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毕业设计121逻辑电路控制的公共汽车语音报站的设计
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电气电子毕业设计论文
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毕业设计121逻辑电路控制的公共汽车语音报站的设计,电气电子毕业设计论文
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0 上饶职业技术学院 电子工程系 课程设计 课程名称： 电子技术应用模块 题目名称： 逻辑电路控制的公共汽车语音报站的设计 年 级： 06 级 学生专业： 应用电子技术 学生学号： ZD06010032 39 指导教师： 吴国辉 学生姓名： 技术职称： 高级工程师 2008 年 8 月 30 日 nts1 课程设计任务书 1 课程名称 电子技术应用模块 2 课程性 质 必选 专业课 3 适用年级 06 电子 4 适用专业 应用电子技术 5 设计题 目 逻辑电路控制的 公共汽 车语音报站 的设计 6 实验要求 选开 7 选题要求 最多组数 2 组 每组最多人数 2 人 8 指导老师 吴国辉 职称 高级工程师 9 设计目的 9.1 进一步掌握模拟电子技术 .数字电子技术等课程的知识在本课程设计中的应； 9.2 熟悉电路的设计过程及设计方法 ； 9.3 掌握课程设计的基本过程和课程设计报告的撰写方法 。 10 设计要求 10.1 设计 一 个公共汽车语音报站器 ； 10.2 能进行三十 个车站的顺序报站名 ； 10.3 能用按钮进行人工调整报站名 。 11 课程设计的进度安排 11.1 2008 年 5 月 9 日 -17 日完成初稿 ； 11.2 2008 年 5 月 18 日 -30 日上交课程设计报告及实验样品 。 nts2 12 参考书目 12.1 李全力 单片机原理及接口技术 北京 高等教育出版社 2002 ； 12.2 赵文博 新型常用集成电路速查手册 北京 人民邮电出版社 ； 12.3 高吉祥 全国大学生电子设计竞赛系列教程培训 北京 电子工业出版社 。 13 任务书下达时间 2008 年 4 月 28 日 nts3 课程设计评分标准 （选开实验） 姓名： 年级： 06 级 专业： 应用电子技术 班级： (1) 班 总分： 考核项目 平 时 成 绩 设 计 报 告 总成绩 考核内容 态度、纪律（ 20%） 设计报告书写和水平（ 80%） 考核环节 团结协作有钻研精神 爱护公物文明卫生 遵守纪律和制度 摘要符合要求、语句通顺、内容充实、图表和曲线清晰符合规范、文字规范。方案选择、论证、设计、计算正确。 分值 6 6 8 80 100 评分 评分教师： 评分时间： 年 月 日 课程设计评分标准 （选开实验） 姓名： 年级： 06 级 专业： 应用电子技术 班级： (1) 班 总分： 考核项目 平 时 成 绩 设 计 报 告 总成绩 考核内容 态度、纪律（ 20%） 设计报告书写和水平（ 80%） 考核环节 团结协作有钻研精神 爱护公物文明卫生 遵守纪律和制度 摘要符合要求、语句通顺、内容充实、图表和 曲线清晰符合规范、文字规范。方案选择、论证、设计、计算正确。 分值 6 6 8 80 100 评分 评分教师： 评分时间： 年 月 日 nts4 课程设计报告 年级 06 级 专业 应用电子技术 班级 班 姓名 黄蕾 胡银学 指导老师 吴国辉 职称 高级工程师 课程名称 电子技术应用模 块 课程性质 必选专业课 设计项目 逻辑电路控制的 公共汽 车语音报站 的设 计 实验要求 选开 1 设计目的 1.1 进一步掌握模拟电子技术 .数字电子技术等课程的知识在本课程设计中的应用 ； 1.2 熟悉电路的设计过程及设计方法 ； 1.3 掌握课程设计的基本过程和课程设计报告的撰写方法 。 2 设计要求 2.1 设计 一个公共汽车语音报站器 ； 2.2 能进行三十 个车站的顺序报站名 ； 2.3 能用按钮进行人工调整报站名 。 3 课程设计的进度安排 3.1 2008 年 5 月 9 日 -17 日完成初稿 ； 3.2 2008 年 5 月 18 日 -30 日上交课程设计报告及实验样品 。 