【文章內(nèi)容簡介】 因為簡單、可靠、易操作以及性能不錯得到了廣大用戶的好評?，F(xiàn)代生活中人人所用的幾乎每件電子器件產(chǎn)品中都會有單片機。包括汽車上也有單片機，一般都配備 40 多片單片機。在很復雜的工業(yè)控制 上甚至有上百片單片機在同時工作，現(xiàn)在單片機的數(shù)量已遠遠超過 PC 機和其他計算機的總和，相信在未來單片機發(fā)展會越來越廣泛的。 單片機種類 現(xiàn)在隨著科技技術的快速發(fā)展，單片機的發(fā)展越來越快，以下是幾種比較廣泛應用的單片機。 Motorola 單片機 Motorola 是世界上最大的單片機廠商。從 M6800開始，開發(fā)了很多的品種， 4 位、 8 位、 16 位以及 32 位的單片機都能生產(chǎn) ,其中典型的代表有 8 位機 M680 M68HC05 系列； 8 位增強型 M68HC1 M68HC12； 16位機 M68HC1 32 位機 M683XX。 Motorola 單片機的特點是時鐘頻率較低，因而使 得高頻噪聲低、抗干擾能力強，適合用于工控領域及惡劣的環(huán)境。 Micro Chip單片機 Micro Chip 單片機的主要產(chǎn)品是 PIC、 16C 系列和 17C 系列 8 位單片機， CPU 采用 RISC 結(jié)構(gòu)，分別僅有 3 3 58 條指令，采用 Harvard雙總線結(jié)構(gòu)。優(yōu)點是運行速度快、低工作電壓、低功耗、較大的輸入輸出直接驅(qū)動能力、價格低、一次性編程、小體積。適用于用量大、檔次低、價格敏感的產(chǎn)品，在工業(yè)控制中應用比較廣泛。 PIC 系列單片機在世界單片機市場份額排名中逐年提高，發(fā)展非常迅速。 ATEML 單片機 ATEML 公司的單片機是目前世界上一種獨具特色而性能卓越的單片機， ATMEL 公司以高性能、低功耗、非易失性存儲器一流為著稱體制造公司。主要產(chǎn)品有 AT89 系列的 51 單片機、 AT90系列的 AVR 單片機以及AT91系列的 ARM 單片機。 51 系列的單片機具有體積小、低功耗、控制能力強、高效能、使用方便以及資源占用率低等特點。目前 51系列的單片 機應用非常廣泛。結(jié)合匯編語言、 C 語言等程序，單片機可以實現(xiàn)很多豐富的功能，并且有的設計還可以在 proteus環(huán)境里進行仿真實現(xiàn)功能。它在通訊設備、工業(yè)控制、宇航設備、儀器儀表產(chǎn)品中 有著廣泛的應用。 STC 單片機 STC89C52 是 STC公司生產(chǎn)的最典型的單片機之一。它以 MCS51 為內(nèi)核，在 51 單片機的基礎上做了很大的改定。靈活的八位 CPU 是它的顯著特點，解決了很多其他單片機所解決不了的應用系統(tǒng)。它兼容傳統(tǒng) 51 單片機的一些中斷結(jié)構(gòu)，可靜態(tài)操作，支持兩種模式?？臻e模式中 CPU 不工作，但允許其他功能結(jié)構(gòu)繼續(xù)工作。掉電模式中 單片機 停止一切工作，直到復位為止。 [1] 由于本設計 屬于小型設計項目，信息處理量小，如果選擇功能強大的 Motorola單片機或 PIC芯片來設計存在成本高，開發(fā)過程復雜等問題。本設計發(fā)揮不出這些芯片的強大功能。基于以上分析本設計選用STC89C52 作為主控芯片，它成本低，開發(fā)周期短，配合各種芯片能夠?qū)崿F(xiàn)豐富的功能。 