【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 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 FLASH存貯器中 ,可在斷電情況下保存 100 年 (典型值 ),反北京聯(lián)合大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 12 復(fù)錄音 10 萬次。 存儲(chǔ)空間被一個(gè)小段長(zhǎng)單位任意分段或不分段，多段存 儲(chǔ)結(jié)構(gòu)加上片內(nèi)存儲(chǔ)管理制度，可以方便的實(shí)現(xiàn)靈活搭配、任意播放的播放效果。內(nèi)部的存儲(chǔ)器是閃爍存儲(chǔ)器，聲音信息的每個(gè)采樣值存儲(chǔ)在片內(nèi)閃爍存儲(chǔ)器中，這樣可以反復(fù)讀寫內(nèi)部信息、在斷電情況下長(zhǎng)時(shí)間保存信息。芯片是基于所有操作必須由單片機(jī)之類的微控制器控制的理念設(shè)計(jì)的，微控制器可以對(duì)工作在 SPI 串行接口的 ISSD4004 語音芯片執(zhí)行控制， SPI 是同步串行數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議。 ISD4004 芯片管腳圖如圖 6 所示： 圖 6 ISD4004 芯片管腳圖 電源 (VCCA， VCCD)： 為使噪聲最小，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)。 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。 北京聯(lián)合大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 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。 中斷 (/INT)： 本端為漏極開路輸出。 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 周期開始時(shí)清除。中斷狀態(tài)也可用RINT 指令讀取。 行地址時(shí)鐘 (RAC)： 漏極開路輸出。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)。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。 在設(shè)計(jì)中要注重 ISD4004 的實(shí)際應(yīng)用、語音播放過程的與單片機(jī)程序的配合時(shí)序，而不是它的內(nèi)部構(gòu)造結(jié)構(gòu)。 ISD 芯片在上電 操作后有一個(gè)延時(shí)時(shí)間，所以在單片機(jī)對(duì)芯片上電后先經(jīng)過規(guī)定的延時(shí)時(shí)間才可以發(fā)出第一個(gè)操作指令。 LED 顯示屏幕選擇 屏幕顯示在生活中很多地方都可以遇到，有的是采用液晶顯示屏，有的是采用LCD 顯示屏，有的是采用 LED 顯示屏。這些都是經(jīng)過成本的估計(jì)、顯示的效果、工作穩(wěn)定性能、實(shí)現(xiàn)難易程度等綜合考慮而選定的。 LED 之所以受到廣泛重視而得到迅速發(fā)展，是與它本身所具有的優(yōu)點(diǎn)分不開的。這些優(yōu)點(diǎn)概括起來是：亮度高、工作電壓低、功耗小、大型化、壽命長(zhǎng)、耐沖擊和性能穩(wěn)定。 LED 的發(fā)展前景極為廣闊，正朝著更高亮度、更高耐 氣候性、更高的發(fā)光密度、更高的發(fā)光均勻性，可靠性、全色化方向 發(fā)展。 在公交車上顯示站點(diǎn)名需要顯示的清楚明亮，而公交車是城市公共設(shè)施不適合采用成本過高的設(shè)施，還要必須設(shè)備的耐用性。 LED 顯示屏正好符合以上種種要求，所以本次設(shè)計(jì)使用 LED 點(diǎn)陣顯示屏。 LED 顯示屏是由若干個(gè)橫平豎直排列整齊的發(fā)光管組成的。當(dāng)使用它顯示我們需要看到的信息的時(shí)候，使用單片機(jī)的控制程序有選擇性的點(diǎn)亮其中的 一些發(fā)光管，組成亮、暗相間的圖形符號(hào)信息。本設(shè)計(jì)需要顯示漢字，漢字相比于數(shù)字和字母編寫比較復(fù)雜，所以使用的 LED 顯示屏的點(diǎn)陣數(shù)目多，滿足顯示一個(gè)漢字的 LED 屏幕一般可以顯示 23 個(gè)字母或數(shù)字。 LED 顯示屏采用 8 8 點(diǎn)陣顯示屏，但是要顯示清楚的漢字，漢字需要采用 16 16 的字模點(diǎn)陣編碼。