【正文】 藝（ CAPP）、計算機(jī)機(jī)輔助制造（ CAM）、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理（ PDM）、制造資源計劃（ MRPII）及企業(yè)資源管理（ ERP）等。日本、韓國都有 ASIC 設(shè)計工具，但不對外開放 。 在系統(tǒng)可編程技術(shù) 在系統(tǒng)可編程（ ISP）技術(shù)及其器件是 90 年代迅速發(fā)展起來的一種新技術(shù)與新器件。在設(shè)計、開發(fā)過程中，設(shè)計的驗證是必不可少的，它可以使設(shè)計者及時發(fā)現(xiàn)問題，并加以修正，確保最終的設(shè)計無誤。 Protel 99SE 是一個基于 WINDOWS 平臺地 32 位 EDA 設(shè)計系統(tǒng) ,他具有豐富 多樣的編輯功能、強(qiáng)大便捷的自動化設(shè)計能力 、 完善有效的檢測工具、靈活有序的設(shè)計管理手段 ,提供了極其豐富的原理圖元件庫 、 PCB 元器件庫以及出色的在線庫編輯和庫管理 、 良好的開放性 可以兼容多種格式的設(shè)計文件 。打開 Protel 99/ Schematic 后，首先要構(gòu)思好零件圖，設(shè)計好圖紙大小。 （ 5）調(diào)整線路 。 跑表功能時，可以同時記錄多人成績。 5． 通過 CPLD 開發(fā)的系統(tǒng)成熟后，可以進(jìn)行 ASIC（專用集成電路）設(shè)計，形成批量生產(chǎn)。 按照系統(tǒng)功能的要求，初步確定硬件 由按 鍵輸入模塊、時鐘模塊、 編程下載接口模塊 、主控模塊、報時模塊、錄音模塊、顯示模塊組成。當(dāng) 顯示的 時間不對時，按功能轉(zhuǎn)換鍵 KEY1,使其在 XX 狀態(tài)，即為調(diào)時狀態(tài)， 按 KEY0鍵來選擇分或者小時。 主控模塊在產(chǎn)生使得語音芯片調(diào)用語音信息信號的同時，通過軟件編程也將產(chǎn)生使得顯示模塊顯示的信號，使得 秒表 系統(tǒng)按 整點所報的時間將其 顯示出來 。該系列器件的集成度較高，性能價格比高，適合在一般的數(shù)字系統(tǒng)中使用，用于實現(xiàn)控制器、譯碼器等功 能 [7]。最后本設(shè)計選擇了 Altera 公司的在系統(tǒng)可編程芯片EPM7128SLC8415。 每個器件包含了 4 個專用輸入，即可用作通用輸入，也可作為每個宏單元和 I/O 引腳的高速、全局控制信號，如時鐘（ Clock）、清除（ Clear）和輸出使能（ OE）。 “乘積項選擇矩陣 ”分配這些乘積項作為到 “或 ”門和 “異或 ”門的主要邏輯輸入，以實現(xiàn)組合邏輯函數(shù)；或者把這些乘積項作為宏單元中觸發(fā)器的輔助輸入，即清除、置位、時鐘和時鐘使能控制。此外，每個觸發(fā)器的復(fù)位功能可 以由低電平有效的、專用的全局復(fù)位引腳 GCLRn 信號提供。它能夠2021 屆電子信息工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計（論文） 13 把器件中任何信號源連接到目的地。 5． EPM7128SLC8415 的編程接口 為了使得整個系統(tǒng)便于更新和程序下載，系統(tǒng)為在系統(tǒng)可編程芯片外接了一個 ISP的接口。 例如在 ISD1420 中分段存入 “解放碑 ”、 “兩路口 ”“下一站 ”等語音信息，在 CPLD 的控制下，通過與顯示電路配接，便可制成語音報站系統(tǒng)。直接模擬存儲允許使用一種單片固體電路方法完成其原本語音的再現(xiàn)，不僅語音音質(zhì)優(yōu)美，而且具有斷電語音保護(hù)功能 [10]。 ●信息可保存 10 年以上，可反復(fù)錄放達(dá) 10 萬次之多。 ISD1420的地址輸入端具有兩個功能： ① 作為信息地址線用 (A6或 A7為低電平 )； ②作為操作模選擇用 (A6和 A7均 為高電平 )。 （ 4） ANA IN： 模擬信號輸入端 。雙端輸出信號的功率是單端的四倍。 當(dāng)錄音時，該端輸出低電平，發(fā)光二極管LED亮。 錄音期間該端必須一 直保持低電平 才有效 。 3. ISD1420 的操作模式 ISD1420 地址輸入 端具有雙重功能，根據(jù)地址中的 A A7 的電平狀態(tài)決定 A0～A7 的功能。這種操作模式一直執(zhí)行到下一個低電平控制輸入信號出現(xiàn)為止。 A3：用于循環(huán)重放信息（僅用于放音工作狀態(tài)）。 4. 典型應(yīng)用電路圖 圖 典型應(yīng)用電路圖 上圖是 ISD1420 典型應(yīng)用電路圖，圖中的 “PLAYL”、 “PLAYE”鍵只需選接一個即可，地址輸入端 A0～ A7 有效值范圍為 00000000～ 10011111,這表明最多可被劃分為 160個存貯單元，可錄放多達(dá) 160 段語音信息。 