【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 18PD5(OC1A)19PD6(ICP)20PD7(OC2)21PA7(ADC7)33PA6(ADC6)34PA5(ADC5)35PA4(ADC4)36PA3(ADC3)37PA2(ADC2)38PA1(ADC1)39PA0(ADC0)40PC0(SCL)22PC1(SDA)23PC2(TCK)24PC3(TMS)25PC4(TDO)26PC5(TDI)27PC6(TOSC1)28PC7(TOSC2)29RESET9VCC10AVCC30AREF32GND31GND11XTAL212XTAL113長春理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 MAX232通信串口芯片 MAX232 芯片是美信公司專門為電腦的 RS232 標(biāo)準(zhǔn)串口設(shè)計(jì)的接口電路 ,使用 +5v 單電源供電。該器件包含兩路驅(qū)動(dòng)器、兩路接收器和電壓發(fā)生器電路（提供 TIA/EIA232F 電平）。該器件符合 TIA/EIA232F 標(biāo)準(zhǔn)，每一路接收器將TIA/EIA232F 電平轉(zhuǎn)換成 TTL/CMOS 電平，每一路發(fā)送器將 TTL/CMOS 電平轉(zhuǎn)換成 TIA/EIA232F 電平。其主要特性有 [3]： 單＋ 5V工作電源 內(nèi)置兩路驅(qū)動(dòng)器和兩路接收器 電平輸入范圍為177。 30V 低功耗電流（典型值為 8mA） 符合甚至優(yōu)于 TIA/EIA232F 標(biāo)準(zhǔn)和 ITU 推薦標(biāo)準(zhǔn) 有商業(yè)級(jí)和工業(yè)級(jí)型號(hào)選擇 該芯片的引腳如圖 23 所示： 圖 23MAX232 引腳結(jié)構(gòu)圖 圖 23 中， C1＋、 C1－、 C2＋、 C2－、 Vs＋、 Vs－是電源的變電部分。在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，器件對(duì)噪聲很敏感，因此， VCC 必須對(duì)地加一個(gè)阻抗為 的去藕電容， C1＋與 C1－之間、 C2＋與 C2－之間、 Vs＋與 VCC 之間以及 Vs－與地之間均需連接一個(gè)阻抗為 的鉭電解電容，以提高抗干擾能力，且接線時(shí)盡量靠近器件。 ISD1760是華邦公司新推出的單片優(yōu)質(zhì)語音錄放電路 ISD1700系列芯片中的一款 。 該芯片可用來替代已經(jīng)停產(chǎn)的 ISD2560芯片 。 用戶可利用振蕩電阻來自己設(shè)定芯片的采樣頻率 ， 從而決定芯片的錄放時(shí)間 (40～ 120s)和錄放C1+1T2in10T1in11R1out12R1in13T1out14GND15VCC16V+2C13C2+4C25T2out7R2in8V6R2out9長春理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 音質(zhì) (4～ 12KHz)。 相比過去的 ISD2560芯片 ， ISD1760在功能上集成了錄放功能 ，并增加了一些更加人性化的提示功能以及對(duì)存儲(chǔ)空間的精確操作功能 ， 而且音質(zhì)也有了明顯的提高 。 其主要 特性有 [4]： 可錄放十萬次，存儲(chǔ)內(nèi)容可以斷電保留一百年； 按鍵模式和 MCU串行控制模式（ SPI協(xié)議）； MIC和 ANAin兩種錄音模式； PWM和 AUD／ AUX三種放音輸出方式； 可處理多達(dá) 255段以上信息； 有豐富多樣的工作狀態(tài)提示； 多種采樣頻率對(duì)應(yīng)多種錄放時(shí)間； 音質(zhì)好，電壓范圍寬，應(yīng)用靈活； 工作電壓： ~，最高不能超過 6V； 靜態(tài)電流： ~1μ A； 工作電流： 20mA 該芯片的引腳如圖 24所示： 圖 24 ISD1760引腳結(jié)構(gòu)圖 ISD1760芯片提供的多項(xiàng)新功能包括內(nèi)置多信息管理系統(tǒng) 、 新信息提示(VAlert)、 雙運(yùn)作模式 (獨(dú)立模式和 SPI模式 ) 以及可定制的信息操作指示音效等 。