第三章 報站系統(tǒng)硬件設計 本設計采用 STC89C51 單片機作為整個控制的樞紐控制器。在公交車的每個站牌上，安裝一個無線發(fā)射模塊，該裝置不斷的向一定范圍內(nèi)發(fā)射信號；而在公交車上安裝無線接收裝置，以及其他的一些主體器件。包括主控制器單片機、 語音播報模塊 、 液晶顯示模塊等。 當公交車行駛至站臺附近，進入信號范圍內(nèi)時 無線接收裝置接收到信號，經(jīng)過編碼后發(fā)送至單片機 ,單片機識別后調(diào)用語音芯片內(nèi)部指針， 讓其指向預定的數(shù)據(jù)段，并且進行報站。與此同時，在液晶屏上顯示該站內(nèi)容、下一站信息以及時間日期等，接著提示乘客下車。車子駛出站臺信號熄滅，然后駛?cè)胂乱徽驹龠M行檢測接受信號，繼續(xù)報站，依次重復下去。 設計框圖 STC89C52 單片機引腳說明 本設計屬于小型設計項目，信息處理量小， STC89C52作為主控芯片，它成本低，開發(fā)周期短，配合各種芯片能夠 實現(xiàn)豐富的功能。 STC89C52引腳 排列如圖 31所示 : 圖 31 引腳說明： VCC:電源接入引腳。 GND：接地引腳。 XTAL1 和 XTAL2：晶體振蕩器產(chǎn)生時鐘脈沖的輸入端。 P0：作為低 8 位地址和 8 位數(shù)據(jù)分時復用 I/O口。 P1：通用準雙向 I/O 口，內(nèi)部有上拉電阻，所以引腳不用接上拉電阻。 P2：內(nèi)部設有上拉電阻的 8位準雙向 I/O 口，輸出 8 位地址，在編程或 校驗時接受高位字節(jié)地址。 P3：作 為字節(jié)或位尋址時屬于多功能雙向 I/O口；不進行字節(jié)或位尋 址時還可以用作第二功能使用。引腳定義如下： ： RXD（串行口輸入） ： TXD（串行口輸出） ： INTO （外部中斷輸入） ： INT1 （外部中斷輸入） ： T0（定時器外部輸入） ： T1（定時器外部輸入） ： WR （片外數(shù)據(jù)儲存器“寫”選通輸出） ： RD （片外數(shù)據(jù)儲存器“讀”選通輸出） 無線收發(fā)模塊 本設計采用的無線收發(fā)模塊是 NRF24L01芯片。 NRF24L01是由 NORDIC生產(chǎn)的工作在 ~ 的 ISM 頻段的無線收發(fā)芯片。無線收發(fā)模塊包括放大器、振蕩器、發(fā)生器、調(diào)制器、控制器和解調(diào)器。輸出功率設置可以通過 SPI 接口進行設置。幾乎可以連接到各種 單片機 芯片，并完成 無線數(shù)據(jù)傳送 工作。 NRF24L01 功能 NRF24L01 功能如下： 引腳 名稱 引腳功能 描述 1 CE 數(shù)字輸入 片內(nèi)使能啟動接收或發(fā)射模式 2 CSN 數(shù)字輸入 SPI 片選 3 SCK 數(shù)字輸入 SPI 時鐘 4 MOSI 數(shù)字輸入 SPI 從機數(shù)據(jù)輸入 5 MISO 數(shù)字輸出 SPI 從機數(shù) 據(jù)輸出 6 IRQ 數(shù)字輸出 中斷標志引腳，低電平有效 7 VDD 電源 供電電源（ +～ + DC） 8 VSS 電源 接地 9 XC2 模擬輸出 晶振引腳 2 10 XC1 模擬輸入 晶振引腳 1 11 VDD_PA 電源 與天線接口相連接 12 ANT1 RF 天線接口 1 13 ANT2 RF 天線接口 2 14 VSS 電源 接地線 15 VDD 電源 供電電源（ +～ + DC） 16 IREF 模擬輸入 參考電流，與一個 22kΩ電阻連接到地 17 VSS 電源 接地線 18 VDD 電源 供電電源（ +～ + DC） 19 DVDD 電源輸出 內(nèi)部數(shù)據(jù)供電輸出 20 VSS 電源 接地線 NRF24L01 工作模式及 說明 （ 1）工作模式 通過配置寄存器可將 nRF241L01配置為發(fā)射、接收、空閑及掉電四種工作模式，如下表所示。 