音頻功率放大器的選擇 為了使系統(tǒng)報站時語音清晰響亮，本設(shè)計增加了音頻功率 放大器 LM386。 LM3861 和 LM3863 的電源電壓為4~12V， LM3864 的電源電壓為 5~18V，本設(shè)計選用的是 LM3861； （ 3） 外圍元件少 ； （ 4） 電壓增益可調(diào)， 20200； （ 5） 低失真度。 圖 CD4511 引腳圖 其中 ， A、 B、 C、 D 為 BCD 碼輸入端。 a、 b、 c、 d、 e、 f、 g：為譯碼輸出端，輸出為高電平 1 有效。 dp g f e d c b a 0 0 1 1 1 1 1 1 3fh 共陰極字符 0～ 9 七段碼如下： 字符： 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 字段碼： 3fh 06h 5bh 4fh 66h 6dh 7dh 07h 7fh 6fh 圖 共陰極結(jié)構(gòu) 2021 屆電子信息工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計（論文） 24 晶振的選擇 本課題中選擇了 4 腳有源晶振。 如果要求系統(tǒng)比較穩(wěn)定的話 ,如 CPLD、 FPGA 的晶振 最好 使用有源晶振是比較的合適的。當(dāng)?shù)?1 段語音信息播放完后， ISD1420 將輸出 PLAY_END 信號， PLAY_END 信號作為主控模塊的另一個輸入端，將使語音信息地址指向當(dāng)前 條語音信息的第 2 段，同時PLAY_END 信 號 通 過主 控模 塊內(nèi) 部的 相應(yīng) 操作 后還 將產(chǎn) 生 語音播放信號PLAY_E，該信號作用于語音芯片 ISD1420 后又使 語音芯片 開始播放語音信息。 EPM7128SLC8415芯片 的振蕩回路由一個 16MHZ的 4腳晶振 產(chǎn)生， 4腳晶振第 4腳接 5V電源， 2腳接地， 3腳接 EPM7128SLC8415芯片的 33腳。 為了實現(xiàn)語音可進(jìn)行人工錄入，設(shè)計中需要一個 8 路的 DIP 開關(guān)，用來在錄音時提供地址輸入。當(dāng) DIP開關(guān) 接通時 ，產(chǎn)生低電平，即為二進(jìn)制中的 0；相反，當(dāng) DIP開關(guān) 斷開時 ，產(chǎn)生低高電平，即為二進(jìn)制中的 1。 表 語音分段存儲內(nèi)容表 地址 (二進(jìn)制 ) 地址 (十進(jìn)制 ) 單元數(shù) 時間長度 (s) 內(nèi)容 0001 01 2 空白 0207 27 6 “前往 ” 080F 815 8 1 “小龍坎 ” 1017 1623 8 1 “石橋鋪 ” 181F 2431 8 1 “歇臺子 ” 2027 3239 8 1 “石油路 ” 282F 4047 8 1 “大坪 ” 3037 4855 8 1 “鵝嶺公園 ” 383F 5663 8 1 “兩路口 ” 4047 6471 8 1 “解放碑 ” 484F 7279 8 1 “終點站 ” 5057 8087 8 1 “所有 ” 585F 8895 8 1 “到了 ” 6067 96103 8 1 “下一站 ” 686F 104111 8 1 “需要在 ” 7081 112129 24 3 “下車的乘客請下車 ” 7481* 116129 24 3 “（下車）的乘客請下車 ” 8287 116129 24 3 “沙坪壩 ” 889F 136159 24 3 “的乘客請做好準(zhǔn)備 ” 2021 屆電子信息工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計（論文） 30 *其中 7481是 7081的子集，屬于同一個存儲段。 ISD1420的地址數(shù)據(jù)是由 EPM7128SLC8415芯片提供的。顯示模塊中，采用 CD4511 做硬件譯碼。該模塊通過專用下載電纜一端和 PC 機(jī)相連，另一端和主控模塊的 ISP 編程信號控制線 /專用輸入端口（ TDO、 TCK、 TMS、 TDI）相連。 值得注意的是 PLAY_END 輸入端不是一個按鍵輸入，而是語音芯片的輸出端，是低有效，該信號有效時表示當(dāng)前播報的一段語音信息已經(jīng)結(jié)束，利用該信息去觸發(fā)下一段語音信息的播報，就可以使需要播報的一條完整的語音信息連續(xù)流暢地播放出來。結(jié)合前面所講的具體語音芯片的地址對應(yīng)的語音內(nèi)容進(jìn)行人工錄音。 同時， EPM7128SLC8415 芯片也提供顯示譯碼器的地址輸入，使得系統(tǒng)可以在語音報站的同時進(jìn)行按站 數(shù)字 顯示站點。 板的制作 實驗板制作并測試完成后，根據(jù)實驗板的設(shè)計和原理圖使用 PROTEL 99SE 軟件設(shè)計 PCB 圖。