公交车汉字显示系统方案

1、哈尔滨理工大学毕业设计题目：公交车汉字显示系统院、 系：荣成学院 电气工程系姓 名：于洋指导教师：邹丽君系主任：王哈力2013年06 月14 日公交车汉字显示系统摘要本文介绍了一种新型的公交车自动报站汉字显示系统的设计原理，同 时提供了一种以89C51单片机为核心，控制ISD4004语音芯片及LED点阵 显示汉字的新方案。利用89C51单片机作为CPU来进行总体控制，通过语 音控制电路进行各种提示语音的播放，同时使用LED点阵电路进行汉字显示，实现了公共汽车的语音自动报站以及汉字提示的功能，实现了图文、 语音一体化协调工作，减轻了司售人员的劳动强度，提高了车辆的服务质 量，是一种科技、时尚的新

2、产品。同时它摆脱传统电子屏线的束缚，使其应用更加市场化，其“流动”显示的特点更为广告界所推崇，是一种全 新的媒体。本系统是以 C 语言来进行软件设计，指令的执行速度快，节省存储空 间。为了便于扩展和更改，软件的设计采用模块化结构，使程序设计的逻 辑关系更加简洁明了，使硬件在软件的控制下协调运作。关键词 89C51单片机；LED点阵显示；语音芯片目录摘要 . I第1章 绪论. 41.1 课题背景 . 41.2 问题的提出及研究的意义 . 41.3 相关的理论与方法综述 . 51.3.1 语音电路方法论证 . 51.3.2 电路原理的总体设计 . 6第2章 硬件电路的设计 . 82.1 硬件组成部

3、分 . 82.2 相关芯片介绍 . 82.2.1 STC89C52RC单片机芯片 82.2.2 ISD4004 语音芯片 10223 74HC138 芯片 13224 LM317 芯片 142.3 硬件各模块设计 152.3.1 电源电路 152.3.2 LED点阵显示电路 162.3.3 ISD4004 语音录放音电路 172.3.4 按键控制电路 172.4 本章小结 18第3章 软件部分的设计 193.1 软件总体设计 193.2 软件各模块设计 213.2.1 延时子程序 213.2.2 ISD4004 语音录放程序 213.2.3 中断控制程序 243.2.4 LED点阵汉字显示程序

4、 253.3 本章小结 26结论 27致谢 28第1章参考文献 29第1章 绪论1.1 课题背景随着现代社会的建设，公共汽车越来越为大众所喜爱，不仅仅可以在 低消费下达到目的地，同时也能很方便的省去很多的自驾麻烦。是打工族 和学生族的常用交通工具。而随着人们使用公共汽车的普遍，车辆上一般 都相当拥挤，造成许多的乘客未到站先下车或者推迟下车的情况，也加重 了售票员的劳动强度。随着信息社会的到来，单片机广泛的应用于工业控 制系统、数据采集系统、自动测试系统、声学领域和微机技术等广阔的领 域。而利用单片机对语音芯片进行控制可以达到语音报站的效果。因此， 了解并掌握单片机智能控制技术工作原理及特性是非

5、常重要的。在一些自动语音报站系统中，广泛采用的是通过使用语音芯片进行设 计电路，然后通过 MIC 录音电路以及功放电路进行语音的录制与播放，同 时通过单片机对语音芯片进行选择以及功能的控制，从而完成语音报站。 但是由于传统的语音芯片的外围电路比较复杂，所以实现复杂、易受干 扰、不易控制且精度不高。因此，本系统用一种比较昂贵且现代社会才刚 刚常用的一种ISD4004系列语音芯片，不需复杂的外围电路和 A/D转换电 路能直接与单片机完成语音的录制和播放，实现方便、精度高，可根据不 同需要用于各种场合；为了提高对语音芯片的认识和了解，尤其是对 ISD4004 系列的深入研究以及其用法与用途，基于实用

6、、广泛和典型的原 则而设计了本系统。1.2 问题的提出及研究的意义 首先是设计出一种的方便实用的公交车汉字显示报站系统。单片机智 能控制技术广泛地应用于工业控制、智能语音等方面， 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，片内信息存于闪烁存贮器中

