【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 機(jī)對(duì)話的重要工具。液晶顯示器按其功能可分為三類(lèi)：筆段式液晶顯示器、字符點(diǎn)陣式液晶顯示器和圖形點(diǎn)陣式液晶顯示器。前兩種可顯示數(shù)字、字符和符號(hào)等，而圖形點(diǎn)陣式液晶顯示器還可以顯示漢字和任意圖形，達(dá)到圖文并茂的效果，其應(yīng)用越來(lái)越廣泛。本設(shè)計(jì)采用SMG12864ZK液晶顯示模塊作為巡跡廣告機(jī)器人的廣告顯示模塊。SMG12864ZK 液晶顯示模塊SMG12864ZK 液晶顯示模塊是12864 點(diǎn)陣的漢字圖形型液晶顯示模塊，可顯示漢字及圖形，內(nèi)置國(guó)標(biāo)GB2312 碼簡(jiǎn)體中文字庫(kù)（16X16 點(diǎn)陣）、128 個(gè)字符（8X16 點(diǎn)陣）及64X256 點(diǎn)陣顯示RAM（GDRAM）。可與CPU 直接接口，提供兩種界面來(lái)連接微處理機(jī)：8位并行及行兩種連接方式。具有多種功能：光標(biāo)顯示、畫(huà)面移位、睡眠模式等。 SMG12864ZK引腳功能說(shuō)明引腳名稱(chēng)方向說(shuō)明引腳名稱(chēng)方向說(shuō)明1VSS電源負(fù)極11DB4I/O數(shù)據(jù)42VDD電源正極(+5v)12DB5I/O數(shù)據(jù)53VOLCD 偏壓輸入13DB6I/O數(shù)據(jù)64RS(CS)H/L數(shù)據(jù)/命令選擇端14DB7I/O數(shù)據(jù)75R/WH/L讀/寫(xiě)控制信號(hào)15PSBH/LH:并行數(shù)據(jù)模式L:串行數(shù)據(jù)模式6E(SCLK)H,/L使能信號(hào)16NC空腳7DB0I/O數(shù)據(jù)017/RSTH/L復(fù)位端(L:復(fù)位)8DB1I/O數(shù)據(jù)118NC空腳9DB2I/O數(shù)據(jù)219BLA背光源極10DB3I/O數(shù)據(jù)320BLK背光源極SMG12864ZK主要技術(shù)參數(shù)。 SMG12864ZK主要技術(shù)參數(shù)顯示容量工作電壓工作電流背光源工作電流點(diǎn)尺寸模塊最佳工作電壓背光源顏色128X64 點(diǎn)陣～()(WXH)mm黃綠()SMG12864ZK的顯示步驟 顯示資料RAM（DDRAM）顯示資料RAM 提供642 個(gè)位元組的空間，最多可以控制4 行16 字（64 個(gè)字）的中文字型顯示，當(dāng)寫(xiě)入顯示資料RAM 時(shí)，可以分別顯示CGROM、HCGROM 與CGRAM 的字型；ST7920A 可以顯示三種字型，分別是半寬的HCGROM 字型、CGRAM 字型及中文CGROM 字型，三種字型的選擇，由在DDRAM 中寫(xiě)入的編碼選擇，在0000H—0006H 的編碼中將自動(dòng)的結(jié)合下一個(gè)位元組，組成兩個(gè)位元組的編碼達(dá)成中文字型 的編碼（A140—D75F），各種字型詳細(xì)編碼如下：1) 顯示半寬字型：將8 位元資料寫(xiě)入DDRAM 中，范圍為02H—7FH 的編碼。2) 顯示CGRAM 字型：將16 位元資料寫(xiě)入DDRAM 中，總共有0000H，0002H，0004H，0006H 四種編碼。3) 顯示中文字形：將16 位元資料寫(xiě)入DDRAMK，范圍為A1A1H—F7FEH 的編碼。 