【正文】 鈴將會更智能化，更人性化，滿足人類各種需要。 本章小結(jié) 本次設(shè)計的系統(tǒng)是屬于單片機(jī)實現(xiàn)功能的典型應(yīng)用，通用性很強(qiáng)，在人們?nèi)粘Ｉ钪杏兄鴱V泛的應(yīng)用。主要功能是當(dāng)主人在家時，將開關(guān)打在哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 2 “ IN” ，來訪者來時按鈴，語音提示： “ 請稍后，馬上就來開門 ” ， LCD 顯示： “ Please wait for a moment!” 并且音樂響起；當(dāng)主人不在家時，將開關(guān)打在 “ OUT” ，來訪者來時按鈴，語音提示： “ 家里沒人，請留言姓名，謝謝！ ” LCD 顯示： “ Please visit me later!”。本設(shè)計主要由單片機(jī) AT89C51 構(gòu)成核心電路，由 LM386 構(gòu)成音頻放大，由 1602LCD 構(gòu)成顯示電路，由 ISD1420 構(gòu)成語音錄放電路。 進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計時應(yīng)考慮如下問題： 1. 由 1602LCD 構(gòu)成的顯示電路，將要顯示兩句話 “ Please wait for a moment !”“ Please visit me later!” 這兩句話的程序原代碼設(shè)計； 2. 由 ISD1420 語音芯片構(gòu)成語音提示電路中，錄音和放音的過程。 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 3 第 2章 硬件電路設(shè)計 硬件最小系統(tǒng)設(shè)計 核心芯片 AT89C51 簡介 該設(shè)計所用主要芯片是 AT89C51，現(xiàn)對各組成部分的情況介紹如下：中央處理器，內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器，內(nèi)部程序存儲器，定時器，串行口，中斷控制系統(tǒng)，以及時鐘復(fù)位電路等等?？梢詫憺?1，使其狀態(tài)為懸浮用作高阻輸入， P0 也可以在訪問外部程序存儲器時作地址的低字節(jié)，在訪問外部數(shù) 據(jù)存儲器時作數(shù)據(jù)總線。 P1 口： P1 口是帶內(nèi)部上拉的雙向 I/O 口，向 P1 口寫入 1 時 P1 口被哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 4 內(nèi)部上拉為高電平，可用作輸入口，當(dāng)作為輸入腳時被外部拉低的 P1 口會因為內(nèi)部上拉而輸出電流。 T2EX()定時 /計數(shù)器 2 重裝載控制。 P3 口： P3 口是帶內(nèi)部上拉的雙向 I/O 口，向 P3 口寫入 1 時 P3 口被內(nèi)部上拉為高電平，可用作輸入口，當(dāng)作為輸入腳時被外部拉低的 P3 口會因為內(nèi)部上拉而輸出電流 (見 DC 電氣特性 )P3 口還具有以下特殊功能。在訪問外部存儲器時輸出脈沖鎖存地址的低字節(jié)，在正常情況 ALE 輸出信號恒定為 1/6 振蕩頻率并可用作外部時鐘或定時，注意每次訪問外部數(shù)據(jù)時一個 ALE 脈沖將被忽略 ALE 可以通過置位SFR 的 auxlilary0 禁止置位后 ALE 只能在執(zhí)行 MOVX 指令時被激活。當(dāng)執(zhí)行外部程序存儲器代碼時， PSEN 每個機(jī)器周期被激活兩次，在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時 PSEN 無效訪問內(nèi)部程序存儲器時 PSEN 無效。 XTAL1：晶體 1 反相振蕩放大器輸入和內(nèi)部時鐘發(fā)生電路輸入。 復(fù)位電路的設(shè)計 復(fù)位是單片機(jī)的初始化操作，其主要功能是把 PC 初始化為 0000H，使單片機(jī)從 0000H 單元開始執(zhí)行程序。 在振蕩器工作時將 RST 腳保持至少兩個機(jī)器周期高電平， 12 時鐘模式為 24 個振蕩器周期， 6 時鐘模式為 12 振蕩器周期，可實現(xiàn)復(fù)位。 單片機(jī)在 RESET 為高電平控制下，程序計數(shù)器（ PC）和特殊功能寄存器的復(fù)位如表 2－ 1 所示。在復(fù)位有效期間內(nèi)，ALE﹑ PSEN 將輸出高電 平 [2]。而時序所研究的則是指令執(zhí)行中各信號之間的相互時間的關(guān)系。