【正文】 選擇 方案一：顯示的方法有很多種，其中 LED 數(shù)碼管是常用的一種顯示方法。該設(shè)計(jì)中，顯示站號(hào)至少要 2 個(gè) LED 數(shù)碼管，顯示時(shí)間信息要 12 個(gè)，顯示星期信息要 1 個(gè)，總共需要15 個(gè) LED 數(shù)碼管。另外在 PCB布線過程中很困難，給設(shè)計(jì)帶來很不方便的使用。它能顯示 2 行 16 列的數(shù)字或英文信息，另外連接它的線很少，只要 8 根數(shù)據(jù)線和 3 根控制線，這樣給使用帶來很大的方便，節(jié)約單片機(jī) I/O 口。 方案三：功能強(qiáng)大、可以顯示中文文字的 LCD12864 液晶顯示器，其價(jià)格貴，體積大，控制比 LCD1602 稍微復(fù)雜點(diǎn)，但是使用也是很方便的 。但是在本設(shè)計(jì)中使用它的性價(jià)比不高，體積大，占用覆銅板面積大，而且笨拙。顯示時(shí)間、星期、去向或者是回向的站號(hào)信息，方便司機(jī)讀取其上面的信息知道目前的實(shí)時(shí)情況。與 ISD 同類芯片相比它具有：貴州大學(xué)本科畢業(yè)論文 (設(shè)計(jì) ) 第 5 頁 價(jià)格便宜，有多種手動(dòng)控制方式，分段管理方便、多段控制時(shí)電路簡單、采樣速度及錄放音時(shí)間可調(diào)、每個(gè)單鍵均有開始停止循環(huán)多種功能等特點(diǎn)，同時(shí)保留了 ISD2500芯片的一些特點(diǎn)，都是 DIP28 雙列直插塑料封裝，在管腳排列上也基本相同。 ISD2500 系列語音電路具有抗斷電、音質(zhì)好，使用方便 以及使用 語音還原技術(shù)和自動(dòng)靜噪功能強(qiáng) 等優(yōu)點(diǎn)。它 有 10 個(gè)地址輸入端，尋址能力可達(dá) 1024 位；最多能分 600 段；設(shè)有 OVF（溢出）端，便于多個(gè)器件級(jí)聯(lián)。 臺(tái)灣公司 生產(chǎn)的APR9600 語音錄放芯 片和 美國 ISD 公司的 ISD2590 語音錄放 芯片 相比，相同點(diǎn) 都是DIP28 雙列直插塑料封裝，在管腳排列上也基本相同 ， +5V 電源供電，可以不加功放直接外接驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器。 實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路的方案對(duì)比選擇 方案一： DS1302 是美國 DALLAS 公司推出的一種高性能、低功耗、帶 RAM 的實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路 芯片 ，它可以對(duì)年、月、日、 星期 、時(shí)、分、秒進(jìn)行計(jì)時(shí)，具有閏年補(bǔ)償功能，工作電壓為 ～ 。 DS1302 內(nèi)部有一個(gè) 318 的用于臨時(shí)性存放數(shù)據(jù)的 RAM 寄存器。 方案二： DS12887 也是 是美國 DALLAS 半導(dǎo)體公司最新推出的串行接口實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片 ， 采用 CMOS 技術(shù)制成 ， 內(nèi)部具有晶振和時(shí)鐘芯片備份鋰電池 。 DS12887貴州大學(xué)本科畢業(yè)論文 (設(shè)計(jì) ) 第 6 頁 芯片具有微功耗 、 外圍接口簡單 、 精度高 、 工作穩(wěn)定可靠等優(yōu)點(diǎn) ， 可廣泛用于各種需要較高精度的實(shí)時(shí)時(shí)鐘系統(tǒng)中。 綜上所述，結(jié)合本設(shè)計(jì)的實(shí)際問題及單片機(jī)的 I/O 口線，選擇方案一中的 DS1302作為本設(shè)計(jì)的實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路的芯片。 