【正文】 LM386的外形和引腳的排列如圖所示[13]。 LM386的引腳圖LM386的電路特性[12]： （1）靜態(tài)功耗低，約為4mA,可用于電池供電； （2）工作電壓范圍寬，412V 或者518V。 LM386的典型應用電路按不同的放大增益有許多種，本設計中選擇了使用器件最少的應用電路，在這種應用電路下，其放大增益為20，如下圖所示[13]。顯示模塊中需要對主控模塊產(chǎn)生的二進制地址進行譯碼。以下將詳細介紹CD4511和LED七段顯示器的性能[14]。[14]。BI（4腳）：消隱輸入控制端。LT（3腳）：測試輸入端。它主要用來檢測數(shù)碼管是否損壞。當LE=0時，允許譯碼輸出；LE=1時譯碼器是鎖定保持狀態(tài)，譯碼器輸出被保持在LE=0時的數(shù)值。 CD4511的內(nèi)部有上拉電阻，在輸入端與數(shù)碼管筆段端接上限流電阻就可工作。 當顯示器的某一段發(fā)光二極管通電時，該段發(fā)光，例如，使b、c、f、g這4段發(fā)光二極管通電，則顯示字符“4”。 數(shù)碼管外形和引腳 LED顯示器有共陰極和共陽極兩種結構，下面只介紹共陰極結構。 共陰極字段碼LED顯示0～9某個字符時，則要求在a～dp送固定的字段碼，如要使LED顯示“0”,則要求a、b、c、d、f各引腳為高電平，g和dp為低電平，字段碼為“3fh” 。 具體原因如下。，需要借助于時鐘電路才能產(chǎn)生振蕩信號，自身無法振蕩起來 。 ，是一個完整的振蕩器，其中除了石英晶體外，還有晶體管和電容元件 ,不需要片內(nèi)振蕩器，信號質(zhì)量好，比較穩(wěn)定，而且連接方式相對簡單,不需要復雜的配置電路。有源晶振是要外加電源的,而且不用外加電容,它的輸出信號比較的強,但是必須使用兩個合適的電容,這個比較的麻煩,如果電容不對應的話,晶振很可能不工作,而且信號不是很強,用示波器看的話,示波器的管腳接上去晶振可能就不工作了,所以晶振到底是否工作不好判斷。所以在本設計中選擇了4腳有源晶振。 4腳有源晶振通常的用法：1腳懸空，2腳接地，3腳接輸出，4腳接電壓。另外通過按鍵選擇還可以用做跑表計時。按鍵ADD、SUB、REPEAT、CLEAR都有3個功能，第一個功能是前面講的修改主控模塊輸出的語音地址，第二個功能是使主控模塊輸出的語音地址清零以便從該條信息的第1段開始播放，第三個功能是通過主控模塊產(chǎn)生一個下降沿語音播放信號PLAY_E，該信號連接到語音芯片的邊沿觸發(fā)放音控制端PLAYE，使語音芯片開始播放語音信息。以此類推，第2段播放完成后又將播放第3段、第4段直到第8段。這樣就達到了每條語音信息重復播放兩次的目的?！? 主控模塊（EPM7128S）編程下載接口模塊時鐘模塊按鍵部分顯示模塊(LED CD4511）報時模塊（ISD1420）錄音模塊 （ISD1420） 系統(tǒng)硬件模塊劃分圖 主控模塊為了使系統(tǒng)具有在系統(tǒng)可編程功能，本設計選用了在系統(tǒng)可編程芯片EPM7128SLC8415，并且為了系統(tǒng)更新方便，該芯片還外接了編程下載接口，可直接用下載電纜對芯片進行下載更新，提高了芯片的更新速度。每個按鍵開關由一個1k?的電阻上拉至5伏的電源。EPM7128SLC8415芯片的TDO、TCK、TMS、TDI分別與編程下載接口模塊的9相連。作為地址線，用于產(chǎn)生語音芯片的播放地址組合。EPM7128SLC8415芯片的12345678腳接5伏電源，13445782腳接地。這些按鍵均與EPM7128SLC8415芯片的IO端口相連，分別實現(xiàn)加、減、清零、重復、錄音、放音功能。基于報時功能的打開和關閉，選用一個單刀雙置開關，一端與EPM7128SLC8415芯片的12腳相連，EPM7128SLC8415芯片的12腳在本設計中作為軟件編程的PNSELECT所綁定的引腳，另一端分別和地、電源相連。 