【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 發(fā)送數(shù)據(jù)內(nèi)容 等 。 車(chē)站無(wú)線接收模塊是本次設(shè)計(jì)的主體部分，目的是接受站臺(tái)發(fā)送的信號(hào)，無(wú)線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊 手動(dòng)控制部分 語(yǔ)音錄放電路 顯示電路 單片機(jī)小系統(tǒng) 周期性觸發(fā)信號(hào) 編碼數(shù)據(jù)發(fā)射 圖 21 系統(tǒng)的工作原理圖 第二章 總體方案設(shè)計(jì) 8 在 無(wú)線數(shù)傳模塊 接受到 站臺(tái) 信號(hào) 后 ， 傳送到單片機(jī)，然后 通過(guò)單片機(jī)的控制，執(zhí)行相 應(yīng)的語(yǔ)音程序 ， 實(shí)現(xiàn)自動(dòng)報(bào)站。 學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 第三章 硬件電路的設(shè)計(jì) 硬件總體電路設(shè)計(jì) 目前，在公交車(chē)報(bào)站方面，也由傳統(tǒng)的人工報(bào)站，逐漸改變?yōu)槭褂脝纹瑱C(jī)控制的語(yǔ)音文字報(bào)站系統(tǒng)，現(xiàn)在車(chē)內(nèi)還能播放廣告，天氣 預(yù)報(bào)，新聞等，使人們?cè)诔俗卉?chē)的同時(shí)，也能通過(guò)多媒體了解世界； 同時(shí)，部分車(chē)輛里面還設(shè)有空調(diào)，即使在炎熱的夏天，就算車(chē)?yán)飻D滿了人，也會(huì)感到很涼快。我們此次采用無(wú)線數(shù)傳模塊組成的公交車(chē)自動(dòng)報(bào)站系統(tǒng)選用硬件連接總體結(jié)構(gòu)圖如下圖 ： PROTELL99 軟件簡(jiǎn)介 隨著電子技術(shù)的飛 速發(fā)展和新型電子元器件的不斷涌現(xiàn)，現(xiàn)代電子電路已經(jīng)變得越來(lái)越復(fù)雜。如何快捷，有效，準(zhǔn)確的完成電子電路的設(shè)計(jì)工作，已經(jīng)成為廣大設(shè)計(jì)人員十分關(guān)心的問(wèn)題。而另一方面，微型計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展，為我們提供了一個(gè)進(jìn)行電路附注設(shè)計(jì)的完美平臺(tái)。 Protell 99 是 Protell Technology公司與 1999年推出的運(yùn)行與 Windows系統(tǒng)下的 EDA（ Enterprise Digital Assistant， 企業(yè)數(shù)據(jù)處理終端）電子輔助設(shè)計(jì)軟件。在之前，許多軟件公司都推出了自己的電子線路輔助設(shè)計(jì)工具。電路設(shè)計(jì)者在 進(jìn)行電路設(shè)計(jì)的時(shí)候常常采用不同公司開(kāi)發(fā)的工具，這意味著設(shè)計(jì)者不僅需要掌握這些數(shù)目眾多的軟件使用方法，而且還要能夠熟練地在這些軟件之間進(jìn)行文件交換操作，并適應(yīng)各種軟件的使用風(fēng)格。隨著電子線路輔助設(shè)計(jì)功能的不斷強(qiáng)大，這些工具也變得越來(lái)越難鍵盤(pán)模塊 LCD 大屏幕顯示模塊 ISD1420 語(yǔ)音芯片模塊 PTR2022 無(wú)線數(shù)傳模塊 單片機(jī) 圖 硬件連接總體結(jié)構(gòu)圖 第三章 硬件電路設(shè)計(jì) 10 以學(xué)習(xí)和使用，給設(shè)計(jì)者帶來(lái)了很多困擾。而 Protell 99 被設(shè)計(jì)成了一個(gè)客戶/服務(wù)器應(yīng)用程序，完全消除了上述問(wèn)題帶來(lái)的困擾。