【正文】 輸出電流分別為 和 ，轉(zhuǎn)換成功率分別為 和 5W。從整個系統(tǒng)的設(shè)計來看，其中有幾塊集成芯片和多個電阻、電容等器件，其功率總和應(yīng)在 2W 左右，所以考慮整個系統(tǒng)的功率裕量，采用 78M05 作為整個系統(tǒng)的供電芯片。其中輸入電壓為交流 220V，需要進行整流。整流可通過四個二極管進行全波整流，也可以利用集成整流堆來進行（同原理）。后面接電容 C21為濾波電容進行濾波，注意電解電容應(yīng)該要有一定裕量，否則不能起到很好的濾波效果。本電路中使用的電容大小為 ,耐壓為 25 伏。78L05 的輸出級接入兩個濾波電容，用于減小因為電源波動對系統(tǒng)造成的影響和濾波。其不需要采用大容量的電解電容器，容量大小為 100uf耐壓為 25 伏，再接入 的電容器，便可減少因為電源波動的影響和濾去紋波，很好地改善負載的瞬態(tài)響應(yīng)。然而，隨之產(chǎn)生一個弊端，即一旦 78M05 的輸入出現(xiàn)短路時，輸出端大電容上存儲的電荷，將通過集成穩(wěn)壓器內(nèi)部放電，可能會造成內(nèi)部電路的損壞，故在其間跨接一個二極管，為放電提供放泄通路，對集成穩(wěn)壓器起到了分流28 / 60保護作用 ［6］ 。其主要電路如圖 所示：圖 電源電路圖 單片機的抗干擾性設(shè)計防止干擾的最有效的方法就是去除干擾源、隔斷干擾路徑。單片機干擾最常見的現(xiàn)象就是復位，導致程序運行異常。設(shè)計系統(tǒng)時一般要添加一個“看們狗”監(jiān)控模塊，在系統(tǒng)出現(xiàn)不可逆狀態(tài)的干擾時，監(jiān)控模塊將重啟系統(tǒng)，并從斷點處繼續(xù)執(zhí)行。系統(tǒng)的可靠性，在程序運行前，需要測試單片機軟件功能的完善性，這種測試是針對所有的單片機系統(tǒng)功能的，以確定軟件能正常運行。圖 是按鈕部分圖。未按下按鈕時，PB 口一直接高電平；按下按鈕，PB 口將會接收一個電壓的下降沿，單片機會根據(jù)這個下降沿執(zhí)行相應(yīng)的程序。 29 / 60圖 按鈕部分圖第 4章 無線點菜餐飲系統(tǒng)終端設(shè)備的軟件設(shè)計 由于使用凌陽SPCE061A，使得外圍電路變得非常簡單。設(shè)計制作好系統(tǒng)的硬件電路后，整個系統(tǒng)的主體任務(wù)就落在程序的編寫上了。本系統(tǒng)采用C語言和匯編語言聯(lián)合編程的方法。C語言作為主程序編程，調(diào)用其他程序模塊，可以充分利用C語言的優(yōu)點。匯編語言主要用在子程序模塊中，利用它在中斷、延時方面的優(yōu)點。由于SPCE061A的語音程序是由C語言編寫的，因此語音部分也采用C語言編程，把它設(shè)置成一個模塊，主程序可以直接調(diào)用。系統(tǒng)軟件采用模塊化程序結(jié)構(gòu)，程序模塊包括初始化、系統(tǒng)主程序模塊、語音錄放程序子模塊、點菜子模塊、放音模塊、紅外自學習模塊、顯示模塊和按鍵抖動程序子模塊等等。C語言屬于高級語言，有著匯編語言無法比擬的優(yōu)點，30 / 60而SPCE061A開發(fā)系統(tǒng)抓住了這個關(guān)鍵，兩者結(jié)合，充分發(fā)揮各自的優(yōu)勢。在用到語音的時候，一般都是用C語言作為主程序，用匯編語言編制各種程序模塊，供主程序調(diào)用。本系統(tǒng)采用了這種編制方法，使得互相調(diào)用變得非常簡單。主程序是用C語言編程的，它是一個程序的核心所在。主程序的編制是在各個子程序模塊編制好以后再根據(jù)設(shè)計的要求編制的。主程序調(diào)用的程序有：按鍵延時抖動延時程序模塊、顯示程序模塊、點菜子模塊、放音子模塊、紅外自學習模塊、語音錄放模塊等等。