錄音模塊ISD1420的160 段對應著160 個地址, 由 A 0～A 7 組合產(chǎn)生。即每個語音段有一個首地址, 通過改變DIP 開關位置, 便可實現(xiàn)地址編碼。每個開關的另一端均與地相連，A0~A7通過1k的電阻上拉至電源。由此就產(chǎn)生了二進制首地址。在錄音時，與A7和A6對應的開關其中必須有一個置為低電平，即為二進制中的0。具體的地址對應的語音內(nèi)容如下所示。根據(jù)分析，一個全長九站的線路，語音信息分18段存儲即可。在錄音時，我們把ISD1420的端接到REC按鍵開關，以控制錄音使能。檢測是否進入錄音狀態(tài)可以測ISD1420的端是否變?yōu)檫壿嫷汀．斾浺敉Ｖ够虼鎯ζ麂洕M時，LED熄滅。配以外圍器件，如喇叭，播鍵開關等。由于一天共有24個小時，每報一次時需要連續(xù)報8個段，共需要存儲18個語音段，因此需要占用8條數(shù)據(jù)輸入線，即A0~A7均要和CPLD的IO端口相連，用于接收由CPLD軟件編程實現(xiàn)的語音輸入地址。放音時，由CPLD控制芯片產(chǎn)生信號，語音芯片ISD1420每遇到一個端的下降沿，就會去檢測由CPLD控制芯片輸出的地址，進行按整點報時。LM3686的2號、3號端口分別與ISD1420芯片的1共陰七段LED數(shù)碼管的A、B、C、D、E、F、G端口分別和CD4511的A、B、C、D、E、F、G端口直接相連。根據(jù)CD4511的引腳說明和真值表，將CD4511的LT端（測試端）接高， BI端（消隱輸入端）接高電平，LE端（鎖定輸出端）接地。而在顯示部分我們采用的是靜態(tài)顯示。表示分鐘ABCD2，ABCD3的8個BCD碼數(shù)據(jù)輸入端分別與EPM7128SLC8415芯片的 ，表示秒ABCD4，ABCD5的8個BCD碼數(shù)據(jù)輸入端分別與EPM7128SLC8415芯片的 用來接收由控制模塊送入的地址信號。該模塊通過專用下載電纜一端和PC機相連，另一端和主控模塊的ISP編程信號控制線/專用輸入端口（TDO、TCK、TMS、TDI）相連。 硬件和軟件的結合系統(tǒng)的軟件和硬件需要通過編程下載進行結合。系統(tǒng)的幾乎所有控制邏輯均由CPLD實現(xiàn)。PLAY_E是觸發(fā)語音播放的輸出端；A[7:0]是地址輸出端，用于給語音芯片播放時提供語音地址；BCD[3:0]是驅(qū)動顯示譯碼的輸出端，用于同步顯示汽車到站信息。具體軟件模塊設計見編寫軟件同學的論文。首先將編程下載電纜兩端分別連接計算機的通信接口和在系統(tǒng)可編程芯片的編程下載接口。最后通過下載線纜下載到在系統(tǒng)可編程芯片EPM7128SLC8415中。結合系統(tǒng)原理總圖（系統(tǒng)原理總圖見附錄），對系統(tǒng)的總體功能描述如下：DIP 8路開關用來給語音芯片送入地址碼，方便語音芯片ISD1420錄音。通過下載編程接口（JI）進行編程下載，以便系統(tǒng)進行軟件調(diào)試和更新。例如，若按下ADD鍵可以使雙十六進制計數(shù)器的輸出加1以指向下一條語音信息地址表的存儲位置，同理按鍵SUB可以使雙十六進制計數(shù)器的輸出減1以指向上一條語音信息地址表的存儲位置，而REPEAT將不改變雙十六進制計數(shù)器的輸出以指向當前條語音信息地址表的存儲位置，按鍵CLEAR可以使雙十六進制計數(shù)器的輸出全為0以指向第一條語音信息地址表的存儲位置。當?shù)?段語音信息播放完后，ISD1420將輸出PLAY_END信號，PLAY_END信號又可以觸發(fā)十六進制計數(shù)器，同時PLAY_END信號還將產(chǎn)生語音播放信號PLAY_E，該信號作用于語音芯片ISD1420后又使語音芯片開始播放語音信息。 