【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 果。鍵盤就是實(shí) 現(xiàn)人向機(jī)器輸入數(shù)據(jù)和對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行干預(yù)的基本設(shè)備，它實(shí)質(zhì)上是一組按鍵開關(guān)的集合。鍵盤可分為兩個(gè)基本類型 :一種是用硬件電路來識(shí)別，稱為編碼鍵盤 。另一種是用軟件方法來識(shí)別，稱為非編碼鍵盤 [10]。由于非編碼鍵盤所需硬件少、價(jià)格便宜，所以本系統(tǒng)選用了非編碼鍵盤。并且選用 8279通用編程鍵盤，它具有 16x8位的隨機(jī)存取存儲(chǔ)器 RAM和 8X8位先進(jìn)先出寄存器 (FIFO)。 利用 8279 可實(shí)現(xiàn)鍵盤和顯示器的自動(dòng)掃描，給出適當(dāng)?shù)闹鹦袙呙桀l率，便識(shí)別 平頂山學(xué)院 2021屆 本科 生 畢業(yè) 設(shè)計(jì) 基于單片機(jī)的鐵路道口報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 秦佳 10 鍵盤上閉合鍵的鍵碼，能提供鍵盤消抖和串鍵保護(hù)功能。不僅可以大大節(jié)省 CPU對(duì)鍵盤和顯示器的操作時(shí)間，從而減輕 CPU 負(fù)擔(dān)，而且顯示穩(wěn)定，程序簡(jiǎn)單，不會(huì)出現(xiàn)誤操作。 8279 的 /CS 為片選信號(hào)輸入端，低電平有效，是啟動(dòng) 8279 工作的地址選擇線，它接到 AT89C51 系統(tǒng)的譯碼器 74 璐 138 的 IY引腳上。 8279 有 8條雙向數(shù)據(jù)輸入瑜出線 DB7 一 DBO，用來傳送數(shù)據(jù)和控制命令，與 AT89C51 系統(tǒng)的 PO 口相連。 AO 為控制命令狀態(tài)與數(shù)據(jù)選擇信號(hào)，用來標(biāo)志輸入 /輸出的信息是控制命令還是數(shù)據(jù)。當(dāng)AO=1(高電平 )時(shí)，輸入 /輸出的信息為控制 /命令狀態(tài) 。當(dāng) Ao 二 0(低電平 )時(shí)，輸入 /輸出的信息 為數(shù)據(jù)。 8279 的 AO 腳與 AT89C51 地址總線的 AO相連。瓜 D為讀有效輸入信號(hào)，低電平有效，讀有效時(shí)，將緩沖器數(shù)據(jù)讀出，送外部數(shù)據(jù)總線。陰 R為寫有效輸入信號(hào)，低電平有效，寫有效時(shí)，緩沖器接收外部數(shù)據(jù)總線上的數(shù)據(jù)。 SU 一 SLO為掃描線，用來掃描按鍵開關(guān)和顯示器的各位數(shù)字。當(dāng)選擇編碼掃描方式時(shí)，此方式可從外部對(duì)掃描計(jì)數(shù)器產(chǎn)生的二進(jìn)制計(jì)數(shù)值進(jìn)行譯碼，以提供鍵盤或顯示器掃描信號(hào)，掃描線輸出，高電平有效。 SU 一 SLo呈分頻式波形輸出，當(dāng)外接 4 一 16 譯碼器時(shí)，可掃描顯示 16 位顯示器 。當(dāng)選擇譯碼掃描方式時(shí)，掃描線輸出低 電平有效， SU一 SLO 每一時(shí)刻只能有 1 位為低電平輸出。此時(shí)， 827 只能外接 4 位顯示器和 4X8 鍵盤。根據(jù)本系統(tǒng)人機(jī)界面的要求，故將 8279 外部掃描線連接為編碼掃描方式，外接8x3 鍵和 16 位數(shù)碼顯示器。 RL7 一 RLO 為回送線，通過按鍵與掃描連接。其內(nèi)部回送緩沖器具有鎖存功能，用來對(duì) 8條回送線上的信息進(jìn)行緩沖和鎖存。在鍵盤工作方式下，對(duì)回送線逐條進(jìn)行掃描，以確定該行哪一個(gè)鍵閉合。之后，該閉合鍵在陣列中的地址以及 SHIFr 和 CNTL 的狀態(tài)一起形成鍵盤數(shù)據(jù)送入先進(jìn)先出寄存器。 數(shù)碼管由 8 個(gè)發(fā) 光二極管構(gòu)成，可用來顯示 0～ 9,A,B,C,D,E,F,P 及小數(shù)點(diǎn)“ .”等字符。若把各二極管的陰極連接在一起，則稱為共陰極數(shù)碼管。