【文章內(nèi)容簡介】 位寄存器在 SCLK 的下降沿動作，因此對 ISD4O03 而言，在時鐘上升沿鎖存 MOSI 引腳數(shù)據(jù)，在下降沿將數(shù)據(jù)送至 MISO 引腳。 SPI 接口指令 SPI 的接口指令如表 所列： 表 SPI 接口指令表 指令 5 位控制碼， 11 位地址碼 操作摘要 POWERUP 00100(XXXXXXXXXXX) 上電 ：等待 TPUP 后器件可以工作 SET PLAY 11100（ A10A0） 從指令地址開始放音，須后跟 PLAY 指令，使放音繼續(xù) PLAY 11110（ XXXXXXXXXXX） 從當前地址開始放音（直到 EOM 或 OVF） SET REC 10110（ A10A0） 從指定地址開始放音，須后跟 REC 指令，是 本 科 畢 業(yè) 設 計 第 16 頁 共 63 頁 錄音繼續(xù) REC 110110（ XXXXXXXXXXX） 從當前地址開始錄音（直到 OVF 或停止） SET MC 11101（ A10A0） 從指定地址開始快進，須后跟 MC 指令，使快進繼續(xù) MC 11111（ XXXXXXXXXXX） 執(zhí)行快進，直到 EOM，若再無信息，則進入OVF 狀態(tài) STOP 0X110（ XXXXXXXXXXX） 停止當前操作 STOP POWER 0X01X 停止當前的操作并掉電 RINT 0X110 讀狀態(tài)， OVF 和 EOM SPI 端口的控制位 SPI 端口控制位如圖所示 ： 圖 SPI 端口控制位 SPI 控制寄存器 SPI 控制寄存器控制器件可以實現(xiàn)如錄放、錄音、信息檢索 (快進 )、上電 /掉電、開始和停止操作、忽略地址指針等功能。具體控制位如 下 表所列 ： 表 SPI 端口 控制位圖 位 值 功能 位 值 功能 RUN = = 1 0 允許 /禁止操作 開始 停止 PU = = 1 0 電源控制 上電 掉電 P/R = 1 錄 /放方式 放音 LAB = 1 操作是否使用指令地址 忽略輸入地址寄存器的內(nèi)容 本 科 畢 業(yè) 設 計 第 17 頁 共 63 頁 = 0 錄音 = 0 使用輸入地址寄存器的內(nèi)容 MC = = 1 0 快進模式 允許快進 禁止快進 P9P0 A0A10 行指針寄存器 輸入地址寄存器 (2)ISD4003 與 AT89C51 單片機接口電路 : 采用 AT89C51 單片機作 為 主控單元， AT89C51 的 ， ， ， ， TO 引腳分別與 ISD4003 的 SS， SCLK， MOSI， MOSO， INT 非 端連接，電路如 下 圖 所示： 圖 ISD4003 與 AT89C51 接口電路 在本系統(tǒng)中，使用預先已錄制好 播放語音的芯片，所以在系統(tǒng)中沒加入錄音電路。工 SD40O3 輸出端選用音頻功率放大器 LM386，輸出功率 300MW 左右 (電源電壓為 +5V 時 )，由于 ISD4003 的直接揚聲器驅(qū)動功率為 ，其輸出信號經(jīng)電阻衰減后再加到 LM386 的輸入端，否則電壓擺動會導致 LM386 失真 通信模塊的設計 由于各從機與主機距離較遠，系統(tǒng)采用 RS485 通信方式，主機通過 RS485總線與各從機相連，構(gòu)成一個主從式 RS485 通信應用系統(tǒng)。 RS485 通信收發(fā)器芯片采用 TI 公司的 SN75LBC184。該芯片與普通的 RS485收發(fā)器相比，其顯著的特點是片內(nèi) A、 B 引腳接有高能量瞬變干擾保護裝置，可以承受峰值為 400V(典型值 )的過壓瞬變，對一些環(huán)境比較惡劣的現(xiàn)場，可直接與傳輸線相接而不需要任何外加保護元件，該芯片還有一個獨特的設計 :當輸入端開路時，其輸出為高電平，這樣可保證接收器 輸入端電纜有開路故障時，不影 本 科 畢 業(yè) 設 計 第 18 頁 共 63 頁 響系統(tǒng)的正常工作。 設計時，為了預防工業(yè)現(xiàn)場噪聲的干擾，使用了光電隔離電路，具體電路設計原則是 : (1)輸出和輸入數(shù)據(jù)同相位，即 :輸出端為高電平 (輸出端 =1)時，輸入端也 應為高電平 。反之亦然。 (2)使系統(tǒng)的功耗最低，即 :系統(tǒng)在不工作或處于監(jiān)聽狀態(tài)時，光電耦合 器的 發(fā)光二極管處于不發(fā)光狀態(tài)，整個系統(tǒng)能量消耗最低。 (3)提高芯片的驅(qū)動能力，為了使芯片 SN75LBC184的輸出端 R驅(qū)動能力增強， 使其能可靠地工作，用三極管進行放大處理。整個硬件接口電路如圖 所示，在設計中考慮 到設計原則 (均和 (2)之間的矛盾，優(yōu)先滿足了設計原則 (1)。 用 89C51 單片機的一個 I/0 口 ()控制通信收發(fā)器 SN75LBCIS4 的工作狀態(tài)，當 為高電平時，收發(fā)器處于發(fā)送狀態(tài) 。當 ，收發(fā)器處于接收狀 態(tài) 圖 RS485 通信電路 呼叫器的設計 呼叫器采用 AT89C51 單片機控制，地址為 XXXXXXX0，即第 8 位地址為選擇位 呼叫器，第 27位為窗口號位，通過地址撥碼開關置位，從左到右依次為 32，16， 8， 4， 2， 1，將相應為開 (1)狀態(tài)的數(shù)字相加即得窗口 號 (如 001001 為 8+1=09號窗口 )。呼叫器主要包括顯示模塊部分和通信模塊部分，系統(tǒng)原理圖見附圖 呼叫模塊的設計 本 科 畢 業(yè) 設 計 第 19 頁 共 63 頁 呼叫器采用字符型 LCD 液晶顯示器，選用長沙太陽人有限公司生產(chǎn)的SMS0401。 AT89C51的 ， SMSO4OI的 DL， CLK引腳連接。 SMSO4O1為四位字符型，前三位顯示顧客號碼，第四位顯示按鍵狀態(tài)信息 (N下一位， R重呼， P暫停 )。為便于一一對應，呼叫器與窗口顯示屏的總線相連。 通信模塊的設計 通信模塊采用 RS485 通信收發(fā)器 SN75LBC184，其與 AT89C51 接口電路和原理詳見 章 。 主顯示屏硬件電路設計 主顯示屏采用 AT89C51 單片機控制，主要包括顯示模塊部分和通信模塊部分，系統(tǒng)原理圖見附圖 顯示模塊的設計 考慮采用串行驅(qū)動方式 ， 這里采用 MAX7219 驅(qū)動芯片 。 (L)MAX7219 芯片介紹 MAX7219 是美國 MAXIM 公司研制的緊湊型、串行輸入、串行輸出、共陰極新型 LED 顯示驅(qū)動器。它一片芯片可以驅(qū)動多達 8位 7 段 LED 顯示器、條型圖形、或64 個單個 LED，其片內(nèi)有 BCD 譯碼器、多路復用掃描電路 、段和數(shù)字驅(qū)動器、以及存貯每個數(shù)字的 8X8 靜態(tài) RAM。所有 LED 的段電流設定只需一個外部電阻。這種 LED 驅(qū)動器有以下特點 : ①接口簡單，占用 CPU 的 I/0口線少，對外接口只需 3 根 I/0 口線，即可實現(xiàn)最高可達 10MHZ 串行接口。 ②各個寄存器可以單獨被尋址和更新，不需要全部更新。 ③允許用戶對每個顯示 位 是選擇 BCD 譯碼方式還是非譯碼方式進行定義。 ④具有 150UA的低功耗停機方式。 ⑤可以模擬和數(shù)據(jù)控制顯示的亮度，與 MOTOROLA ， SPI， QSPI 及 MATIONAL MICROWIRE 串行口相兼容。 ⑥可以進行級連，最多可以級連 8 片 MAX7219，驅(qū)動 64 個數(shù)碼管。 該芯片采用 24 腳 DIP 和 S0 封裝，工作電壓 ，最大功耗 。引腳說 明見下表 本 科 畢 業(yè) 設 計 第 20 頁 共 63 頁 表 引腳說明 引腳 名稱 功能說明 1 DIN 串行數(shù)據(jù)輸入端。在 CLK 的上升沿數(shù)據(jù)鎖入芯片內(nèi)部 16位移位寄存器 2,3,58,10,11 DIG0DIG7 8 位 LED 位選線，從共陰極 LED 中吸入電流 4,9 GND 地線（兩個 GND 必須接在一起） 12 LOAD 鎖入輸入的數(shù)據(jù)。在 LOAD 的上升沿最后的 16 位串行數(shù)據(jù)被鎖入 13 CLK 時鐘輸入，最高時鐘頻率為 10MHZ，在 CLK 的上升沿數(shù)據(jù)被鎖入內(nèi)部移位寄存器，在 CLK 的下降沿，數(shù)據(jù)從 DOUT腳被輸出 1427 2023 SEGASEGG DP 7 段驅(qū)動和小數(shù)點驅(qū)動 18 ISET 該腳通過一個電阻與 V+相連，設置峰值段電流 19 V+ 電源電壓， +5V 24 DOUT 串行數(shù)據(jù)輸出，輸入到 DIN 的數(shù)據(jù)在 個時鐘周期后在 DOUT 腳發(fā)出，該腳用于級聯(lián)擴展 （ 1） AT89C51 與 MAX7219 芯片接口電路 ： 圖 AT89C51 與 MAX7219 芯片接口電路 本 科 畢 業(yè) 設 計 第 21 頁 共 63 頁 2片 MAX7219 芯片與 89C51 芯片及共陰極小電流 LED 段碼顯示器的接口電路簡單，其原理圖如圖 所示。