串口部分的方案選擇 AT89S52 單片機(jī)有一個(gè)全雙工的串行通訊口，所以單片機(jī)和電腦之間可以方便地進(jìn)行串口通訊。 貴州大學(xué)本科畢業(yè)論文 (設(shè)計(jì) ) 第 7 頁 第三章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)電路及元件說明 本章根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)圖來對(duì)每個(gè)部分的電路進(jìn)行分析和說明，重點(diǎn)講述微控制器 AT89S5語音芯片 ISD2590、液晶顯示模塊 LCD160實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片 DS1302和串口部分的 MAX232 芯片。 MCU微控制器電路 AT89S52 的塑封圖如圖 所示，它為 DIP40 雙列直插塑料封裝 。因此，下面對(duì) AT89S52 進(jìn)行必要的說明， AT89S52 的管腳如圖 所示。 2） GND： 20 腳，接工作 地 。作為輸出口，每位能驅(qū)動(dòng) 8 個(gè) TTL 邏輯電平。 當(dāng)訪問 外部程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)， P0 口也被作為低 8 位地址 /數(shù)據(jù)復(fù)用。但是 P0 口在程序校驗(yàn)作為輸出指令字節(jié)時(shí)，需要外部加上拉電阻，一般上拉電阻選 ～ 10K 為宜。 4） P1 口： 32～ 39 腳， P1 口是一個(gè)內(nèi)部 具有 上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P1 口緩沖器能接收輸出 4 個(gè) TTL 門電流。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流。對(duì) P2 端口寫“ 1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。對(duì) P3 端口寫“ 1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持 RST 腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。在 FLASH 編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于 系統(tǒng)校驗(yàn) 。 10） VPRST/ ： 31 腳，訪問外部程序存儲(chǔ)器控制信號(hào) 。 11） XTAL1： 19 腳， 振蕩器反相放大器和內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生電路的輸入端。 12） XTAL2： 18 腳， 振蕩器反相放大器的輸出端。 貴州大學(xué)本科畢業(yè)論文 (設(shè)計(jì) ) 第 9 頁 LCD液晶顯示電路 液晶顯示器以其微功耗、體積小、顯示內(nèi)容豐富、超薄輕巧的諸多優(yōu)點(diǎn)，在 各種小系統(tǒng)中得到了更廣泛的應(yīng)用 。圖 所示為本設(shè)計(jì) LCD1602 的連接圖。其實(shí)物如圖 和圖 所示，它的 顯示內(nèi)容豐富 、 體積小、美觀和易于控制都是本設(shè)計(jì)選擇作為顯示模塊的原因。 貴州大學(xué)本科畢業(yè)論文 (設(shè)計(jì) ) 第 10 頁 圖 LCD1602正面圖 圖 LCD1602反面圖 圖 LCD1602引腳結(jié)構(gòu)圖 關(guān)于 LCD1602 的引腳說明如下： 1） 第 1 腳： GND 為地電源 。 3） 第 3 腳： VEE 為液晶顯示器對(duì)比 度調(diào)整端 。 4） 第 4 腳： RS 為寄存器選擇 。 