【文章內(nèi)容簡介】 化噪聲 和 金屬聲 。 采樣頻率 可為 ,頻率越低 ,錄放時間越長 ,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 畢業(yè)設(shè)計 12 復錄音 10 萬次。 存儲空間被一個小段長單位任意分段或不分段，多段存 儲結(jié)構(gòu)加上片內(nèi)存儲管理制度，可以方便的實現(xiàn)靈活搭配、任意播放的播放效果。內(nèi)部的存儲器是閃爍存儲器，聲音信息的每個采樣值存儲在片內(nèi)閃爍存儲器中，這樣可以反復讀寫內(nèi)部信息、在斷電情況下長時間保存信息。芯片是基于所有操作必須由單片機之類的微控制器控制的理念設(shè)計的，微控制器可以對工作在 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+)： 這是錄音信號的同相輸入端。輸入放大器可用單端或差分驅(qū)動。 反相模擬輸入 (ANA IN)： 差分驅(qū)動時，這是錄音信號的反相輸入端。信號通過耦合電容輸入，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 5KΩ 的負載。 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，主控制器應在串行時鐘上升沿之前半個周期將數(shù)據(jù)放到本端，供 ISD 輸入。 北京聯(lián)合大學 畢業(yè)設(shè)計 13 串行輸出 (MISO)： ISD 的串行輸出端。 ISD 未選中時，本端呈高阻態(tài)。 串行時鐘 (SCLK)： ISD 的時鐘輸入端，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 )中檢測到 EOM 或OVF 時，本端變低并保持。中斷狀態(tài)在下一個 SPI 周期開始時清除。中斷狀態(tài)也可用RINT 指令讀取。 行地址時鐘 (RAC)： 漏極開路輸出。每個 RAC 周期表示 ISD 存儲器的操作進行了一行 (ISD4004 系列中的存貯器共 2400 行 )。該端可用于存儲管理技術(shù)。 外部時鐘 (XCLK)： 本端內(nèi)部有下拉元件。芯片內(nèi)部的采樣時鐘在出廠前已調(diào)校，誤差在 +1%內(nèi)。在不外接地時鐘時，此端必須接地。 自動靜噪 (AMCAP)： 當錄音信號電平下降到內(nèi)部設(shè)定的某一閾值以下時，自動靜噪功能使信號衰弱，這樣有助于養(yǎng)活無信號 (靜音 )時的噪聲。通常本端對地接 1mF的電容，構(gòu)成內(nèi)部信號電平峰值檢測電路的一部分。 在設(shè)計中要注重 ISD4004 的實際應用、語音播放過程的與單片機程序的配合時序，而不是它的內(nèi)部構(gòu)造結(jié)構(gòu)。 ISD 芯片在上電 操作后有一個延時時間，所以在單片機對芯片上電后先經(jīng)過規(guī)定的延時時間才可以發(fā)出第一個操作指令。 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、顯示的效果、工作穩(wěn)定性能、實現(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)點分不開的。這些優(yōu)點概括起來是：亮度高、工作電壓低、功耗小、大型化、壽命長、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)計使用 LED 點陣顯示屏。 LED 顯示屏是由若干個橫平豎直排列整齊的發(fā)光管組成的。當使用它顯示我們需要看到的信息的時候，使用單片機的控制程序有選擇性的點亮其中的 一些發(fā)光管，組成亮、暗相間的圖形符號信息。本設(shè)計需要顯示漢字，漢字相比于數(shù)字和字母編寫比較復雜，所以使用的 LED 顯示屏的點陣數(shù)目多，滿足顯示一個漢字的 LED 屏幕一般可以顯示 23 個字母或數(shù)字。 LED 顯示屏采用 8 8 點陣顯示屏，但是要顯示清楚的漢字，漢字需要采用 16 16 的字模點陣編碼。本設(shè)計顯示 4 個漢字就可以達到目的了，當實際應用中需要顯示更多的漢字時，用同樣的設(shè)計理念進行擴充就可以了。顯示 2北京聯(lián)合大學 畢業(yè)設(shè)計 14 個 16 16 的字模點陣編碼時候需要用到 16 個 8 8 LED 點陣屏幕， 8 個 8 8 LED 點陣屏幕按照兩行四列的形式排布 用以顯示一行上的兩個字。漢字的字模點陣編碼可以通過字模軟件獲取，在 LED 屏幕上顯示時候用行掃描、靜態(tài)顯示的方法將每一個當前行對應的所有列字模點陣編碼顯示到屏幕上。這個 LED 屏幕有 16 32 點陣，所以行掃描需要掃描 16 次。掃描的相隔時間取的合適的話，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 ，它通過 ILC232 與閱讀器進行串口通信。單片機的 、 、 和 與音 頻存儲播放模塊 ISD4004 的 CLK、 MOSI、 MISO 和CS 相連，使得 ISD4004 串行數(shù)據(jù)傳輸。 ISD4004 連接麥克風和喇叭，麥克風用于存儲語音、喇叭用于播放語音。單片機的 、 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，傳送的移位時鐘信號由 TXD 端的波特率控制， 提供四個 74HC595 的數(shù)據(jù)鎖存信號。 北京聯(lián)合大學 畢業(yè)設(shè)計 15 4 網(wǎng)絡(luò)傳輸模塊 網(wǎng)絡(luò)的選擇 當今是信息和 科技高速 發(fā)展 的網(wǎng)絡(luò)社會，互聯(lián)網(wǎng)已滲透到社會生活的各個方面 ，人類正在一步步地走向網(wǎng)絡(luò)時代。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)也正以驚人的速度向社會生活的各個領(lǐng)域滲透，并進而改變著我們的生活、學習、工作乃至思維方式。 網(wǎng)絡(luò)傳播的主要特點是：快捷、方便、雙向、開放。在網(wǎng)絡(luò)時代，人類的學習已經(jīng)不可能是一勞永逸的事情了，社會的發(fā)展和變遷，促使著我們要不斷接觸新事物，接受新觀念和學習新的技術(shù)?；ヂ?lián)網(wǎng)掌握了大量的需求信息，是一個無奇不有的信息庫，其內(nèi)容不僅豐富、新鮮而且傳播迅速。 在公交車自動報站系統(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)將閱讀器識別到的站點信息實時傳輸?shù)焦槐O(jiān)控中心。