芯片內(nèi)部包含有自動(dòng)增益控制 、 麥克風(fēng)前置擴(kuò)大器 、 揚(yáng)聲器驅(qū)動(dòng)線路 、 振蕩器與REC24PLAY23ERASE25FWD26VOL19FT22SS7SCLK6MOSI5MISO4MIC+10MIC11ANALN9Rosc20AGC18RESET3LED2VCCD1VSSD28VCCA21VSSA8VCCP14VSSP116VSSP212SP+15SP13AUD/AUX17INT/RDY27長春理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 內(nèi)存等全方位整合系統(tǒng)功能 。 ISD1760有獨(dú)立模式和 SPI模式兩種工作模式 。本系統(tǒng)采用 SPI工作模式 ， 其中單片機(jī)為主機(jī) ， ISD1760作為從機(jī) 。 主控單片機(jī)主要通過四線 ( SCLK， MOSI， MISO， /SS) SPI協(xié)議來與 ISD1760進(jìn)行串行通信 ， 而且?guī)缀跛械牟僮鞫伎梢酝ㄟ^ SPI協(xié)議來完成 。 采用單片機(jī)的 I/O口來模擬 SPI接口以對(duì) ISD1760進(jìn)行控制 ， 適用于大多數(shù)的單片機(jī)與 ISD1760進(jìn)行通信 。 語音計(jì)費(fèi)顯示系統(tǒng) 需要工作電源為其供電，在設(shè)計(jì)時(shí)，采用可充電電池方法為 語音計(jì)費(fèi)顯示系統(tǒng) 供電。 系統(tǒng)中的微控制器和很多芯片需要有穩(wěn)定的 +5V電源供電 ,因此需要為直流電源提供穩(wěn)壓電路，以適應(yīng)設(shè)計(jì)需要 。 設(shè)計(jì)時(shí)，采用 78M05芯片為 其 提供工作電壓。 78M05芯片是美國 FAIRCHILD半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的一款穩(wěn)壓器產(chǎn)品，該芯片的主要特性為 [5]： 輸出電流可達(dá) 輸出電壓為 5V 支持過載保護(hù) 支持短路保護(hù) 支持輸出晶體管安全工作區(qū)保護(hù) 該芯片的引腳圖如圖 25 所示： 圖 25芯片 78M05引腳結(jié)構(gòu)圖 圖中 1 腳為輸入， 2 腳為接地端， 3 腳為輸出。 該芯片為三端集成穩(wěn)壓芯片，其輸出電壓精度比較高，線性調(diào)整率為 100mV。從芯片正面（帶有標(biāo)識(shí)的一面）由左至右分別為輸入引腳、地引腳（若為 DPAK 封裝時(shí)，該引腳在該免的正上方）以及輸出引腳。 輸入端應(yīng)輸入直流電壓 ,輸入電容和輸出電容分別為 F和 F。 顯示模塊設(shè)計(jì) 本論文采用 的 顯示方式為直接通過 LCD1602 液晶顯示器與 ATmega16 相連，在 LCD1602 液晶顯示器顯示 計(jì)費(fèi)信息 。 顯示器件是用戶快速讀取 費(fèi)額 數(shù)據(jù)的輸出器件，較常用的是 LED 數(shù)碼管和LCD 液晶顯示器。前者僅能顯示數(shù)據(jù)輸出，而后者能顯示更多，更復(fù)雜的字符，Ui1Uo3GND2長春理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 如漢字，甚至是圖形等。設(shè)計(jì)時(shí)，采用 LCD1602 作為輸出顯示器件。 LCD1602液晶是一款很常用，也很易用的字符液晶?？梢燥@示 2 行，每行 16 個(gè)字符，對(duì)比度可調(diào)、黃綠色背光。 