nts5 逻辑电路控制的公共汽车语音报站的设计 摘要 公共汽车语音报站器主要利用 51 单片机以及 ISD4004 模拟公交车移语音报站系统，必须对单片机进行程序的设计，处理好系统 人机交互界面， 为了使设计的人机交互系统更具人性化，可在报站的同时可使用点阵 LED 显示器显示当前的站台信息。 单片机 在生活中有着极其广泛的应用，包括计算机、数字通信、智能仪器仪表、自动控制及航天等领域中。这些给人们带来了生活，工作等方面带来了极大的方便。 随着电子技术的不断发展，生活中的很多东西都需要运用电子技术 ,而公交车是最平常的，利用 单片机的控制可以达到自动语音报站效果。这给 人们带来了很大的方便 ， 关键词 单片机 LED 数码管显示 ISD4004 自动模拟 引言 现在新型的 公共汽车语音报站器主要由单片机、语音处理器、地址锁存器、经固化的存贮器、语音再现部件和机壳构成，机壳上设有方向开关、复位键、退站键、语音转换按键、开 门控制键、直接开关门控制键和音量电位器旋钮等。具有声音清晰自然，节约内存，体积小、成本低，可靠性高，安装、调试使用都很方便的特点。可广泛用于各种公共汽车、电车等的自动报站。本次设计 主要利用 51 单片机以及 ISD4004 模拟公交车 移语音 报站系统。 1 ISD4004 的 工作原理 1.1 ISD4004 芯片简介 ISD4004 系列工作电压 3V,单片录放时间 8 至 16 分钟 ,音质好 ,适用于移动电话及其他便携式电子产品中。芯片采用 CMOS 技术 ,内含振荡器、防混淆滤波器、平滑滤波器、音频放大器、自动静噪及高密度多电平闪烁存贮阵列。芯片设计是基于所有操作必须由微控制器控制 ,操作命令可通过串行通信接口 (SPI 或 Microwire)送入。芯片采用多电平直接模拟量存储技术 , 每个采样值直接存贮在片内闪烁存贮器中 ,因此能够非常真实、自然地再现语音、音乐、音调和效 果声 ,避免了一般固体录音电路因量化和压缩造成的量化噪声和 金属声 。采样频率可为 4.0,5.3,6.4,8.0kHz,频率越低 ,录放时间越长 ,而音质则有所下降 ,片内信息存于闪烁nts6 存贮器中 ,可在断电情况下保存 100 年 (典型值 ),反复录音 10 万次。 1.2 引脚描述 电源 :(VCCA,VCCD) 为使噪声最小 ,芯片的模拟和数字电路使用不同的电源总线 ,并且分别引到外封装的不同管脚上 ,模拟和数字电源端最好分别走线 ,尽可能在靠近供电端处相连 ,而去耦电容应尽量靠近器件。 地线 :(VSSA,VSSD) 芯片内 部的模拟和数字电路也使用不同的地线。 同相模拟输入 (ANA IN+) 这是录音信号的同相输入端。输入放大器可用单端或差分驱动。 反相模拟输入 (ANA IN-) 差分驱动时 ,这是录音信号的反相输入端。信号通过耦合电容输入 ,最大幅度为峰峰值 16mV。 音频输出 (AUD OUT) 提供音频输出 ,可驱动 5K的负载。 片选 (SS) 此端为低 ,即向该 ISD4004 芯片发送指令，两条指令之间为高电平。 串行输入 (MOSI) 此端为串行输入端，主控制器应在串行时钟上升沿之前半个周期将数据放到本端 ,供 ISD 输入。 串行输出 (MISO) ISD 的串行输出端。 ISD 未选中时 ,本端呈高阻态。 串行时钟 (SCLK) ISD 的时钟输入端 ,由主控制器产生 ,用于同步 MOSI 和 MISO 的数据传输。数据在 SCLK 上升沿锁存到 ISD,在下降沿移出 ISD。 中断 (/INT) 本端为漏极开路输出。 ISD 在任何操作 (包括快进 )中检测到 EOM 或OVF 时 ,本端变低并保持。中断状态在下一个 SPI 周期开始时清除。中断状态也可用 RINT 指令读取。 OVF 标志 -指示 ISD 的录、放操作已到达存储器的未尾。 EOM 标志 -只在放音中检测到内部的 EOM 标志时 ,此状态位才置 1。 行地址时钟 (RAC) 漏极开路输出。每个 RAC 周期表示 ISD 存储器的操作进行了一行 (ISD4004 系列中的存贮器共 2400 行 )。该端可用于存储管理技术。 外部时钟 (XCLK) 本端内部有下拉元件。芯片内部的采样时钟在出厂前已调校 ,误差在 +1%内。商业级芯片在整个温度和电压范围内 , 频率变化在 +2.25%内。工业级芯片在整个温度和电压范围内 ,频率变化在 -6/+4%内 ,此时建议使用稳压电源。若要求更高精度 ,可从本端输入外部时钟 (如附录所列 )。由于内部的防混淆及平滑滤波器已设定 ,故上述推荐的 时钟频率不应改变。