【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 概述 此次的畢業(yè)設(shè)計(jì)主要由 4 個(gè)大的模塊構(gòu)成，分別是主控模塊、語(yǔ)音芯片模塊、 LCD 液晶顯示模塊、按鍵控制模塊，其中主控模塊是此次畢業(yè)設(shè)計(jì)的核心模塊，主要是指 STC89C52 芯片，它控制整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行，利用其各個(gè)口分別控制其他模塊，使其他模塊能夠成為一個(gè)整體，實(shí)現(xiàn)功能的需要；語(yǔ)音模塊主要指WT588D 芯片；而 LCD 液晶顯示模塊是整個(gè)系統(tǒng)的輔助模塊，用來(lái)顯示到站信息；按鍵控制模塊則是用按鍵來(lái)控制實(shí)現(xiàn)的是哪個(gè)功能，對(duì)應(yīng) 上行、下行 。 主 控模塊 STC89C52 芯片的簡(jiǎn)介 功能特性： STC89C52 是一種低功耗、高性能 CMOS8 位微控制器，具有 8K在系統(tǒng)可編程 Flash存儲(chǔ)器。與工業(yè) 80C51產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上 Flash允許程序存儲(chǔ)器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的 8位 CPU 和在系統(tǒng)可編程 Flash，使得 STC89C52 為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。 STC89C52 具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 8k 字節(jié) Flash， 256 字節(jié) RAM， 32 位 I/O口線，看門(mén)狗定時(shí)器， 2 個(gè)數(shù)據(jù)指針， 三個(gè) 16 位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器，一個(gè) 6 向量 2級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時(shí)鐘電路。另外， STC89S52 可降至 0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持 2 種軟件可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下， CPU 停止工作，允許 RAM、定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護(hù)方式下， RAM 內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。 主要性能：與 MCS51 單片機(jī)產(chǎn)品兼容、 8K 字節(jié)在系統(tǒng)可編程 Flash 存儲(chǔ)器、1000 次擦寫(xiě)周期、全靜態(tài)操作： 0Hz～ 33Hz 、三級(jí)加密程序存儲(chǔ)器 、 32 個(gè)可編程 I/O 口線 、三個(gè) 16 位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器八個(gè)中斷源、全雙工 UART 串行通道、低功耗空閑和掉電模式、掉電后中斷可喚醒、看門(mén)狗定時(shí)器、雙數(shù)據(jù)指針、掉電標(biāo)識(shí)符 。 如圖 所示 ： 圖 STC89C52 芯片 河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 9管腳說(shuō)明： P0 口： P0 口為一個(gè) 8 位漏級(jí)開(kāi)路雙向 I/O 口，每腳可吸收 8TTL 門(mén)電流。當(dāng) P0 口的管腳第一次寫(xiě) 1 時(shí)，被定義為高阻輸入。 P0 能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù) /地址的低八位。在 FIASH 編程時(shí)， P0 口作為原碼輸入口，當(dāng) FIASH 進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)， P0 輸出原碼，此時(shí) P0 外部必須被拉高。 P1 口 ： P1 口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P1 口緩沖器能接收輸出 4TTL 門(mén)電流。 P1 口管腳寫(xiě)入 1 后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入， P1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在 FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)， P1 口作為低八位地址接收。 P2 口： P2 口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 口緩沖器可接收，輸出 4 個(gè) TTL 門(mén)電流，當(dāng) P2 口被寫(xiě) “1” 時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)， P2 口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。 P2 口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器 或 16 位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)， P2 口輸出地址的高八位。在給出地址“ 1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫(xiě)時(shí)， P2 口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2 口在 FLASH 編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。 P3 口： P3 口管腳是 8 個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O 口，可接收輸出 4 個(gè) TTL門(mén)電流。當(dāng) P3 口寫(xiě)入“ 1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸由于外部下拉為低電平， P3 口將輸出電流（ ILL）這是由于上拉的緣故。 P3 口也可作為 STC89C52 的一些特殊功能口，如表 所 示 ： 表 P3 口的第二功能 接口 第二功能 RXD（串行輸入口） TXD（串行輸出口） INT0（外部中斷 0） INT1（外部中斷 1） T0（記時(shí)器 0 外部輸入） T1（記時(shí)器 1 外部輸入） WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)選通） RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通） P3 口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。 RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持 RST 腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。 