在本系統(tǒng)的數(shù)碼顯示電路中采用的是共陰極數(shù)碼管。當(dāng)某個(gè)二極管通導(dǎo)時(shí)，相應(yīng)的字段發(fā)光。這樣，若進(jìn)行適當(dāng)?shù)目刂?，使某些二極管通導(dǎo)，這些通導(dǎo)二極管發(fā)光后就可構(gòu)成一個(gè)顯示字符。在共陰極數(shù)碼管中，這若干個(gè)導(dǎo)通二極管用“ 1”表示，其余二極管用“ 0”表示。 8279的引腳 OUTA3～ AO、 B3～ B0為 A組顯示信號(hào)輸出端，對(duì)應(yīng)顯示每個(gè)數(shù)碼管段選碼 。SL3～SL0 為 B 組顯示信號(hào)輸出端，對(duì)應(yīng)顯示數(shù)碼管的 片選。根據(jù) 8279 的輸出端與數(shù)碼管各 平頂山學(xué)院 2021屆 本科 生 畢業(yè) 設(shè)計(jì) 基于單片機(jī)的鐵路道口報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 秦佳 11 段的對(duì)應(yīng)關(guān)系可以推出各種顯示狀態(tài)的段選碼。由于數(shù)碼管中每段發(fā)光二極管的負(fù)載電流需 l0mA 左右，因此， 8279 的引腳 OUTA3～ A0,OUTB3～ BO 輸出的八路顯示信號(hào)由MC1413 來實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)碼管每路段選的驅(qū)動(dòng)放大作用。該系統(tǒng)電路如圖 24 所示。 圖 24 數(shù)碼顯示電路 實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)， 8279 的 A3～ AO、 B3～ B0輸出口數(shù)據(jù)更換與 SL3～ SL0輸出并不完全同步，所以造成顯示碼不應(yīng)亮的段也微微發(fā)光，并且顯示的字符段只是較其他段亮度強(qiáng)一些。所以在編碼掃描方式下，應(yīng)該用 BD 信號(hào)控制譯碼器的工作，使顯示器在更換數(shù)據(jù)時(shí)消隱，上述問題即可得到解決。 1SD1420 芯片功能簡(jiǎn)介 ISD1400 系列語(yǔ)音芯片是 ISD（ Information Storage Device）公司生產(chǎn)的。它包括鐘振蕩器、 128K 可編程電擦除只讀存儲(chǔ)器（ EEPROM）、低噪前置放大器、自動(dòng)益控制電路、抗干擾濾波器、差分功率放大器等電路。 ISD1400 系列語(yǔ)音芯片采用接存 平頂山學(xué)院 2021屆 本科 生 畢業(yè) 設(shè)計(jì) 基于單片機(jī)的鐵路道口報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 秦佳 12 儲(chǔ)模擬信號(hào)，自動(dòng)待機(jī)省電，可編程電擦除只讀存儲(chǔ)和總線技術(shù)，高保真、錄數(shù)據(jù)永久保存、省電、適用于同單片機(jī)接口 [11]。 ISD1420 是 ISD1400 系列中語(yǔ)音時(shí)長(zhǎng) 20S 的語(yǔ)音芯片。 ISD1400 系列語(yǔ)音芯片具有下列特點(diǎn)： （ 1）采用直接模擬量存儲(chǔ)技術(shù)（ DAST），重顯優(yōu)質(zhì)原音。 （ 2）零功率信息存儲(chǔ)，無需備用電池，存儲(chǔ)的信息可保留 10年以上。 （ 3）易于使用，無需編程，可隨意改變錄音內(nèi)容，錄放次數(shù)達(dá) 10萬(wàn)次以上。 （ 4）具有自動(dòng)省電功能，錄音和回放后即刻進(jìn)入等待模式，僅需 A 維持電流。 （ 5）可分段存儲(chǔ)多段信息。 （ 6）自帶時(shí)鐘源。 （ 7）高抗干擾性能。 （ 8）單 +5V 標(biāo)準(zhǔn)電源供電。 （ 9）可直接驅(qū)動(dòng) 8～ 16Ω喇叭工作，輸出不失真功率大于 50 Mw 也可作激勵(lì)信號(hào)單端輸出，外接功率放大器，輸出功率為額定輸出功率的 1/4，約為 12mW 左右。 （ 10）采用總線技術(shù)，適于同單片機(jī)接口。 