【文章內(nèi)容簡介】 所示，在 OSC0、 OSC1 端接上晶振及諧振電容， 只要 在鎖相環(huán)壓控振蕩器的阻容輸入 VCP 端接上相應的電容電阻后即可工作。其它不用的電源端和地端需要 接上 F 的去藕電容提高抗干擾能力。 6. 指令系統(tǒng) 指令是 CPU 執(zhí)行某種操作的命令。微處理器 (MPU)或微控制器 (MCU)所能 夠 識別全部指令的集合 被 稱為指令系統(tǒng)或指令集。指令系統(tǒng)是制造廠家在 當初 設計 CPU 時 就 賦予它的功能， 要求 用戶必須正確的書寫和使用指令。因此學習和掌握指令的功能與應用 是 非常重要 的 ，是程序設計的基礎。 圖 SPCE061A最小系統(tǒng) 青島大學本科生畢業(yè)論文（設計） 10 μ’ nSP?單片機指令按其功能可劃分為： ? 數(shù)據(jù)傳送指令，包括立即數(shù)到寄存器、 寄存器到存儲器 、存儲器到寄存器的數(shù)據(jù)傳送操作； 寄存器到寄存器 ? 算術運算，包括加、減、乘運算； ? 邏輯運算，包括與、或、異或、測試、移位等操作 ； ? 轉移指令，包括條件轉移、無條件轉移、中斷返回、子程序調(diào)用等操作； ? 控制指令，如開中斷、關中斷、 FIR 濾波器的數(shù)據(jù)的自由移動等操作。 表 符號約定 R1,R2,R3,R4,R5(BP) 通用寄存器 PC 程序計數(shù)器 CS,DS SR 寄存器中的代碼段選擇字段和數(shù)據(jù)段選擇字段 SR 段寄存器 ， 其中 BIT15～ BIT10 對應 DS。BIT9～ BIT6 對應 NZSC 標志 位 。 BIT5～ BIT0 對應 CS IM6 6 位（ BIT）的立即數(shù)； IM16 16 位（ BIT）的立即數(shù)； A6 6 位的地址碼； A16 16 位地址碼； Rd 目的（ destination）寄存器或存儲器指針 Rs 源寄存器或存儲器指針； → 數(shù)據(jù)傳送符號； MR 由 R4,R3 組成的 32 位結果寄存器（ R4 為高字節(jié) ,R3 為低字節(jié)） amp。,|,^， ~ 邏輯與記號，邏輯或記號，邏輯異或記號，邏輯取反記號； {} 可選項 [] 寄存器間接尋址標志 ++, 指針單位字增量，字減量 ss， us 兩個有符號數(shù)之間的操作，無符號數(shù)與有符號數(shù)之間的操作； Label 程序標號； FIR Finite Impulse Response(有限沖擊響應 )，數(shù)字信號處理中的一種具有 線性相位及任意幅度特性的數(shù)字濾波器算法 N 負標志 ， N=0 時表示運 算 結果最高有效位為 0， N=1 表示最 高 有效位 為 1； Z 零標志， Z=0 表示運算結果不為 0， Z=1 表示運算結果為 0； S 符號標志， S=0 表示結 果 不為負， S=1 表示結果 為 負數(shù)（ 2 的 補 數(shù) ）， 對于有符號運算 ， 16 位 數(shù)表示的范圍 32768～ 32768， 若結 果 小于零， 則 S＝ 1； C 進位標志 ， C=0 表示運 算 過程中無進位或借 位產(chǎn)生 ， C=1 表 示有進位 或借位產(chǎn)生。 // 注釋符 按尋址方式劃分，可分為以下幾類： 青島大學本科生畢業(yè)論文（設計） 11 ? 立即數(shù)尋址 這種尋址方式是操作數(shù)以立即數(shù)的形式出現(xiàn)，例如： R1 = 0x1000，是把 16 進制數(shù) 0x1000 賦給寄存器 R1。 ? 