在 Protell 99 提供的集成的客戶 /服務(wù)器環(huán)境中，設(shè)計(jì)者可以運(yùn)行各種服務(wù)器程序組件，如原理圖設(shè)計(jì)服務(wù)器，網(wǎng)絡(luò)表生成服務(wù)器，電路仿真服務(wù)器， PCB（ Printed Circuit Board，印制板）設(shè)計(jì)服務(wù)器和自動(dòng)布線服務(wù)器等。不論是 Protell 99 本身的組件還是來(lái)自第三方的設(shè)計(jì)組件，都可以很容易地嵌入到 Protell 99中，以增強(qiáng)其應(yīng)用功能?？蛻舫绦蛱峁┙o設(shè)計(jì)者一些基本的使用資源，如菜單，快捷欄，工具欄，狀態(tài)欄，工程管理器等等，設(shè)計(jì)者對(duì)這些資源可以自由定義，建立便于自己使用的菜單，快捷鍵，工具欄等 [14]。 Protell 99 雖然包含有數(shù)目眾多的服務(wù)器程序，但基本上可以分為 5個(gè)組件： 1）原理圖設(shè)計(jì)組件 2） PCB設(shè)計(jì)組件 3）自動(dòng)布 線組件 4）可編程邏輯器件組件 5）電路仿真組件 各部分功能分述如下 [2]： 原理圖設(shè)計(jì)組件可以進(jìn)行原理圖和層次原理圖的設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)者可以將整個(gè)電路系統(tǒng)分為幾個(gè)小系統(tǒng)，小系統(tǒng)又可分為幾個(gè)功能模塊，功能模塊再分為幾個(gè)基本的模塊，最后，設(shè)計(jì)者進(jìn)行基本模塊的設(shè)計(jì)，并依照各層次的關(guān)系將基本模塊組織起來(lái)，完成整個(gè)電路系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。相反，設(shè)計(jì)者也可以從基本模塊的設(shè)計(jì)著手，實(shí)現(xiàn)自底向上的設(shè)計(jì)。 PCB設(shè)計(jì)組件的主要功能是用于設(shè)計(jì)出印制電路板圖，其設(shè)計(jì)分辨率可以達(dá)到 （ mil 為英制毫吋單位， 1mil=），能夠設(shè)計(jì)的工作層數(shù)達(dá)32層 。 和原理圖設(shè)計(jì)組件一樣， PCB設(shè)計(jì)組件也提供有強(qiáng)大的編輯功能，如庫(kù)文件創(chuàng)建，修改功能和報(bào)表輸出等功能。另外，它與自動(dòng)布線組件相結(jié)合。有助于設(shè)計(jì)者擺脫沉重的手動(dòng)布線工作，并且由于其具備在線式的設(shè)計(jì)規(guī)則檢查功能，所以在歲大程度上避免了設(shè)計(jì)者的失誤。 自動(dòng)布線組件是為 PCB設(shè)計(jì)組件服務(wù)的，用以實(shí)現(xiàn)電路板布線的自動(dòng)化。它作為一個(gè)服務(wù)器程序，內(nèi)嵌于 PCB設(shè)計(jì)組件中。自動(dòng)布線組件基于人工智能技術(shù)，它可對(duì) PCB 板進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，所采用的拆線似 學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 的多層迷宮式布線等算法，可以同時(shí)進(jìn) 行全部信號(hào)層的自動(dòng)布線，并進(jìn)行優(yōu)化。 設(shè)計(jì)者可以采用兩種方法進(jìn)行可編程邏輯器件設(shè)計(jì)： 1）在原理圖設(shè)計(jì)組件中使用專用的 PLD（ Programmable Logic Device，可編程邏輯器件）庫(kù) “ ” 來(lái)進(jìn)行器件的設(shè)計(jì)。 2）采用 CUPL語(yǔ)言來(lái)編寫(xiě) PLD的功能描述文件。完成可編程邏輯器件的設(shè)計(jì)后，設(shè)計(jì)者對(duì)器件進(jìn)行編譯操作，生成熔絲文件，用以制作具備特定功能的元器件。 