【正文】 的SPCE061A方案一采用LED顯示：LED指的是發(fā)光二極管，數(shù)碼管顯示電路簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜，耗電量低，編程方面也是很易于實(shí)現(xiàn)的，在不少產(chǎn)品中已得到廣泛的采用。方案二LCD 液晶顯示器是 Liquid Crystal Display 的簡(jiǎn)稱，LCD 的構(gòu)造是在兩片平行的玻璃基板當(dāng)中放置液晶盒，下基板玻璃上設(shè)置TFT（薄膜晶體管），上基板玻璃上設(shè)置彩色濾光片，通過TFT上的信號(hào)與電壓改變來控制液晶分子的轉(zhuǎn)動(dòng)方向，從而達(dá)到控制每個(gè)像素點(diǎn)偏振光出射與否而達(dá)到顯示目的。雖然其價(jià)格貴，編程比較復(fù)雜，但是它具有顯示內(nèi)容多、清晰度高以及低功耗等優(yōu)點(diǎn)，所以被人們所親睞。這樣在總體上初步實(shí)現(xiàn)一個(gè)對(duì)酒精濃度檢測(cè)儀的設(shè)計(jì)。與SPCE500A不同的是，在存儲(chǔ)器資源方面考慮到用戶的較少資源的需求以及便于程序調(diào)試等功能，SPCE061A里只內(nèi)嵌32K字的閃存（FLASH）。因此，與SPCE500A相比，以μ’nSP?為核心的SPCE061A微控制器是適用于數(shù)字語音識(shí)別應(yīng)用領(lǐng)域產(chǎn)品的一種最經(jīng)濟(jì)的選擇。 SPCE061A芯片引腳SPCE061A共有84個(gè)引腳，在84個(gè)引腳中有空腳15個(gè)，其引腳的排列如圖31所示。并行口線路成本較高，但是傳輸速率也很高；與并行口相比，串行口的傳輸速率較低但可以節(jié)省大量的線路成本。在那些用電池供電、追求低能耗的應(yīng)用場(chǎng)合，可以應(yīng)用CPU的睡眠模式即節(jié)電模式（通過軟件設(shè)置）以降低功耗。一個(gè)是方向向量位（_Dir），控制著I/O口位的輸入/輸出方向；第二個(gè)是方式（或稱屬性）向量位（_Attr），控制I/O口位采用什么方式進(jìn)行輸入或輸出；最后一個(gè)則是數(shù)據(jù)向量位（_Data），它一方面用來進(jìn)行口位數(shù)據(jù)的輸入或輸出，另一方面與_Attr向量位組合在一起可對(duì)口位進(jìn)行復(fù)合功能的設(shè)置。若通過口位的組合設(shè)置還可以使輸入口引入外部中斷源或喚醒源事件，使端口具有中斷或喚醒之特殊功能。輸出口的方式也可根據(jù)需要設(shè)為常規(guī)的CMOS端口或NMOS、PMOS開漏端口，以及是與寫入口位的數(shù)據(jù)同相輸出還是反相輸出。串行通訊總線接口，SPCE061A單片機(jī)部分型號(hào)提供兩種方式，一種是串行總線接口（SPI），另一種是凌陽公司自定義傳輸格式的同步串行接口（SIO），SPI接口占用三個(gè)端口，即SCK（串行時(shí)鐘線），SDO(串行數(shù)據(jù)輸出口)和SDI（串行數(shù)據(jù)輸入口）。兩種串行通訊方式用于與其它設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊或者外圍設(shè)備的連接。SPCE061A采用主次逼近式原理實(shí)現(xiàn)模/數(shù)轉(zhuǎn)換（A/D）。它的ADC的結(jié)構(gòu)如圖34所示：圖33 逐次逼近式ADC結(jié)構(gòu)音頻輸出D/ASPCE061A的音頻輸出有兩種方式，一種是音調(diào)輸出方式，另一種則為語音輸出方式，如圖35所示。