將P_N_SELECT單刀雙置的開關與電源接通時，與SUB鍵結合可實現(xiàn)系統(tǒng)反向播報；與地接通時與ADD鍵結合可實現(xiàn)系統(tǒng)正向播報。第4章 硬件制作與調(diào)試在完成器件選擇和原理圖設計后，我進行了實驗板的制作。首先是對主要芯片進行布局，實驗板中芯片布局主要依靠原理圖的構圖，盡量做到方便以后手工布線和后期的檢查測試。同理對其他芯片也要嚴格按照芯片的實際引腳進行連線。確認無誤后就可進行實驗板測試了。在本次設計中由于原理圖不是很復雜，我選擇了手工布線和對芯片布局。布局和走線一定要按原理圖進行，走線要短。PCB板加工好后，就可進行PCB板的焊接了。 硬件調(diào)試1．硬件調(diào)試方案進行硬件調(diào)試時首先是進行靜態(tài)調(diào)試，用萬用表等工具在系統(tǒng)加電前根據(jù)原理圖和PCB圖仔細檢查線路，核對元器件的型號、規(guī)格和安裝是否正確。再測試各條線的連接是否和原理圖中對應，同時用萬用表測試導線的連接是否存在虛焊，若發(fā)現(xiàn)問題及時改正。檢查各點電位是否正常。2. 主要遇到的問題及解決策略（1）每次對語音芯片錄完一次音后，即時按播放鍵(PLAY),喇叭始終不發(fā)聲。于是我首先檢查了放音電路。然后檢查了LM386芯片的各個引腳的連接是否有誤，尤其是和語音芯片連接的2腳、3腳是否有接反，結果都是正確的。更換電阻后，使系統(tǒng)上電后再次嘗試，發(fā)現(xiàn)喇叭還是不發(fā)聲，我只好接著檢查錄音電路。按下錄音鍵后，語音芯片的REC（錄音觸發(fā)端）的電平變?yōu)榈碗娖?，也無錯誤。實在找不到錯誤了，我就用萬用表一條一條線地檢測，看是否有接錯、是否存在虛焊，結果還是一樣，沒有任何錯誤。他讓我檢測一下由DIP 8路開關輸入語音芯片的語音地址是否和自己設定的DIP 8路開關的地址相同，是否產(chǎn)生了不確定電壓，即電壓即不是5V也不是0V，而是介于這兩個電壓之間的不確定電壓。問題找到了，但該怎么解決呢？這時張老師又給我提供了很好的建議，他告訴我由于語音芯片的另一邊和復雜可編程邏輯器件EPM7128SLC8415芯片相連，而EPM7128SLC8415芯片在上電后每個引腳都會產(chǎn)生相應的電壓，但產(chǎn)生的電壓并不一定是0V或5V，致使DIP開關無法正確的產(chǎn)生語音芯片的語音地址。完成上述改動后，對系統(tǒng)再次上電嘗試，發(fā)現(xiàn)還是無法正確錄音、放音。這時我猜想問題應該出在DIP 8路開關那里。問題終于找到了，我舒了一口氣，下面就是解決問題了。這樣當DIP 8路開關的相應開關撥到ON時語音芯片相應的引腳就通過DIP 8路開關被送入了低電平，即二進制中的0，當DIP 8路開關的相應開關撥到OFF時語音芯片相應的引腳就被送入了高電平，即二進制中的1，這樣送入語音芯片的語音地址就不會出問題了。系統(tǒng)的錄音和放音功能均正常了。我首先檢查了數(shù)碼管和譯碼芯片的連接是否正確，對照原理圖后并沒有發(fā)現(xiàn)錯誤，我又上網(wǎng)查閱了大量關于CD4511 BCD七段顯示譯碼器和LED七段顯示器(共陰)典型應用，對照硬件也沒有發(fā)現(xiàn)錯誤。把CD4511 BCD七段顯示譯碼器的8腳接地，16腳接電源就解決了該問題。1. 系統(tǒng)調(diào)試方案系統(tǒng)調(diào)試時要分模塊進行逐一調(diào)試。按照預先和編寫軟件同學商量好的具體地址對應的內(nèi)容進行錄音。同時在錄音時最好錄好一段后就按下PLAY鍵放音，用來確定錄音是否實現(xiàn)。