【文章內(nèi)容簡介】 ② 要求操作簡單，每站只需按一次鍵即可播報(bào)全部報(bào)站內(nèi)容（前方將要到達(dá)的站名，上下車提示服務(wù)用語） ； ③ 要求具有跳站、上行、下行切換控制功能； ④ 要求語音播報(bào)具有 16 檔音量調(diào)節(jié)功能； ⑤ 要求站牌信息及服務(wù)信息等都能通過液晶屏顯示出來； ⑥ 時(shí)間、日歷播報(bào)、顯示和調(diào)整功能。 方案論證 方案一： 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，選用 MCS51 單片機(jī)作為主控芯片，外部擴(kuò)展適當(dāng)大小的RAM組成最小系統(tǒng)。為存儲語音資源，在 51單片機(jī) 外圍配備一塊 K9F1208 FLASH 芯片，作為存儲器，另外再外擴(kuò)一片專用語音處理芯片?？紤]到 MCS51 的 I/O口資源較少，在外部使用專用接口芯片 8279管理鍵盤、顯示器件?？驁D如圖 ： 圖 方案一系統(tǒng)框圖 沈陽工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 方案二： 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，選用 SPCE061A單片機(jī)作為主控芯片，由于這顆芯片是 SOC ，使用較少的外圍器件就能實(shí)現(xiàn)最小系統(tǒng)。 SPCE061A 芯片集成 A/D、 D/A 功能，配合語音函數(shù)庫可以實(shí)現(xiàn)語音功能。外圍擴(kuò)展鍵盤、顯示器件，擴(kuò)展 SPR4096 FLASH芯片 存儲語音資源?？驁D如圖 ： 圖 方案二系統(tǒng)框圖 方案二與方案一相比具有較大優(yōu)勢。 SPCE061A單片機(jī)是 SOC 的，只需使用較少的外圍器件即可組成最小系統(tǒng)，大大降低了系統(tǒng)的復(fù)雜性，提高了穩(wěn)定性。SPCE061A外擴(kuò) SPR4096 FLASH作為語音資源存儲芯片，由于兩者都具有 SIO接口，使得程序設(shè)計(jì)大大簡化。 SPR4096 是 4Mbit 的 NOR FLASH，可以存儲設(shè)計(jì)要求的語音資源，而三星的 K9F1208是大容量的 NAND FLASH，在存儲空間上嚴(yán)重浪費(fèi)，而且 NAND FLASH 在操作起來比較復(fù)雜，增加了開發(fā)難度。 系統(tǒng)硬件方案 方案一和方案二進(jìn)行比較后，最后選擇方案二作為系統(tǒng)硬件方案，該方案主要包括 SPCE061A 精簡開發(fā)板、 SPR4096 FLASH 存儲芯片、 4 4 鍵盤、12864液晶顯示屏。 SPCE061A是整個(gè)設(shè)計(jì)的核心控制器件，負(fù)責(zé)控制液晶屏輸出，鍵盤信息的采集輸入和語音資源的播報(bào)。液晶屏和 4 4 鍵盤主要用作人機(jī)交互， 顯示報(bào)站器的信息，同時(shí)利用 16 個(gè)按鍵實(shí)現(xiàn)不同的操作。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，規(guī)劃系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)如圖 ： 公交車報(bào)站器 9 圖 系統(tǒng) 硬件結(jié)構(gòu)圖 其中， SID、 SCLK分別為 12864液晶顯示器的串行數(shù)據(jù)輸入端和時(shí)鐘輸入端，IOB0~1與 SPR4096的 SCK和 SDA相連接， IOB8~15與 4*4鍵盤相連接。 各鍵盤的功能作用分配如下： KEY1： “起步” ，用于起步語音提示控制； KEY2： “到站” ，用于到站語音提示控制； KEY3： “上” ，用于跳站和對設(shè)置的內(nèi)容進(jìn)行遞增； KEY4： “下” ，用于跳站和對設(shè)置的內(nèi)容進(jìn)行遞減； KEY5： “行向” ，用于播報(bào)行向； KEY6： “音量” ，用于音量控制； KEY7： “時(shí)間日歷” 用于播報(bào)時(shí)間日歷和對時(shí)間、日歷的設(shè)置進(jìn)行控制； KEY8： “設(shè)置” ，用于行向、時(shí)間和日歷的設(shè)置狀態(tài)的控制； KEY9： “切換行向” ，用于行向控制； KEY1015：用于宣傳語和廣告詞的播放控制； 系統(tǒng)工作原理 通過 PC機(jī)等設(shè)備錄制需要播放的語音資源，將錄制好的語音資源燒寫到SPR4096 FLASH存儲器中，然后根據(jù)鍵盤執(zhí)行對應(yīng)的報(bào)站等功能，并且在液晶屏上顯示對應(yīng)信息。