【正文】 計(jì)。它作為一個(gè)服務(wù)器程序，內(nèi)嵌于 PCB設(shè)計(jì)組件中。有助于設(shè)計(jì)者擺脫沉重的手動(dòng)布線工作，并且由于其具備在線式的設(shè)計(jì)規(guī)則檢查功能，所以在歲大程度上避免了設(shè)計(jì)者的失誤。 和原理圖設(shè)計(jì)組件一樣， PCB 設(shè)計(jì)組件也提供 有強(qiáng)大的編輯功能，如庫文件創(chuàng)建，修改功能和報(bào)表輸出等功能。相反，設(shè)計(jì)者也可以從基本模塊的設(shè)計(jì)著手，實(shí)現(xiàn)自底向上的設(shè)計(jì)。 Protel99 雖然包含有數(shù)目眾多的服務(wù)器程序，但基本上可以分為 5 個(gè)組件： 1）原理圖設(shè)計(jì)組件 2） PCB 設(shè)計(jì)組件 3）自動(dòng)布線組件 4）可編程邏輯器件組件 5）電路仿真組件 27 各部分功能分述如下 [2]： 原理圖設(shè) 計(jì)組件可以進(jìn)行原理圖和層次原理圖的設(shè)計(jì)。不論是 Protel99 本身的組件還是來自第三方的設(shè)計(jì)組件，都可以很容易地嵌入到 Protel99 中，以增強(qiáng)其應(yīng)用功能。而 Protel99 被設(shè)計(jì)成了一個(gè)客戶 /服務(wù)器應(yīng)用程序，完全消除了上述問題帶來的困擾。電路設(shè)計(jì)者在進(jìn)行電路設(shè)計(jì)的時(shí)候常常采用不同公司開發(fā)的工具，這意味著設(shè)計(jì)者不僅需要掌握這 些數(shù)目眾多的軟件使用方法，而且還要能夠熟練地在這些軟件之間進(jìn)行文件交換操作，并適應(yīng)各種軟件的使用風(fēng)格。 Protel99 是 Protell Technology公司與 1999 年推出的運(yùn)行與 Windows 系統(tǒng)下的 EDA（ Enterprise Digital Assistant， 企業(yè)數(shù)據(jù)處理終端）電子輔助設(shè)計(jì)軟件。如何 快捷，有效，準(zhǔn)確的完成電子電路的設(shè)計(jì)工作，已經(jīng)成為廣大設(shè)計(jì)人員十分關(guān)心的問題。如不能正常工作，則繼續(xù)檢查程序中的相應(yīng)模塊，必要時(shí)從上到下重新檢查程序。采用的是自下到上的調(diào)試方法，即單獨(dú)調(diào)好每一個(gè)模塊，然后再連接成一個(gè)完整的系統(tǒng)調(diào)試。應(yīng)當(dāng)注意的是： 有的提示出錯(cuò)行并不是真正出錯(cuò)的行，如果在提示出錯(cuò)的行上找不到錯(cuò)誤的話，則應(yīng)該到上行再找。 （ 2） 人工檢查無誤后，上機(jī)調(diào)試。寫好程序后，不立刻燒入單片機(jī)，先對(duì)紙面上的程序進(jìn)行人工檢查。 由次我深刻的認(rèn)識(shí)到：制作電路板是一個(gè)比較繁瑣的過程，它需要我們時(shí)刻都要用心去做， 每個(gè)環(huán)節(jié)都不能忽視，只有這樣才能達(dá)到鍛煉的目的。 主控模塊調(diào)試 : 在本次設(shè)計(jì)中，主控模塊是非常重要的部分，它不僅是本次設(shè)計(jì)的核心，同時(shí)在后面的顯示也是起關(guān)鍵的作用。短路現(xiàn)象一定要在器件安裝及加電前檢查出。 （ 2） 先用萬用表復(fù)核目測(cè)中認(rèn)為可疑的連接或是接點(diǎn)，檢查它們的通短狀態(tài)是否與設(shè)計(jì)規(guī)定相符。系統(tǒng)程序流程圖如圖 所示： 程序清單 程序清單詳見附件 2. 25 5 公交報(bào)站系統(tǒng)調(diào)試 硬件調(diào)試 基本電路板檢查 : 根據(jù)前面的研究完成各個(gè)電路模塊的原理設(shè)計(jì)并生成 PCB圖，制作電路板，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)調(diào)試。