存儲器絕對尋址 這種尋址方式是通過存儲器地址來訪問存儲器中的數(shù)據(jù)，例如：R1 = [0x1000]，訪問 0x1000 單元的數(shù)據(jù)。 ? 寄存器尋址 這種尋址方式是操作數(shù)在寄存器中，例如： R1 = R2， 則 是 進行 把寄存器 R2 中的數(shù)據(jù)賦給寄存器 R1 的動作 。 ? 寄存器間接尋址 這種尋址方式是操作數(shù)的地 址由寄存器給出，例如： R1 = [BP]，是 進行 把 BP 指向的內(nèi)存單元的數(shù)據(jù)送寄存器 R1 的動作 。 ? 變址尋址 這種尋址方式下，操作數(shù)的地址由基址和偏移量共同給出 的 ，例如： R1 = [BP+0x34] 7. 中斷系統(tǒng) 為處理器對外界異步事件具有處理能力而設置 了中斷系統(tǒng) ，計算機的發(fā)展和應用 因 中斷技術的引入大大地推進一步。因此中斷功能的強弱 是 衡量一臺計算機性能的重要指標。 （ 1） 中斷 中斷是指計算機在執(zhí)行某一程序的過程中，由于計算機系統(tǒng)內(nèi)、外的某種原因，而必須終止原程序的執(zhí)行，轉去執(zhí)行相應的處理程序，待處理結束之后，再回來 繼續(xù)執(zhí)行被終止的原程序過程。 中斷技術能實現(xiàn) CPU 與外部設備的并行工作，提高 CPU 的利用率以及數(shù)據(jù)的輸入 /輸出效率；中斷技術也能對計算機運行過程中突然發(fā)生的故障做到及時發(fā)現(xiàn)并進行自動處理如：硬件故障、運算錯誤及程序故障等；中斷技術還能使我們通過鍵盤向計算機發(fā)出請求，隨時對運行中的計算機進行干預，而不用先停機，然后再重新開機等等。 （ 2） 中斷源 中斷源是指在計算機系統(tǒng)中向 CPU 發(fā)出中斷請求的來源，中斷源可以人為設定也可以是為響應突發(fā)性隨機事件而設置。如定時器中斷，它的中斷源即是定時器。 （ 3） 中斷優(yōu)先級 在實 際的系統(tǒng)中， 由于 往往 會 有多個中斷源，且中斷申請是隨機的， 而且 有時可能會有多個中斷源同時提出中斷申請 的情況 ，但 是 CPU 一次只能響應一個中斷源發(fā)出的中斷請求， 那么 這時 CPU 應響應那個中斷請求？這就需要軟件或硬件 根據(jù)中斷源工作性質(zhì)的輕重緩急來 給它們安排一個優(yōu)先順序， 這就是 所謂的優(yōu)先級排隊。中斷優(yōu)先級越高，則響應優(yōu)先權就越高。當 CPU 正執(zhí)行中斷服務程序時， 如果 又有中斷優(yōu)先級更高的中斷申請產(chǎn)生，而且 CPU 能夠暫停對原來的中斷處理程序， 那么 CPU 就 轉而去處理優(yōu)先級更高的中斷請求，處理完畢 之 后，再 重新 回到原低級中斷處理程 序，這一 整個 過程稱為中斷嵌套。具有這種功能的中斷系統(tǒng)稱 之 為多級中斷系統(tǒng)；沒有中斷嵌套功能的則稱 之 為單級中斷系統(tǒng) （ 4）中斷響應的過程 在每條指令結束后系統(tǒng)都自動檢測中斷請求信號，如果有中斷請求，相應的中斷允許位為真（允許中斷），相應的總中斷允許位為真（允許中斷），則響應中斷。 青島大學本科生畢業(yè)論文（設計） 12 保護現(xiàn)場， CPU 一旦響應中斷，中斷系統(tǒng)會自動的保存當前的 PC 和 SR 寄存器（入棧）進入中斷服務程序地址入口 ,中斷服務程序中可以通過入棧保護原程序中用到的數(shù)據(jù)，保護現(xiàn)場前，一般要關中斷以防止現(xiàn)場被破壞。保護現(xiàn)場一般是將堆棧指令將原程序中 用到的寄存器推入堆棧，在保護現(xiàn)場之后要開中斷，以響應更高優(yōu)先級的中斷申請。 