本設(shè)計(jì)顯示 4 個(gè)漢字就可以達(dá)到目的了，當(dāng)實(shí)際應(yīng)用中需要顯示更多的漢字時(shí)，用同樣的設(shè)計(jì)理念進(jìn)行擴(kuò)充就可以了。顯示 2北京聯(lián)合大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 14 個(gè) 16 16 的字模點(diǎn)陣編碼時(shí)候需要用到 16 個(gè) 8 8 LED 點(diǎn)陣屏幕， 8 個(gè) 8 8 LED 點(diǎn)陣屏幕按照兩行四列的形式排布 用以顯示一行上的兩個(gè)字。漢字的字模點(diǎn)陣編碼可以通過字模軟件獲取，在 LED 屏幕上顯示時(shí)候用行掃描、靜態(tài)顯示的方法將每一個(gè)當(dāng)前行對(duì)應(yīng)的所有列字模點(diǎn)陣編碼顯示到屏幕上。這個(gè) LED 屏幕有 16 32 點(diǎn)陣，所以行掃描需要掃描 16 次。掃描的相隔時(shí)間取的合適的話，由于人眼的視覺暫留特性，人們看到的是一幅完整的信息圖。 系統(tǒng)電路原理圖 整個(gè)系統(tǒng)的電路原理圖如圖 7 所示： 圖 7 系統(tǒng)電路原理圖 中間的核心是 AT89C51 單片機(jī) ，它通過 ILC232 與閱讀器進(jìn)行串口通信。單片機(jī)的 、 、 和 與音 頻存儲(chǔ)播放模塊 ISD4004 的 CLK、 MOSI、 MISO 和CS 相連，使得 ISD4004 串行數(shù)據(jù)傳輸。 ISD4004 連接麥克風(fēng)和喇叭，麥克風(fēng)用于存儲(chǔ)語音、喇叭用于播放語音。單片機(jī)的 、 和 與 74LS138 的 A、 B 和 C引腳相連，參與譯碼操作， 通過兩片譯碼器的使能端口完成選擇功能。從 RXD出來的串行數(shù)據(jù)經(jīng)過 74HC595 的串并變換成為并行數(shù)據(jù)信號(hào)，傳送的移位時(shí)鐘信號(hào)由 TXD 端的波特率控制， 提供四個(gè) 74HC595 的數(shù)據(jù)鎖存信號(hào)。 北京聯(lián)合大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 15 4 網(wǎng)絡(luò)傳輸模塊 網(wǎng)絡(luò)的選擇 當(dāng)今是信息和 科技高速 發(fā)展 的網(wǎng)絡(luò)社會(huì)，互聯(lián)網(wǎng)已滲透到社會(huì)生活的各個(gè)方面 ，人類正在一步步地走向網(wǎng)絡(luò)時(shí)代。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)也正以驚人的速度向社會(huì)生活的各個(gè)領(lǐng)域滲透，并進(jìn)而改變著我們的生活、學(xué)習(xí)、工作乃至思維方式。 網(wǎng)絡(luò)傳播的主要特點(diǎn)是：快捷、方便、雙向、開放。在網(wǎng)絡(luò)時(shí)代，人類的學(xué)習(xí)已經(jīng)不可能是一勞永逸的事情了，社會(huì)的發(fā)展和變遷，促使著我們要不斷接觸新事物，接受新觀念和學(xué)習(xí)新的技術(shù)?；ヂ?lián)網(wǎng)掌握了大量的需求信息，是一個(gè)無奇不有的信息庫(kù)，其內(nèi)容不僅豐富、新鮮而且傳播迅速。 在公交車自動(dòng)報(bào)站系統(tǒng)中，網(wǎng)絡(luò)更是交通系統(tǒng)發(fā)展的必不可少的因素。我們可 以使用網(wǎng)絡(luò)將閱讀器識(shí)別到的站點(diǎn)信息實(shí)時(shí)傳輸?shù)焦槐O(jiān)控中心。這樣一來，公交監(jiān)控中心可以及時(shí)查看到公交車所在站點(diǎn)信息，了解到公交車所在地理位置。如遇前方擁堵、事故等無法通過路段，可通過查看到公交車地理信息而及時(shí)通知司機(jī)或乘務(wù)人員繞行等。如遇公交車故障或事故，通過傳輸?shù)降牡乩硇畔⑦€可幫助監(jiān)控中心及時(shí)派遣車輛趕去營(yíng)救。如此一來不僅減少了交通擁堵，縮短了乘客乘車路程時(shí)間，還為城市交通系統(tǒng)帶來了不可忽略的貢獻(xiàn)。總之，公交車上的網(wǎng)絡(luò)傳輸模塊對(duì)于整個(gè)交通系統(tǒng)來說都是十分有意義的。 隨著科技的進(jìn)步，網(wǎng)絡(luò)模式也多種多樣。我們可 以使用 WIFI、以太網(wǎng)、 3G 網(wǎng)等等。 WIFI 全稱 WirelessFidelity，它的最大優(yōu)點(diǎn)就是傳輸速度較高，另外它的有效距離也很長(zhǎng)，其主要特性為速度快、可靠性高。