主程序說明：程序開始后，首先是初始化，然后進入人機交換模塊，掃描鍵盤和顯示器；當點菜模塊的按鈕有鍵值輸出時，進入點菜子模塊；當放音模塊有鍵值輸出時就進入放音子模塊；在顯示器上會顯示出點菜信息或者是放音信息。在確認點菜信息或放音信息后，通過無線傳輸將這些信息發(fā)送給主控計算機。所以，特別設(shè)計了點菜子模塊和放音子模塊。31 / 60取消取消確定開始初始化掃描鍵盤、顯示器點菜 放音顯示點菜信息顯示放音信息按“確定”或“取消”鍵無線傳輸結(jié)束圖 主程序流程圖 本次設(shè)計的要求為，當客人按下終端設(shè)備的點菜鍵后，立即播放語音 1 可以進入語點菜子模塊進行點菜。當客人按下放音鍵后，可以進入放音子模塊。在點菜子模塊和放音子模塊中會調(diào)用已經(jīng)錄制好的語音段落。一共有 30 段語音，在按下不同的按鍵時，調(diào)用不同的語音。這 30 段語音的錄制采用的是 SACMA2022 模塊，其語音壓縮編碼 24kb/s，采樣率為 16kHz。根據(jù)本次設(shè)計的要求，語音錄放模塊分為 2 個部分。第一個部分是上面所講述的調(diào)用已經(jīng)錄制好的語音段落；第二個部分則是錄制語音，用來和主控計算機進行對話。第一個部分的實現(xiàn)相對簡單。它的程序流程圖如圖 所示。第二個部分是客人的現(xiàn)場錄音部分。即在客人按下放音鍵后，再按*號鍵所進入的部分。32 / 60YY初始化SRAM 地址復位初始化解碼從 SRAM 讀出數(shù)據(jù)并指向下一個地址填入隊列對語音數(shù)據(jù)解碼并播放解碼器前臺內(nèi)部緩存器中斷服務(wù)子程序播放完？1S 到？返回送顯示將字型碼地址加 1NN圖 語音流程圖 放音子模塊和點菜子模塊的原理相似，但是比點菜子模塊要復雜些。在按下放音鍵后，播放語音 5，在接收到鍵值 1 時，播放語音 6；接收到鍵值 2 時，播放語音 7；接收到鍵值 3 時調(diào)用模塊 2；在接收到鍵值 4 時，調(diào)用模塊 3；在接收到鍵值 5 時，調(diào)用模塊 4；在接收到鍵值 6 時，調(diào)用模塊 5；在接收到鍵值 7 時，調(diào)用模塊 6；在接受到*號鍵值時，錄制語音子模塊；在接收到號鍵值時返回。放音子程序流程圖如圖 所示。 在本次設(shè)計中點菜子模塊是關(guān)鍵也是重點。無線點菜系統(tǒng)所要實現(xiàn)的點菜功能就是要靠這個模塊來實現(xiàn)。它的主要流程是：按下點菜鍵后，播放語音 1，播放完后等待33 / 60客人按鍵選擇，將接收到的信息存儲在存儲器中，當接收到號鍵值后，播放語音 2。語音 2 是：“您點的菜式序號為 15…；如果您對以上信息確定，請按確定鍵；如果您對以上信息否定，請按取消鍵。”在這中間的您點的菜式序號將把存儲器中的信息播放出來。播放完語音 2 后，接收到確定鍵的鍵值時，播放語音 4 后，將存儲器中存儲的信息通過無線傳輸傳送給主控計算機后返回。從而完成點菜。因為在后面的放音子系統(tǒng)中，還有幾個和點菜流程類似的部分，分別為催菜、退菜、換菜、緩菜部分，所以把點菜流程定義為模塊 1；催菜流程為模塊 2；換菜流程為模塊 3；退菜流程為模塊 4；緩菜流程為模塊 5；加菜流程為模塊 6。這六個模塊流程一樣，只是錄制的語音有所不同。點菜流程圖如圖 所示。初始化調(diào)用語音 5掃描鍵盤和顯示器獲取鍵值調(diào)用子模塊返回開始圖 放音子模塊流程圖34 / 60取消確定*初始化開始調(diào)用語音 1掃描鍵盤和顯示器獲取鍵值存儲數(shù)據(jù)按“*”或“”鍵調(diào)用語音 2按“確定”或“取消”鍵調(diào)用語音 3返回調(diào)用語音 4圖 點菜子模塊流程圖 16 位 μ’nSP?微處理器的匯編語言程序是由匯編指令和匯編器偽指令遵循一定的匯編規(guī)則語法格式寫成的。匯編指令是需要由匯編器辨認并翻譯成最終由 CPU 執(zhí)行的機器碼。16 位 μ’nSP?