單片機(jī) AT89S52 通過軟件程序才能完成各部分的功能。 本設(shè)計(jì)采用獨(dú)立按鍵方式， K2為 終點(diǎn)站報(bào)站鍵 ； K K4 為上一站、 下一站報(bào)站鍵 ； K5為重復(fù)鍵，按下此鍵重復(fù)前一按鍵的播報(bào)內(nèi)容 。按鍵電路采用中斷模式。 23 圖 按鍵電路原理圖 對(duì)于此次設(shè)計(jì)來說我們要準(zhǔn)確的顯示我們所對(duì)應(yīng)的信息，每按下一次按鍵要顯示所顯示的信息，這按鍵主要用來報(bào)站而設(shè)計(jì)的。 ⑶ 中斷控制方式 中斷控制方式是利用外部中斷源，響 應(yīng)鍵輸入信號(hào)。 特點(diǎn)：與程序控制掃描方式的區(qū)別是，在掃描間隔時(shí)間內(nèi)，前者用 CPU 工作程序填充，后者用定時(shí) /計(jì)數(shù)器定時(shí)控制。 特點(diǎn)：對(duì) CPU 工作影響小，但應(yīng)考慮鍵盤處理程序的運(yùn)行間隔周期不能太長(zhǎng)，否則會(huì)影響對(duì)鍵輸入響應(yīng)的及時(shí)性。 適用于按鍵較多的場(chǎng)合。 I/O 端線分為行線和列線，按鍵跨接在行線和列線上，按鍵按下時(shí)，行線與列線發(fā)生短路。 1. 獨(dú)立式按鍵結(jié)構(gòu) 獨(dú)立式按鍵是直接用 I/O 口線構(gòu)成的單個(gè)按鍵電路，其特點(diǎn)是每個(gè)按鍵單獨(dú)占用一根 I/O 口線，每個(gè)按鍵的工作不會(huì)影響其它 I/O 口線的狀態(tài)。靜態(tài)驅(qū)動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是編程簡(jiǎn)單，顯示亮度高，缺點(diǎn)是占用 I/O 端口多，如驅(qū)動(dòng) 5 個(gè)數(shù)碼管靜態(tài)顯示則需要 58＝ 40 根 I/O 端口來驅(qū)動(dòng)，要知道一個(gè) 89S51 單片機(jī)可用的 I/O 端口才 32 個(gè)呢：），實(shí)際應(yīng)用時(shí)必須增加譯碼驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，增加了硬件電路的復(fù)雜性。 靜態(tài)顯示 驅(qū)動(dòng)：靜態(tài)驅(qū)動(dòng)也稱直流驅(qū)動(dòng)。雖然這些字符上在不同時(shí)刻出現(xiàn)的，而且同一時(shí)刻，只有一個(gè)位顯示，其他各位熄滅，但是LED顯示器的余輝和人眼的視覺暫留作用，只要每位顯示間隔足夠短，則可以造成多位同時(shí)亮的假象，達(dá)到同時(shí)顯示的目的。這樣同一時(shí)刻，只讓下一位的位 選線處于選通狀態(tài)，而其他各位的位選通處于關(guān)閉狀態(tài)，同時(shí)，在段選線上輸出相應(yīng)位將要顯示字符的段碼，則同一時(shí)刻，只有選通位顯示出相應(yīng)的字符，而其他各位都是熄滅的。因此次，同一時(shí)刻，如果各位選線都處于選通狀態(tài)的話， 4 位 LED 將顯示相同的字符。如以一個(gè)四位段顯示為例來說明，其中段選線占用一個(gè) 8 位 I/O 口，而位選線占用一個(gè) 4位 I/O 口。 21 B． LED 動(dòng)態(tài)顯示方式 在多位 LED 顯示時(shí)，為了簡(jiǎn)化硬件電路，通常將所有位的段選線相應(yīng)的并聯(lián)在一起，由一個(gè) 8位 I/O 口控制，形成段選線的多路復(fù)用。 LED 的顯示字符一經(jīng)確定，相應(yīng)鎖存器的輸出將維持不變，直到顯示另一個(gè)字符為止。 