【文章內(nèi)容簡介】 更高的精確度，確定使用外部晶振，如上圖的晶振電路。晶振選用 插針式晶振，起振電容可選擇 10pF～ 30pF 范圍之間，本電路使用 30pF 瓷片電容。 液晶顯示模塊 液晶可以選擇典型的 LCD1602 和 LCD12864。 LCD1602 帶有數(shù)字式 接口，體積小，重量輕，功率消耗也必將低，在顯示效果方面，做到清晰，而且對比度、亮度都是可調(diào)。 LCD1602 的極限性在于只有兩行顯示，而且不能顯示漢字，顯然不符合本次設(shè)計的要求。 LCD12864 橫向可以顯示 128 個點，縱向可以顯示 64 個點，且可選擇自帶中文字庫版本，相對 LCD1602， LCD12864 顯示面積大，能夠進行四行字符和中文字體顯示，且自帶大部分常用字體中文字庫，對程序的編寫提供了很大的方便，不但如此，自帶字庫還節(jié)省程序的代碼量，提高程序的效率。經(jīng)過多方面考慮，本設(shè)計決定采用 LCD12864 作為顯 示模塊。 電路圖如圖所示 圖 26 液晶顯示模塊電路圖 五邑大學本科畢業(yè)設(shè)計 第 8 頁 管腳 1 是液晶的電源地管腳，管腳 2 是液晶的正電壓供電端口， 3 腳為液晶工作電壓管腳。如上圖接 10K 可調(diào)電阻作為液晶亮度的調(diào)節(jié)，管腳 15/PSB 是串并口選擇端口，根據(jù)說明書資料，高電平為并口，低電平為串口，本設(shè)計液晶顯示使用并行傳輸數(shù)據(jù)，故管腳 15/PSB 接 +5V高電平。 無線收發(fā)模塊 PT2262/PT2272 編碼解碼芯片 圖 27 PT2262/PT2272 管腳圖 PT2262/PT2272 的特點： 外圍元件需求量少 起振使用 RC 振蕩電阻 3.、使用功耗低，效率高的 CMOS 制作工藝 較寬的工作電壓限度： 可用數(shù)據(jù)最多有 6 位 任意組合地址碼有 531441 種選擇 表 22 PT2262管腳功能說明 表 23 PT2272管腳功能說明 五邑大學本科畢業(yè)設(shè)計 第 9 頁 表 23 PT2272管腳功能說明 F05R/J05U 超外差無線接收模塊 本設(shè)計開始打算是用 F05V/J05V 作為無線接收模塊，此接收芯片也是弱電器件，工作電流很小， 一般在幾毫安下即可正常工作。正常工作電壓為 +3V，一般情況下不準超過 +，一旦超過 +，芯片會有被燒毀的危險 。此芯片也可以使用+3V 的鋰電池進行供電，有 315MHz 和 433MHz 兩個工作頻率可以選擇。配套的天線一般情況下使用螺旋狀的金屬銅線，直徑為 左右，螺旋的半徑一般為 左右大小。但因為此配套芯片在一般市面上難以買到，所以采用 F05R/J05U代替。 為了搭配編碼解碼芯片使用，本設(shè)計采用 F05R/J05U 超外差無線接收模塊。功耗低，靈敏度高，調(diào)制模式為 ASK 調(diào)制的超外差接收，有兩 個工作頻段，包括 和 。該模塊因為性能穩(wěn)定，抗干擾能力強，具有連續(xù)發(fā)射功能。并且可以在較為惡劣的工作環(huán)境下運行，可以使用工業(yè)無線信息傳輸，家用產(chǎn)品無線遙控，自動化數(shù)據(jù)自動傳輸，而且此芯片通過歐美認證標準。 F05R 的正常工作電壓在 +～ ，傳輸速率極高，最高可以達到 10K/s。在使用 F05R 時必須要注意輸入電壓的穩(wěn)定，一旦電壓超過 ，芯片很容易被高壓燒毀，但在較為低的電壓下也可正常工作，最低電壓可以 。 J05U 正常的工作電壓在 +～ 之間，常用的 典型電壓為 +3V 或者使用 +5V，接收靈敏極高，最高可達 110dBm。傳輸速率最高可達 10K/s。 J05U由 CE端控制休眠和工作狀態(tài)，如果是 433MHz的芯片，則需要 5ms 來等待喚醒，若果是 315MHz，則需要 50ms 來等待喚醒，然后才能進行正確的數(shù)據(jù)傳輸。為了方便使用，本設(shè)計使用的 F05R/J05U 芯片皆是 433MHz的頻率。 五邑大學本科畢業(yè)設(shè)計 第 10 頁 接收靈敏度的高低一個很關(guān)鍵的問題在于接收天線， F05R 可以選擇 1mm 的金屬銅質(zhì)天線，需要直線狀的，彎曲狀的會影響接收距離，天線可以豎直穿插于 PCB 板上，周圍不需要鋪銅，盡量遠離 電源線，還要避開地線，防止外部和內(nèi)部耦合干擾。