前者是通過控制Timer溢出所產(chǎn)生的不同頻率來決定聲波振動(dòng)次數(shù)的多寡，從而決定發(fā)出的聲音音調(diào)的高低，譬如好聽的樂聲；后者則是用與聲音數(shù)據(jù)采樣率相同的速率將聲音數(shù)據(jù)通過數(shù)/模轉(zhuǎn)換（D/A）通道還原成音頻電壓或電流輸出，其中聲音數(shù)據(jù)采樣率可決定聲音音質(zhì)的好壞，并決定了聲音數(shù)據(jù)所需占據(jù)的存儲(chǔ)空間。定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的結(jié)構(gòu)，TimerA的時(shí)鐘源是由兩個(gè)時(shí)鐘源ClkA和ClkB經(jīng)過一個(gè)邏輯與門相與而成的，TimerB的時(shí)鐘源較簡(jiǎn)單，只有ClkA。一般來說ClkA為高頻時(shí)鐘源，ClkB為低頻時(shí)鐘源。在TimerB中，只有ClkA時(shí)鐘源，即高頻時(shí)鐘源。SPCE061A的系統(tǒng)維護(hù)可有多項(xiàng)措施，如:低電壓監(jiān)測(cè)和低電壓復(fù)位，還有一種就是看門狗計(jì)數(shù)器。而清除WatchDog的WatchDogClear信號(hào)卻可以發(fā)生在4Hz信號(hào)(()之間的任意一個(gè)時(shí)刻點(diǎn)上。 61板簡(jiǎn)介 61板總體概述常說的“61板”就是SPCE061A EMU BOARD ,是以16位單片機(jī)SPCE061A為核心的精簡(jiǎn)開發(fā)－仿真－實(shí)驗(yàn)板，有一頁撲克牌大小，是“凌陽大學(xué)計(jì)劃”專為電子愛好者、課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)及電子競(jìng)賽而設(shè)計(jì)的。具體能完成以下實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：?jiǎn)纹瑱C(jī)內(nèi)含常用功能: I/O口、中斷、定時(shí)、A/D轉(zhuǎn)換和D/A轉(zhuǎn)換等。語音處理實(shí)驗(yàn)：提供包括三種應(yīng)用于不同場(chǎng)合、不同壓縮比的放音；錄音（DVR）及語音辨識(shí)等實(shí)驗(yàn)，同學(xué)們可以通過簡(jiǎn)單的操作實(shí)現(xiàn)放音或錄音，了解一般語音處理的功能，大大豐富了同學(xué)們的單片機(jī)知識(shí)，還能提高學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。圖34 61板接口圖 61板具體接口描述61板將SPCE061A的32個(gè)I/O口全部引出：IOAO~IOA15，IOB0~IOB15，對(duì)應(yīng)的SPCE061A引腳為：A口，41~4554~60；B口，5~81~768~64。61板具有強(qiáng)大的語音處理功能，由DAC輸出引腳21或22經(jīng)語音集成放大器SPY0030(功能相當(dāng)于LM386)放大，然后輸出。這樣，就不需要再用仿真器和編程器了。所以，在板子上具有兩種工作電壓：。需要注意的是由于SPCE061A最大輸出電流為50mA，所以如果需要外接一些模組時(shí)要先考慮負(fù)載能力。第四章 主要模塊的選型 傳感器的選型由于本設(shè)計(jì)直接測(cè)量的是呼氣中的酒精濃度，再轉(zhuǎn)換為血液中的酒精含量濃度，故采用氣敏傳感器。MQ3有很高的靈敏度、良好的選擇性、長期的使用壽命和可靠的穩(wěn)定性。