繪圖RAM（GDRAM）繪圖顯示RAM 提供6432 個(gè)位元組的記憶空間，最多可以控制25664 點(diǎn)的二維繪圖緩沖空間，在更改繪圖RAM 時(shí)，先連續(xù)寫(xiě)入水平與垂直的坐標(biāo)值，再寫(xiě)入兩個(gè)8 位元的資料到繪圖RAM，而地址計(jì)數(shù)器（AC）會(huì)自動(dòng)加一；在寫(xiě)入繪圖RAM 的期間，繪圖顯示必須關(guān)閉，整個(gè)寫(xiě)入繪圖RAM 的步驟如下：1) 關(guān)閉繪圖顯示功能；2) 先將垂直的坐標(biāo)（Y）寫(xiě)入繪圖RAM 地址；3) 再將水平的位元組坐標(biāo)（X）寫(xiě)入繪圖RAM 地址；4) 將D15——D8 寫(xiě)入到RAM 中；5) 將D7——D0 寫(xiě)入到RAM 中；6) 打開(kāi)繪圖顯示功能。SMG12864ZK與單片機(jī)硬件連接方式 與80C51并口方式5V5V80C51SMG12864ZKDB0BLKEBLARSTYR/WPSBRSDB7SMG12864ZK 。 80C51并口連接方式與80C51串口方式SMG12864ZK 。 80C515V5VPSBBLARSTYCSSTDSCLKBLKSMG12864ZK 80C51串口連接方式串口與并口的傳輸方式不一樣，串行口只能用1條線傳輸一位數(shù)據(jù)，每次傳輸一個(gè)字節(jié)的一位；并口是可以并發(fā)數(shù)據(jù)地，可以同時(shí)傳輸多位。并行口由于同時(shí)傳輸更多的信息，速度明顯高于串行口，因此，巡跡廣告機(jī)器人的廣告顯示功能部分設(shè)計(jì)采用與單片機(jī)80C51的并口方式。第6章 語(yǔ)音錄放設(shè)計(jì) 錄放是指利用數(shù)字技術(shù)對(duì)語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行采集、處理、并且在一定存儲(chǔ)設(shè)備中進(jìn)行存儲(chǔ)，并可在需要時(shí)進(jìn)行輸出的過(guò)程。由于相對(duì)于模擬設(shè)備來(lái)說(shuō)，數(shù)字設(shè)備易于集成、小型化、成本更低，同時(shí)更為穩(wěn)定，且操作更為直接、方便，使得數(shù)字語(yǔ)音錄放系統(tǒng)目前在各種領(lǐng)域中都得到了廣泛的應(yīng)用。例如監(jiān)控環(huán)境中使用的語(yǔ)音采集系統(tǒng)；再如家庭或?qū)W校中使用的語(yǔ)音復(fù)讀機(jī)等，都可看作是數(shù)字語(yǔ)音錄放系統(tǒng)的典型應(yīng)用。然而目前一般的數(shù)字語(yǔ)音錄放系統(tǒng)中，對(duì)語(yǔ)音只是進(jìn)行簡(jiǎn)單的采集、存儲(chǔ)和播放；雖然可以較大程度上保證語(yǔ)音的保真度，但過(guò)多的語(yǔ)音數(shù)據(jù)會(huì)造成對(duì)大量存儲(chǔ)設(shè)備的需求。對(duì)于大型系統(tǒng)，可通過(guò)采用大容量的硬盤(pán)、甚至大規(guī)模的磁盤(pán)陣列來(lái)解決；但是對(duì)于小型的設(shè)備，例如便攜式的語(yǔ)音復(fù)讀機(jī)，由于容量有限，則不能采用同樣的方法。隨著科技的進(jìn)步和社會(huì)的發(fā)展，現(xiàn)代電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)越來(lái)越注重產(chǎn)品的易使用型，人機(jī)界面一定要良好。聲音、圖象等做為人類(lèi)交往的最重要手段，也被體現(xiàn)在電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)中。