模式 PWR_UP PRIM_RX CE FIFO寄存器狀態(tài) 接收模式 1 1 1 發(fā)射模式 1 0 1 數(shù)據(jù)在 TX FIFO 寄存器中 發(fā)射模式 1 0 1→ 0 停留在發(fā)送模式，直至數(shù)據(jù) 發(fā)送完 待機模式 2 1 0 1 TX FIFO 為空 待機模式 1 1 0 無數(shù)據(jù)傳輸 掉電 0 待機模式 1：主要用來降低電流損耗，但晶體振蕩器仍然是工作的； 待機模式 2：在當 FIFO 寄存器為空且 CE=1時進入此模式；待機模式下，所有配置字仍然保留； 掉電模式：電流損耗最小，同時 nRF24L01也不工作，但保留寄存器里的值。 （ 2）說明： ① 最高速率為 2Mbps，抗干擾能力強； ② 126頻道，可以進行多點和跳頻通信； ③ 內(nèi)置一點對應多點通信地址； ④ 低功耗工作，待機模式下為 22uA； ⑤ 內(nèi)置 ，體積小巧 15mm x 29mm； ⑥ 模塊可設地址，提供中斷指令，可與各種單片機直接連接，軟件方便； ⑦ 內(nèi)置穩(wěn)壓電路，對使用各種電源有很好的通信效果； ⑧ ， DIP封裝； ⑨ 具有內(nèi)置包應答機制，降低了丟包率； ⑩ 與 51系列單片機 P0口連接時候，需要加 10K的上拉電阻 ,與其余口連接則不需要；其他系列的單片機，如果是 5V的，一般串接 2K的電阻；如果超過 10mA，需 要串聯(lián)電阻分壓，否則容易燒毀模塊；如果是 ，可以直接和 NRF24l01模塊的 IO口線連接。 [3] 接口電路 NRF24L01電路圖如圖 32所示。 圖 32交換機和進 語音 模塊 本設計采用的是 ISD4004語音芯片。該芯片 采用的是 CMOS 技術 ,該模塊包含振蕩器、濾波器、音頻放大器、自動靜噪等。芯片可通過 串行通信 接口 SPI 送入，能夠非常真實地體現(xiàn)音效，避免了普通錄音電路 因量化和壓縮造成的噪聲和 金屬聲 。頻率越低，錄放時間越長，音質(zhì)越低 ,片內(nèi)信息存于 存貯器 中 ,可反復錄制 10萬次，并且能保存 100 年。 [7] ISD4004 引腳說明 ISD4004 系列工作電壓 3V， 單片錄放 8 至 16 分鐘，可反復錄音 10萬次，滿足報站所需要求。該芯片必須由微控制器控制，操作命令可通過串行通信接口 MISO 送入。由于公交車內(nèi)噪聲較大，所以采用 TDA2822集成功放電路。此功放電 路具有集成度高，外圍元件少，音質(zhì)好等特點。由于本功放為直接耦合，輸入信號時不能帶直流成分。如果有直流成分時，則必須在輸入端串接 左右的電容隔開，否則電流過大會造成揚聲器的燒毀。 [7] ISD4004芯片引腳圖及功能如圖 33： 圖 33 SS：低電平有效，即向 ISD4004 芯片發(fā)送指令，兩條指令間為高電平； MOSI：串行輸入端； MISO：串行輸出端； NC：空腳； AUDOUT：音頻信號輸出端，能驅(qū)動 5KΩ 負載； AMCAP：