酒精濃度是由傳感器把非電量轉(zhuǎn)換為電量，傳感器輸出的是05 伏的電壓值，所以是模擬信號(hào)。國內(nèi)外的許多廠家都生產(chǎn)的有各自規(guī)格的液晶顯示屏，如深圳鉅漢科技生產(chǎn)的ATM專用液晶顯示模組，查詢機(jī)液晶顯示器，地鐵用液晶顯示器，工業(yè)用顯示器，機(jī)械設(shè)備液晶顯示器，停車場(chǎng)液晶顯示器等。它采用內(nèi)置的SED1520作為控制驅(qū)動(dòng)器，它具有體積小，重量輕的特點(diǎn)，該模塊的顯示屏一次最多可顯示14個(gè)1616的點(diǎn)陣漢字，是一款便攜式產(chǎn)品的首選顯示器件，另外，它在與單片機(jī)的搭接上也非常簡(jiǎn)單，只占用單片機(jī)的12個(gè)端口，因此只要將其通過12插針的排線連接到61板即可，這為我們的學(xué)習(xí)和設(shè)計(jì)提供了方便。MGLS12032A由2片SED1520來驅(qū)動(dòng)，2片SED1520都只采用了其中的60個(gè)列驅(qū)動(dòng)口，分別驅(qū)動(dòng)LCD的左右半屏。MGLS12032A內(nèi)部有12032=3840位顯示RAM。在LCD上顯示漢字其實(shí)就是按照漢字的點(diǎn)陣圖向顯示RAM中寫0或1，從而在LCD屏上顯示出具體的漢字。模組上的圖形等，且有4級(jí)灰度可調(diào)。完成這三星操作的前提是相應(yīng)SED1520處于準(zhǔn)備好的狀態(tài)，當(dāng)SED1520處于忙的狀態(tài)時(shí)，除了讀狀態(tài)字之外，其他指令均不起作用，因此在訪問SED1520之前，就要先讀取控制器的當(dāng)前狀態(tài)，判斷是否準(zhǔn)備好。當(dāng)字符的輸出的指定位置出現(xiàn)在E1和E2的交界線附近時(shí)，如不進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚淼脑?，字符是無法被完整顯示的，因此必須加入切換控制區(qū)以及換頁的自動(dòng)處理，得到完整顯示的字符的輸出。聲音先被錄制下來以后，無論是說話聲、歌聲、樂器都可以通過相關(guān)軟件處理，或是將其制作成CD，它的聲音沒有改變，這是因?yàn)镃D本來就是音頻文件的一種類型。如果由計(jì)算機(jī)再加上相應(yīng)的音頻卡——就是我們經(jīng)常說的聲卡，我們可以把所有的聲音錄制下來，聲音的聲學(xué)特性如音的高低等都可以用計(jì)算機(jī)硬盤文件的方式儲(chǔ)存下來。 數(shù)字音頻的采樣與量化將模擬的聲音波形數(shù)字元化（離散化），以便利數(shù)字計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理的過程，主要包括采樣和量化兩個(gè)方面。數(shù)字音頻的質(zhì)量取決于：采樣頻率和量化位數(shù)這兩個(gè)重要參數(shù)。 數(shù)字音頻的壓縮基礎(chǔ)語音壓縮編碼中的數(shù)據(jù)量是指：數(shù)據(jù)量=（采樣頻率量化位數(shù)）/8（字節(jié)數(shù)）聲道數(shù)目。壓縮編碼的必要性：實(shí)際應(yīng)用中，未經(jīng)過壓縮編碼的音頻資料量很大，進(jìn)行傳輸或存儲(chǔ)時(shí)不現(xiàn)實(shí)的。 壓縮分類及壓縮算法的選擇凌陽音頻壓縮算法根據(jù)不同的壓縮比分為以下幾種：SACMA2000： 壓縮比為8:1， 8:， 8:SACMS480： 壓縮比為80:3，80:SACMS240： 壓縮比為80:它們按音量的排序?yàn)椋篈2000S480S240SACM_A2000壓縮算法壓縮比較?。?:1）所以具有高質(zhì)量、高碼率的特點(diǎn)適用于高保真音樂和語音。