這樣一來，公交監(jiān)控中心可以及時查看到公交車所在站點信息，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通知司機或乘務人員繞行等。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)控中心及時派遣車輛趕去營救。如此一來不僅減少了交通擁堵，縮短了乘客乘車路程時間，還為城市交通系統(tǒng)帶來了不可忽略的貢獻?？傊卉嚿系木W(wǎng)絡(luò)傳輸模塊對于整個交通系統(tǒng)來說都是十分有意義的。 隨著科技的進步，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)點就是傳輸速度較高，另外它的有效距離也很長，其主要特性為速度快、可靠性高?，F(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)進行連接從而實現(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)模塊的財力浪費?？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)層以上實現(xiàn) 網(wǎng)絡(luò)互連 ，是最復雜的網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備，僅用于兩個高層協(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)是一種充當轉(zhuǎn)換重任的 計算機系統(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)是一個翻譯器。與 網(wǎng)橋 只是簡單地傳達信息不同，網(wǎng)關(guān)對收到的信息要重新打包，以適應目的系統(tǒng)的需求。同層 應用層 。 本設(shè)計正是基于 公交車上的 WIFI 模塊 實現(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 畢業(yè)設(shè)計 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 的價格成本， CPU 工作頻率 80MHz,100DMIPS 性能， ARM CortexM3 System Timer (SysTick)定時器，片內(nèi)具有高達 50MHz 的 256KB 單周期閃存和 96KB單周期 SRAM，內(nèi)部的 ROM 加載 StellarisWare 軟件，具有擴展的外設(shè)接口和串行接口，目標應用在遙控監(jiān)視、 POS 銷售機、測試測量設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和交換、工廠自動化、 HVAC 和建筑物控制、游戲設(shè)備、運動控制、醫(yī)療設(shè)備、電源和交通運輸、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 畢業(yè)設(shè)計 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，其實現(xiàn)的功能如下： 100M 工業(yè)以太網(wǎng)通訊 ：實現(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） 實現(xiàn)方式：采用 LM3S9B96 處理器內(nèi)部集成的協(xié)議控制器、報文處理器、報文存儲器 +外部調(diào)制器 TJA1040 實現(xiàn)，基于板面空間限制和設(shè)計應用場合，本次設(shè)計沒有進行電氣隔離設(shè)計。 低功耗實現(xiàn) ：實現(xiàn)方式：采用 LM3S9B96 處理器內(nèi)部集成的休眠模塊，可定時喚醒或按鍵喚。 UART 串行口通訊 ：實現(xiàn)方式：采用 LM3S9B96 處理器內(nèi)置串行口外加 MAX3232實現(xiàn)。 上位機的選擇 上位機是一臺可以發(fā)出特定操控命令的計算機，通過操 作預先設(shè)定好的命令，將命令傳遞給下位機，通過下位機來控制設(shè)備完成各項操作（應用最多的地方如：工業(yè)、北京聯(lián)合大學 畢業(yè)設(shè)計 18 水利、供電部門、交通等方面）。上位機都有特定的編程，有專門的開發(fā)系統(tǒng)，或以上是已經(jīng)規(guī)定好任務，只能按特定的任務進行操作。簡單說上位機就是命令的下達者，而下位機則是命令的執(zhí)行者。 本設(shè)計使用現(xiàn)有的上位機軟件，網(wǎng)關(guān)通過網(wǎng)絡(luò)即可傳輸?shù)缴衔粰C。本軟件有一個特定的 IP 服務器編碼，只要輸入相應的 IP 服務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)應用中收集感知節(jié)點信息 ,進行顯示 ,控制的應用控制臺。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。當然在生活使用中的時候是安放在公交監(jiān)控中心，用于操作人員使用。 上位機的功能： 此軟件實時監(jiān)視公交車的狀況，所處的地理地方數(shù)據(jù)等。 上位機的設(shè)計實現(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，所以應用的是 TCP/IP 的 Socket 套接字編程，嵌入式網(wǎng)關(guān)的設(shè)計中已經(jīng)提到過，它在和上位機通信中是作為服務器的，那么上位機就是作為連接發(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： 由上位機發(fā)起嵌入式網(wǎng)關(guān)接收的指令 ASK_STATE 0x80 由上位機主動發(fā)起 LED_DISPLAY 0x04+ASC 碼 由上位機主動發(fā)起 GET_WARNING 0x20 有上位機回復 GET_HELP 0x30 有上位機回復 北京聯(lián)合大學 畢業(yè)設(shè)計 19 由嵌入式網(wǎng)關(guān)發(fā)起上位機接收的指令 ABNORMAL 0xFF 由上位機被動接收并顯示 WARNING 0x88 由上位機被動接收并顯示 NEED_HELP 0x10 由上位機被動接收并顯示 POWER_ON 0x01 由上位機被動接收并顯示 POWER_OFF 0x00 由上位機被動接收并顯示 0x7E 長度 實驗臺號 命令 [內(nèi)容 ] 加和校驗 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