【正文】 PB4(SS)5PB5(MOSI)6PB6(MISO)7PB7(SCK)8PD0(RXD)14PD1(TXD)15PD2(INT0)16PD3(INT1)17PD4(OC1B)18PD5(OC1A)19PD6(ICP)20PD7(OC2)21PA7(ADC7)33PA6(ADC6)34PA5(ADC5)35PA4(ADC4)36PA3(ADC3)37PA2(ADC2)38PA1(ADC1)39PA0(ADC0)40PC0(SCL)22PC1(SDA)23PC2(TCK)24PC3(TMS)25PC4(TDO)26PC5(TDI)27PC6(TOSC1)28PC7(TOSC2)29RESET9VCC10AVCC30AREF32GND31GND11XTAL212XTAL113ATmega16REC24PLAY23ERASE25FWD26VOL19FT22SS7SCLK6MOSI5MISO4MIC+10MIC11ANALN9Rosc20AGC18RESET3LED2VCCD1VSSD28VCCA21VSSA8VCCP14VSSP116VSSP212SP+15SP13AUD/AUX17INT/RDY27ISD176080K揚(yáng)聲器VCC長(zhǎng)春理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 14 LCD1026 液晶顯示器的接口電路設(shè)計(jì) ATmega16 與 LCD1602 液晶顯示器的接口電路的功能 ATmega16 與 LCD1602 液晶顯示器的接口電路主要負(fù)責(zé)對(duì)轉(zhuǎn)換計(jì)算后的結(jié)果進(jìn)行顯示，以便用戶能接收到 顯示數(shù)據(jù) 。 主控單片機(jī) ATmega16主要通過(guò)四線 ( SCLK， MOSI， MISO， /SS) SPI協(xié)議來(lái)與 ISD1760進(jìn)行串行通信 ， 而且?guī)缀跛械牟僮鞫伎梢酝ㄟ^(guò) SPI協(xié)議來(lái)完成 。 語(yǔ)音芯片 與 ATmega16 接口電路 的設(shè)計(jì) ISD1760 與 ATmega16 接口電路圖 ，如圖 32 所示。 ISD1760語(yǔ)音芯片 與 ATmega16 接口電路設(shè)計(jì) 語(yǔ)音芯片 與 ATmega16 接口電路 的功能 ISD1760 是語(yǔ)音播報(bào)芯片，實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的語(yǔ)音播報(bào)功能。 104104104104104VCCC1+1T2in10T1in11R1out12R1in13T1out14GND15VCC16V+2C13C2+4C25T2out7R2in8V6R2out9MAX232TXDRXD1234567891110D Connector 9長(zhǎng)春理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 MAX232 與 ATmega16 接口電路布線布局特點(diǎn) 本電路區(qū)中 ATmega16 和 MAX232 都采用 DIP 封裝，電路布局時(shí)晶振應(yīng)盡量靠近 ATmega16 的 XTALI 和 XTAL2 兩引腳，并且盡量避免在晶振與 XTALI和 XTAL2 的布線之間出現(xiàn)過(guò)孔，這樣可以減少甚至防止其他信號(hào)對(duì)時(shí)鐘信號(hào)的干擾，保證單片機(jī)的正常穩(wěn)定工作。 注 2： MAX 232 芯片是個(gè)電壓轉(zhuǎn)換芯片，使用方法簡(jiǎn)單，一般如圖中所示連接使用。這樣做的目的是使電路圖看起來(lái)更清晰明了。 MAX232 與 ATmega16 接口電路設(shè)計(jì) MAX232 是一種串口芯片，可以和多種微機(jī)接口，在此選用 ATmega16 單片機(jī)與其連接，如圖 31 所示。