【正文】 計。它作為一個服務(wù)器程序，內(nèi)嵌于 PCB設(shè)計組件中。有助于設(shè)計者擺脫沉重的手動布線工作，并且由于其具備在線式的設(shè)計規(guī)則檢查功能，所以在歲大程度上避免了設(shè)計者的失誤。 和原理圖設(shè)計組件一樣， PCB 設(shè)計組件也提供 有強大的編輯功能，如庫文件創(chuàng)建，修改功能和報表輸出等功能。相反，設(shè)計者也可以從基本模塊的設(shè)計著手，實現(xiàn)自底向上的設(shè)計。 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 個組件： 1）原理圖設(shè)計組件 2） PCB 設(shè)計組件 3）自動布線組件 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) 計組件可以進行原理圖和層次原理圖的設(shè)計。不論是 Protel99 本身的組件還是來自第三方的設(shè)計組件，都可以很容易地嵌入到 Protel99 中，以增強其應(yīng)用功能。而 Protel99 被設(shè)計成了一個客戶 /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)計者在進行電路設(shè)計的時候常常采用不同公司開發(fā)的工具，這意味著設(shè)計者不僅需要掌握這 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行文件交換操作，并適應(yīng)各種軟件的使用風格。 Protel99 是 Protell Technology公司與 1999 年推出的運行與 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)計軟件。如何 快捷，有效，準確的完成電子電路的設(shè)計工作，已經(jīng)成為廣大設(shè)計人員十分關(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，即單獨調(diào)好每一個模塊，然后再連接成一個完整的系統(tǒng)調(diào)試。應(yīng)當注意的是： 有的提示出錯行并不是真正出錯的行，如果在提示出錯的行上找不到錯誤的話，則應(yīng)該到上行再找。 （ 2） 人工檢查無誤后，上機調(diào)試。寫好程序后，不立刻燒入單片機，先對紙面上的程序進行人工檢查。 由次我深刻的認識到：制作電路板是一個比較繁瑣的過程，它需要我們時刻都要用心去做， 每個環(huán)節(jié)都不能忽視，只有這樣才能達到鍛煉的目的。 主控模塊調(diào)試 : 在本次設(shè)計中，主控模塊是非常重要的部分，它不僅是本次設(shè)計的核心，同時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） 先用萬用表復核目測中認為可疑的連接或是接點，檢查它們的通短狀態(tài)是否與設(shè)計規(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電路模塊的原理設(shè)計并生成 PCB圖，制作電路板，進行實驗調(diào)試。單片機 AT89S52 通過軟件程序才能完成各部分的功能。 本設(shè)計采用獨立按鍵方式， K2為 終點站報站鍵 ； K K4 為上一站、 下一站報站鍵 ； K5為重復鍵，按下此鍵重復前一按鍵的播報內(nèi)容 。按鍵電路采用中斷模式。 23 圖 按鍵電路原理圖 對于此次設(shè)計來說我們要準確的顯示我們所對應(yīng)的信息，每按下一次按鍵要顯示所顯示的信息，這按鍵主要用來報站而設(shè)計的。 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。 特點：與程序控制掃描方式的區(qū)別是，在掃描間隔時間內(nèi)，前者用 CPU 工作程序填充，后者用定時 /計數(shù)器定時控制。 特點：對 CPU 工作影響小，但應(yīng)考慮鍵盤處理程序的運行間隔周期不能太長，否則會影響對鍵輸入響應(yīng)的及時性。 適用于按鍵較多的場合。 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，行線與列線發(fā)生短路。 1. 獨立式按鍵結(jié)構(gòu) 獨立式按鍵是直接用 I/O 口線構(gòu)成的單個按鍵電路，其特點是每個按鍵單獨占用一根 I/O 口線，每個按鍵的工作不會影響其它 I/O 口線的狀態(tài)。靜態(tài)驅(qū)動的優(yōu)點是編程簡單，顯示亮度高，缺點是占用 I/O 端口多，如驅(qū)動 5 個數(shù)碼管靜態(tài)顯示則需要 58＝ 40 根 I/O 端口來驅(qū)動，要知道一個 89S51 單片機可用的 I/O 端口才 32 個呢：），實際應(yīng)用時必須增加譯碼驅(qū)動器進行驅(qū)動，增加了硬件電路的復雜性。 靜態(tài)顯示 驅(qū)動：靜態(tài)驅(qū)動也稱直流驅(qū)動。雖然這些字符上在不同時刻出現(xiàn)的，而且同一時刻，只有一個位顯示，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亮的假象，達到同時顯示的目的。這樣同一時刻，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，在段選線上輸出相應(yīng)位將要顯示字符的段碼，則同一時刻，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。如以一個四位段顯示為例來說明，其中段選線占用一個 8 位 I/O 口，而位選線占用一個 4位 I/O 口。 