現(xiàn)在在北京公交車上的 WIFI 網(wǎng)絡(luò)基本已經(jīng)普及，那么我們就可以使用現(xiàn)有的 WIFI 模塊與網(wǎng)關(guān)進(jìn)行連接從而實(shí)現(xiàn)無線傳輸信息。這樣一來，既利用了現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)設(shè)施，又避免了新建網(wǎng)絡(luò)模塊的財(cái)力浪費(fèi)?？芍^一舉多得。 網(wǎng)關(guān) 的 選擇 網(wǎng)關(guān)又稱網(wǎng)間連接器、 協(xié)議轉(zhuǎn)換 器。網(wǎng)關(guān)在網(wǎng)絡(luò)層以上實(shí)現(xiàn) 網(wǎng)絡(luò)互連 ，是最復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備，僅用于兩個(gè)高層協(xié)議不同的網(wǎng)絡(luò)互連。網(wǎng)關(guān)既可以用于 廣域網(wǎng) 互連，也可以用于 局域網(wǎng) 互連。 網(wǎng)關(guān)是一種充當(dāng)轉(zhuǎn)換重任的 計(jì)算機(jī)系統(tǒng) 或設(shè)備。使用在不同的 通信協(xié)議 、數(shù)據(jù)格式或語言，甚至 體系結(jié)構(gòu) 完全不同的兩種系統(tǒng)之間，網(wǎng)關(guān)是一個(gè)翻譯器。與 網(wǎng)橋 只是簡(jiǎn)單地傳達(dá)信息不同，網(wǎng)關(guān)對(duì)收到的信息要重新打包，以適應(yīng)目的系統(tǒng)的需求。同層 應(yīng)用層 。 本設(shè)計(jì)正是基于 公交車上的 WIFI 模塊 實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通訊，閱讀器通過 RS232 接口與網(wǎng)關(guān)鏈接，并通過網(wǎng)關(guān) 傳輸?shù)焦槐O(jiān)控系統(tǒng)。網(wǎng)關(guān)使用 LM3S9B96。 北京聯(lián)合大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 16 LM3S9B96 是 TI 公司的基于 ARM CortexM3 的 32 位 MCU，具有先前 8 位和16 位 MCU 的價(jià)格成本， CPU 工作頻率 80MHz,100DMIPS 性能， ARM CortexM3 System Timer (SysTick)定時(shí)器，片內(nèi)具有高達(dá) 50MHz 的 256KB 單周期閃存和 96KB單周期 SRAM，內(nèi)部的 ROM 加載 StellarisWare 軟件，具有擴(kuò)展的外設(shè)接口和串行接口，目標(biāo)應(yīng)用在遙控監(jiān)視、 POS 銷售機(jī)、測(cè)試測(cè)量設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和交換、工廠自動(dòng)化、 HVAC 和建筑物控制、游戲設(shè)備、運(yùn)動(dòng)控制、醫(yī)療設(shè)備、電源和交通運(yùn)輸、防火和安全等。 LM3S9B96 系統(tǒng)電路圖 如 圖 8 所示： 圖 8 LM3S9B96 系統(tǒng)電路圖 其參數(shù)如下表所示： 北京聯(lián)合大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 17 Cortex M3（ LM3S9B96）模塊采用 2X20pin 鍍金排針式座與外置的電源板或智能主板構(gòu)成物理連接，其實(shí)現(xiàn)的功能如下： 100M 工業(yè)以太網(wǎng)通訊 ：實(shí)現(xiàn)方式：采用 LM3S9B96 處理器集成的 10/100 以太網(wǎng)MAC/PHY。 USB（ HOST/DEVICE/OTG）通訊 ：實(shí)現(xiàn)方式：采用 LM3S9B96 處理器內(nèi)部集成的USB 協(xié)議控制器 CAN 通訊（ 版本） 實(shí)現(xiàn)方式：采用 LM3S9B96 處理器內(nèi)部集成的協(xié)議控制器、報(bào)文處理器、報(bào)文存儲(chǔ)器 +外部調(diào)制器 TJA1040 實(shí)現(xiàn)，基于板面空間限制和設(shè)計(jì)應(yīng)用場(chǎng)合，本次設(shè)計(jì)沒有進(jìn)行電氣隔離設(shè)計(jì)。 低功耗實(shí)現(xiàn) ：實(shí)現(xiàn)方式：采用 LM3S9B96 處理器內(nèi)部集成的休眠模塊，可定時(shí)喚醒或按鍵喚。 