- 18 錄音電路 LED 顯示電路的設(shè)計(jì) LED 顯示器件簡介 發(fā)光二極管特性發(fā)光二極管與普通二極管一樣具有單向?qū)щ娦?,但是因其使用的半?dǎo)體材料不同,其導(dǎo)通電壓較高,一般鍺二極管在 左右,硅二極管在 左右,而砷化鎵或磷化鎵發(fā)光二極管一般在 ,但其反向擊穿電壓不高,一般在 5V 或稍許高一點(diǎn)(不能用 500 型萬用表的 R10k 檔測量,在反壓較高的電路中需要加鉗位二極管保護(hù)) 。為了適應(yīng)不同電路的需要,根據(jù)構(gòu)成 LED 顯示器的發(fā)光二極管公共極的極性,有共陰極和共陽極兩種形式。17 段顯示器可以顯示兩種尺寸不同的數(shù)字,一種為半尺寸瘦型數(shù)字,另一種為全尺寸的寬型數(shù)字;而 15 段顯示器則只能顯示全尺寸的數(shù)字。(2)軟件譯碼當(dāng) LED 顯示器用于微處理器或微控制器應(yīng)用系統(tǒng)時(shí),利用微處理器的強(qiáng)大功能,通過軟件查表方式對所需要顯示的字符到筆段字形碼的變換實(shí)現(xiàn)譯碼不是一件困難的事,所以目前大多數(shù)嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用都是采用這種軟件譯碼方式。這樣輪回掃描所有的數(shù)位,利用人眼的視覺暫留現(xiàn)象,只要掃描時(shí)間恰當(dāng),就會(huì)感覺到不同數(shù)位上在同時(shí)穩(wěn)定地顯示不同的字符。 芯片引腳排列圖 圖 3- 19 所示是 2K8 位靜態(tài) CMOS RAM6116 的引腳排列圖。207。九位地址線 A0—A8 的地址范圍為 0—511,分別對應(yīng)顯示屏的第 1 頁的第1 行到第 32 頁的第 16 行,地址線 A0—A8 與顯存 U14 的地址輸入管腳相連接,因此 U14 中的第 1 到第 512 字節(jié)中的數(shù)據(jù)存放的是對應(yīng)顯示屏中第 1 頁的第 1 行到第32 頁的第 16 行的顯示數(shù)據(jù)信息。 主控程序的設(shè)計(jì)在本設(shè)計(jì)中,單片機(jī)的 到 組成按鍵組,其功能說明如表 4- 1 所示:表 4- 1 按鍵功能說明— 名稱 功能 手/自動(dòng)鍵 選擇手動(dòng)、自動(dòng)操作 輸入鍵 進(jìn)行初始值的輸入 正/反向鍵 選擇正向、反向行駛報(bào)站 錄音鍵 錄制語音報(bào)站信息 執(zhí)行鍵 分段錄音公交車站與站之間的距離必須在第一遍行駛時(shí),手動(dòng)存入單片機(jī)內(nèi),其具體過程如下:① 按下手/自動(dòng)鍵,使 為低電平,即選擇手動(dòng)操作;② 啟動(dòng)開始計(jì)數(shù);③ 到第一個(gè)站時(shí),按輸入鍵,將此時(shí)的
點(diǎn)擊復(fù)制文檔內(nèi)容
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