中斷服務，即為相應的中斷源服務。 清相應的中斷請求標志位，以免 CPU總是執(zhí)行該中斷。 恢復現(xiàn)場， 利 用堆棧指令將保護在堆棧中的數(shù)據(jù)彈出來，在恢復現(xiàn)場前 需 要關中斷，來 防止現(xiàn)場被破壞， 而 在恢復現(xiàn)場后應及時開中斷。 返回，此時 CPU將 PC 指針和 SR 內(nèi)容出棧恢復斷點，從而使 CPU 繼續(xù)執(zhí)行剛才被中斷的程序。 中斷技術主要用于 單片機 實時控制。所謂實時控制，就是要求單片機能及時地響應被控對象提出的分析、計算和控制等請求，使被控對象保持在最佳工作狀態(tài) ，以達到預定的控制效果。由于這些控制參量的請求都是隨機發(fā)出的，而且要求單片機必須作出快速響應并及時處理，對此，只有靠中斷技術才能實現(xiàn)。 8. 凌陽 單片機 語音的播放、錄制、合成和辨識 凌陽的 SPCE061A 是 16 位單片機，具有 DSP 功能， 具 有很強的信息處理能力，最高時鐘頻率 能夠 達到 49MHz，具有 運算速度高的優(yōu)勢等等，這些都無疑為語音的播放、錄放、 辨識 及 合成 提供了條件。凌陽壓縮算法中 SACM_A202 SACM_S480、 SACM_S240 主要是用來 實現(xiàn) 放音，可 以 用于語音提示，而 DVR 則 主要 用來錄放音。 對于音樂合成MS01，該算法較繁瑣，而且需要具備音樂理論、配器法及和聲學知識 。 對于語音辨識主要有以下兩種： 1) 特定發(fā)音人識別 SD（ Speaker Dependent） 2) 非特定發(fā)音人識別 SI（ Speaker Independent） GPS 接收器 1. 全球衛(wèi)星定位系統(tǒng) GPS 由 3 個基本部分組成：太空部分、監(jiān)控部分和用戶部分。 圖 GPS 接收器實物圖 青島大學本科生畢業(yè)論文（設計） 13 太空部分包括 24 顆可操作的衛(wèi)星，它們以一定傾角分布在地球上空 20~200km 的 6 個軌道面上，運行周期為 12 個恒 星時，這個分布狀態(tài)使得地球上任意位置任意時刻都可以同時接收至少 6 顆衛(wèi)星定位信息，這些衛(wèi)星不斷給全球用戶發(fā)送位置和時間等數(shù)據(jù)。 監(jiān)控部分由若干個跟蹤站組成的監(jiān)控系統(tǒng)構成，這些跟蹤站能觀測 GPS 數(shù)據(jù)并計算改正參數(shù)注入到衛(wèi)星中去，能對衛(wèi)星進行控制等作用。 用戶部分的 GPS 接受機接受衛(wèi)星信號，通過數(shù)據(jù)處理軟件及相應的顯示設備即可進行定位顯示。 2. GPS 系統(tǒng)的基本定位原理 GPS 系統(tǒng)的基本原理是 先 測量出已知位置的衛(wèi)星 與 用戶接收機之間的距離，然后綜合4 顆 或 4 顆以上 衛(wèi)星的數(shù)據(jù)就可 測出 接收機的具體位置。要 完成這一工作 ， 需要 根 據(jù)星載時鐘所記錄的時間查出 衛(wèi)星 在衛(wèi)星星歷中 的位置 要 。而用戶到衛(wèi)星的距離則通過紀錄衛(wèi)星信號 從發(fā)射 到用戶 接受 所經(jīng)歷的時間，再將其乘以光速得到 ，然而 這一距離并不 就 是用戶與衛(wèi)星之間的真實距離，而是偽距（ PR）：當 GPS 衛(wèi)星正常工作時，會 不停 地用 1 和 0 二進制碼元組成的偽隨機碼（簡稱偽碼）發(fā)射導航電文。 GPS 系統(tǒng)使用的偽碼一共有兩種，分別是 軍用的 P(Y)碼和 民用的 C/A 碼。 