如圖 23 所示： 3 0 p F3 0 p F1 2 M H ZX T A L 1X T A L 2 圖 23 時鐘電路的設(shè)計 內(nèi)部程序存 振蕩晶體可在 ~12MHz 之間選擇，電容值無嚴(yán)格要求，但在電容值取值對振蕩頻率輸出的穩(wěn)定性、大小、振蕩電路起振速度有少許影響， CX CX2 可在 20pF~100pF 之間取值，但在 60pF~70pF時振蕩器有較高的頻率穩(wěn)定性。 存儲器的分配 AT89C51 的內(nèi)部共有 256 個數(shù)據(jù)存儲器單元，通常把著 256 個單元按其功 能劃分為兩部分：低 128 單元和高 128 單元 。它們已能完全滿足單片機(jī)系統(tǒng)對實時時鐘的要求，但是這些芯片與單片機(jī)接口復(fù)雜、占用地址，數(shù)據(jù)總線接線多、芯片體積大占用空間多，近年來串行接口的各種芯片在單片機(jī)系統(tǒng)中應(yīng)用愈來愈多，串行接口的實時 時鐘芯片也出現(xiàn)了不少， DS1302 是一個綜合性能較好且價格便宜的串行接口實時時鐘芯片。 VCC2在單電源與電池供電的系統(tǒng)中提供低電源并能提供低功率的電池備份。 DS1302 由兩者中的較大者供電。當(dāng) VCC2 小于在單片機(jī)系統(tǒng)中使用 VCC1 的時候， DSl302 由 VCC1供電。串行數(shù)據(jù)線 I/O 與串行時鐘線 SCLK 分別接在 和 上，所有的單片機(jī)地址、命令及數(shù)據(jù)均通過這兩條線傳輸。對 DS1302 的每一次讀寫都需要 16 個時鐘脈沖，前 8 個脈沖輸入操作地址和讀寫命令。 位尋址區(qū) 128位 數(shù)據(jù)緩沖區(qū) 工作寄存區(qū) 4組 R0R7 特殊功能寄存器 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 8 1 0 p F1 0 p F3 2 . 7 6 8k H zV C C 2X 1X 2G N DV C C 1S C L KI OR / S / T /+ 5 V + 3 . 6 VP 3 0P 3 1P 3 2 圖 27 時鐘芯片電路 顯示提示電路的設(shè)計 液晶顯示原理 1. 液晶顯示原理 液晶顯示器利用液 晶的物理特性，通過外加電壓對顯示區(qū)域進(jìn)行控制，可以顯示字符或圖形。 2. 液晶顯示器的分類 液晶顯示的分類方法很多，按顯示方式可分為段式、字符式、點陣式等。如果根據(jù)驅(qū)動方式，可以分為靜態(tài)驅(qū)動 (static)、單純矩陣驅(qū)動(simple Matrix)和主動矩陣驅(qū)動 (Active Matrix)等三種 [4]。屏上的 64*l6 個顯示單元與顯示RAM 區(qū) 1024 個字節(jié)相對應(yīng)，每一字節(jié)的內(nèi)容和顯示屏上相應(yīng)位置的亮暗對應(yīng)。 (2) 字符的顯示： 用 LCD 顯示一個字符時，因為一個字符由 6*8 或 8*8點陣組成，既要找到和顯示屏幕上某幾個位置對應(yīng)的顯示 RAM 區(qū)的 8 字節(jié)，還要使每字節(jié)的不同位為 “l(fā)”，其他的為 ”0”， (為 “1”的點亮，為 ”0”的不亮 )，這樣就組成了某個字符。 (3) 漢字的顯示： 漢字的顯示一般采用圖形方式。 SMC1602 芯片簡介 字符 型液晶顯示模塊是專門用于顯示字母、數(shù)字、符號等的點陣式LCD，目前常用的有 16* 16* 20*2 和 40*2 行等。 圖 28 1602 實物圖 1. 1602LCD 的引腳功能 1602LCD 采用標(biāo)準(zhǔn) 14 腳 (無背光 )或 8 腳 (帶背光 )接 口，各引腳功能如表 23 所示。若對比度過高會產(chǎn)生 “ 鬼影 ” ，使用時可以通過一只 10K 電阻來調(diào)整對比度。 R/W 為讀寫信號線，為高電平時進(jìn)行讀操作，為低電平時為寫操作。 E 為使能端，當(dāng) E 端由高電平跳變成低電平時，液晶模塊執(zhí)行命令。 2. 1602LCD 的指令說明及時序 1602 液晶模塊內(nèi)部的控制器共有 11條控制指令，如表 24 所示。 指令 1：清顯示，指令碼 01H，光標(biāo)復(fù)位到地址 00H 位置。 指令 3：光標(biāo)和顯示模式設(shè)置。 S：屏幕上所有文字是否左移或者右移，高電平表示有效，低電平則無效。 