設(shè)計(jì)時(shí)主要從 語(yǔ)音芯片的選型、其硬件特性以及 外圍 電路的實(shí)現(xiàn)幾個(gè)方面加以介紹；微控制器控制 語(yǔ)音播報(bào)和液晶顯示 按照設(shè)定的程序運(yùn)行，設(shè)計(jì)時(shí)主要從微控制器的選型以及其主要硬件特性兩個(gè)方面加以介紹；通信串口電路完成通信電平的轉(zhuǎn)換，設(shè)計(jì)時(shí)主要從其主要電器特性方面加以介紹；供電電源電路為 語(yǔ)音顯示系統(tǒng) 提供穩(wěn)定、可靠的電源，設(shè)計(jì)時(shí)主要從其主要電 器特性方面加以介紹；顯示電路用于顯示 單片機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)信息 ，設(shè)計(jì)時(shí)主要從液晶顯示器的選型和其主要硬件特性兩方面加以介紹。 本章主要介紹了 語(yǔ)音計(jì)費(fèi)顯示系統(tǒng) 的外圍硬件電路設(shè)計(jì)。由于保存在 24C02 中的數(shù)據(jù)是不能隨意進(jìn)行改動(dòng)的 ， 因此它具有防作弊功能。C 總線與 AT mega16 相連 ， AT mega16的 PC0 作為它的串行時(shí)鐘線 ， PC1 作為它的串行數(shù)據(jù)線。 AT24C02 是 ATMEL 公司 2KB 的電可擦除存儲(chǔ)芯片采用 2 線串行的總線和單片機(jī)通訊 ， 電壓最低可以到 V， 額定電流為 1mA， 靜態(tài)電流 10μ A( )， 芯片內(nèi)的資料可以在斷電的情況下保存 40 年以上 ， 而且采用 8 腳的 DIP 封裝 ， 使用方便 [7]。 LCD1602液晶是一款很常用，也很易用的字符液晶。前者僅能顯示數(shù)據(jù)輸出，而后者能顯示更多，更復(fù)雜的字符，Ui1Uo3GND2長(zhǎng)春理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 如漢字，甚至是圖形等。 顯示模塊設(shè)計(jì) 本論文采用 的 顯示方式為直接通過(guò) LCD1602 液晶顯示器與 ATmega16 相連，在 LCD1602 液晶顯示器顯示 計(jì)費(fèi)信息 。從芯片正面（帶有標(biāo)識(shí)的一面）由左至右分別為輸入引腳、地引腳（若為 DPAK 封裝時(shí)，該引腳在該免的正上方）以及輸出引腳。支持輸出晶體管安全工作區(qū)保護(hù) 該芯片的引腳圖如圖 25 所示： 圖 25芯片 78M05引腳結(jié)構(gòu)圖 圖中 1 腳為輸入， 2 腳為接地端， 3 腳為輸出。支持過(guò)載保護(hù) 輸出電流可達(dá) 設(shè)計(jì)時(shí)，采用 78M05芯片為 其 提供工作電壓。 語(yǔ)音計(jì)費(fèi)顯示系統(tǒng) 需要工作電源為其供電，在設(shè)計(jì)時(shí)，采用可充電電池方法為 語(yǔ)音計(jì)費(fèi)顯示系統(tǒng) 供電。 主控單片機(jī)主要通過(guò)四線 ( SCLK， MOSI， MISO， /SS) SPI協(xié)議來(lái)與 ISD1760進(jìn)行串行通信 ， 而且?guī)缀跛械牟僮鞫伎梢酝ㄟ^(guò) SPI協(xié)議來(lái)完成 。 ISD1760有獨(dú)立模式和 SPI模式兩種工作模式 。 其主要 特性有 [4]： 可錄放十萬(wàn)次，存儲(chǔ)內(nèi)容可以斷電保留一百年； 按鍵模式和 MCU串行控制模式（ SPI協(xié)議）； MIC和 ANAin兩種錄音模式； PWM和 AUD／ AUX三種放音輸出方式； 可處理多達(dá) 255段以上信息； 有豐富多樣的工作狀態(tài)提示； 多種采樣頻率對(duì)應(yīng)多種錄放時(shí)間； 音質(zhì)好，電壓范圍寬，應(yīng)用靈活； 工作電壓： ~，最高不能超過(guò) 6V； 靜態(tài)電流： ~1μ A； 工作電流： 20mA 該芯片的引腳如圖 24所示： 圖 24 ISD1760引腳結(jié)構(gòu)圖 ISD1760芯片提供的多項(xiàng)新功能包括內(nèi)置多信息管理系統(tǒng) 、 新信息提示(VAlert)、 雙運(yùn)作模式 (獨(dú)立模式和 SPI模式 ) 以及可定制的信息操作指示音效等 。 