采用一顆語(yǔ)音芯片，讓產(chǎn)品開(kāi)口說(shuō)話，可以起到強(qiáng)化宣傳品牌、指導(dǎo)用戶使用、故障緊急提示、娛樂(lè)等功能，使產(chǎn)品設(shè)計(jì)新穎實(shí)用、先聲奪人、出奇制勝。不同的產(chǎn)品功能設(shè)計(jì)和市場(chǎng)需求，在設(shè)計(jì)時(shí)必須正確選用不同的語(yǔ)音芯片或組件，以達(dá)到最佳的性價(jià)比。本設(shè)計(jì)采用了ISD4004語(yǔ)音錄放芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)巡跡廣告機(jī)器人的錄放功能。 語(yǔ)音錄放芯片ISD4004 概述ISD4004 系列工作電壓3V,單片錄放時(shí)間8 至16 分鐘,音質(zhì)好,適用于移動(dòng)電話及其他便攜式電子產(chǎn)品中。芯片采用CMOS 技術(shù),內(nèi)含振蕩器、防混淆濾波器、平滑濾波器、音頻放大器、自動(dòng)靜噪及高密度多電平閃爍存貯陳列。芯片設(shè)計(jì)是基于所有操作必須由微控制器控制,操作命令可通過(guò)串行通信接口(SPI 或Microwire)送入。芯片采用多電平直接模擬量存儲(chǔ)技術(shù), 每個(gè)采樣值直接存貯在片內(nèi)閃爍存貯器中,因此能夠非常真實(shí)、自然地再現(xiàn)語(yǔ)音、音樂(lè)、音調(diào)和效果聲,避免了一般固體錄音電路因量化和壓縮造成的量化噪聲和金屬聲。采樣頻率可為 ,頻率越低,錄放時(shí)間越長(zhǎng),而音質(zhì)則有所下降,片內(nèi)信息存于閃爍存貯器中,可在斷電情況下保存100 年(典型值),反復(fù)錄音10 萬(wàn)次。其內(nèi)部錄音時(shí)，外部音頻信號(hào)通過(guò)話筒輸入和線路輸入方式進(jìn)入，話筒可采用普通的駐極體話筒，在芯片內(nèi)話筒放大器帶自動(dòng)增益調(diào)節(jié)，由外接阻容件設(shè)定響應(yīng)速度和增益范圍。若信號(hào)幅度100mv左右即可直接進(jìn)入線路輸入端，音頻信號(hào)由內(nèi)部濾波器、采樣電路處理后以模擬量方式存入專(zhuān)用快閃存儲(chǔ)器中。由于快閃存儲(chǔ)器是非易失器件，斷電等因素不會(huì)使存儲(chǔ)的語(yǔ)音丟失。放音時(shí)芯片內(nèi)讀邏輯電路從FLASHRAM中取出信號(hào)， ISD4004引腳圖經(jīng)過(guò)一個(gè)低通濾波器送到功率放大器中，然后直接推動(dòng)外部的喇叭放音。廠家要求外接喇叭為16歐姆，實(shí)際試驗(yàn)用816歐姆均可。 ISD4004管腳功能說(shuō)明及其與單片機(jī)的接口電路 ISD4004管腳功能說(shuō)明：電源:(VCCA,VCCD) 為使噪聲最小,芯片的模擬和數(shù)字電路使用不同的電源總線,并且分別引到外封裝的不同管腳上,模擬和數(shù)字電源端最好分別走線,盡可能在靠近供電端處相連,而去耦電容應(yīng)盡量靠近器件。地線:(VSSA,VSSD) 芯片內(nèi)部的模擬和數(shù)字電路也使用不同的地線。同相模擬輸入(ANA IN+) 這是錄音信號(hào)的同相輸入端。輸入放大器可用單端或差分驅(qū)動(dòng)。單端輸入時(shí),信號(hào)由耦合電容輸入,最大幅度為峰峰值32mV,耦合電容和本端的3KΩ電阻輸入阻抗決定了芯片頻帶的低端截止頻率。差分驅(qū)動(dòng)時(shí),信號(hào)最大幅度為峰峰值16mV，為ISD33000 系列相同。反相模擬輸入(ANA IN) 差分驅(qū)動(dòng)時(shí),這是錄音信號(hào)的反相輸入端。信號(hào)通過(guò)耦合電容輸入,最大幅度為峰峰值16mV。音頻輸出(AUD OUT) 提供音頻輸出,可驅(qū)動(dòng)5KΩ的負(fù)載。