LCD1602 引腳特性如表 21 所示 [6]: 表 21 LCD1602 引腳特性 管腳號(hào) 管腳名稱 管腳功能描述 1 GND 電源地 2 VCC 電源電壓 3 V0 液晶顯示偏壓信號(hào) 4 RS 數(shù)據(jù) /命令選擇端 5 RW 讀寫選擇端 6 E 使能信號(hào) 7 DB0 數(shù)據(jù) 0 8 DB1 數(shù)據(jù) 1 9 DB2 數(shù)據(jù) 2 10 DB3 數(shù)據(jù) 3 11 DB4 數(shù)據(jù) 4 12 DB5 數(shù)據(jù) 5 13 DB6 數(shù)據(jù) 6 14 DB7 數(shù)據(jù) 7 15 BG VCC 背光源正極 16 BG GND 背光源負(fù)極 本數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部分?jǐn)?shù)據(jù)存儲(chǔ)部分的作用是在電源斷開時(shí) ， 存儲(chǔ)當(dāng)前設(shè)定的單價(jià)信息。 AT24C02 是 ATMEL 公司 2KB 的電可擦除存儲(chǔ)芯片采用 2 線串行的總線和單片機(jī)通訊 ， 電壓最低可以到 V， 額定電流為 1mA， 靜態(tài)電流 10μ A( )， 芯片內(nèi)的資料可以在斷電的情況下保存 40 年以上 ， 而且采用 8 腳的 DIP 封裝 ， 使用方便 [7]。如圖 26 所示： 長春理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 圖 26 AT24C02引腳結(jié)構(gòu)圖 圖 10 中的時(shí)鐘信號(hào)線 SCL 與數(shù)據(jù)線 SDA 需外接 ， 其作用是減 AT24C02 的靜態(tài)功耗 ， 24C02 采用 I178。C 總線與 AT mega16 相連 ， AT mega16的 PC0 作為它的串行時(shí)鐘線 ， PC1 作為它的串行數(shù)據(jù)線。當(dāng)通過按鍵設(shè)定一次數(shù)據(jù)完畢后 (如 ： 車型、金額、余額 等 )， 系統(tǒng)就自動(dòng)調(diào)用存儲(chǔ)程序 ， 將數(shù)據(jù)信息保存在芯片內(nèi) ； 當(dāng)系統(tǒng)重新上電時(shí) ， 自動(dòng)調(diào)用讀存儲(chǔ)器程序 ， 將存儲(chǔ)器內(nèi)的數(shù)據(jù)信息 ， 讀到緩存單元中 ， 供主程序使用。由于保存在 24C02 中的數(shù)據(jù)是不能隨意進(jìn)行改動(dòng)的 ， 因此它具有防作弊功能。此外 收費(fèi)站 過程中的一些營運(yùn)數(shù)據(jù) ， 也存儲(chǔ)在 24C02 中 ， 以便 管理人員 查詢 ，可以 得到更有效的管理 。 本章主要介紹了 語音計(jì)費(fèi)顯示系統(tǒng) 的外圍硬件電路設(shè)計(jì)。 語音計(jì)費(fèi)顯示系統(tǒng)由微控制器、通信串口電路、 語音播報(bào)電路、 供電電源電路、顯示電路組成， 車型、軸載重量、行駛公里數(shù)、計(jì)費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)等串行數(shù)據(jù) 由計(jì)算機(jī)發(fā)送 ，將 數(shù)據(jù) 信息通過 SPI 總線傳入微處理器，按照設(shè)計(jì)的算法進(jìn)行處理， 單片機(jī)處理后的數(shù)據(jù)可分兩路輸出，其中一路輸出至解碼、驅(qū)動(dòng)芯片，以用于驅(qū)動(dòng) 液晶顯示器 的 計(jì)費(fèi) 顯示；另一路則輸出至語音芯片， 以用于進(jìn)行同步語音 播報(bào) 。設(shè)計(jì)時(shí)主要從 語音芯片的選型、其硬件特性以及 外圍 電路的實(shí)現(xiàn)幾個(gè)方面加以介紹；微控制器控制 語音播報(bào)和液晶顯示 按照設(shè)定的程序運(yùn)行，設(shè)計(jì)時(shí)主要從微控制器的選型以及其主要硬件特性兩個(gè)方面加以介紹；通信串口電路完成通信電平的轉(zhuǎn)換，設(shè)計(jì)時(shí)主要從其主要電器特性方面加以介紹；供電電源電路為 語音顯示系統(tǒng) 提供穩(wěn)定、可靠的電源，設(shè)計(jì)時(shí)主要從其主要電 器特性方面加以介紹；顯示電路用于顯示 單片機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)信息 ，設(shè)計(jì)時(shí)主要從液晶顯示器的選型和其主要硬件特性兩方面加以介紹。 