設(shè)計(jì)者可依據(jù)庫(kù)中提供的 仿真元件 庫(kù) “ ” ，在原理圖設(shè)計(jì)組件中進(jìn)行電路設(shè)計(jì)，最后使用電路仿真組件對(duì) 所設(shè)計(jì)的電路進(jìn)行仿真，并根據(jù)輸出信號(hào)的狀態(tài)調(diào)整電路的設(shè)計(jì)。顯然，這個(gè)組件給設(shè)計(jì)者的電路設(shè)計(jì)工作帶來(lái)了極大的不便，有助于減少設(shè)計(jì)者工作中的失誤。 軟件使用中的問(wèn)題 Protel中常用元件的封裝 ： 以下元件在 Protel DOS Schematic (以上是 schlib) (以上是 PCBlib)等庫(kù)文件中，可以使用通配符 “ *” 進(jìn)行查找 ：（ 提醒 :使用封裝時(shí) 最好少用水平 /垂直翻轉(zhuǎn)功能；自己建好的元件庫(kù)或者 PCB，一定要 1:1 的打印出來(lái)，和實(shí)際比較，以確保無(wú)誤；有條件的話，盡量先買(mǎi)好器件，再定封裝，可以節(jié)省很多時(shí)間。 ） 常用原件封裝表 ： 電阻，小 電感 小電容 電解電容 () 1210/1812/2220 等 小功率 三極 管 TO92A/B SOT23 大功率三極管 (三端穩(wěn)壓 ) T0220 小功率二極管 雙列 IC DIPxx SOxx（ xx代表引腳數(shù)） 有源晶振 DIP14(保留四個(gè)頂點(diǎn)去掉中間 10個(gè)焊盤(pán) ) 四方型 IC 大部分需要自己用向?qū)М?huà)尺寸參照 datasheet 接插件 SIPxx/IDCxx DB9/DB25 第三章 硬件電路設(shè)計(jì) 12 由 SCH生成 PCB時(shí)提示出錯(cuò)： sch編輯界面中選擇 design– updatepcb 在出現(xiàn)的對(duì)話框中按 “ Preview Change” 按鈕，選中 Only show Errors會(huì)列出所有錯(cuò)誤： 1） footprint not found ：確保所有的器件都指定了封裝；確保指定的封裝名與 PCB 中的 封裝名一致；確保你的庫(kù)已經(jīng)打開(kāi)或者被添加。 2） node not found ：確認(rèn)沒(méi)有 “ footprint not found” 類型的錯(cuò)誤；編輯 PCBlib將對(duì)應(yīng)引腳名改成沒(méi)有找到的那個(gè) node。 3） Duplicate sheet number ： degisnoptionsanization 給每張子電路圖編號(hào)。 二極管的引腳錯(cuò)誤：這是 Protel99SE的一個(gè)經(jīng)典問(wèn)題，它的 pcb 庫(kù)和 sch庫(kù)的引腳名不同， 一個(gè)叫 1， 2；一個(gè)叫 A， K。修改辦法：新建一個(gè)封裝，統(tǒng)一用 12或者 AK。 電容，二極 管，三極管等器件的極性問(wèn)題：直插鋁電解：負(fù)極附近有黑色的“ ” 標(biāo)記，如果沒(méi)有剪腿的話，長(zhǎng)腿為正 。 貼片 鉭電解：有橫杠的一頭為正。 二極管： 有圈的一頭為負(fù) 一些基本概念和術(shù)語(yǔ)： OC(Open Drain):集電極 (漏極 )開(kāi)路輸出使用上拉電阻后可以適應(yīng)不同的接口電平，并具有 “ 線與 ” 的功能（即兩個(gè)輸出端直接相連就可以實(shí)現(xiàn) “ and” 邏輯 )上拉下拉 :即將輸出節(jié)點(diǎn)通過(guò)電阻連接到電源（上拉）或地（下拉）。 OC輸出器件必須使用上拉電阻以輸出高電平，此外為了加大輸出引腳的 驅(qū)動(dòng) 能力也常使用上拉電阻（典型的如單片機(jī)） 。 單片機(jī)控制部分 單片機(jī)的全稱為單片微型計(jì)算機(jī)，他是微電子技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)有機(jī)結(jié)合的成功典范，近年來(lái)，以 MCS51 系列單片機(jī)為基礎(chǔ)的各種單片機(jī)系列以及單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的“傻瓜”化給測(cè)控領(lǐng)域、智能儀器、家用電器等領(lǐng)域帶來(lái)真正實(shí)惠，它消除了非計(jì)算機(jī)專業(yè)人員自己設(shè)計(jì)一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的技術(shù)壁壘。