输入时钟的占空比无关nts7 紧要 ,因内部首先进行了分频。在不外接地时钟时 ,此端必须接地。 自动静噪 (AMCAP) 当录音信号电平下降到内部设定的某一阈值以下时 ,自动静噪功能使信号衰弱 ,这样有助于养活无信号 (静音 )时的噪声。本端接 VCCA 则禁止自动静噪。 图 4-2 ISD40 图 1 ISD4004 引脚图 图 1 ISD4004 引脚图 1.3 SPI(串行外设接口 ) ISD4003 工作于 SPI 串行接口。 SPI 协议是一个同步串行数据传输协议 ,协议假定微控制器的 SPI 移位寄存器在 SCLK 的下降沿动作 ,因此对 ISD4003 而言 ,在时钟止升沿锁存 MOSI 引脚的数据 ,在下降沿将数据送至 MISO 引脚。 2 LED 数码显示原理 2.1 LED 数码管显示原理 通常所说的的 LED 显示器由 7 个发光二极管组成，因此也称之为七段数码显示器，其排列形状如图 2。此外，数码管中还有一个圆点发光二极管，用于显示小数点。通过七个发光二极管亮 灭的不同组合，可以显示多种数字、字母及其它字符。 ISD4004 nts8 图 2 LED 数码管 脚图 2.2 LED 数码管动态显示原理 LED 数码管的显示主要分为静态和动态显示两种方式，静态显示方式下，一个八位端口只能驱动一个数码管，如要驱动四个数码管将占用四个端口共 32 位，而单片机的端口是非常有限的，因此对于要求有多个数码管显示的单片机系统往往采用动态显示的方法。动态显示就是采用动态扫描的方法逐个地循环点亮各位显示器一小段时间，通常为几微妙。这样虽然在某一时段只有一位数 码管被点亮，但是由于人眼的视觉暂留效应，实际效果与静态显示完全一样。根据经验，四位数码管动态显示，每位数码管显示的时间不应大于 10ms，否则会有闪烁感。 2 3 LED 显示器中的发光二极管共有两种连接方法： 共阳极接法 把发光二极管的阳极连在一起构成公共阳极。使用时公共端接高电平（ 51单 片机系统中通常为 5V）。其它端输入低电平时对应发光二极管段亮，反之则灭。 共阴极接法 将发光二极管的阴极连在一起构成公共阴极。使用时公共阴极接低电平（ 51单 片机系统中通常接地）。这样其它端输入高电平时对应发光二 极管段亮，反之则灭。 矩阵式按键的工作原理 nts9 键盘分两大类：编码键盘和非编码键盘 ，独立式按键属于 非编码键盘 ， 只简单地提供键盘的行列与矩阵，其他操作如键的识别，决定按键的读数等仅靠软件完成，故硬件较为简单，但占用 CPU 较多时间。非编码键盘的键输入程序应完成的基本任务 1.监测有无键按下； 2.判断是哪个键按下 ； 3.完成键处理任务。矩阵式键盘适用于按键数量较多的场合，由行线和列线组成，按键位于行列的交叉点上。节省 I/O 口。行线通过上拉电阻接到 +5V 上。无按键 时 ，行线处于高电平状态，有键按下，行线电平状态将由与此行线相连的列线电平决定。列线电平为低，则行线电平为低；列线电平为高，则行线电平为高。 等效电路图如图 （ 3） 。 图 3 矩阵式按键的等效电路图 硬件电路图见附录 。 4 整机调试 (1)根据给出的电路原理图，正确连接电路； (2)调试已编译的程序，并将程序下载到 51 单片机中； (3)按下录音键进行录音，连续录完一段后，按下停止键停止，再次按下录音键录音，按停止键停止； (4)录完音后，按放音键 放音 ，按一次键就播放一段录音，通过修改程序可实现顺序和倒序播放； (5)最后按照公交车站台信息，将站台名称语音信息和特殊语音信息录制到ISD4004 中，并记录下各个站台语音和特殊语音信息所存的单元位置，以便使用； (6)进行最后的调试 ， 公共汽车语音报站系统完成 。 nts10 5 程序流程图 图 4 公交车语音报站系统 程序流程 nts11 6 小结 与心得体会 公共汽车语音报站系统主要由集成电路 AT89C51 和 74LS245.以及 2 位独立或连体的数码管 和键盘 .加上电阻等元件组成 , 数码管有共 阴和共阳必须好好分辨 ，不然影响实验。 其中集成电路 AT89C51 和 74LS245 必须具有双向驱动器 ,利用 51单片机 以及 ISD4004模拟公交车 移语音报站系统 .必须自行编译好程序输入到集成块 中 ,元件中的 LED 数码管的显示主要分为静态和动态显示两种方式，静态显示方式下，一个八位端口只能驱动一个数码管，如要驱动四个数码管将占用四个端口共 32 位，而单片机的端口是非常有限的，因此对于要求有多个数码管显示的单片机系统往往采用动态显示的方法。