ISD1420 錄音時(shí)間為 20S，它最多可錄音 160 個(gè)語(yǔ)音段，語(yǔ)音段最短時(shí)間可達(dá)到。其管腳排列如圖 25 所示。 主要管腳介紹如下： A0～ A7—— 地址或操作模式控制端，當(dāng) A6和 A7 不全為高電平時(shí)， A0～ A7 為分段錄音信息地址線，不同的地址對(duì)應(yīng)不同的錄音片段， A6和 A7 全為高電平時(shí)， A0～ A5用于選擇操作模式。 MIC—— 話筒 輸入端，話筒輸入信號(hào)通過電容交流耦合至此引腳并傳給片上預(yù)放大器，片上自動(dòng)增益控制（ AGC）電路控制預(yù)放大器的增益在 15～ 24dB 之間。耦合電容值和該端內(nèi)阻（ 10kΩ）決定語(yǔ)音信號(hào)通頻帶下限頻率。 ANA IN—— 模擬信號(hào)輸入端，對(duì)于話筒輸入， ANA IN 引腳應(yīng)通過外部電容與 ANA OUT 引腳連接，若為外部輸入信號(hào)，則要直接通過電容耦合到此端。耦合電容決定片上控制預(yù)放大器通頻帶的下限頻率。 SP+、 SP－ —— 喇叭輸出端，該端可直接驅(qū)動(dòng) 16Ω喇叭?？刹捎秒p端輸出驅(qū)動(dòng)喇叭，也可采用單端輸出驅(qū)動(dòng)喇叭，不過雙端輸出信 號(hào)的功率是單端的四倍，單端輸出需要該腳與喇叭之間串接 100μ F 的交流耦合電容，錄音期間該輸出端保持高阻狀態(tài)。 平頂山學(xué)院 2021屆 本科 生 畢業(yè) 設(shè)計(jì) 基于單片機(jī)的鐵路道口報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 秦佳 13 圖 25 ISD1420管腳圖 RECLED—— 工作狀態(tài)指示端，在錄音或放音時(shí)該端輸出低電平，可驅(qū)動(dòng)一個(gè) LED來指示狀態(tài)。 PLAYL—— 電平觸發(fā)放音控制端，該端電平變?yōu)榈碗娖讲⒈３郑酒M(jìn)入放音狀態(tài)。 REC—— 錄音觸發(fā)端， REC 一旦變?yōu)榈碗娖剑酒瓦M(jìn)入錄音狀態(tài)。 語(yǔ)音電路設(shè)計(jì) 該部分電路設(shè)計(jì)中，包含了為語(yǔ)音系統(tǒng)供電的電源電路 設(shè)計(jì)。電源部分采用二極管整流電路，接在電源變壓器的次級(jí)輸出端，用四個(gè)二極管組成橋式整流電路。它們的后級(jí)為濾波電容，交流電整流后，要求將交流成分濾的越干凈越好，所以濾波電容選用大容量的電解電容。 該電路設(shè)有兩種語(yǔ)音工作模式 :自動(dòng)和人工兩種播報(bào)方式。在通常情況下，語(yǔ)音處于自動(dòng)播報(bào)狀態(tài)，只要來車，系統(tǒng)自動(dòng)產(chǎn)生語(yǔ)音通知道口值守人員和來往行人；遇有特殊情況，值守人員可以自行開啟人工播報(bào)方式，用與語(yǔ)音板相連接的麥克風(fēng)對(duì)外發(fā)布通知。所設(shè)計(jì)的語(yǔ)音電路如圖 26 所示。 1 28 2 27 3 26 4 25 5 24 6 23 7 22 8 21 9 20 10 19 11 18 12 17 13 16 14 15 0A 1A 2A 3A 4A 5A NC NC 6A 7A NC VSSD VSSA SP? STATUE REC RCLE RECLED PLAYE PLAYL NC ANA OUT ANA IN ACC MIC REF MIC VCCA _SP ISD 1402 平頂山學(xué)院 2021屆 本科 生 畢業(yè) 設(shè)計(jì) 基于單片機(jī)的鐵路道口報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 秦佳 14 本系統(tǒng)的打印輸出采用 AT89C51 單片機(jī)為核心，采用電平轉(zhuǎn)換器 MAX232 實(shí)現(xiàn)的串口輸出控制微行打印機(jī)的簡(jiǎn)單應(yīng)用方法。 圖 26 語(yǔ)音電路 電平轉(zhuǎn)換器 MAX232 為 RS232 收發(fā)器，單 +5V 電源供電，僅需外接幾個(gè)電容即可完成從 TTL 電平到 EIA 電平的轉(zhuǎn)換 [12]。