芯片布局完成后就可以開始手工連線了，連線時要仔細(xì)，尤其是復(fù)雜可編程邏輯器件EPM7128SLC8415 芯片，該芯片的底座的針腳有兩層，很容易混淆，在接線前要使用萬用表測試芯片底座和芯片的引腳是怎樣聯(lián)系的，測試后發(fā)現(xiàn)對應(yīng)關(guān)系如下圖所示： 2021 屆電子信息工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計（論文） 36 圖 EPM7128SLC8415 芯片引腳和底座對應(yīng)圖 對 EPM7128SLC8415 芯片連線就嚴(yán)格按照上圖所示。不管按下其中的任何一個按鍵都可以使得主控模塊產(chǎn)生語音播放信號 PLAY_E ，該信號通過EPM7128SLC8415 芯片的 58 腳連接到語音芯片的 邊沿觸發(fā)放音控制端 PLAYE ，使語音芯片開始播放語音信息。接著在軟件上實現(xiàn)引腳鎖定。軟件的設(shè)計 方案 如 圖 。故 CD4511的 和數(shù)碼顯示管各用了 6 個，其引腳綁定表示小時 A0、 B0、 C0、 D0， A B CD1 的 8 個 BCD 碼數(shù)據(jù)輸入端分別與 EPM7128SLC8415 芯片的 7 7 7 79 端口直接相連 。 報 時 模塊中采用了 LM386功 放對聲音進(jìn)行放大，使聲音更加清晰。本設(shè)計中用一個發(fā)光二極管連接到 RECLED 端， 當(dāng)錄音時， RECLED 端輸出低電平，發(fā)光二極管 LED亮。每錄完一次，再進(jìn)行下一次錄音前要調(diào)整好 DIP開關(guān)，產(chǎn)生合適的地址。對如下圖所示的錄音電路 , 先要把要報站的語音分為若干個小段 , 結(jié)合語音速度按字?jǐn)?shù)分配與之相應(yīng)的時間 , 最后按時間分配各自語音段的首地址。 EPM7128SLC8415芯片 的 7 7 7 79腳作為 CD4511的 BCD碼信號輸入端。 系統(tǒng)分為 鍵輸入模塊，時鐘模塊， 編程下載接口模塊 ， 主控模塊，報時模塊 ， 錄音模塊，顯示模塊。 元件清單 結(jié)合以上對主要芯片和主要芯片典型應(yīng)用電路的論述，本課題器件選擇 方案 如下： ⑴ EPM7128SLC8415CPLD ………………………………………………… 1 ⑵ 4MHZ 晶體振蕩器 …………………………………………………1 ⑶ 1 MHZ 晶體振蕩器 1 ⑶ ISD1420 單片 20 秒高保真語音錄放芯片 …………………………………1 ⑷ 話筒 …………………………………………………1 ⑸ CD4511 BCD七段顯示譯碼器 (共陰 ) …………………………………… 6 ⑹ LED 七段顯示器 (共陰 ) ………………………………………………… 6 ⑺ IDC10 isp 插座 …………………………………………………1 2021 屆電子信息工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計（論文） 25 ⑻ DIP14 插座 …………………………………………………1 ⑼ DIP16 插座 ………………………………………………… 2 ⑽ DIP28 插座 ………………………………………………… 1 ⑾ PGA84_1313 插座 ………………………………………………… 1 ⑿ 電阻 ………………………………………………… 若干 ⒀ DIP 開關(guān) (8 路 ) ………………………………………………… 1 ⒁ 電容 ………………………………………………… 若干 ⒂ 8Ω 喇叭 ………………………………………………… 1 ⒃ Ф5發(fā)光二極管 ………………………………………………… 2 ⒄ 實驗電路板（可安裝 PGA84_1313 插座） ……………………………1 ⒅ LM386 集成功放芯片 ………………………………………………… 1 ⒆ 按鍵開關(guān) ………………………………………………… 6 ⒇ DIP 開關(guān) (1 路 ) …………………………………………………1 2021 屆電子信息工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計（論文） 26 第 3 章 硬件電路設(shè)計 硬件模塊設(shè)計 模塊劃分 本設(shè)計是設(shè)計 的 多功能電子秒表 系統(tǒng)，通過按鍵控制 ， 使其具有數(shù)字鐘功能，可以較對時間的準(zhǔn)確，并同時具有整點報時功能。無源晶振需要用片內(nèi)的振蕩器，無源晶振沒有電壓的問題，信號電平是可變的，也就是說是根據(jù)起振電路來決定的 。 LED 顯示器 外形和引腳 見圖 [14]。 當(dāng) BI=1， LT=0 時，譯碼輸出全為 1，不管輸入 ABCD狀態(tài)如何，七段均發(fā)亮，顯示 “8”