ALE/PROG： ALE 為 CPU 訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器或外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器提供一個(gè)地址河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 10 鎖存信號(hào)，將低 8 位地址鎖存在片外的地址鎖存器中 。 單片機(jī) 在 正常運(yùn)行 時(shí)，ALE 端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的 1/6。 因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過(guò)一個(gè) ALE 脈沖。如想禁止 ALE 的輸出可在 SFR8EH 地址上置0。此時(shí)， ALE 只有在執(zhí)行 MOVX， MOVC 指令是 ALE 才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài) ALE 禁止，置位無(wú)效。 PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào) 。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次 PSEN 有效。但在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的 PSEN 信號(hào)將不出現(xiàn)。 EA/VPP：當(dāng) EA 保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（ 0000HFFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式 1 時(shí)， EA 將內(nèi)部鎖定為 RESET；當(dāng)EA 端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在 FLASH 編程期間，此引腳也用于施加 12V 編程電源（ VPP）。 XTAL1：反相振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。 XTAL2：來(lái)自反相振蕩器的輸出。 XTAL1 和 XTAL2 分別為 反相放大器的輸入和輸出。該反相放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)器件， XTAL2應(yīng)不接。有余輸入至內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)要通過(guò)一個(gè)二分頻觸發(fā)器，因此對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)的脈寬無(wú)任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。 河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 11 主控模塊電路原理圖 單片機(jī)主控模塊由 STC89C52 芯片和晶振復(fù)位組成。復(fù)位和晶振電路通過(guò)接口與單片機(jī)各引腳相連，復(fù)位電路接到 RST 口，晶振接到 XTAL1 口和 XTAL2 口上。如圖 ， 所示： 圖 STC89C52 芯片 圖 晶振復(fù)位 語(yǔ)音芯片模塊 WT588D 芯片簡(jiǎn)介 語(yǔ)音模塊采用 WT588D 語(yǔ)音模塊， WT588D 是廣州唯創(chuàng)與臺(tái)灣華邦合作研發(fā)的一款語(yǔ)音芯片（單片機(jī)）。 WT588D 不僅可以作為一般語(yǔ)音芯片，當(dāng)從片發(fā)聲，而且因?yàn)?I/O 口多，帶控制功能和外置 FLASH 存儲(chǔ)器，所以能做 FLASH 單片機(jī)；最重要的是還可以按照樣品直接投掩膜，管腳完全不用改動(dòng)，價(jià)錢(qián)便宜一半。WT588D 性能卓越，簡(jiǎn)單易用，與 51 單片機(jī)有著極為相似的性能。 WT588D 語(yǔ) 音芯片是一款功能強(qiáng)大的可重復(fù)擦除燒寫(xiě)的語(yǔ)音單片機(jī)芯片。配套 WT588D VioceChip 上位機(jī)操作軟件可隨意更換 WT588D 語(yǔ)音單片機(jī)芯片的任何一種控制模式，把信息下載到 SPIFlash 上即可。軟件操作方式簡(jiǎn)潔易懂，撮合了語(yǔ)音組合技術(shù)，大大減少了語(yǔ)音編輯的時(shí)間。 MP3 控制模式下，完全迎合市場(chǎng)上 MP3的播放 /暫停、停止、上一曲、下一曲、音量 +、音量 等功能； 按鍵控制模式下觸發(fā)方式靈活，可隨意設(shè)置任意按鍵為脈沖可重復(fù)觸發(fā)、脈沖不可重復(fù)觸發(fā)、河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 12 無(wú)效按鍵、電平保持不循環(huán)、電平保持可循環(huán)、非電平保持可循環(huán)、單鍵 向前不循環(huán)、單鍵向后不循環(huán)、單鍵向前可循環(huán)、單鍵向后可循環(huán)、音量 +、音量 、播放 /暫停、停止、播放 /停止等 15 種觸發(fā)方式，最多可控制 10 個(gè)按鍵觸發(fā)輸出； 3 8 按鍵組合控制模式下能以脈沖可重復(fù)觸發(fā)的方式觸發(fā) 24 個(gè)地址位語(yǔ)音，所觸發(fā)地址位語(yǔ)音可在 0～ 219 之間設(shè)置；并口控制模式最多可用 8 個(gè) I/O口進(jìn)行控制； 一線串口控制模式可通過(guò)發(fā)碼端控制語(yǔ)音播放、停止、循環(huán)播放和音量大小，或者直接觸發(fā) 0～ 219 地址位的任意語(yǔ)音，發(fā)碼速度 600us～2020us； 三線串口控制模式和三線串口控制 I/O 口擴(kuò)展輸出模式之間可通過(guò) 發(fā)碼切換，三線串口控制模式下，能控制語(yǔ)音播放、停止、循環(huán)播放和音量大小，或者直接觸發(fā) 0～ 219 地址位的任意語(yǔ)音，三線串口控制 I/O 口擴(kuò)展輸出可以擴(kuò)展輸出 8 位，在兩種模式下切換，能讓上一個(gè)模式的最后一種狀態(tài)保持著進(jìn)入下一個(gè)模式。 PWM 和 DAC 輸出方式， PWM 輸出可直接推動(dòng) ，DAC 輸出外接功放，音質(zhì)好。 應(yīng)用范圍廣，幾乎可以涉及到所有的語(yǔ)音場(chǎng)所，如報(bào)站器、報(bào)警器、提醒器、鬧鐘、學(xué)習(xí)機(jī)、智能家電、治療儀、電子玩具、電訊、以及各種自動(dòng)控制裝置等場(chǎng)所，工藝上達(dá)到工業(yè)應(yīng)用的要求。 WT588D 的特性： 2M～ 32M 的 Flash，時(shí)間從 32— 1054 秒。掩膜為內(nèi)置 ROM，最長(zhǎng)支持 400秒。采樣率支持 6K～ 22K 輸出： 13Bit， PWM 輸出： 12Bit 功放，可直接推動(dòng) MP3/WAV/WMA 三種音頻格式 ： ～ ： 10uA ，隨意組合語(yǔ)音，可插入靜音，插入的靜音不占用內(nèi)存的容量，一個(gè)已加載語(yǔ)音可重復(fù)調(diào)用到多個(gè)地址，重復(fù)調(diào)用的，不占空間，這是其它芯片所不具備的 下載方式，支持在線下載 /ISP 下載 種控制方式： MP3 控制模式、按鍵控制模式、 3 8 矩陣控制模式、并口控制模式、一線串口控制模式、三線串口控制模式以及三線串口控制 I/O 口擴(kuò)展輸出模式 ，性能一樣，音質(zhì)一樣。不用更改電路。且不用焊接 FLASH 500 段語(yǔ)音； 210 段可控制地址位，單個(gè)地址位最多可加載 128河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 13 段語(yǔ)音，地址位內(nèi)的語(yǔ)音組合播放； 10ms～ 25min；靜音不占用存儲(chǔ)空間 。 語(yǔ)音芯片模塊電路原理圖 S