即相當(dāng)于 EIA 口，電位 5V 轉(zhuǎn)換為－ 8～－ 15V，電位 0V轉(zhuǎn)換為＋ 8～＋ 15V，轉(zhuǎn)換后信號(hào)由 TXD 輸出，而打印機(jī)內(nèi)部的 MAX232 芯片 RXD引腳就接受該正負(fù)電位信號(hào)。 MAX232 引腳功能如圖 27所示。 平頂山學(xué)院 2021屆 本科 生 畢業(yè) 設(shè)計(jì) 基于單片機(jī)的鐵路道口報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 秦佳 15 圖 27 MAX232管腳圖 打印部分電路連接如圖 28所示： 圖 28 打印部分電路 TUUP 系列打印機(jī)提供串行接口和并行接口供用戶使用。用戶可通過改變控制板上的串并口控制塊來選擇通信方式。本系統(tǒng)選用串口方式。 TUUP 系列打印機(jī)的串行接口與 RS232 標(biāo)準(zhǔn)兼容，其接口插座為 DIC10 線插座。 232MAX 1C? V? 1C? 2C? 2C? V? 2TOUT R2IN VCC GND T1OUT R1IN R1OUT T1IN T2IN R2OUT 平頂山學(xué)院 2021屆 本科 生 畢業(yè) 設(shè)計(jì) 基于單片機(jī)的鐵路道口報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 秦佳 16 一個(gè)系統(tǒng)要想正常穩(wěn)定的工作，必須要有一套穩(wěn)定可靠的電源系統(tǒng)做保障。因此，系統(tǒng)電源電路設(shè)計(jì)理念應(yīng)當(dāng)為 :正常情況下，系統(tǒng)電源板直接引入 220V 交流電源，經(jīng)過電源板處理后分別為主機(jī)、打印機(jī)、傳感器等供 電。電源電路設(shè)計(jì)如圖 29所示。 圖 29 電源電路 非正常情況下上圖后部分電路采用蓄電池電路，如停電，則用蓄電池為主機(jī)供電，當(dāng)電池電壓低于一定值后，自動(dòng)斷電。 3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 平頂山學(xué)院 2021屆 本科 生 畢業(yè) 設(shè)計(jì) 基于單片機(jī)的鐵路道口報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 秦佳 17 硬件電路通過以上章節(jié)確定下來以后，要實(shí)現(xiàn)硬件系統(tǒng)所要達(dá)到的要求，就必須依賴于軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)加以保障。系統(tǒng)能否正常運(yùn)行，除了硬件的合理設(shè)計(jì)外，功能完善的軟件設(shè)計(jì)是必不可少的。本系統(tǒng)的軟件方面采用匯編語(yǔ)言進(jìn)行程序設(shè)計(jì)，用匯編語(yǔ)言編程的過程大致可以通過下面幾個(gè)步驟來實(shí)現(xiàn) : l)注意問題分析，明晰所要解決的問題。 2)審慎選擇算法。根據(jù)問題的要求和指令系統(tǒng)的特點(diǎn)，慎重決定所應(yīng)采用的計(jì)算公式和方法，這就是常規(guī)所講的算法。算法尤為重要，它是進(jìn)行程序設(shè)計(jì)的根本，決定所編寫程序的正確性和將來系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。 3)繪制程序框圖。依據(jù)所選擇的算法，確定出運(yùn)算的步驟和順序，把運(yùn)算過程繪制成程序的流程框圖。 4)加工出操作流程圖。依據(jù)確定的數(shù)據(jù)格式，分配工作單元，進(jìn)而將程序框圖畫成更詳細(xì)的操作流程圖。 5)編寫匯編語(yǔ)言程序。依據(jù)程序的操作流程圖和指令系統(tǒng)編寫出匯編語(yǔ)言程序。 6)進(jìn)行程序測(cè)試。相對(duì)于單片機(jī)來說，沒有自開發(fā)的功能， 要使用仿真器，在仿真器上以單步、斷點(diǎn)、連續(xù)方式試運(yùn)行程序，來完成對(duì)程序的測(cè)試，排除程序中的錯(cuò)誤，達(dá)到程序要求。 7)合理優(yōu)化