經(jīng)過實物調(diào)試，使用 6cm 的直線天線效果最好，可以超過 100m 的發(fā)射距離。J05U 也需要接入 λ /4 的偶極天線，經(jīng)過調(diào)試測試，使用 18cm 的長度接收效果極好，配合 F05R 的正常工作可以達到 200m 以上。天線直徑同樣使用 1mm，直接插進PCB 板上，周圍不要覆銅，遠離地線和電源線。試過使用彎曲和過長過短的天線，經(jīng)測試，接收效果較差，且受到干擾多，接收不穩(wěn)定。 與 PT2262/PT2272 配合使用時，通過查詢資料，如果 PT2262 接大于 2M 的振蕩電阻時，配套的 PT2272 會發(fā)生不解碼的現(xiàn)象。如果接的振蕩電阻太小，比如PT2262 接 1M 的振蕩電阻，那么 PT2272 的解碼會很不穩(wěn)定，時而正常工作，時而不正常工作，經(jīng)過實物調(diào)試也確實如此。按照資料手冊所寫， PT2262 芯片應(yīng)該接 2M振蕩電阻，那么， PT2272 就需要接 240K 的振蕩電阻，振蕩電阻過大或者過都會出現(xiàn)不解碼現(xiàn)象。為了去除耦合干擾信號，編碼解碼芯片的電源接口最好接上 的瓷片電容，去除耦合干擾信號，防止出現(xiàn)不解碼的現(xiàn)象，使 PT2272 能夠正常的解碼運行工作。 硬件電路圖如圖所示： 圖 28 無線發(fā)射電路圖 五邑大學本科畢業(yè)設(shè)計 第 11 頁 圖 29 無線接收電路圖 如圖所示，發(fā)射模塊代表各個旅游站點，每個旅游景點有一個固定的 ID，PT2262 地址管腳和數(shù)據(jù)管教接上三態(tài)撥碼開關(guān)，當三態(tài)開關(guān)撥向 ON 一端則為低電平，端口管腳輸入“ 0”，當開關(guān)轉(zhuǎn)向非 ON 一端則為高電平，端口管腳輸入“ 1”，為了防止短路，供電端口必須接上 10K 的分壓電阻。 接收模塊電路 PT2272 的 17 管腳 VT 端口外串聯(lián) 3K 電阻和發(fā)光二極管是為了驗證 PT2272 是否能夠正常解碼，當 J05U 接收來自于 F05R 的信號。 F05R 和 J05U 的地址編碼必須一致才能解碼，當?shù)刂肪幋a一致， J05U 能夠正常接收 F05R 的信號，并把信息傳輸給 PT227，然后解碼， PT2272 如果能正常解碼，在 17 管腳 VT 端口輸入一個高電平，發(fā)光二極管得電變亮，可以起到指示作用。而 A0A D0D1 管腳外接的三態(tài)撥碼開關(guān)，同上所說原理，使用硬件對 PT2272 解碼芯片進行地址編碼設(shè)定，需要與 PT2262 設(shè)定一致進行站點信息傳輸。 PT2272 的端口 D2D5 接單片機 I/O口，與 PT2262 的端口 D2D5 電平一致，即可讀取該旅游站點的信息。 語音錄放模塊 ISD4004 錄放芯片 在語音錄放芯片選取方面可以考慮 SYN6288 語音合成芯片，還可以選擇ISD4004 語音錄放芯片。 SYN6288 語音合成芯片使用異步通訊的方式，可以使用合成預先寫好的 TXT 數(shù)據(jù)進行文本和語音的轉(zhuǎn)換。芯片小巧、接口簡單、功耗小，市面上的價格也低。SYN6288 雖然在使用上很是方便，但是在文本轉(zhuǎn)換時，有時文字識別不準確，聲音 五邑大學本科畢業(yè)設(shè)計 第 12 頁 失真度大，放音時聲音怪異，底噪大，不自然不順暢等等這些都影響到實際產(chǎn)品的應(yīng)用。 ISD4004 系列語音錄放芯片單片最長可以有 十六分鐘的語音錄放，使用 +3V 作為供電電壓， ISD4004 使用穿行 ISP 數(shù)據(jù)傳輸，自帶降噪功能，在控制上較 SYN6288復雜。但其功能豐富，可以進行分段錄音，而且可以設(shè)計應(yīng)用需求進行語音頻率調(diào)整?？紤]到實際使用，本設(shè)計采用 ISD400408 芯片，它在 8K 采樣頻率下達到 8 分鐘的錄放時間，足以解決錄音段的時間問題。 STC89C52 的 口接 SS 片選端口、 接 MOSI 數(shù)據(jù)輸入端口、 接 MISO數(shù)據(jù)輸出端口、 接始終 SCLK 端口、 接 INT 中斷溢出端口。錄音麥克風錄音電路通過電阻和瓷 片電容的連接到同相（ IN+）和反相（ IN），使用麥克風錄制的各個風景點信息將會儲存到 ISD4004 的內(nèi)部儲存器。