D：控制整體 顯示 開與關(guān)，高電平表示開顯示，低電平表示關(guān)顯示； 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)； B：序號 指令 RS R/W D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 1 清顯示 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 2 光標(biāo)返回 0 0 0 0 0 0 0 0 1 / 3 置輸入模式 0 0 0 0 0 0 0 1 I/D S 4 顯示開 /關(guān)控制 0 0 0 0 0 0 1 D C B 5 光標(biāo)或字符移位 0 0 0 0 0 1 S/C R/L / / 6 置功能 0 0 0 0 1 DL N F / / 7 置字符發(fā)生存儲器 地址 0 0 0 1 字符發(fā)生存儲器地址 8 置數(shù)據(jù)存儲器地址 0 0 1 顯示數(shù)據(jù)存儲器地址 9 讀忙標(biāo)志或地址 0 1 BF 計數(shù)器地址 10 寫數(shù)到 CGRAM 或DDRAM 1 0 要寫的數(shù)據(jù)內(nèi)容 11 從 CDRAM 或DDRAM 讀數(shù) 1 1 讀出的數(shù)據(jù)內(nèi)容 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 11 控制光標(biāo)是否閃爍，高電平閃爍，低電平不閃爍。 S/C：高電平時移動顯示的文字，低電平時移動光標(biāo)。 DL：高電平時為 4 位總線，低電平時為 8 位總線； N：低電平時為單行顯示，高電平時雙行顯示； F：低電平時顯示 5*7 的點陣字符，高電平時顯示 5*10 的點陣字符。 指令 8： DDRAM 地址設(shè)置。 BF：忙標(biāo)志位，高電平表示忙，此時模塊不能接收命令或者數(shù)據(jù)；低電平表示不忙。 指令 11：讀數(shù)據(jù)。 表 25 基本時序表 顯示電路的設(shè)計 如圖 29 所示，單片機(jī) AT89C51 與芯片 SMC1602 的顯示電路。 語言提示電路的設(shè)計 ISD 芯片簡介 單片機(jī)控制系統(tǒng)通常使用發(fā)光二極管 LED、 數(shù)碼管、液晶顯示器、蜂鳴器等進(jìn)行狀態(tài) /結(jié)果顯示、故障報警。 ISD1420 為美國 ISD 公司出品的優(yōu)質(zhì)單片語音錄放電路，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。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(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 技術(shù)（ DAST TM）實現(xiàn)的。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)。 在本設(shè)計中， ISD1420 語音芯片主要承當(dāng)提示的作用，主人在提示語錄入芯片中，當(dāng)來訪者按下門鈴按鈕時，芯片自動提取信息提示來訪者，主人在 /不在家的信息。 A T 8 9 C 5 1P1 . 2P1 .3P 1.4P 1 .5P 1 .6P 1.7R S T /V P D（ R X D ） P 3 .0（T X D）P3 .1（I N T O）P3.2（I N T 1） P3.3（ T 0 ） P 3.4（ T 1）P3.5（W R） P 3 . 6（R D）P 3 . 7X T A L2X T A L 1V S SP 1 . 0P 1 . 1V C CP P P P P P P P P P P P P P P P A L E / P R O GE A / V P PP S E NV C CV S SV LR / WR SEB L AB L KD B 0D B 1D B 2D B 3D B 4D B 5D B 6D B 7S M C 1 6 0 2 圖 29 AT89C51 與 SMC1602 的顯示電路 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 13 ISD1420 芯片特點及引腳介紹 1. 芯片特點及結(jié)構(gòu)簡圖 ISD1420 芯片采用直接模擬存儲技術(shù)，且錄放音質(zhì)極好，并有一定的混響效果；它的外圍元件簡單，僅需簡單的阻、容元件即可組成簡單的錄、放電路；單電源供電，典型電壓 +5V。 (1) 使用方便的單片錄放系統(tǒng)，外部元件最少 (2) 重現(xiàn)優(yōu)質(zhì)原聲，沒有常見的背景噪音 (3) 放音可由邊沿或電平觸發(fā) (4) 無耗電信息存儲，省掉備用電池 (5) 信息可保存 100 年，可反復(fù)錄放 10 萬次 (6) 無需專用編程或開發(fā)系統(tǒng) (7) 較強(qiáng)的分段選址能力可處理多達(dá) 160 段信息 (8) 具有自動節(jié)電模式 (9) 錄或放后立即進(jìn)入維持狀態(tài)，僅需 (10) 單一 5 伏電源供電 ISD1420 功能塊 圖如圖 210 所示。 VCCA， VCCD(電源 )——為了減小片內(nèi)噪聲，模擬電路和數(shù)字電路在ISD1400 內(nèi)部是分開的，這些電源總線在封裝上也是分開的。