A． LED 靜態(tài)顯示方式 LED 顯示器工作于靜態(tài)顯示方式時(shí)，各位的共陰極或是共陽極連接在一起并接地（或是 +5V）；每段的段選線（ a～ dp）分別與一個(gè) 8 位的鎖存器輸出連接。根據(jù)顯示方式的不同，位選線和段選線的連接方法也各不同。 7 段 LED 的段碼如下表 3 所示： 表 段 LED的段碼 顯示字符 共陰極段碼 共陽極段碼 顯示字符 共陰極段碼 共陽極段碼 0 3FH C0H c 39H C6H 1 06H F9H d 5EH A1H 2 5BH A4H E 79H 86H 3 4FH B0H F 71H 8EH 4 66H 99H P 73H 8CH 5 6DH 92H U 3EH C1H 6 7DH 82H T 31H CCEH 7 07H F8H y 6EH 91H 8 7FH 80H H 76H 89H 9 6FH 90H L 38H C7H A 77FH 88H “滅” 00H FFH B 7CH 83H ?? ?? ?? （ 2） LED 顯示器工作原理 由 N個(gè) LED 顯示塊可以接成 N 位 LED 顯示器?？刂撇煌M合的二級(jí)管導(dǎo)通，就能顯示出各種字符。 LED 顯示器是單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中常用的廉價(jià)輸出設(shè)備。七段 LED 顯示管比八段 LED 少一只發(fā)光二極管 SP，其 20 它和八段 LED 相同。 LED 數(shù)碼管結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜。 （ 1） LED 的結(jié)構(gòu)原理 發(fā)光二極管是一種將電能轉(zhuǎn)變成光能的半導(dǎo)體器件。這種顯示方式雖然簡(jiǎn)便，電路也最簡(jiǎn)單，但顯示的位數(shù)很少（最多四位）。其硬件連接圖如下： 圖 ISD1420P原理圖 LED 顯示電路設(shè)計(jì) 現(xiàn)在驅(qū)動(dòng) LED 數(shù)碼管流行采用單片機(jī)設(shè)計(jì)電路，但發(fā)現(xiàn)一些顯示（ LED 數(shù)碼管）電路設(shè)計(jì)復(fù)雜，沒有充分利用單片機(jī)的電器特點(diǎn)、沒有采用 “硬件軟化 ”的方法。此外由于 ISD1420 的工作電壓為 5 伏，而單片機(jī)所需供電電壓為 5伏，和單片機(jī)通用 5伏電源。芯片采用多電平直接模擬量存儲(chǔ)技術(shù)，每個(gè)采樣值直接存儲(chǔ)在片內(nèi)的閃爍存儲(chǔ)器中，因此能夠非常真實(shí)、自然地在現(xiàn)語音，避免了一般固體錄音電路固置化和壓縮造成的量化噪聲和多屬聲。 地址功能表 表 ISD1420地址功能表 語音報(bào)站硬件連接 由于系統(tǒng)采取自動(dòng)報(bào)站方式，需要預(yù)錄取站名及提醒語句，電路中必須加入 19 語音電路。 A4 連續(xù)尋址：在正常操作中 , 當(dāng)一個(gè)信息放出 , 遇到一個(gè) EOM標(biāo)志時(shí) ,地址計(jì)數(shù)器會(huì)復(fù)位， A4可防止地址計(jì) 數(shù)器復(fù)位 ,使得信息連續(xù)不斷地放出。 A3 循環(huán)重放信息 (PLAYE或 PLAYLonly)可使存于存儲(chǔ)空間始端的信息自動(dòng)地連續(xù)重放。當(dāng)這個(gè)操作模式完成時(shí) ,錄入的所有信息就作為一個(gè)連續(xù)的信息放出。這種模式僅用于放音 ,通常與 A4操作同時(shí)應(yīng)用。操作模式可以與微控制器一起使用 ,也可用硬件連線 18 得到所需系統(tǒng)操作。 當(dāng) PLAYL、 PLAYE或 REC變?yōu)榈碗娖?,同時(shí) A6,A7為高電平時(shí) ,執(zhí)行對(duì)應(yīng)操作模式。 使用操作模式有兩點(diǎn)要注意 : 所有初始操作都是從 0地址開始 ,0地址是 ISD1420存儲(chǔ)空間的起始端 ,以后的操作可根據(jù)模式的不同 ,而從不同的地址開始工作。 