在常見的電路中，一般使用LM386 作為功放芯片，既可以節(jié)省成本開支，又可以簡化電路的設(shè)計。該芯片靜態(tài)功耗低，約為 4mA，而且工作電壓的范圍也能滿足本設(shè)計，工作電壓在 412V 之間。 圖 210 ISD4004 管腳圖 LM386 功放電路 LM386 的增益通過管腳 1 和管腳 8 連接電容和電阻來改變，其內(nèi)部串聯(lián)了一個。管腳 1 需要接電容，如果把 1 腳和 8 腳斷開，增益為最小 20 倍，在兩個管腳之間連接 10uF 電容短路時，增益達到最大的 200 倍。本設(shè)計取增益 40。根據(jù)增益公式可以算的增益： RRGA IN????1 3 5 01 3 5 01 5 0 3 0 0 0 0 （ 23） 五邑大學本科畢業(yè)設(shè)計 第 13 頁 整理計算可得： ? ? RRRR ????????? 1350135060013501350150 3000040 (24) 化簡計算可得到 R 的值： ???? 108 07501081 4R (25) 其中公式中的 R 為管腳 1 和管腳 8 之間的串聯(lián)電 阻，單位是 Ω ， GAIN 為 LM386芯片的增益倍數(shù)。通過計算可知道，如果增益倍數(shù)取 40 時， 1 腳和 8 腳的串聯(lián)電阻應(yīng)該取 1080Ω ，所以可以選擇 1KΩ 的電阻作為串聯(lián)電阻。管腳 3 需要接一個調(diào)節(jié)音量的滑動電阻，根據(jù)調(diào)試使用 10K 的滑動電阻，聲音大小正好在可接受范圍之內(nèi)。管腳 3 輸入電壓 Uint可以用并聯(lián)電阻分壓公式計算，如下式： VRk RkUURR RRU 31010 11int191 191int ??? ???????? (26) U 為 3V， R1為 0～ 10KΩ的滑動電阻，所以 Uint的最小值為 6 104V，最大值為3V。 5 腳輸出外接 C7（ 100uF）和 R16（ 10Ω）是為了消除 LM386 的自激振蕩，是的輸出信號更加干凈無雜音。 圖 211 音功放電路 五邑大學本科畢業(yè)設(shè)計 第 14 頁 ISD4004 語音芯片使用 + 工作電壓，本設(shè)計為了方便使用 穩(wěn)壓芯片， +5V 電壓經(jīng)過輸入管腳 3，管腳 2 進行穩(wěn)定的 + 電壓輸出。輸出管腳并聯(lián)C8（ 100uF 電解電容）和 C9（ 104 瓷片電容）進行濾波出來，使輸出的電流更加干凈穩(wěn)定。 本設(shè)計中錄音電路使用的是駐極體電容式話筒，它的主要工作原理是內(nèi)部電容器的電容和輸入電壓成正比關(guān) 系。內(nèi)部的一個振膜和另一個極片構(gòu)成電容，當有聲音時，內(nèi)部振膜會發(fā)生振動，振膜發(fā)生形變，使得極片距離發(fā)生變動，從而導致電容的變化，電容發(fā)生變化進而電壓也跟隨變化。根據(jù)資料手冊， C1 C16 改變電容量的電容，也是聲電轉(zhuǎn)換的電容器件， C12 減少高頻干擾而連接上去的電容。 必須注意的一個問題是， ISD4004 語音芯片在 PCB 布線時，為了降低噪音，芯片的模擬電路和數(shù)字電路要分開使用不同的電源總線和地線總線。盡量在電源線和地線的總端口接入模擬電路和數(shù)字電路的引線，分別接到外部元件的不同管腳上，為了把噪音降到最低，去耦 電容也必須靠近器件。 發(fā)光二極管 LED2 是電源指示燈，當語音錄放模塊能夠正常通電工作運行時，LED1 則會發(fā)光。發(fā)光二極管 LED2 是為了進行錄音調(diào)試時的指示，按下錄音按鍵時，等待 LED2 點亮即可對著麥克風進行語音錄制。 五邑大學本科畢業(yè)設(shè)計 第 15 頁 第三章 軟件設(shè)計 概述 本系統(tǒng)軟件設(shè)計只要使用模塊化進行設(shè)計，首先對硬件電路進行驅(qū)動程序的編寫，設(shè)置好各個驅(qū)動端口，為程序整合時提供方便調(diào)用。軟件程序的架構(gòu)思想主要設(shè)置了五個架構(gòu)模塊：液晶驅(qū)動程序、 ISD4004 語音芯片驅(qū)動程序、按鍵模塊驅(qū)動程 序、無線接收解碼程序、 STC89C52 內(nèi)部資源調(diào)用程序。主要的流程圖如下所示：