动态显示就是采用动态扫描的方法逐个地循环点亮各位显示器一小段时间，通常为几微妙 。 通过这次课程设计，使我快速步入电子设计的大门。设计过程是一个考验人耐心的过程，不能有丝毫的急躁，对电路一步一步来。经过这次课程设计的训练，使我对单片机的运用以及编写程序有了进一步的深刻理解，尤其增加了我对这门专业的兴趣。 21 世纪是科技快速发展的时期，更是电子产品飞书速更新的时期，对于我们，是个机遇。因此巩固理论知识，提高动手能力是我们现在的当务之急，这次课程设计是给我提高的机会。也因为这样，我明白了真理总是在不断的揣摩中产生的，这是我的最深体会。为了做好这次课程设计，我查阅了很多资料，也请教了几位老师，真是 费了不少心思啊。 7 致谢词 在此感谢老师们的指导和帮助，感谢老师们传授给我的知识，指导老师的严谨和求实的治学精神及踏实细致的科研态度使我受益非浅 。在课程设计完成之际，谨向敬爱的老师表示忠心的感谢和诚挚的祝福。最后感谢我的同学这段时间以来对我的关心和支持。 nts12 8 参考书目 8.1 李全力 单片机原理及接口技术 北京 高等教育出版社 2002； 8.2 赵文博 新型常用集成电路速查手册 北京 人民邮电出版社 ； 8.3 高吉祥 全国大学生电子设计竞赛系列教程培训 北京 电子工业出版社 。 9 完成时间 2008 年 5 月 30 日 nts13 附录 1 图 （ 4） 矩阵式按键 输入数据 的 电路 nts14 图（ 4） 矩阵式按键 输入数据 的 电路 图（ 5） 公交车语音报站系统总电路图 nts15 图（ 5） 公交车语音报站系统总电路图 附录 2 程序清单 ;按键扫描子程序。扫描的键值存放在 R3 中。可组成 4*4 键盘。 PTKEY EQU P0 ;扫描的端口 ,其中低位接列线，高位接行线 DIS_SHI EQU 50H ;显示十位缓冲区 DIS_GE EQU 51H ;显示个位缓冲区 ORG 0000H AJMP START ORG 0030H START: MOV DIS_SHI , #0AH ;初始化数码管灭 MOV DIS_GE , #0AH LCALL DISPLAY MAIN: LCALL KEY1 MOV A , R3 MOV B , #10 DIV AB MOV DIS_SHI , A MOV DIS_GE , B LCALL DISPLAY SJMP MAIN KEY1: LCALL KS1 ;调用按键总扫描程序，无按键则继续查询 JNZ LK1 ;用按键则去判断所按键值。 ACALL DISPLAY AJMP KEY1 LK1: ACALL DISPLAY ;有按键延时 12MS nts16 ACALL DISPLAY ACALL KS1 ;继续判断有无按键，这样处理可防止按键干扰。 JNZ LK2 ACALL DISPLAY ;有按键延 时 6MS。 AJMP KEY1 LK2: MOV R2 , #0FEH ;送扫描的首列。 MOV R4 , #00H ;列号送初值。 LK4: MOV A , R2 MOV PTKEY , A MOV A , PTKEY JB ACC.4 , LONE ;第零行无按键则转第一行。 MOV A , #00H AJMP LKP LONE: JB ACC.5 , LTWO ;第一行无按键则转第二行。 MOV A , #04H AJMP LKP LTWO: JB ACC.6 , LTHREE ;第二行无按键则转第三行。 MOV A , #08H LTHREE: JB ACC.7 , NEXT ;第二行无按键则转下一次扫描。 MOV A , #0BH LKP: ADD A , R4 ;将按键值的行和列想加送 R3 MOV R3 , A LK3: nts17 ACALL DISPLAY ;等待按键的释放。 ACALL KS1 JNZ LK3 RET NEXT: ;进行下一列的扫描。 INC R4 MOV A,R2 JNB ACC.3,KND RL A MOV R2,A AJMP LK4 KND: AJMP KEY1 KS1: ANL PTKEY , #0F0H ;给低四位送低电平 MOV A , PTKEY XRL A , #11110000B ;读区高四位，若高四位不全为 1
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