用戶可利用振蕩電阻來(lái)自己設(shè)定芯片的采樣頻率 ， 從而決定芯片的錄放時(shí)間 (40～ 120s)和錄放C1+1T2in10T1in11R1out12R1in13T1out14GND15VCC16V+2C13C2+4C25T2out7R2in8V6R2out9長(zhǎng)春理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 音質(zhì) (4～ 12KHz)。 ISD1760是華邦公司新推出的單片優(yōu)質(zhì)語(yǔ)音錄放電路 ISD1700系列芯片中的一款 。有商業(yè)級(jí)和工業(yè)級(jí)型號(hào)選擇 該芯片的引腳如圖 23 所示： 圖 23MAX232 引腳結(jié)構(gòu)圖 圖 23 中， C1＋、 C1－、 C2＋、 C2－、 Vs＋、 Vs－是電源的變電部分。低功耗電流（典型值為 8mA） 電平輸入范圍為177。單＋ 5V工作電源 該器件符合 TIA/EIA232F 標(biāo)準(zhǔn)，每一路接收器將TIA/EIA232F 電平轉(zhuǎn)換成 TTL/CMOS 電平，每一路發(fā)送器將 TTL/CMOS 電平轉(zhuǎn)換成 TIA/EIA232F 電平。 圖 22 ATmega16 單片機(jī)引腳結(jié)構(gòu) PB0(XCK/T0)1PB1(T1)2PB2(AIN0/INT2)3PB3(AIN1/OC0)4PB4(SS)5PB5(MOSI)6PB6(MISO)7PB7(SCK)8PD0(RXD)14PD1(TXD)15PD2(INT0)16PD3(INT1)17PD4(OC1B)18PD5(OC1A)19PD6(ICP)20PD7(OC2)21PA7(ADC7)33PA6(ADC6)34PA5(ADC5)35PA4(ADC4)36PA3(ADC3)37PA2(ADC2)38PA1(ADC1)39PA0(ADC0)40PC0(SCL)22PC1(SDA)23PC2(TCK)24PC3(TMS)25PC4(TDO)26PC5(TDI)27PC6(TOSC1)28PC7(TOSC2)29RESET9VCC10AVCC30AREF32GND31GND11XTAL212XTAL113長(zhǎng)春理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 MAX232通信串口芯片 MAX232 芯片是美信公司專門為電腦的 RS232 標(biāo)準(zhǔn)串口設(shè)計(jì)的接口電路 ,使用 +5v 單電源供電。使用 ADC 時(shí)應(yīng)通過(guò)一個(gè)低通濾波器與 VCC 連接。 AVCC： AVCC 是端口 A 與 A/D 轉(zhuǎn)換器的電源。 XTAL1： 反向振蕩放大器與片內(nèi)時(shí)鐘操作電路的輸入端 。持續(xù)時(shí)間超過(guò)最小門限時(shí)間的低電平將引起系統(tǒng)復(fù)位 。端口 D 也可以用做其他不同的特殊功能 。作為輸入使用時(shí)，若內(nèi)部上拉電阻使能，則端口被外部電路拉低時(shí)將輸出電流。 端口 D(PD7..PD0)： 端口 D 為 8 位雙向 I/O 口，具有可編程的內(nèi)部上拉電阻。如果 JTAG 接口使能，即使復(fù)位出現(xiàn)引腳 PC5(TDI)、 PC3(TMS)與 PC2(TCK)的上拉電阻被激活。作為輸入使用時(shí)，若內(nèi)部上拉電阻使能，端口被外部電路拉低時(shí)將輸出電流 。 