采用鍵控結(jié)構(gòu)。 沈陽工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 4 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 61 板電路設(shè)計(jì) 61 板電路設(shè)計(jì)主 要是完成 SPCE061A 單片機(jī)的最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)， 電源設(shè)計(jì)和 SPCE061A 的 D/A外擴(kuò)功率器件設(shè)計(jì)，如圖 ： 圖 61 板整體電路圖 61 板模塊電路分析 電源電路模塊分析： 整個(gè)系統(tǒng)由三節(jié)電池供電，電池盒提供的 5V直流電壓經(jīng)過 SPY0029后穩(wěn)壓到 （因?yàn)?SPCE061A單片機(jī)的工作電壓位 ）。 SPY0029是凌陽公司設(shè)計(jì)的電壓調(diào)整 IC，采用 CMOS工藝，具有靜態(tài)電流低、驅(qū)動能力強(qiáng)、線性調(diào)整出色等特點(diǎn)。 圖中的 VDDH3為 61單片機(jī) I/O口的參考電壓，如果跳線口 J5接 2，則 I/O口的高電平為電池盒供電電平；如果跳線口 J5接 3，則 I/O口高電平為 。公交車報(bào)站器 11 VDDP為 PLL鎖相環(huán)電源，接 SPCE061A的 7腳； VDD和 VDDA分別為數(shù)字電源與模擬電源，分別接 SPCE061A的 15腳和 36腳； AVSS1是模擬地，接 SPCE061A的24腳； VSS是數(shù)字地，接 SPCE061A的 38腳； AVSS2接音頻輸出電路的 AVSS2。 圖 61 板電源電路圖 音頻輸出電路模塊分析： SPCE061A內(nèi)置 2路 10位精度的 DAC，只需要外接功放電路即可完成語音的播放。如圖 ，圖中的 SPY0030是一款音頻驅(qū)動放大芯片，可以工作在 ～ 6V范圍內(nèi) (兩節(jié)電池即可工作 )由于它的便攜性而有著廣泛的實(shí)際應(yīng)用。 SPCE061A的音頻輸出采用雙通道數(shù)／模轉(zhuǎn)換 DAC方式，即數(shù)字信號通過 10位 DAC轉(zhuǎn)換成3mA驅(qū)動的電流模擬信號輸出。語音提示輸出直接采用 DAC通道，經(jīng)信號放大后，由 SPEAKER(揚(yáng)聲器 )輸出。 圖 音頻輸出電路原理圖 沈陽工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 MSGL12864 液晶顯示屏概述 MSGL12864 是一種具有 4 位 /8 位并行、 2 線或 3 線串行多種接口方式，內(nèi)部含有國標(biāo)一級、二級簡體中文字庫的點(diǎn)陣圖形液晶顯示模塊；其顯示分辨率為128 64, 內(nèi)置 8192 個(gè) 16 16 點(diǎn)漢字，和 128 個(gè) 16 8 點(diǎn) ASCII 字符集 。 利用該模塊靈活的接口方式和簡單、方便的操作指令，可構(gòu)成全中文人機(jī)交互圖形界面?？梢燥@示 8 4 行 16 16 點(diǎn)陣的漢字 ， 也可完成圖形顯示 。 低電壓低功耗是其又一顯著特點(diǎn)。由該模塊構(gòu)成的液晶顯示方案與同類型的圖形點(diǎn)陣液晶顯示模塊相比，不論硬件電路結(jié)構(gòu)或顯示程序都要簡潔得多，且該模塊的價(jià)格也略低于相同點(diǎn)陣的圖形液晶模塊 。 MSGL12864是使用 HD61202及其兼容控制驅(qū)動器作為列驅(qū)動器 ， 同時(shí)使用HD61203作為行驅(qū)動器的液晶模塊 。 由于 HD61203不與 CPU發(fā)生聯(lián)系 ， 只要提供電源就能產(chǎn)生行驅(qū)動信號和各種同步信號。 