21 B． LED 動態(tài)顯示方式 在多位 LED 顯示時，為了簡化硬件電路，通常將所有位的段選線相應(yīng)的并聯(lián)在一起，由一個 8位 I/O 口控制，形成段選線的多路復用。 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，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 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 LED 顯示塊可以接成 N 位 LED 顯示器?？刂撇煌M合的二級管導通，就能顯示出各種字符。 LED 顯示器是單片機應(yīng)用系統(tǒng)中常用的廉價輸出設(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)簡單，價格便宜。 （ 1） LED 的結(jié)構(gòu)原理 發(fā)光二極管是一種將電能轉(zhuǎn)變成光能的半導體器件。這種顯示方式雖然簡便，電路也最簡單，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 現(xiàn)在驅(qū)動 LED 數(shù)碼管流行采用單片機設(shè)計電路，但發(fā)現(xiàn)一些顯示（ LED 數(shù)碼管）電路設(shè)計復雜，沒有充分利用單片機的電器特點、沒有采用 “硬件軟化 ”的方法。此外由于 ISD1420 的工作電壓為 5 伏，而單片機所需供電電壓為 5伏，和單片機通用 5伏電源。芯片采用多電平直接模擬量存儲技術(shù)，每個采樣值直接存儲在片內(nèi)的閃爍存儲器中，因此能夠非常真實、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 語音報站硬件連接 由于系統(tǒng)采取自動報站方式，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 , 當一個信息放出 , 遇到一個 EOM標志時 ,地址計數(shù)器會復位， A4可防止地址計 數(shù)器復位 ,使得信息連續(xù)不斷地放出。 A3 循環(huán)重放信息 (PLAYE或 PLAYLonly)可使存于存儲空間始端的信息自動地連續(xù)重放。當這個操作模式完成時 ,錄入的所有信息就作為一個連續(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 PLAYL、 PLAYE或 REC變?yōu)榈碗娖?,同時 A6,A7為高電平時 ,執(zhí)行對應(yīng)操作模式。 使用操作模式有兩點要注意 : 所有初始操作都是從 0地址開始 ,0地址是 ISD1420存儲空間的起始端 ,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 ,它們即為模式位。根據(jù) PLAYL、 PLAYE或 REC的下降沿信號 ,地址輸入被鎖定。 目前， ISD1420 錄放時間為 20 秒，（ APR9301 錄放時間為 20 秒 30秒， RPR9600錄放時間為 50 秒 60 秒） , 特點 ◎重現(xiàn)優(yōu)質(zhì)原聲 ◎基本上不耗電信息存儲 ◎信息可保存 100年 ,可反復錄放 10萬次 16 ◎選址處理多達 160段信息 ◎具有自動節(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)容存入永久存儲單元，提供零功率信息存儲，這個獨一無二的方法是借助于美國 ISD 公司的專利 —— 直接模擬存儲技術(shù)（ DAST TM）實現(xiàn)的。電路內(nèi)部由振蕩器、語音存儲單元、前置放大器、自動增益控制電路、抗干擾濾波器、輸出放大器組成。 15 圖 時鐘電路 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現(xiàn)的，其主要應(yīng)用 AT89S52 作為主控芯片 ,由于本實驗 AT89S52 使用 12MHZ 的晶體振蕩器作為振蕩源，而且單片機內(nèi)部帶有震蕩電路，所以外部只需連接一個晶振和兩個電容即可。我們 采用 晶振為 12MHz,震蕩周期為 1μs， 機器周期為 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，以保護按鍵觸電。當電容 C1放電 結(jié)束后， RST端的電位由 R1與 R分壓比決定。增加手動復位按鍵是為了避免死機時無法可靠復位。根據(jù)實際情況選擇如圖 32所示的復位電路。在復位期間（即 RST為高電平期間）， P0口為高組態(tài)， P1－ P3口輸出高電平；外部程序存儲器讀選通信號 PSEN無效。 圖 單片機最小系統(tǒng)電路 復位電路 單片機復位是使 CPU和系統(tǒng)中的其他功能部件都處在一個確定的初始狀態(tài)，并從這個狀態(tài)開始工作，例如復位后 PC＝ 0000H，使單片機從第 一 個單元取指令。在 AT89S52 單片機結(jié)構(gòu)中，最顯著的特點是內(nèi)部含有 Flash 存儲器，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。 單片機最小系統(tǒng)板控制模塊 ISD1420 語音錄放模塊 鍵盤掃描 揚聲器 數(shù)碼管顯示模塊 13 單片機電路 AT89S52單片機的 最小系統(tǒng) 如圖 。 (3) AT89S52 采用靜態(tài)時鐘方式，可以節(jié)省電能。 本次我們采用了 Atmel 公司的 AT89S52,該單片機主要特點如下： (1) AT89S52 系列單片機以 8051 為內(nèi)核，兼容 MCS51 系列單片機。 語音芯片 控制信號 CPU 控制 定時作為到站脈沖 到站