SACM_S480壓縮算法壓縮比較大80：3，存儲(chǔ)容量大，音質(zhì)介于A2000和S240之間，適用于語音播放，如“文曲星”詞庫。 本章小結(jié)本章主要在信息采集器件、顯示器件和語音壓縮算法的選擇上做了必要的闡述，通過本章論述和說明最終確立出了這三大主要模塊的實(shí)現(xiàn)方法：傳感器采用MQ3酒精傳感器、顯示器件選用MGLS12032A液晶顯示模塊、語音壓縮算法采用SACMS480壓縮算法。而本系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)充分利用了凌陽公司為大學(xué)生所提供的61板，因此，主控模塊和語音播報(bào)模塊便得到了相應(yīng)的解決。 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì) 外部復(fù)位及時(shí)鐘電路通過某種方式使單片機(jī)內(nèi)存及各寄存器的值變?yōu)槌跏贾档牟僮鞣Q為復(fù)位，復(fù)位是對(duì)61板內(nèi)部的硬件初始化，61板本身具有上電復(fù)位功能，即通電就自動(dòng)復(fù)位，另外，還具有外部復(fù)位電路，即在引腳6上外加一個(gè)低電平就可令其復(fù)位。在SPCE061A單片機(jī)RES_B（第6腳）端加上一個(gè)低電平就可令其復(fù)位。因阻容振蕩的電路時(shí)鐘不如外接晶振準(zhǔn)確，故采用了外接晶振的方式。圖52 時(shí)鐘電路原理圖32768Hz實(shí)時(shí)時(shí)鐘通常用于鐘表、實(shí)時(shí)時(shí)鐘延時(shí)以及其他與時(shí)間相關(guān)產(chǎn)品。 音頻輸出接口電路凌陽的SPCE061A是16位單片機(jī)，具有DSP功能，有很強(qiáng)的信息處理能力，最高時(shí)鐘可達(dá)到49M，具備運(yùn)算速度高的優(yōu)勢(shì)等等，這為語音的播放、錄放、合成及辨識(shí)提供了條件。凌陽SPCE061A單片機(jī)自帶雙通道DAC音頻輸出、自動(dòng)增益（AGC）控制。由DAC輸出引腳21或22經(jīng)語音集成放大器SPY0030A放大，然后輸出。圖53 語音輸出接口 在線調(diào)試PROBE和EZ_PROBE接口電路圖37中J4為PROBE的接口，該接口有5pin，我們就是通過它將PROBE與PC機(jī)連接起來進(jìn)行調(diào)試、仿真和下載程序的，這樣，就不需要再用仿真器和編程器了。IEC基本運(yùn)作方式是通過控制clock及通過ICE喂入指令方式，來控制CPU的運(yùn)行及緩存器資料和內(nèi)存資料的存取，因此必須透過控制緩存器值得設(shè)定來控制目前CPU的動(dòng)作。61板上的74HC244主要在我們選用下載線的時(shí)候起作用，主要起緩存的作用和完成SDA是作為數(shù)據(jù)回送還是數(shù)據(jù)下傳的選擇。所以，在板子上具有兩種工作電壓：。圖55中的VDDH3給SPCE061A的I/O供電，VDD_P為PLL鎖相環(huán)供電，VDD為數(shù)字電源，VDD為數(shù)字電源，VDD_A為模擬電源，VSS是數(shù)字地，AVSS1是模擬地，AVSS2接音頻輸出的地，電源部分電路原理圖如圖55所示：圖55 電源電路原理圖其中的前后兩組電容用來去耦濾波，使其供給芯片的電源更加干凈平滑。后面的零電阻及其電源、地分成不同的幾路是為減少電磁干擾設(shè)置的。