7、，可在断电情况下 保存 100 年（典型值），反复录音 10 万次。而本系统则基本完成了设计的 任务要求，通过 STC89C52R鲜片机语音录放控制系统，主要是通过单片 机组成的应用系统来完成对语音的采集、语音的存储处理、提示汉字的显 示以及语音播放的控制，从而实现了单片机对公交车到站的语音汉字显示 功能。其次，为了理论联系实际，用大学所学的理论来进行实际工作，将知 识转变为生产力。通过大学本科四年的学习，已经初步具有了一定的分析 和设计能力。通过本次设计将大学所学的知识进行系统地梳理，概括和总 结，并综合运用这些所学的知识。公共汽车为外出的人们提供了方便快捷的服务，而公共汽车的报站直 接影响

8、服务的质量。传统由乘务人员人工报站，该方式因其效果太差和工 作强度太大，在很多大城市已经被淘汰。近年来，随着科学技术的日益发 展和进步，微型计算机技术已经在许多领域得到了广泛的应用。在声学领 域，微机技术与各种语音芯片相结合，即可完成语音的合成技术，使得汽 车报站器的实现成为可能，从而为市民提供了更加人性化的服务。鉴于传 统公交车报站系统的不足之处，结合公交车辆的使用特点及实际营运环 境，设计了一种由单片机控制的公交车语音报站显示系统 。公交车语音报站显示系统的设计主要是为了弥补人工报站的辛苦以及 误报的落后方式，进站、出站播报站名及相关服务用语，为市民提供更人 性化，更完善的服务。1.3 相

9、关的理论与方法综述本设计基于 ISD4004 芯片设计的公交车汉字显示报站系统，介绍了 STC89C52R单片机语音汉字显示控制系统，主要是通过单片机组成的应用 系统来完成对语音的录制、语音的存储处理、语音的播放以及汉字的 LED 点阵显示以及语音播放的控制，从而实现了单片机对语音汉字的控制。在 正常情况下，通过ISD4004对语音报站信息进行播放以及利用 LED点阵进 行相关提示汉字的显示，语音录放电路有共同的特点：语音录制播放环境 复杂、现场性强等。若采用一般语音芯片采集语音信号，则需要设计信号 调理电路、 A/D 转换及相应的接口电路，才能把语音芯片输出的模拟信号 转换成数字信号送到计算

10、机去处理。这样，由于各种因素会造成语音录放 系统较大的偏差，会使语音系统的稳定性和可靠性下降。所以要选择合适 的方案，才能使设计得到最大的优化。ISD4004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 电平闪烁存贮陈列。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。通过单片机对报站语 音进行采集处理，同时设定相关汉字显示信息；当到站按键按下时，该系 统会发出到站站名及相关语音声音，同时让 LED点阵进行汉字提示信息的 显示，报站语音以及汉字显示结束时等待下一个到站按键的触发。1

11、.3.1 语音电路方法论证采用普通的语音芯片，可满足达到报站信息录制以及播放，但普通语音芯片录制语音效果不好，重复性差、可靠性较差，对于高频率使用以及 方便录放时不适用。对一些语音内容不固定并要求现场录音和放音的系 统，采用一般语音芯片实现，录放音的质量难以控制。而且在语音录放系 统中，采用一般语音芯片，比如华邦的W90P710系列、HELIOS公司的HZ24QP系列等但这些芯片输出的都是模拟信号，必须经过进行A/D转换和压缩处理等才能送给单片机，从而产生了失真、大大降低了录放音质 量，并不具有抗断电、音质差、使用不方便、不能反复录放、需专用的语 音开发工具、不能随意列改内容和耗电多等缺点。另

12、外，在语音录放系统中，采用普通语音芯片 . 外围电路会比较复杂，而且在软件实现时也需 要用到复杂的算法，一定程度上也增加了软件实现的难度。在语音录放系统中，传统的语音芯片是将模拟信号远距离采样进行A/D 转换，而为了获得较高的语音录放质量，就必须采用措施解决由长线 传输及放大电路零点漂移等造成的误差补偿问题。采用语音芯片 ISD4004 进行语音的录放，直接对模拟信号进行存储。便于单片机处理及控制，省 去传统的语音录放的很多外围电路。且该芯片的物理化学性很稳定，此元 件线形较好。对一些语音内容不固定并要求现场录音和放音的系统，采用 一般语音芯片实现，录放音的质量难以控制。美国ISD(Infor