UART 串行口通訊 ：實(shí)現(xiàn)方式：采用 LM3S9B96 處理器內(nèi)置串行口外加 MAX3232實(shí)現(xiàn)。 上位機(jī)的選擇 上位機(jī)是一臺(tái)可以發(fā)出特定操控命令的計(jì)算機(jī)，通過操 作預(yù)先設(shè)定好的命令，將命令傳遞給下位機(jī)，通過下位機(jī)來控制設(shè)備完成各項(xiàng)操作（應(yīng)用最多的地方如：工業(yè)、北京聯(lián)合大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 18 水利、供電部門、交通等方面）。上位機(jī)都有特定的編程，有專門的開發(fā)系統(tǒng)，或以上是已經(jīng)規(guī)定好任務(wù)，只能按特定的任務(wù)進(jìn)行操作。簡(jiǎn)單說上位機(jī)就是命令的下達(dá)者，而下位機(jī)則是命令的執(zhí)行者。 本設(shè)計(jì)使用現(xiàn)有的上位機(jī)軟件，網(wǎng)關(guān)通過網(wǎng)絡(luò)即可傳輸?shù)缴衔粰C(jī)。本軟件有一個(gè)特定的 IP 服務(wù)器編碼，只要輸入相應(yīng)的 IP 服務(wù)器編碼即可登錄終端接受并查看公交車所在位置信息，即電子標(biāo)簽發(fā)射給公交車上的閱讀器的信息再傳輸?shù)奖O(jiān)控中心。 下面介紹一種軟件 ：物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中收集感知節(jié)點(diǎn)信息 ,進(jìn)行顯示 ,控制的應(yīng)用控制臺(tái)。此軟件主要有兩部分組成 ,數(shù)據(jù)收發(fā)部分和顯示部分。 上位機(jī)在系統(tǒng)中的位置： 放置在網(wǎng)絡(luò)的層面里面，和公交車上的嵌入式網(wǎng)關(guān)9B96 利用網(wǎng)絡(luò)互相連接。當(dāng)然在生活使用中的時(shí)候是安放在公交監(jiān)控中心，用于操作人員使用。 上位機(jī)的功能： 此軟件實(shí)時(shí)監(jiān)視公交車的狀況，所處的地理地方數(shù)據(jù)等。 上位機(jī)的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)： 此軟件主要有兩部分組成，數(shù)據(jù)收發(fā)部分和顯示部分。數(shù)據(jù)收發(fā)指的是和嵌入式網(wǎng)關(guān)的數(shù)據(jù)收發(fā)。兩者是通過 無線網(wǎng)絡(luò) 連接的，所以應(yīng)用的是 TCP/IP 的 Socket 套接字編程，嵌入式網(wǎng)關(guān)的設(shè)計(jì)中已經(jīng)提到過，它在和上位機(jī)通信中是作為服務(wù)器的，那么上位機(jī)就是作為連接發(fā)起方。為了能保證網(wǎng)絡(luò)連接的穩(wěn)定性，我們把 Socket 讀寫的程序代碼放在了 try{} catch(){} 塊中，一旦網(wǎng)絡(luò)連接不正常，就會(huì)捕獲到該異常，從而關(guān)閉程序。 另外數(shù)據(jù)收發(fā)還需要協(xié)議，和嵌入式網(wǎng)關(guān)通信的指令和協(xié)議定制如下： 由上位機(jī)發(fā)起嵌入式網(wǎng)關(guān)接收的指令 ASK_STATE 0x80 由上位機(jī)主動(dòng)發(fā)起 LED_DISPLAY 0x04+ASC 碼 由上位機(jī)主動(dòng)發(fā)起 GET_WARNING 0x20 有上位機(jī)回復(fù) GET_HELP 0x30 有上位機(jī)回復(fù) 北京聯(lián)合大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 19 由嵌入式網(wǎng)關(guān)發(fā)起上位機(jī)接收的指令 ABNORMAL 0xFF 由上位機(jī)被動(dòng)接收并顯示 WARNING 0x88 由上位機(jī)被動(dòng)接收并顯示 NEED_HELP 0x10 由上位機(jī)被動(dòng)接收并顯示 POWER_ON 0x01 由上位機(jī)被動(dòng)接收并顯示 POWER_OFF 0x00 由上位機(jī)被動(dòng)接收并顯示 0x7E 長(zhǎng)度 實(shí)驗(yàn)臺(tái)號(hào) 命令 [內(nèi)容 ] 加和校驗(yàn) 0x7E 1 字節(jié) 1 字節(jié) 2 字節(jié) N 字節(jié) 1 字節(jié) 1 字節(jié) 因此 數(shù)據(jù)量較