微處理器的匯編指令只有單字和雙字兩種，其結(jié)構(gòu)緊湊，且最大限度地考慮了對高級語言 C 語言的支持。其他子程序設(shè)計采用匯編語言程序的設(shè)計。35 / 601. 按鍵抖動程序模塊設(shè)計流程圖如圖 所示。NY關(guān)中斷初始化設(shè)置輸出口選擇時鐘頻率為 4096Hz延遲 20ms開中斷清中斷開始計數(shù)器清零延時到？圖 按鍵抖動程序模塊流程圖2. 延時程序模塊流程圖如圖 所示。圖 延時程序模塊流程圖NYNY關(guān)中斷初始化 r4=0x0000設(shè)置中斷清中斷r4=r4+1開始返回r4=2？零標志位 Z=1？按鍵3. 本方案的軟件系統(tǒng)主要包含下列模塊：36 / 60按鍵掃描：掃描 44 鍵盤，獲取鍵值。包括 程序文件和 、 頭文件。LCD 顯示：LCD 顯示驅(qū)動程序，實現(xiàn)文本、圖形顯示等功能。該模塊包括、 程序文件，以及、 等頭文件。LCD 顯示部分采用 SPLC701B 液晶顯示模組附帶的驅(qū)動程序。該驅(qū)動程序的架構(gòu)如圖 所示。數(shù)據(jù)傳輸驅(qū)動功能函數(shù)LCD701— 用戶應(yīng)用程序功能函數(shù)聲明應(yīng)用層助記符定義LCD701—數(shù)據(jù)傳輸驅(qū)動函數(shù)聲明LCD701— LCD701—功能函數(shù)層LCD701— LCD701—傳輸模式及 IO 端口配置驅(qū)動層圖 驅(qū)動程序框架圖37 / 604. 無線傳輸模塊 在軟件編程過程中，對 PTR2022 的工作模式和工作頻道的選擇尤為重要。發(fā)送PTR2022。的通信速率最高為 20kb/s,也可工作在其它速率如 4800bps .9600bps 下。在發(fā)送數(shù)據(jù)之前，應(yīng)將模塊先置于發(fā)射模式，即 TXEN=1。然后在等待至少 5 ms 后(接收到發(fā)射的轉(zhuǎn)換時間)才可以發(fā)送任意長度的數(shù)據(jù)。接收時應(yīng)將 PTR2022 置于接收狀態(tài)，即 TXEN=0。然后將接收到的數(shù)據(jù)直接送到單片機串口或經(jīng)電平轉(zhuǎn)換后送到計算機。待機模式，當 PWR=0 時，PTR2022 進入節(jié)電待機模式，此時的功耗大約為 8μA，在待機模式下不能接收和發(fā)射數(shù)據(jù)。PTR2022 在無信號時，串口輸出的是隨機數(shù)據(jù)，此時，定義一個簡單的通信協(xié)議，在發(fā)送時，在有效數(shù)據(jù)之前加兩個字節(jié)的起始位標志，以便在接收方的軟件中檢測該標志并將其作為正式數(shù)據(jù)的開始。為了使系統(tǒng)能夠可靠地通信，考慮數(shù)據(jù)的檢錯，采用奇偶校驗方式。圖 無線傳輸流程圖否是開始初始化串口和 IOB15是否收到確定按鍵信息TXTN 置 1將接收數(shù)據(jù)存儲單元的數(shù)據(jù)整理并發(fā)送結(jié)束5. 紅外自學習模塊 通過紅外發(fā)射管發(fā)出和電氣設(shè)備遙控器一樣的信號從而打開和關(guān)閉電氣設(shè)備，這38 / 60樣的好處是不用和所控的家電進行連線，同時也方便多了。SPCE061A 的 IOA0IOA7 設(shè)置為輸入時具有按鍵喚醒功能，例子程序中將其設(shè)置為帶下拉電阻的輸入口，IOA8IOA11 設(shè)置為帶數(shù)據(jù)緩存器的輸出口。鍵盤程序比較簡單，此處不做詳細介紹。串行碼的發(fā)送主要用到 SPCE061A 的 TimerA 和 TimerB 兩個定時器，IOB8 編程為第二功能時，可以由定時器 TimerA 控制輸出占空比可調(diào)的脈寬調(diào)制信號 APWMO，38K 載波信號就是利用 TimerA 的 APWMO 輸出產(chǎn)生，將 APWMO 信號頻率設(shè)置為 38K，串行碼為 1 時打開APWMO 輸出，為 0 時關(guān)閉 APWMO 輸出（輸出低電平）；用 TimerB 控制脈沖寬度。