【正文】 10]。 ●單一電源供電。 AGC可動態(tài)地調整前置放大器增益，而且可擴展加大 MIC輸入端的非失真信號的范圍。 （ 11） PLAYL： 電平觸發(fā) 放 音控制 端 。 使用操作模式有兩點要注意 [10]： （ 1） 所有初始操作都是從 0 地址開始。在正常操作中，當一個信息放完，遇到一個 EOM標志時，地址計數(shù)器就會復位。 LM386 的封裝形式有塑封 8 引線雙列直插式和貼片式 [13]。 當 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”。無源晶振需要用片內的振蕩器，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 。 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。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 , 結合語音速度按字數(shù)分配與之相應的時間 , 最后按時間分配各自語音段的首地址。本設計中用一個發(fā)光二極管連接到 RECLED 端， 當錄音時， RECLED 端輸出低電平，發(fā)光二極管 LED亮。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 。接著在軟件上實現(xiàn)引腳鎖定。芯片布局完成后就可以開始手工連線了，連線時要仔細，尤其是復雜可編程邏輯器件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)對應關系如下圖所示： 2021 屆電子信息工程專業(yè)畢業(yè)設計（論文） 36 圖 EPM7128SLC8415 芯片引腳和底座對應圖 對 EPM7128SLC8415 芯片連線就嚴格按照上圖所示。 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行按站 數(shù)字 顯示站點。 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前播報的一段語音信息已經(jīng)結束，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。顯示模塊中，采用 CD4511 做硬件譯碼。 表 語音分段存儲內容表 地址 (二進制 ) 地址 (十進制 ) 單元數(shù) 時間長度 (s) 內容 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 “的乘客請做好準備 ” 2021 屆電子信息工程專業(yè)畢業(yè)設計（論文） 30 *其中 7481是 7081的子集，屬于同一個存儲段。 為了實現(xiàn)語音可進行人工錄入，設計中需要一個 8 路的 DIP 開關，用來在錄音時提供地址輸入。當?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前 條語音信息的第 2 段，同時PLAY_END 信 號 通 過主 控模 塊內 部的 相應 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。 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 共陰極結構 2021 屆電子信息工程專業(yè)畢業(yè)設計（論文） 24 晶振的選擇 本課題中選擇了 4 腳有源晶振。 圖 CD4511 引腳圖 其中 ， A、 B、 C、 D 為 BCD 碼輸入端。 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，本設計增加了音頻功率 放大器 LM386。 A3：用于循環(huán)重放信息（僅用于放音工作狀態(tài)）。 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。 當錄音時，該端輸出低電平，發(fā)光二極管LED亮。 （ 4） ANA IN： 模擬信號輸入端 。 ●信息可保存 10 年以上，可反復錄放達 10 萬次之多。 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)。它能夠2021 屆電子信息工程專業(yè)畢業(yè)設計（論文） 13 把器件中任何信號源連接到目的地。 “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。最后本設計選擇了 Altera 公司的在系統(tǒng)可編程芯片EPM7128SLC8415。 主控模塊在產(chǎn)生使得語音芯片調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 。 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。 跑表功能時，可以同時記錄多人成績。打開 Protel 99/ Schematic 后，首先要構思好零件圖，設計好圖紙大小。在設計、開發(fā)過程中，設計的驗證是必不可少的，它可以使設計者及時發(fā)現(xiàn)問題，并加以修正，確保最終的設計無誤。日本、韓國都有 ASIC 設計工具，但不對外開放 。 EDA 設計可分為系統(tǒng)級、電路級和物理實現(xiàn)級。 2021 屆電子信息工程專業(yè)畢業(yè)設計（論文） 2 中國 EDA 市場已漸趨成熟，不過大部分設計工程師面向的是 PC 主板和小型 ASIC領域，僅有小部分（約 11%） [2]的設計人員 開 發(fā)復雜的片上系統(tǒng)器件。 EDA 技術的應用廣泛，現(xiàn)在已涉及到各行各業(yè)。 硬件設計工具 設計原理圖和 PCB 圖均使用 Protel 99SE 軟件進行設計。 