貴州大學(xué)本科畢業(yè)論文 (設(shè)計(jì) ) 第 11 頁 5） 第 5 腳： RW 為讀寫信號(hào)線 。當(dāng)RS 和 RW 共同為低電平時(shí)可以寫入指令或者顯示地址，當(dāng) RS 為低電平 RW 為高電 平時(shí)可以讀 出 忙信號(hào)，當(dāng) RS 為高電平 RW 為低電平時(shí)可以寫入數(shù)據(jù)。 當(dāng) E 端由高電平跳變成低電平時(shí)，液晶模塊執(zhí)行命令。 8） 第 15 腳： 背光燈 VCC，一般直接和 +5V 電源相連接。 LCD1602 液晶模塊內(nèi)部的字符發(fā)生存儲(chǔ)器已經(jīng)存儲(chǔ)了 160 個(gè)不同的點(diǎn)陣字符圖形，這些字符 圖 有：阿拉伯?dāng)?shù)字、英文字母的大小寫、常用的符號(hào)、和日文假名等，每一個(gè)字符都有一個(gè)固定的代碼， 比如大寫的英文字母 “ A” 的代碼是 01000001B（ 41H），顯示時(shí)模塊把地址 41H 中的點(diǎn)陣字符圖形顯示出來，我們就能看到字母“ A”。 表 控制指令表 指令 RS R/W D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 清顯示 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 光標(biāo)返回 0 0 0 0 0 0 0 0 1 * 置輸入模式 0 0 0 0 0 0 0 1 I/D S 顯示開 /關(guān)控制 0 0 0 0 0 0 1 D C B 光標(biāo)或字符移位 0 0 0 0 0 1 S/C R/L * * 置功能 0 0 0 0 1 DL N F * * 置字符發(fā)生存貯器地址 0 0 0 1 字符發(fā)生存貯器地址 置數(shù)據(jù)存貯器地址 0 0 1 顯示數(shù)據(jù)存貯器地址（ ADD） 讀忙標(biāo)志或地址 0 1 BF 計(jì)數(shù)器地址（ AC） 寫數(shù)到 CGRAMD 或 DRAM 1 0 要寫的數(shù) 從 CGRAMD 或 DRAM 讀數(shù) 1 1 讀出的數(shù)據(jù) 它的讀寫操作、屏幕和光標(biāo)的操作都是通過指令編程來實(shí)現(xiàn)的（說明： 1 為高電平 ， 0 為低電平） 。 指令 2：光標(biāo)復(fù)位，光標(biāo)返回到地址 00H 。S： 屏幕上所有文字是否左移或者右移。 指令 4：顯示開關(guān)控制。 C：控制光標(biāo)的開與關(guān)，高電平表示有光標(biāo)，低電平表示無光標(biāo) 。 指令 5：光標(biāo)或顯示移位 S/C：高電平時(shí)移動(dòng)顯示的文字，低電平時(shí)移動(dòng)光標(biāo) 。 N：低電平時(shí)為單行顯示，高電平時(shí)雙行顯示 。 指令 7：字符發(fā)生器 RAM 地址設(shè)置 。 指令 9：讀 出 忙信號(hào)和光標(biāo)地址 。 指令 10：寫數(shù)據(jù) 。 液晶顯示模塊是一個(gè)慢顯示器件，所以在執(zhí)行每條指令之前一定要確認(rèn)模塊的忙標(biāo)志 位是不是 為低電平 ，是低電平則 表示不忙，否則此指令失效。 表 為 LCD1602 的內(nèi)部顯示地址 。該器件具有多段信息處理功能、低功耗、單片存放、連續(xù)錄放、 10 萬次反復(fù)錄音周期、音質(zhì)真實(shí)自然、使用方便、在掉電狀態(tài)下可以保存信息 100 年等許多特點(diǎn)。 ISD2590 內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖 所示，圖 為本設(shè)計(jì)中的電路連接圖。 2）數(shù)字和模擬地線（ VSSA， VSSD）使用不同的地線，這兩腳最好在引腳焊盤上相連。當(dāng)芯片發(fā)生溢出，即該端輸出低電平后，要將 PD端短暫變高復(fù)位芯片，才能使之再次節(jié)電工作。芯片在 CE 端的下降沿鎖存地直線和 RP/ 端的狀態(tài)。