片選(SS) 此端為低,即向該ISD4004 芯片發(fā)送指令，兩條指令之間為高電平。串行輸入(MOSI) 此端為串行輸入端，主控制器應(yīng)在串行時(shí)鐘上升沿之前半個(gè)周期將數(shù)據(jù)放到本端,供ISD 輸入。串行輸出(MISO) ISD 的串行輸出端。ISD 未選中時(shí),本端呈高阻態(tài)。串行時(shí)鐘(SCLK) ISD 的時(shí)鐘輸入端,由主控制器產(chǎn)生,用于同步MOSI 和MISO 的數(shù)據(jù)傳輸。數(shù)據(jù)在SCLK上升沿鎖存到ISD,在下降沿移出ISD。中斷(/INT) 本端為漏極開(kāi)路輸出。ISD 在任何操作(包括快進(jìn))中檢測(cè)到EOM 或OVF 時(shí),本端變低并保持。中斷狀態(tài)在下一個(gè)SPI 周期開(kāi)始時(shí)清除。中斷狀態(tài)也可用RINT 指令讀取。OVF 標(biāo)志指示ISD的錄、放操作已到達(dá)存儲(chǔ)器的未尾。EOM 標(biāo)志只在放音中檢測(cè)到內(nèi)部的EOM 標(biāo)志時(shí),此狀態(tài)位才置1。行地址時(shí)鐘(RAC) 漏極開(kāi)路輸出。每個(gè)RAC 周期表示ISD 存儲(chǔ)器的操作進(jìn)行了一行(ISD4004 系列中的存貯器共2400 行)。該信號(hào)175ms 保持高電平,低電平為25ms?？爝M(jìn)模式下,RAC 是高電平, 為低電平。該端可用于存儲(chǔ)管理技術(shù)。外部時(shí)鐘(XCLK) 本端內(nèi)部有下拉元件。芯片內(nèi)部的采樣時(shí)鐘在出廠前已調(diào)校,誤差在 +1%內(nèi)。商業(yè)級(jí)芯片在整個(gè)溫度和電壓范圍內(nèi), 頻率變化在+%內(nèi)。工業(yè)級(jí)芯片在整個(gè)溫度和電壓范圍內(nèi),頻率變化在6/+4%內(nèi),此時(shí)建議使用穩(wěn)壓電源。若要求更高精度,可從本端輸入外部時(shí)鐘。由于內(nèi)部的防混淆及平滑濾波器已設(shè)定,故上述推薦的時(shí)鐘頻率不應(yīng)改變。輸入時(shí)鐘的占空比無(wú)關(guān)緊要,因內(nèi)部首先進(jìn)行了分頻。在不外接地時(shí)鐘時(shí),此端必須接地。自動(dòng)靜噪(AMCAP) 當(dāng)錄音信號(hào)電平下降到內(nèi)部設(shè)定的某一閾值以下時(shí),自動(dòng)靜噪功能使信號(hào)衰弱,這樣有助于養(yǎng)活無(wú)信號(hào)(靜音)時(shí)的噪聲。通常本端對(duì)地接1mF 的電容,構(gòu)成內(nèi)部信號(hào)電平峰值檢測(cè)電路的一部分。檢出的峰值電平與內(nèi)部設(shè)定的閾值作比較,決定自動(dòng)靜噪功能的翻轉(zhuǎn)點(diǎn)。大信號(hào)時(shí),自動(dòng)靜噪電路不衰減,靜音時(shí)衰減6dB。1mF 的電容也影響自動(dòng)靜噪電路對(duì)信號(hào)幅度的響應(yīng)速度。本端接VCCA 則禁止自動(dòng)靜噪。 ISD4004與80C51單片機(jī)的接口電路第7章 巡跡廣告機(jī)器人的整體設(shè)計(jì) 巡跡廣告機(jī)器人的硬件原理圖巡跡廣告機(jī)器人的硬件原理圖見(jiàn)附錄二。從電路圖中，可以很顯然的得出一個(gè)結(jié)論：在本論文的前面幾章講述了微控制器的應(yīng)用、光電傳感器的原理、步進(jìn)電機(jī)的使用、液晶顯示和語(yǔ)音錄放等等知識(shí)，巡跡廣告機(jī)器人就是上述諸多技術(shù)的集成。 巡跡廣告機(jī)器人的俯視圖。