在 MSGL12864中，兩片 HD61202及其兼容控制驅(qū)動器的 ADC均接高電平，RST也接高電平，這樣在使用 MSGL12864時(shí)就不必再考慮這兩個(gè)引腳的作用。/CSA跟 HD61202(1)的 CS1相連； /CSB跟 HD61202(2)的 CS1相連，因此 /CSA、 /CSB選通組合信號為 /CSA， /CSB =01 選通 (1)， /CSA， /CSB=10選通 (2)。 對于 MSGL12864， 只要供給 GND、 Vcc和 V0即可， HD61202和 HD61203所需的電源將由模塊內(nèi)部電路在 Vcc和 V0、 GND的作用下產(chǎn)生。 外接管腳及說明 這里所用到的管腳一共是 11個(gè)，下面簡單介紹下各個(gè)管腳的功能： ⑴ VSS：電源地 ⑵ VDD： + 的電源電壓 ⑶ V0：液晶顯示器驅(qū)動電壓 ⑷ D/I：當(dāng) D/I=“H”，表示 DB7~DB0為顯示數(shù)據(jù) 當(dāng) D/I=“L”，表示 DB7~DB0為顯示指令數(shù)據(jù) ⑹ R/W：當(dāng) R/W=“H”， E=“H”，數(shù)據(jù)被讀到 DB7~DB0 當(dāng) R/W=“L”， E=“H→L” ，數(shù)據(jù)被寫到 IR或 DR ⑺ E：當(dāng) R/W=“L”， E信號下降沿，鎖存 DB7~DB0 當(dāng) R/W=“H”， E=“H”， DDRAM數(shù)據(jù)讀到 DB7~DB0 ⑻ DB7~DB0：數(shù)據(jù)線 ⑼ CSA：當(dāng)為 H時(shí)，選擇芯片 (右半屏 )信號 ⑽ CSB：當(dāng)為 H 時(shí)，選擇芯片 (左半屏 )信號 ⑾ /RST：復(fù)位信號，低電平復(fù)位 公交車報(bào)站器 13 液晶模塊與 SPCE061A 的連接圖 鍵盤電路設(shè)計(jì) 44 鍵盤可直接與 SPCE061A 的 I/O 端口連接。其電路原 理圖如下： 圖 鍵盤輸入電路 表 鍵盤各按鍵功能表 按鍵 公交車報(bào)站狀態(tài) 時(shí)間設(shè)置狀態(tài) S0 逐次播放上行各站提示語，每按一次按順序播放一個(gè) 無效 S1 逐次播放下行各站提示語，每按一次按順序播放一個(gè) 無效 沈陽工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 S2 播放警告用語 “ 車輛拐彎，請注意安全 ” 無效 S3 播放提示語 “ 車上有老弱病殘?jiān)谐丝?，請讓?” 無效 S4 播放娛樂音樂或廣告 無效 S5 進(jìn)入設(shè)置時(shí)間狀態(tài) 設(shè)置切換 S6 顯示在時(shí)間 /日期 /年之間切換 增加 S7 打開或關(guān)閉數(shù)碼管 減小 SPR4096 存儲模塊 SPR4096是一個(gè)高性能的 4Mbit(512K8bit)FLASH,分為 256個(gè)扇區(qū) (Sector),每個(gè)扇區(qū)為 2KB。 SPR4096 還內(nèi)置了一個(gè) 4K8bit 的 SRAM。 SPR4096 內(nèi)置了一個(gè)總線存儲器接口和一個(gè)串行接口，它允許單片機(jī)通過8bit 并行模式或者 1bit 串行模式訪問 FLASH/SRAM 存儲區(qū)。本設(shè)計(jì)使用 串 行模式，串行接口的工作頻率可達(dá) VDDI 和 是給內(nèi)部 FLASH 和控制邏輯供電的； VDDQ 是專門為 I/O 供電 的。最大讀電流為 2mA。 SPR4096 按串行接口模式工作，要把 CF2～ CF0 均接高電平。 CF7 為低電平時(shí)選中 FLASH，高電平時(shí)選中 SRAM. 圖 是 SPR4096 與單片機(jī)的硬件連接圖。 SPR4096 的 SCK 接 SPCE061A的 IOB0， SDA 接 SPCE061A 的 IOB1。 CF0～ CF2 接高電平， CF7 接低電平，選中 FLASH。 圖 SPR4096電路圖 公交車報(bào)站器 15 5 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) SPCE061A 的指令系統(tǒng)和集成開發(fā)環(huán)境 IDE 同硬件設(shè)計(jì)一樣，軟件設(shè)計(jì)也是分模塊進(jìn) 行的。主要包括以下部分的程序：主程序、音頻輸出子程序、液晶屏顯示子程序、存儲子程序、按鍵掃描子程序。各子程序由主程序