13、mationStorage Devices) 公司的 ISD 系列芯片采用直接模拟存储专利技术，把语 音信号以原始的模拟形式直接存储在片内 EEPRO存储器中，无需进行A/D 转换和压缩处理等，从而减少了失真、大大提高了录放音质量，并具有抗 断电、音质好、使用方便、可反复录放、无需专用的语音开发工具、能随 意列改内容和耗电省等优点，很适合于现场录放音系统。而且语音录放系 统中，采用普通语音芯片。外围电路会比较复杂，而是用ISD4004芯片直接使用简单的外围电路即可。而且在软件实现时也不需要用到复杂的算 法，一定程度上也减轻了软件实现的难度。采用语音芯片ISD4004系列，可以体现系统芯片化这个

14、趋势。部分功 能电路的集成，使总体电路更简洁，搭建电路和焊接电路时更快。而且， 集成块的使用，有效地避免外界的干扰，提高语音录放电路的质量以及实 用性。所以集成芯片的使用将成为电路发展的一种趋势。本方案应用这一 语音芯片。本章节方案比较后可以发现，完成了基于ISD4004的语音报站显示的单片机系统的方案论证，选择了更适合于用作本系统的实施方案，完成了 电路的总体设计。1.3.2 电路原理的总体设计基于ISD4004语音芯片的语音报站汉字显示系统的设计研制过程主要 包括：总体设计、硬件设计、软件设计、仿真调试等几个阶段。对于总体设计，主要是画出原理框图、确定出主要技术指标。如图1-1所示:图1-

15、1系统总体设计框图单片机芯片是与 MCS-51兼容的STC89C52R,CSTC89C52R（单片机带 8K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的低电压、高性能8位微处理器。语音录放电路使用的是ISD4004-8MS以及其外围录放电路，外围电路 相当简单；由于其可以进行直接模拟信号的存储，省去了信号模数转换的 相关电路，使得信号更加的稳定、录放音质量好。同时单片8至16分钟语音录放，内置微控制器串行通信接口，3V单电源工作，多段信息处理，工作电流25-30mA维持电流1卩A,不耗电信息保存100年（典型值），高 质量、自然的语音还原技术，10万次录音周期（典型值），自动静噪功能，片内免调整时钟，可选

16、用外部时钟。利用9014三极管对录制语音进行放大处理，同时通过 LM386及喇叭，对输出语音信号进行放大播放，让 语音质量以及稳定性更加高。汉字显示电路采用的是 16*16 LED点阵显示。一种方法属于静态显 示。显然，静态显示需占用较多的I/O 口线。另一种是动态扫描显示。通 过控制各个显示器公共阳极轮流接高电平的办法，逐一轮流地启动各个 LED动态显示法是目前各种单片机采用的流行方法。其优点是硬件简 单，“动态”由软件实现。因而选用动态显示的方法。电源电路是给语音芯片ISD4004提供3V稳压电源，利用LM317通过 电阻分压，输出稳定的 3V稳定电源，让语音芯片可以正常的工作。实现 语音

17、录制播放功能。按键控制电路完成对语音播放以及汉字显示开始的控制，通过对单片 机相关引脚的高地电平的控制，从而完成对语音芯片的控制，从而达到完 成语音报站汉字显示功能。第2章 硬件电路的设计2.1 硬件组成部分基于 ISD4004 语音芯片的语音报站汉字显示系统的硬件设计主要包 括：(1) 电源电路(为语音芯片提供3V稳压电源)；(2) LED 汉字显示电路 ( 完成汉字显示 ) ；(3) ISD4004 语音录放电路 (完成语音录制放音 )；(4) 按键控制电路 ( 完成按键控制播放录音功能 ) ；(5) 单片机(电路的核心系统 )。 五部分组成，具体的电路介绍本部分就先不进行详细的介绍，在论

18、文的硬件各部分设计中将会对各个部分的电路进行详细的介绍。下面我就先对硬件电路设计中使用的主要器件的技术资料进行相关的 介绍。让我们对硬件进行整体的了解。2.2 相关芯片介绍本设计运用以下芯片 STC89C52R(单片机，ISD4004语音芯片, 74HC138 LM317通过相对应的电路构成硬件部分的基本组成。2.2.1 STC89C52RC单片机芯片STC89C52R是 STC公司生产的低电压，高性能 CMOS位单片机，片内 含8Kb的可反复擦写的Flash只读程序存储器和512b的随机存取数据存 储器(RAM),器件采用高密度，非易失性存储技术生产，兼容标准MC51指令系统，片内置通用中央