用戶根據(jù)電路圖的需要，將零件從零件庫里取出放置到圖紙上，并對放置零件的序號、零件封裝進行定義和設定等工作 [5]。 2． 研制開發(fā)費用低，不承擔投片風險，使用方便。VHDL 程序對語音芯片的控制是通過下載電纜下載到 CPLD 芯片中實現(xiàn)的。 Lattice 公司于 20 世紀 90 年代初推出的高性能大規(guī)模可編程邏輯器件，集成度在 1000~25000 門，管腳到管腳（ PintoPin）延時最短可達，系統(tǒng)工作速度最高可達 180MHz。 圖 EPM7128SLC8415 引腳圖 表 EPM7128SLC8415 各管腳功能表 名稱 管腳 功能 I/O 4～ 4 44～ 66 6 6 70、73～ 81 輸入 /輸出端口 INPUT/OE2/GCLK2 2 輸入 /輸出使能信號 /時鐘 VCC 1 2 3 電源端 2021 屆電子信息工程專業(yè)畢業(yè)設計（論文） 10 4 5 6 78 GND 1 3 44 5 7 82 接地端 INPUT/OE1 84 輸入 /輸出使能信號 INPUT/GLCR 1 輸入 /清除 TDI 14 isp 編程信號控制線 /專用輸入 TMS 23 isp 編程信號控制線 /專用輸入 TCK 62 isp 編程信號控制線 /專用輸入 TDO 71 isp 編程信號控制線 /專用輸入 圖 Max7000 系列 84 引腳 PLCC 封裝芯片的管腳焊接點排列 在本設計中不管是制作實驗板還是 PCB 板，都要嚴格遵守圖 芯片的管腳焊接點排列情況。另外，也可以將觸發(fā)器旁路，實現(xiàn)組合邏輯功能。它的使能端由 OE1n， OE2n 及 VCC， GND 信號中的一個控制。最小的錄放系統(tǒng)僅由一個麥克風、一個喇叭、兩個按鈕、一個電源和少數(shù)電阻電容組成。 2021 屆電子信息工程專業(yè)畢業(yè)設計（論文） 15 （ 2） 電氣特性 [10]： ●工作電壓 VDD： 5V. ●靜態(tài)電流 ISTB：典型值 ，最大值為 2181。 AGC的響應時間是由 AGC內阻抗(5kΩ)和外部電容 C來決定的；釋放時間是 C和 R的 RC時間常數(shù)決定的。 當該端電平變低并保持，電路進入放2021 屆電子信息工程專業(yè)畢業(yè)設計（論文） 17 音狀態(tài)，放音結束后電路進入準備狀態(tài)。 0 地址是 ISD1420 存儲空間的起始端，后面的操作可模擬模式的不同，而從不同的地址開始工作。 A4可防止地址計數(shù)器復位，使得信息連續(xù)不斷地 放出。 LM386 的外形和引腳的排列如圖所示 [13]。它主要用來檢測數(shù)碼管是否損壞。 4 只引腳，是一個完整的振蕩器，其中除了 石英晶體外，還有晶體管和 電 容元件 ,不需要 片 內振蕩器，信號質量好，比較穩(wěn)定，而且連接方式相對簡單 ,不需要復雜的配置電路 。 2021 屆電子信息工程專業(yè)畢業(yè)設計（論文） 27 圖 系統(tǒng)硬件模塊劃分圖 主控模塊 為了使系統(tǒng)具有在系統(tǒng)可編程功能，本設計選用了在系統(tǒng)可編程芯片EPM7128SLC8415，并且為了系統(tǒng)更新方便，該芯片還外接了編程下載接口，可直接用下載電纜對芯片進行下載更新，提高了芯片的更新速度。即每個語音段有一個首地址 , 通過改變DIP 開關位置 , 便可實現(xiàn)地址編碼。當錄音停止或存儲器錄滿時， LED熄滅。表示分鐘 A B C D2， A B C D3 的 8 個 BCD 碼數(shù)據(jù)輸入端分別與 EPM7128SLC8415 芯片的 ， 表示秒 A B C D4， A BC D5 的 8 個 BCD 碼數(shù)據(jù)輸入端分別與 EPM7128SLC8415 芯片的 用來接收由控制模塊送入的地址信號 。最后通過下載線纜下載到在系統(tǒng)可編程芯片EPM7128SLC8415 中。同理對其他芯片 也 要嚴格按照芯片的實際引腳進行連線。 將 P_N_SELECT 單刀雙置的開關與電源接通時，與 SUB 鍵結合可實現(xiàn)系統(tǒng)反向播報；與地接通時與 ADD 鍵結合可實現(xiàn)系統(tǒng)正向播報。 PLAY_E 是觸發(fā)語音播放的輸出端； A[7:0]是地址輸出端，用于給語音芯片播放時提供語音地址； BCD[3:0]是驅動顯示譯碼的輸出端，用于同步顯示汽車到站信息。共陰七段 LED 數(shù)碼管的 A、 B、 C、 D、E、 F、 G 端口分別和 CD4511 的 A、 B、 C、 D、 E、 F、 G 端口直接相連。根據(jù)分析，一個全長九站的線路，語音信息分 18段存儲即可，分段表如 表 。這些按鍵均與 EPM7128SLC8415 芯片的 IO 端口相連，分別實現(xiàn) 加、減、清零、重復、錄音、放音功能。按鍵 ADD、 SUB、 REPEAT、CLEAR 都有 3 個功能，第一個功能是前面講的修改主控模塊輸出的語音地址 ，第二個功能是使主控模塊輸出的語音地址清零以便從該條信息的第 1 段開始播放，第三個功能是通過主控模塊產(chǎn)生一個下降沿語音播放信號 PLAY_E，該信號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。 共陰極字段碼 LED 顯示 0～ 9 某個字符時，則要求在 a～ dp 送固定的字段碼，如要使 LED 顯示 “0”,則要求 a、 b、 c、 d、 f 各引腳為高電平， g 和 dp 為低電平，字段碼為 “3fh” 。 圖 CD4511的 引腳圖 [14]。分段放音時，先將 S5 打向“PLAY” ，中需按下相應的 S1～ S4 鍵就可以播放出不需要接編碼隔離二極管，地址輸入端 A0～ A7 直接連 CPLD 控制芯片、計算機的 I/O 口。當這個操作模式完成時，錄放的所有信息就作為一個連續(xù)的信息放出。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