P 碼頻 率 ，重復周期 天，碼間距 微秒，相當于 30m； C/A 碼 以 ,的 頻率 重復周期一毫秒，碼間距 1 微秒，相 當于 300m。 而 Y 碼是在 P 碼的基礎上形成的， 具有 更加優(yōu)秀 的保密性 。導航電文包括衛(wèi)星星歷、 時鐘改正、 大氣折射修正、 電離層時延修正、 工作狀況等信息。它是從衛(wèi)星信號中解調(diào)制出來，以 50b/s 調(diào)制在載頻上發(fā)射的。導航電文每個主幀中包含 每幀長 6s 的 5 個子幀。前三幀各 包含 10 個字碼；每三十秒重復一次，每小時更新一次。后兩幀共 有 15000b。導航電文中的內(nèi)容主要有遙測碼、轉換碼、第 3 數(shù)據(jù)塊， 其中最重要的則為星歷數(shù)據(jù)。當用戶接受到導航電文時， 先會 提取出衛(wèi)星時間并將其與自己的時鐘做對 以此 得知衛(wèi)星與用戶的距離， 然后 利 用導航電文中的衛(wèi)星星歷數(shù)據(jù) 來計算 出衛(wèi)星發(fā)射電文時所處位置，便可得知 用戶在 WGS84 大地坐標系中的位置速度等信息。 每顆 GPS 衛(wèi)星時刻發(fā)布其位置和時間數(shù)據(jù)信號，用戶接收機可以測量每顆衛(wèi)星信號到接收機的時間延遲，根據(jù)信號傳輸?shù)乃俣染涂梢杂嬎愠鼋邮諜C到不同衛(wèi)星的距離。同時收集到至少 4 顆衛(wèi)星的數(shù)據(jù)時，就可以算出三維坐標、速度和時間。 3. GPS 接收 設備分類 GPS 接收機一般硬件和軟件兩大部分其中硬件又包括：主機、電源和天線三個部分； 按照用途分有：導航型、測地型和授時型 按照攜帶形式分有：手持式、車載式等 按照載波頻 率分有：單頻接收機和雙頻接收機 按照工作原理分有：碼接收機和無碼接收機 4. GPS 結構圖 GPS 內(nèi)部模塊結構見圖 青島大學本科生畢業(yè)論文（設計） 14 5. 在本項目中使用基于 SiRF star III 型 GPS 模塊，采用 +5V 供電， TTL電平自動輸出 NMEA 0183 格式 (ASCII 字符型 )語句，其主要參數(shù)如下： 定位精度：水平 177。1 米內(nèi)（正常行使狀態(tài)下），速度： 米 /秒，方向： 度，高度177。3 米內(nèi) 速度最高： =514 米 /秒 （ 1852 公里 /小時） 海撥高度最高： =23,600 米 定位速度： 秒 /重捕， 1 秒 /熱啟動， 35 秒 /溫啟動， 35 秒 /冷啟動。 靈敏度： 159dBm（跟蹤狀態(tài)） 通信波特率默認值為 9600， 1 個起始位， 8 個數(shù)據(jù)位， 1 個停止位，無奇偶校驗。通常使用 NMEA0183 格式輸出，數(shù)據(jù)代碼為 ASCII 碼字符。由于該格式為 ASCII 碼字符串，比較直觀和易于處理，在許多高級語言中都可以直接進行判別、分離。 SPR 模組 由于計價器兼有語音播報到站信息功能，使用 SPR 模組存儲體積較大語音文件。 SPR模組是針 對凌陽科技公司的存儲器芯片 SPR4096/SPR1024 開發(fā)的簡易燒寫器。該燒寫器配合 PC 機 ResWriter 工具，通過 EZProbe 下載線，完成對 SPR4096/1024 存儲器芯片的擦除、寫入、校驗等功能。并且在 SPR 模組上留有與 SPCE061A 單片機的接口，可以很容易地實現(xiàn) SPR 模組與 61 板連接。 SPR 模組預留兩個接口，一個接口是是 10PIN 的排線接口，主要提供電源以及與SPCE061A 連接使用，另一個 EZProbe，這是在使用 ResWriter 工具對 SPR4096/1024 進行燒寫時連接使用的。 用戶請注意， SP