端口 C(PC7..PC0)： 端口 C 為 8 位雙向 I/O 口，具有可編程的內(nèi)部上拉電阻。在復(fù)位過(guò)程中，即使系統(tǒng)時(shí)鐘還未起振，端口 B 處于高阻狀態(tài)。其輸出緩沖器具有對(duì)稱的驅(qū)動(dòng)特性，可以輸出和吸收大電流。在復(fù)位過(guò)程中，即使系統(tǒng)時(shí)鐘還未起振，端口 A 處于高阻狀態(tài)。其輸出緩沖器具有對(duì)稱的驅(qū)動(dòng)特性，可以輸出和吸收大電流。 端口 A(PA7..PA0)： 端口 A 為 A/D 轉(zhuǎn)換器的模擬輸入端。 引腳名稱 ， 引腳功能說(shuō)明 [2]： VCC： 電源正 。 工作于空閑模式時(shí) CPU 停止工作，而 USART、兩線接口、 A/D 轉(zhuǎn)換器、SRAM、 T/C、 SPI 端口以及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作；掉電模式時(shí)晶體振蕩器停止振蕩，所有功能除了中斷和硬件復(fù)位之外都停止工作；在省電模式下，異步定時(shí)器繼續(xù)運(yùn)行，允許用戶保持一個(gè)時(shí)間基準(zhǔn)，而其余功能模塊處于休眠狀態(tài)； ADC噪聲抑制模式時(shí)終止 CPU 和除了異步定時(shí)器與 ADC 以外所有 I/O 模塊的工作，以降低 ADC 轉(zhuǎn)換時(shí)的開關(guān)噪聲； Standby 模式下只有晶體或諧振振蕩器運(yùn)行，其余功能模塊處于休眠狀態(tài)，使得器件只消耗極少的電流，同時(shí)具有快速啟動(dòng)能力；擴(kuò)展 Standby 模式下則允許振蕩器和異步定時(shí)器繼續(xù)工作。由于其先進(jìn)的指令集以及單時(shí)鐘周期指令執(zhí)行時(shí)間， ATmega16 的數(shù)據(jù)吞吐率高達(dá)1MIPS/MHz，從而可以緩減系統(tǒng)在功耗和處理速度之間的矛盾。所以選擇由ATMEL 公司制作 AVR 系列芯片中的 ATmega16 作為本次設(shè)計(jì)的處理單元 。 DSP 系列往往注重?cái)?shù)字信號(hào)的處理也不適合?？梢娖胀ǖ?51系列單片機(jī)因?yàn)橘Y源缺乏而無(wú)法滿足設(shè)計(jì)要求。項(xiàng)目規(guī)模、對(duì)效率的要求以及成本問(wèn)題很大程度上決定了對(duì)單片機(jī)類型的選用。 電 源 電 路單 片 機(jī) A T m e g a 1 6語(yǔ) 音 芯 片I S D 1 7 6 0通 信 串 口M A X 2 3 2液 晶 顯 示 器L C D 1 6 0 2計(jì) 算 機(jī) Ｐ Ｃ數(shù) 據(jù) 存 儲(chǔ) 電 路A T 2 4 C 0 2 圖 21 硬件系統(tǒng)框圖 微控制器 微控制器是 語(yǔ)音計(jì)費(fèi)顯示系統(tǒng) 的核心控制器件，它控制著整個(gè)系統(tǒng)按照設(shè)定的程序進(jìn)行工作，該芯片品質(zhì)的優(yōu)良與否直接決定著整個(gè)系統(tǒng)的品質(zhì)，選擇一款性能優(yōu)良的微控制器對(duì)于本設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)十分重要 。計(jì)算機(jī)可將根據(jù)車型、軸載重量、行駛公里數(shù)、計(jì)費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)等數(shù)學(xué)計(jì)算公式得到的最終數(shù)據(jù)，通過(guò)串口發(fā)送給 語(yǔ)音計(jì)費(fèi) 顯示器的 MAX232 通信芯片，再由 MAX232 通信芯片將數(shù)據(jù)輸入單片機(jī)進(jìn)