7920141618171100615283151219813114 巡跡廣告機(jī)器人的俯視圖。 巡跡廣告機(jī)器人的俯視圖的說(shuō)明序號(hào)名稱(chēng)序號(hào)名稱(chēng)1右傳感器11喇叭2中傳感器12電池盒3左傳感器13液晶顯示屏4錄、放控制鍵（/RE）14右輪5停止鍵 (/CE)15左輪6]第一段控制鍵（/M1）16復(fù)位按扭7第二段控制鍵（/M2）17左步進(jìn)電機(jī)8第三段控制鍵（/M3）18右步進(jìn)電機(jī)9第四段控制鍵（/M4）19啟動(dòng)按扭10麥克風(fēng)20萬(wàn)向輪巡跡廣告機(jī)器人的場(chǎng)景圖巡跡廣告機(jī)器人的場(chǎng)景要求：地面為墨綠色的地板膠，在上粘有白色的指示線，路線設(shè)置為一段不交叉的曲線,線寬略大于兩相鄰傳感器的距離。小車(chē)在啟動(dòng)時(shí)，中間傳感器應(yīng)正對(duì)白線。起點(diǎn)終點(diǎn)小車(chē) 巡跡廣告機(jī)器人的場(chǎng)景圖在實(shí)際設(shè)計(jì)中，出于對(duì)一些復(fù)雜場(chǎng)景的考慮，可對(duì)機(jī)器人做如下一些改進(jìn)：1) 當(dāng)劃定的白線小于一定的寬度時(shí)，即小于機(jī)器人相鄰二傳感器之間的距離時(shí)，可增加機(jī)器人的檢測(cè)點(diǎn)，檢測(cè)點(diǎn)的布局可做不規(guī)則排列，使同時(shí)多傳感器能檢測(cè)到白線，以提高機(jī)器人識(shí)別路線的檢測(cè)準(zhǔn)確度跟穩(wěn)定性，但增加機(jī)器人的檢測(cè)點(diǎn)對(duì)單片機(jī)的開(kāi)銷(xiāo)較大，單片機(jī)要花大量時(shí)間用來(lái)檢測(cè)及處理收集來(lái)的信息，影響巡跡的效率，而且這樣也增加了硬件安裝和編制軟件的復(fù)雜程度。當(dāng)白線寬度較寬時(shí)，三個(gè)傳感器都能檢測(cè)到白線，當(dāng)某一個(gè)傳感器不能檢測(cè)到白線時(shí)，即可做相應(yīng)的左轉(zhuǎn)或者右轉(zhuǎn)，這種情況一般較好解決。2) 步進(jìn)電機(jī)的速度控制，我們可以改變步進(jìn)電機(jī)的輸入脈沖的個(gè)數(shù)或調(diào)節(jié)脈寬實(shí)現(xiàn)對(duì)步進(jìn)電機(jī)的速度控制，即當(dāng)行走為直線時(shí)，可加快其行走速度，當(dāng)在一些比較彎曲的地方需要做大幅度的方向調(diào)節(jié)時(shí)，速度就不能過(guò)大，否則很容易沖出直線，使三個(gè)傳感器都未能檢測(cè)到白線而不能回到巡跡狀態(tài)。此時(shí)，當(dāng)單片機(jī)控制轉(zhuǎn)彎時(shí)，即當(dāng)左傳感器或右傳感器檢測(cè)到白線時(shí)，要求一步進(jìn)電機(jī)的速度要求很慢甚至停止，這都可以改進(jìn)單片機(jī)的左轉(zhuǎn)或右轉(zhuǎn)程序來(lái)控制。3) 在實(shí)際巡跡狀態(tài)下，當(dāng)出現(xiàn)白線相交叉的情況時(shí)，由于行走曲線在一定距離其彎曲程度不會(huì)很大，可以適當(dāng)設(shè)定步進(jìn)電機(jī)的速度，使當(dāng)其三傳感器都檢測(cè)到白線時(shí)，由于慣性的作用或?qū)Σ竭M(jìn)電機(jī)加一延時(shí)脈沖，使其沖出交叉區(qū)域。繼續(xù)沿原曲線行走。4) 當(dāng)指定白線設(shè)定有終點(diǎn)或當(dāng)機(jī)器人沖出白線時(shí)，可以設(shè)定其自動(dòng)