在本系統(tǒng)中，除了61板自身所帶的復(fù)位按鍵外，又?jǐn)U展了五個(gè)按鍵，它們的功能分別是：開始按鍵、存儲(chǔ)按鍵、求平均值按鍵、上查按鍵和下查按鍵，它們分別對(duì)應(yīng)SSSSS6。 放大電路電流/電壓轉(zhuǎn)換電路及放大電路的分析（1）電流/電壓轉(zhuǎn)換電路電流/電壓轉(zhuǎn)換電路能將輸入的電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)輸出，又成為互阻放大器。（2）放大電路圖58 電壓串聯(lián)負(fù)反饋如圖58的連接方法是以同向比例運(yùn)算電路。根據(jù)： ，可得 （54） （55） （56）于是 （57）所以此電路的電壓放大倍數(shù)為： （58）式（58）說明輸出電壓與輸入電壓的大小成正比且相位相同，電路實(shí)現(xiàn)了同向比例運(yùn)放。由于引入了深度電壓串聯(lián)負(fù)反饋，因此電路的輸入阻抗很高。同樣輸出電阻為零。在此我們采用1K的電阻，這樣，傳感器所輸出的電流信號(hào)經(jīng)電流/電壓轉(zhuǎn)換電路后所輸出的電壓信號(hào)約為0至200mv。根據(jù)電流/電壓轉(zhuǎn)換電路的輸出電壓可知，若采用10倍的放大電路，可將此電壓放大到0~2000mv的范圍內(nèi)波動(dòng)，這樣基本滿足了SPCE061A模數(shù)轉(zhuǎn)換的要求。其功能強(qiáng)，使用方便，能直接與單片機(jī)接口，可方便地實(shí)現(xiàn)顯示字符、數(shù)字、漢字、圖形等功能。圖510 顯示電路圖510中的MAX1677是電壓轉(zhuǎn)換芯片，輸入為3V, 輸出兩路電壓，分別為+5和一10,MAX 1677是電壓轉(zhuǎn)換芯片，它們作為系統(tǒng)電源和液晶顯示模塊的電源；Ll，L2為磁心電感，電感值為l0uh；D1, D2位肖特基二極管，也可以選用其他型號(hào)，只要反向耐壓值大于16V即可。當(dāng)電池電壓正常時(shí)，輸出管腳LBO輸出保持高電平。如果不用欠電壓檢測(cè)的話，只需將第三管腳（LBI）接地。.Voutl連接MAX1677的16管腳，輸出+5V電壓作為系統(tǒng)的電源電壓。LBO連接MAX1677的4管腳，輸出電源電壓不足時(shí)的報(bào)警信號(hào)。它與單片機(jī)的具體連接圖如圖511所示。硬件電路設(shè)計(jì)完畢。完了以后要進(jìn)行系統(tǒng)信息的顯示以及鍵盤的掃描過程，若在這時(shí)沒有按鍵按下，則系統(tǒng)將一直處在這一過程的進(jìn)行中，知道有按鍵按下而進(jìn)入不同的處理子程序。而這些功能的實(shí)現(xiàn)都是在上述流程圖中的五個(gè)子程序中完成的。當(dāng)開始按鍵按下時(shí)，系統(tǒng)在采樣16次后自動(dòng)求取平均值并鎖存測(cè)量結(jié)果，此后便將測(cè)量的結(jié)果進(jìn)行顯示和語音播報(bào)，流程圖如圖62。而從該單元讀取數(shù)據(jù)后，又會(huì)使RDY自動(dòng)請(qǐng)0來重新開始進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。 此系統(tǒng)的信息采集量是從IOA3輸入的。設(shè)定的開始程序中共調(diào)用AD()16次，取平均值作為AD轉(zhuǎn)換的結(jié)果。此段的實(shí)現(xiàn)程序?yàn)椋?P_ADC_Ctrl=C_ADCE。i16。uiData += AD()。unsigned int AD(void) //信息采集函數(shù) {unsigned int uiData。0x8000)