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)隨意性、規(guī)模隨意性和空間隨意性，給我們?cè)O(shè)計(jì)帶來(lái)了極大的方便，本次基于無(wú)線數(shù)傳模塊的單片機(jī)自動(dòng)報(bào)站系統(tǒng)，其核心部分為 MCS51系列單片 機(jī)， 學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 用擴(kuò)展無(wú)線數(shù)傳模塊的組成公交車(chē)的自動(dòng)報(bào)站系統(tǒng)，其硬件控制組成電路， 包含無(wú)線數(shù)傳模塊與單片機(jī)的連接和通訊，以及語(yǔ)音報(bào)站， LED顯示，按鍵部分與單片機(jī)硬件如何連接，其介紹分別如下： 單片機(jī)的發(fā)展歷程 單片機(jī)是大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路技術(shù)發(fā)展的結(jié)果，是微型計(jì)算機(jī)發(fā)展的一個(gè)重要分支，他應(yīng)用面廣、發(fā)展快。單片機(jī)發(fā)展到今天經(jīng)歷了如下 5個(gè)階段： 第一階段（ 1974 年 ～ 1979年）：?jiǎn)纹瑱C(jī)的初級(jí)階段。由于受當(dāng)時(shí)生產(chǎn)工藝水平和集成度的限制，單片機(jī)采用雙片形式，且功能比較簡(jiǎn)單。 第二階段（ 1976 年 ～ 1979年）：低性能單片機(jī)階段。此時(shí)的單片機(jī)才是真正的 8位單片微型計(jì)算機(jī)，體積小 ，功能全。在單塊芯片上集成有 CPU、并行口、定時(shí)器、 RAM和 ROM 等器件。 第三階段（ 1979 年 ～ 1982年）：高性能單片機(jī)階段。此階段的單片機(jī)品種多、功能強(qiáng)，一般片內(nèi) ROM、 RAM都相對(duì)增大，尋址范圍可達(dá) 64KB，并且有串行輸入/輸出接口，還可以進(jìn)行多級(jí)中斷處理。這一階段的單片機(jī)以 Intel公司的 MCS51系列位代表，其技術(shù)特點(diǎn)是完善了外部總線，并確立了單片機(jī)的控制功能。外部并行總線規(guī)范化位 16 位地址總線，用以尋址外部 64KB的程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器空間， 8位數(shù)據(jù)總線及相應(yīng)的控制總線，形成了完整的并行三 總線結(jié)構(gòu)。同時(shí)還提供了多機(jī)通信功能的串行 I/O口，具有對(duì)級(jí)中斷處理， 16位的定時(shí) /計(jì)數(shù)器，片內(nèi) RAM和 ROM容量增大，有的片內(nèi)還帶有 A/D轉(zhuǎn)換接口。 第四階段（ 1982 年 ～ 1990 年）： 16 位單片機(jī)和 8 位高性能單片機(jī)并行開(kāi)發(fā)階段。它們最大的特點(diǎn)是實(shí)時(shí)處理能力強(qiáng)，生產(chǎn)工藝先機(jī)，集成度高，內(nèi)部功能強(qiáng)，而且允許用戶采用工業(yè)控制的專門(mén)編程語(yǔ)言編程，如 PL/M、 C 語(yǔ)言、 BASIC語(yǔ)言等。如 Intel公司生產(chǎn)的 MCS96系列和 ATMEL公司生產(chǎn)的 8XC552 系列，特別適合用于實(shí)時(shí)控制。 第五階段（ 1990 年至今）：超 性能單片機(jī)階段。 1990年 2月美國(guó)推出的 i8086超級(jí)單片機(jī)轟動(dòng)了計(jì)算機(jī)界，它的運(yùn)算速度為 /秒，可進(jìn)行 32位整數(shù)運(yùn)算、 64浮點(diǎn)運(yùn)算，同時(shí)片內(nèi)具有一個(gè)三維圖形處理器，可構(gòu)成超級(jí)圖形工作站。隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，巨型計(jì)算機(jī)單片化將成為現(xiàn)實(shí)。 第三章 硬件電路設(shè)計(jì) 14 單片機(jī)的應(yīng)用 目前單片機(jī)滲透到我們生活的各個(gè)領(lǐng)域，幾乎很難找到哪個(gè)領(lǐng)域沒(méi)有單片機(jī)的蹤跡。 它 廣泛應(yīng)用于儀器儀表、家用電器、醫(yī)用設(shè)備、航空航天、專用設(shè)備的智能化管理及過(guò)程控制等領(lǐng)域，大致可分如下幾個(gè)范疇 [5]： 單片機(jī)具 有體積小、功耗低、控制功能強(qiáng)、擴(kuò)展靈活、微型化和使用方便等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于儀器儀表中，結(jié)合不同類型 的傳感器 ，可實(shí)現(xiàn)諸如電壓、功率、頻率、濕度、溫度、流量、速度、厚度、角度、長(zhǎng)度、硬度、元素、壓力等物理量的測(cè)量。采用單片機(jī)控制使得儀器儀表數(shù)字化、智能化、微型化，且功能比起采用電子或數(shù)字電路更加強(qiáng)大。例如精密的測(cè)量設(shè)備 (如功率計(jì)，示波器等 各種分析儀）。 用單片機(jī)可以構(gòu)成形式多樣的控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。例如工廠流水線的智能化管理，電梯智能化控制、各種報(bào)警系統(tǒng)，與計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)構(gòu)成二級(jí) 控制系統(tǒng)等。 可以這樣說(shuō)，現(xiàn)在的家用電器基本上都采用了單片機(jī)控制，從電飯褒、洗衣機(jī)、電冰箱、空調(diào)機(jī)、彩電、其他音響視頻器材、再到電子秤量設(shè)備，五花八門(mén)，無(wú)所不在。 現(xiàn)代的單片機(jī)普遍具備通信接口，可以很方便地與計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，為在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和通信設(shè)備間的應(yīng)用提供了極好的物質(zhì)條件，現(xiàn)在的通信設(shè)備基本上都實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)智能控制，從手機(jī)，電話機(jī)、小型 程控交換機(jī)、 樓宇自動(dòng)通信呼叫系統(tǒng)、列車(chē)無(wú)線通信、再到日常工作中隨處可見(jiàn)的移動(dòng)電話，集群移動(dòng) 通信，無(wú)線電對(duì)講機(jī)等。 單片機(jī)在醫(yī)用設(shè)備中的用途亦相當(dāng)廣泛，例如醫(yī)用呼吸機(jī)，各種分析儀，監(jiān)護(hù)儀，超聲診斷設(shè)備及病床呼叫系統(tǒng)等等。 學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 某些專用單片機(jī)設(shè)計(jì)用于實(shí)現(xiàn)特定功能，從而在各種電路中進(jìn)行模塊化應(yīng)用，而不要求使用人員了解其內(nèi)部結(jié)構(gòu)。如音樂(lè)集成單片機(jī)，看似簡(jiǎn)單的功能，微縮在純電子芯片中（有別于磁帶機(jī)的原理），就需要復(fù)雜的類似于計(jì)算機(jī)的原理。如：音樂(lè)信號(hào)以數(shù)字的形式存于存儲(chǔ)器中（類似于ROM），由微控制器讀出，轉(zhuǎn)化為模擬音樂(lè)電信號(hào)（類 似于聲卡） [9]。 MCS51 單片機(jī)的基本結(jié)構(gòu) MCS51 單片機(jī)是在一塊芯片中集成了