A01A12A23VSS4SDA5SCL6WP7VCC8AT24C02長春理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 12 第 3 章 語音計(jì)費(fèi)顯示系統(tǒng)接口電路設(shè)計(jì) MAX232與 ATmega16 接口電路設(shè)計(jì) MAX232 與 ATmega16 接口電路的功能 MAX232與 ATmega16接口電路的主要作用是 計(jì)算機(jī)發(fā)送的 數(shù)據(jù)通過串口芯片 MAX232，使 ATmega16 單片機(jī) 能夠 接收。 MAX232 與 ATmega16 接口電路設(shè)計(jì) MAX232 是一種串口芯片，可以和多種微機(jī)接口，在此選用 ATmega16 單片機(jī)與其連接，如圖 31 所示。 圖 31 MAX232 與 ATmega16 電路連接圖 注 1：電路中具有相同的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)的端點(diǎn)相當(dāng)于導(dǎo)線直接連接。這樣做的目的是使電路圖看起來更清晰明了。例如本電路圖中芯片 MAX232 上的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)“ TXD”、“ RXD”與芯片 ATmega16 上網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)“ TXD”、“ RXD”是分別相連的 [8]。 注 2： MAX 232 芯片是個(gè)電壓轉(zhuǎn)換芯片，使用方法簡(jiǎn)單，一般如圖中所示連接使用。 注 3：計(jì)算機(jī)上的串口 2 腳為 RXD， 3 腳 TXD；故為了與 PC 正常通訊，線路板上的串口 2 腳接 TXD， 3 腳接 RXD，連接線使用非交叉串口線；如果線路板上的串口 2 腳接 RXD， 3 腳接 TXD，則連接線應(yīng)該使用交叉串口線。 104104104104104VCCC1+1T2in10T1in11R1out12R1in13T1out14GND15VCC16V+2C13C2+4C25T2out7R2in8V6R2out9MAX232TXDRXD1234567891110D Connector 9長春理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 MAX232 與 ATmega16 接口電路布線布局特點(diǎn) 本電路區(qū)中 ATmega16 和 MAX232 都采用 DIP 封裝，電路布局時(shí)晶振應(yīng)盡量靠近 ATmega16 的 XTALI 和 XTAL2 兩引腳，并且盡量避免在晶振與 XTALI和 XTAL2 的布線之間出現(xiàn)過孔，這樣可以減少甚至防止其他信號(hào)對(duì)時(shí)鐘信號(hào)的干擾，保證單片機(jī)的正常穩(wěn)定工作。 在電路布局時(shí)，晶 振應(yīng)與 MAX232 的輸入信號(hào) R1IN,R2IN,T1IN,T2IN 和輸出信號(hào) R1OUT,R2OUT,T1OUT,T2OUT 保持一定的距離，以避免晶振信號(hào)對(duì)輸入輸出信號(hào)的干擾，提高轉(zhuǎn)換精度。 ISD1760語音芯片 與 ATmega16 接口電路設(shè)計(jì) 語音芯片 與 ATmega16 接口電路 的功能 ISD1760 是語音播報(bào)芯片，實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的語音播報(bào)功能。 ISD1760 與ATmega16 語音芯片接口電路 主要是語音芯片接收來自控制器處理后的數(shù)據(jù)，達(dá)到語音部分的實(shí)現(xiàn)。 語音芯片 與 ATmega16 接口電路 的設(shè)計(jì) ISD1760