其中 AT89C51 的 接第一片 MAX7219 的 DIN數(shù)據(jù)輸入管腳， 接二片 MAX7219 的 CLK 時鐘輸入管腳， 接二片 MAX7219的 LOAD鎖定輸入管腳，第一片 MAX7219的 DOUT數(shù)據(jù)輸出管腳接到第二片 MAX7219的 DIN 數(shù)據(jù)輸入管腳。 MAX7219可通過 V+管腳和工 SET管腳之間所接的外部電阻 RSET來控制， RSET 電阻越大段電流越小，其最小值不小于 9530Q，此時典型段電流為 37MA。為了減少外界的干擾，應在 MAX7219V+管腳和 GND 管腳之間加上一個 和一個 10PF 的鈕電容。當 MAX7219 芯片和主控芯片 (例如 CPU)的距離較遠時，為了防止高頻信號的干擾，傳輸數(shù)據(jù)的頻率最好低一些，并在 CLK 時鐘輸入管腳和 LOAD 鎖定輸入管腳和 GND 管腳之間各自接上一個 100OPF的瓷片電容器。在進行電路板設計時應盡可能使 MAX7219 芯片和所驅(qū)動的 LED 顯示器以及主控芯片(例如 CPU)靠近，以防止高頻信號的干擾 。當 MAX7219 芯片和主控芯片 的距離較近時， CLK 時鐘輸入管腳和 LOAD 鎖定輸入管腳和 GND 管腳之間無需再各自接上一個 10O0PF 的瓷片電容器。 MAX7219 所能直接驅(qū)動的是共陰極小電流 LED 顯示器，它不能直接驅(qū)動共陽極 LED 顯示器，否則會損壞器件。在級連顯示時，當被驅(qū)動的數(shù)碼管不是 8 的倍數(shù)時，最好將每個芯片所驅(qū)動的顯示位數(shù)設計為一樣，這樣所有顯示器的顯示亮度才一致。 操作者只需編程發(fā)送 16 位數(shù)據(jù)包，就能簡單地操作 LED 的位選以及段選、設置和改變 MAX7219 的工作模式。 16位數(shù)據(jù)包的數(shù)據(jù)格式如下 : 其中 :D7DO:8 位數(shù)據(jù)位， D7 最高位， DO 為最低位 。D11D8:4 位地址位 。D15 D12:無關位，通常全取 1。 MAX7219 通過 D11D8 4 位地址 譯碼，可尋址 14 個內(nèi)部寄存器，分別是 8 個LED 顯示 寄存器， 5 個控制寄存器和 1 個非工作寄存器。 LED 顯示寄存器由內(nèi)部8X8 靜態(tài) RAM 構(gòu)成，操作者可直接對位寄存器進行個別尋址，以刷新和保持數(shù)據(jù)， 本 科 畢 業(yè) 設 計 第 22 頁 共 63 頁 只要 V+超過 2V(一般為 +5V)。 控制寄存器包括 :譯碼模式，顯示亮度調(diào)節(jié)，掃描限制 (選擇掃描 )位數(shù)，關斷和顯示測試寄存器，地址分配表如 下 表 所示： 表 寄存器地址分配表 寄存器名稱 地址 16 進制碼 D15D12 D11 D10 D9 D8 非工作寄存器 XXXX 0 0 0 0 X0 DIG IT0 XXXX 0 0 0 1 X1 DIG IT1 XXXX 0 0 1 0 X2 DIG IT2 XXXX 0 0 1 1 X3 DIG IT3 XXXX 0 1 0 0 X4 DIG IT4 XXXX 0 1 0 1 X5 DIG IT5 XXXX 0 1 1 0 X6 DIG IT6 XXXX 0 1 1 1 X7 DIG IT7 XXXX 1 0 0 0 X8 譯碼模式 XXXX 1 0 0 1 X9 高度調(diào)節(jié) XXXX 1 0 1 0 XA 掃描限制 XXXX 1 0 1 1 XB 關斷模式 XXXX 1 1 0 0 XC 顯示測試 XXXX 1 1 1 1 XF MAX7219 的驅(qū)動程序首先必須對 5 個控制寄存器初始設置即初始化，各控制寄存 器 含義如下 ： 非工作寄存器 (地址 =XOH):在不改變顯示或影響任意控制寄存器條件下器件級聯(lián)時，非工作寄存器允許數(shù)據(jù)從 DIN 傳送到 DOUT。 譯碼模式選擇寄存器 (地址 = X9H):共有 4種譯碼模式供選擇，當數(shù)據(jù)位 全 0 時選擇“非譯碼