高電平選擇放音，低電平選擇錄音。如果錄音過程被 PD 或 CE 端的高電平中止時(shí)，當(dāng)前地址中會(huì)自動(dòng)存入一個(gè)信息結(jié)束標(biāo)志（ EOM ）。如果 CE 一直為低電平或芯片工作在某些操作模式，放音會(huì)忽略 EOM ，繼續(xù)進(jìn)行下去。放音遇到EOM 時(shí)輸出低電平脈沖。該端還可用于級(jí)聯(lián)擴(kuò)展。前置放大器的增益范圍是 1524dB，由片內(nèi)自動(dòng)增益控制電路控制。 9）話筒參考端（ MIC REF）是前置放大器的反向輸入 。 10）片內(nèi)自動(dòng)增溢控制電路（ AGC），能動(dòng)態(tài)地調(diào)節(jié)前置放大器的增益，將增益控制在 15 至 24dB 以適應(yīng)麥克風(fēng)信號(hào)大范圍地波動(dòng)。一般情況下， AGC 引腳通過一個(gè)外接的 470KΩ 電阻，并聯(lián)一個(gè) F電容接至 VSSA 端，即可得到滿意的效果。 11）模擬輸出端 (ANA OUT)。 12）模擬輸入端 (ANA IN )為芯片錄音信號(hào)輸出，對(duì)話筒輸入來說 ANA OUT 端應(yīng)通過外接電容連至該端，電容和該端的 3KΩ輸入阻抗給出了芯片頻帶的附加低端截止頻率，其它音源可通過交流耦合直接連至 ANA IN 端 (繞過了 TER 的前置 )。對(duì)輸出端級(jí)驅(qū)動(dòng) 16Ω 以上的喇叭（內(nèi)存放音功率為 ， AUX IN 放音時(shí)功率為 50 mW），單端使用時(shí)必須在輸出端和喇叭間接耦合電容，而雙端輸出既不用電容又不能將功率提高至 4 倍。注意，多個(gè)芯片的喇叭輸出端絕對(duì)不能并聯(lián)， 否則可能損壞芯片，不用的喇叭輸出端不能接地。當(dāng) CE 和 RP/ 為高，放音不進(jìn)行或處入放音溢出狀態(tài)時(shí)，該端的輸入信號(hào)過內(nèi)部功放驅(qū)動(dòng)喇叭輸出端；當(dāng)多個(gè)芯片級(jí)聯(lián)時(shí)，后級(jí)的喇叭輸出通過該端連接到本級(jí)的輸出放大器。 15）外部時(shí)鐘端 (XCLK)。芯片內(nèi)部的采樣時(shí)鐘在出廠前已調(diào)節(jié)器校，誤差地 +1%內(nèi)。輸入時(shí)鐘的占空比無關(guān)緊要，因內(nèi)部首先進(jìn)行了分頻處理。這些引腳具有兩種功能，取決于最高兩位（ MSB，和 MSA，即 A8 和 A9）的狀態(tài)。 ISD2590的操作模式說明如下 ISD2590 內(nèi)置了若干操作模式，可 用最少的外圍器件實(shí)現(xiàn)最多的功能。因此操作模式和直接尋址相互排斥，操作模式可由微控制器，也可由硬件實(shí)現(xiàn)。后續(xù)操作根據(jù)選用的模式可從其他地址開始。 2）當(dāng) CE 變低，最高兩地址位同高時(shí)，執(zhí)行操作模式。 功放電路 在本設(shè)計(jì)中，使用了外接功放塊 LM386 的方法來提高功率，在 ISD2590 的 14腳（ SP+）處接一個(gè) 6C2 瓷片電容，將音頻信號(hào)耦合至電位器 6R1，通過調(diào)節(jié)電位器貴州大學(xué)本科畢業(yè)論文 (設(shè)計(jì) ) 第 17 頁 的中心抽頭位置來改變輸入給 LM386 的信號(hào)強(qiáng)度，從而 控制了揚(yáng)聲器的音量大小。為使外圍元件最少，電壓增益內(nèi)置為 20。 本設(shè)計(jì)中使用 +5V（ VCC）電源電壓供電，電路連接圖如圖 所示，圖中采用的是增益為 200 dB 的接法。由于單片機(jī)是 TTL 電平， PC 機(jī)是標(biāo)準(zhǔn)的 RS232 正負(fù)邏輯狀態(tài)，所以它們之間只有經(jīng)過相互轉(zhuǎn)換之后才能 互相連接。 本設(shè)計(jì)中 MAX232 的引腳圖如圖 所示，連接圖如圖 所示。 1）外