一是檢查放音電路是否正確，二是檢查錄音電路是否正確。若沒有就在系統(tǒng)斷電后逐一檢查線路接法是否有錯，發(fā)現(xiàn)錯誤立即糾正。最后用萬用表等工具在系統(tǒng)加電前根據(jù)原理圖和PCB圖仔細檢查放音電路。用萬用表等工具在系統(tǒng)加電前根據(jù)原理圖和PCB圖仔細檢查編程下載模塊的線路，確認線路正確后，就可以檢查復雜可編程邏輯芯片是否按預計的情況產(chǎn)生相應的變化。用類似的方法檢測SUB鍵、REPAET鍵、CLEAR鍵按下后產(chǎn)生的地址是否正確。若還是不正確，就應該檢查軟件編寫是否正確，檢查確認后重新下載，直到正確為止。然后用萬用表測試主控模塊的58腳是否在按下ADD、SUB、REPAET、CLEAR其中任何一個鍵后會產(chǎn)生一個下降沿的脈沖。最后是顯示模塊，同樣要萬用表等工具在系統(tǒng)加電前根據(jù)原理圖和PCB圖仔細檢查顯示模塊的線路，確認線路正確后加電測試是否正確顯示。至此系統(tǒng)分模塊調(diào)試完畢。芯片的選擇和引腳綁定并將硬件與計算機接口連接好后，便開始下載程序。翻閱相關的書籍還有上網(wǎng)查閱也沒有找到問題的所在。后來我們更換了一根下載電纜后程序就可以順利下載了。程序下載到CPLD芯片后，無論按任何一個鍵均只能播報一段語音信息：前往，根本無法連續(xù)播報。使用萬用表測試后發(fā)現(xiàn)送入語音芯片的地址沒有變化，一直和DIP開關送入的地址相同，也就是說DIP開關阻斷了CPLD芯片本來要送入的地址。這時問題又出現(xiàn)了。我們趕緊把系統(tǒng)斷電接著檢查電路。于是，我們將CPLD芯片和語音芯片A0～A7相連的IO端口與電源斷開。但是，播報的語音信息并不正確，每條語音信息中都有好幾個“前往”。（3）SUB按鍵不能實現(xiàn)功能對各個按鍵分別測試，首先測試ADD鍵，按鍵后語音播報和站點顯示變化均和要求中的一樣。這與邏輯完全不相符，SELECT鍵撥到高電平時，應該由SUB鍵控制播報的，并且ADD鍵應該無效。雙測試芯片底座引腳電壓也是5伏。完成以上工作后發(fā)現(xiàn)，當將SELECT鍵撥到高電平時，ADD、SUB鍵都沒有反應了，但是，SELECT鍵撥到低電平時，ADD卻能正常工作，由推理得出，應該是SUB鍵的問題。發(fā)現(xiàn)問題后，我們重新?lián)Q了一個按鍵開關后，SUB鍵便可以正常使用了。（4）語音播放的內(nèi)容有些不正確語音正向播報沒有發(fā)現(xiàn)問題，但是反向播報的語音信息卻和要求的不一樣，完全是反的。重新編寫了軟件中的ROM模塊，調(diào)換了播報順序后，反向播報的語音信息也就正確了。分析后，發(fā)現(xiàn)是軟件設計的邏輯問題，重新修改了軟件設計。完成以上調(diào)試工作后，我們設計的系統(tǒng)便能正常的工作了。1. 系統(tǒng)運行情況如下：（1） 汽車正向行駛時將“PNSELECT”設置到正向行駛端，當公共汽車進站時，按“ADD”鍵系統(tǒng)就可以連續(xù)兩次播報到站信息（如石橋鋪到了， 需要在石橋鋪下車的乘客請下車）；當公共汽車出站時，再次按“ADD”鍵系統(tǒng)就可以連續(xù)兩次播報下一站的信息（下一站歇臺子， 前往歇臺子的乘客請做好準備）。（3） 如果出現(xiàn)堵車等特殊情況 ,需要再次播報已經(jīng)播報過的信息 ,操作人員只需按下“REPEAT”鍵即可 ,該鍵可任意次重復執(zhí)行。2. 系統(tǒng)使用注意事項：（1） 本系統(tǒng)需要外加5伏直流電源才能正常的工作，安裝的時候注意電源的極性。錄音時要根據(jù)地址需要調(diào)整8路DIP開關。（4） 系統(tǒng)自帶編程下載接口，可實現(xiàn)系統(tǒng)的軟件升級