操作模式 如果 A6,A7同為高電平時(shí) ,它們即為模式位。根據(jù) PLAYL、 PLAYE或 REC的下降沿信號(hào) ,地址輸入被鎖定。 目前， ISD1420 錄放時(shí)間為 20 秒，（ APR9301 錄放時(shí)間為 20 秒 30秒， RPR9600錄放時(shí)間為 50 秒 60 秒） , 特點(diǎn) ◎重現(xiàn)優(yōu)質(zhì)原聲 ◎基本上不耗電信息存儲(chǔ) ◎信息可保存 100年 ,可反復(fù)錄放 10萬次 16 ◎選址處理多達(dá) 160段信息 ◎具有自動(dòng)節(jié)電模式 ◎維持狀態(tài) ,僅需 A 電流 電特性 ◎工作電壓 :5V ◎靜態(tài)電流 :～ 2μ A ◎工作電流 :15～ 30mA 圖 語音芯片結(jié)構(gòu)圖 圖 引腳圖 17 表 各引腳功能說明 , 地址模式 A0A7地址輸入有雙重功能 ,根據(jù)地址中的 A6,A7的電平狀態(tài)決定功能。直接模擬存儲(chǔ)允許使用一種單片固體電路方法完成其原本語音的再現(xiàn)。 錄音內(nèi)容存入永久存儲(chǔ)單元，提供零功率信息存儲(chǔ)，這個(gè)獨(dú)一無二的方法是借助于美國 ISD 公司的專利 —— 直接模擬存儲(chǔ)技術(shù)（ DAST TM）實(shí)現(xiàn)的。電路內(nèi)部由振蕩器、語音存儲(chǔ)單元、前置放大器、自動(dòng)增益控制電路、抗干擾濾波器、輸出放大器組成。 15 圖 時(shí)鐘電路 通過電路我們可以清晰的分析出外部晶振電路是非常容易實(shí)現(xiàn)的，其主要應(yīng)用 AT89S52 作為主控芯片 ,由于本實(shí)驗(yàn) AT89S52 使用 12MHZ 的晶體振蕩器作為振蕩源，而且單片機(jī)內(nèi)部帶有震蕩電路，所以外部只需連接一個(gè)晶振和兩個(gè)電容即可。我們 采用 晶振為 12MHz,震蕩周期為 1μs， 機(jī)器周期為 1μs。 R1的作用在于限制按鍵按下瞬間電容 C1的放電電流，避免產(chǎn)生火花，以保護(hù)按鍵觸電。當(dāng)電容 C1放電 結(jié)束后， RST端的電位由 R1與 R分壓比決定。增加手動(dòng)復(fù)位按鍵是為了避免死機(jī)時(shí)無法可靠復(fù)位。根據(jù)實(shí)際情況選擇如圖 32所示的復(fù)位電路。在復(fù)位期間（即 RST為高電平期間）， P0口為高組態(tài)， P1－ P3口輸出高電平；外部程序存儲(chǔ)器讀選通信號(hào) PSEN無效。 圖 單片機(jī)最小系統(tǒng)電路 復(fù)位電路 單片機(jī)復(fù)位是使 CPU和系統(tǒng)中的其他功能部件都處在一個(gè)確定的初始狀態(tài)，并從這個(gè)狀態(tài)開始工作，例如復(fù)位后 PC＝ 0000H，使單片機(jī)從第 一 個(gè)單元取指令。在 AT89S52 單片機(jī)結(jié)構(gòu)中，最顯著的特點(diǎn)是內(nèi)部含有 Flash 存儲(chǔ)器，而在其他方面的結(jié)構(gòu)，則和 Inter 公司的 8051 的結(jié)構(gòu)沒有太大的區(qū)別。 單片機(jī)最小系統(tǒng)板控制模塊 ISD1420 語音錄放模塊 鍵盤掃描 揚(yáng)聲器 數(shù)碼管顯示模塊 13 單片機(jī)電路 AT89S52單片機(jī)的 最小系統(tǒng) 如圖 。 (3) AT89S52 采用靜態(tài)時(shí)鐘方式，可以節(jié)省電能。 本次我們采用了 Atmel 公司的 AT89S52,該單片機(jī)主要特點(diǎn)如下： (1) AT89S52 系列單片機(jī)以 8051 為內(nèi)核，兼容 MCS51 系列單片機(jī)。 語音芯片 控制信號(hào) CPU 控制 定時(shí)作為到站脈沖 到站