紅外信息發(fā)射流程如圖 所示；頭脈沖、0 信號、1 信號的發(fā)射流程如圖 所示。 NYNY取發(fā)射數(shù)據(jù)發(fā)射初始化發(fā)射頭脈沖發(fā)射系統(tǒng)碼發(fā)射資料碼和反碼發(fā)射結(jié)束圖 紅外信息發(fā)射流程圖打開 38K 載波高電平時間到？關(guān)閉 38K 載波低電平時間到？發(fā)射結(jié)束位圖 0 信號、1 信號發(fā)射流程圖39 / 60第 5章 無線點菜餐飲系統(tǒng)終端設(shè)備的軟硬件調(diào)試說明在前面的章節(jié)中已經(jīng)詳細描述了基于 SPCE061A 單片機的無線電菜系統(tǒng)終端設(shè)備的設(shè)計思想、方案及軟硬件設(shè)計，由于沒有做出實物來，無法進行調(diào)試?，F(xiàn)將調(diào)試步驟以及調(diào)試過程中應(yīng)該注意的問題詳細說明，以便在以后的學習工作中能夠更好的應(yīng)用，為以后的實際調(diào)試做充分的準備。單片機應(yīng)用系統(tǒng)的調(diào)試是系統(tǒng)開發(fā)的重要環(huán)節(jié)。在完成了單片機及應(yīng)用系統(tǒng)的硬件軟件設(shè)計及硬件組裝后，便可以進行應(yīng)用系統(tǒng)的調(diào)試階段。系統(tǒng)調(diào)試的目的是：要檢查用戶系統(tǒng)中的硬件設(shè)計與軟件設(shè)計中存在的錯誤和可能出現(xiàn)的不協(xié)調(diào)因素，以便進行修改設(shè)計，最終使用戶系統(tǒng)能夠正?？煽康墓ぷ?。系統(tǒng)調(diào)試包括硬件調(diào)試、軟件調(diào)試和軟硬件連調(diào)。根據(jù)硬件的選擇、電路的搭接進行軟件的設(shè)計和編程。用 10 根 8 芯的扁平線和數(shù)根單雙芯線將單片機的 I/O 口和搭接的硬件電路連接起來，又根據(jù)軟件所能實現(xiàn)的功能，對硬件進行修改和調(diào)試。在軟硬件連調(diào)的過程中，首先，對于布局的設(shè)計可謂是煞費苦心。參閱了許多資料后結(jié)合實際條件選擇了一種較為全面而且簡單的基于單片機的無線點菜系統(tǒng)終端設(shè)備的設(shè)計。其次，在設(shè)計過程中也出現(xiàn)了不少問題，開始因為對單片機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)掌握不多，在設(shè)計語音錄放模塊的時候，擴展了一塊存儲器，使得電路很復雜，而且，提高了成本。在設(shè)計人機交換模塊的時候，用單片機和 PC 機連接。指導老師提示這樣做成本很高，而且，有了 PC 機，單片機就是多余的了。經(jīng)過老師的指導，我最終選擇了 SPLC701B 液晶顯示模組。它本身就有 LCD 顯示模塊，而且自帶 4*4 鍵盤，軟件編程也非常方便，很符合本次設(shè)計的要求。在不斷修改和完善后，終于設(shè)計出了一個比較全面的無線點菜終端設(shè)備。它包括電源電路、語音錄放模塊、人機交換模塊、無線傳輸模塊和紅外自學習模塊。由語音信息提示客人的操作步驟；由鍵盤和顯示器提供客人操作平臺；由無線傳輸進行主控計算機和客人之間的通信；由紅外自學習模塊控制電氣設(shè)備的開關(guān)。再次，對于系統(tǒng)的硬件和軟件設(shè)計都是我精力重點投入的部分。這確實鍛煉了我們分析問題、解決問題以及動手能力。40 / 60硬件調(diào)試是利用開發(fā)系統(tǒng)，基本檢測儀器（萬用表等）通過給電路以額定信號或運行時段的測試