19、处理器(CPU)和Flash存储单元，功能强大STC89C52R单片机可为您提供许多高性价比的应用场合，可灵活应用于各 种控制领域。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除 100000 次。将多 功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，是一种高效微控制器， STC89C52R单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方 案10 。如图 2-1P1，& 匚140 VCCF1 J匚230 FD.Q 何MP1.2 匚336二1 PD.t 怡。门F13匚437口 FD 2 却2P1.4 匚536二| PDi.3F1.5 匚&猫口 FD.4沁斗P1.fi 匚7胆 FD.5 也05|P1.7

20、匚D殆二1 PD.9 (A.D6)RST匚D32二1 PD.7 (ftD7J秤匕P9.0匚16畀口 EAJVPP(TJ(C； F3.1 匚1 1 “ ALEfFROGIN70J P3 2 匚12Zl PSENIN71J F3.1 匚U2E F2.7 CAIS(TO； F3.4 匚1127二1 Pi,3 (AH)(rijpa.fi 匚15 P? (A13jF3.S 匚25二1 FZ4的叮阿 P3.7匚1724二I P2.3AA._2 匚1G23 P22 l(AlDi)XTAJ_t 亡1525 P2.1 (AP)GWD匚20 21 F2 a恂釣图 2-1 STC89C52RC 管脚图STC89C5

21、2F有PO、P1、P2、P3四个端口，共有 32I/O 口，P3口也可作 为一些特殊功能口，如下表 2-1所示P3口同时为闪烁编程和编程校验接收 一些控制信号。表2-1 P3口的第二功能口线第二功能P3.0RXD串行数据接收(输入)端P3.1TXD串行数据发送(输出)端P3.2INT0外部中断0输入端P3.3：INT1外部中断0输入端P3. 4T0定时/计数器T0的外部输入端P3. 5:T1定时计数器T1的外部输入端P3. 6WR外数据存储器写选通信号，低电平有效P3. 7RD外数据存储器读选通信号，低电平有效STC89C52R单片机主要性能参数：时钟频率(HZ): 080M(2) 8Kash

22、程序存储器；512内程序存储器(RAM);(4) 2个数据指针；3个16位定时器/计数器T0/T1 ；4个8位输入输出接口 (P0P3)，共32根I/O 口线;8个中断源；(8) 4个优先级；(9) 看门狗电路。222 ISD4004语音芯片ISD系列语音芯片采用了 “直接模拟量存储”(DAST专利技术，信号无需经过D/A，A/D转换，数字压缩和语音合成等复杂的数字信号处理过 程，减少了失真，使其声音存贮效果较以前产品有大幅提高，实际试听主 观评价可以达到磁带录音机的水平，是目前市场上录放效果最好的语音电 路之一。ISD4004语音芯片采用CMO技术，内含晶体振荡器、防混叠滤波器、 平滑滤波器

23、、自动静噪、音频功率放大器及高密度多电平闪烁存储陈列 等，因此只需很少的外围器件就可构成一个完整的声音录放系统。芯片设 计是基于所有操作由微控制器控制，操作命令通过串行通信接口(SPI或Micwire)送入。采样频率可为 4.0kHz、5.3kHz、6.4kHz、8.0kHz 频率越 低，录放时间越长，而音质则有所下降。片内信息存于闪烁存储器中，可 在断电情况下保存100年(典型值)反复录10万次。器件工作电压3V,工 作电流2530mA维持电流1uA,单片录放语音时间816min，音质好，适 用于移动电话机及其它便携式电子产品中。如图2-2所示。2SCLKMOS1VCCDM1SOXC1 KV

24、SSD1NT.NCRACNCVSSANCNCNfNCMCNCNCNCVSSAVCCAVSSAAA IS+A VOL TAhA IN-AMCAPNC6791017V2141617182021222b2728图2-2 ISD4004系列语音芯片外部引脚图1、简述(1) 单片8分钟语音录放；(2) 内置微控制器串行通信接口；3V单电源工作；(4)多段信息处理； 工作电流25-30mA维持电流1卩A； 不耗电信息保存100年(典型值)；(7)高质量、自然的语音还原技术；(8) 10 万次录音周期 (典型值)；(9) 自动静噪功能；(10) 片内免调整时钟，可选用外部时钟。ISD4004系列工作电压3V

25、,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CMOSJ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 闪烁存贮陈列。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

26、存于闪 烁存贮器中，可在断电情况下保存 100年(典型值)，反复录音 10 万次。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。单端输入时，信号由耦合电容输入，最大幅度为峰峰 值32mV耦合电容和本端的3kQ电阻输入阻抗决定了芯片频带的低端截 止频率。差分驱动时，信号最大幅

27、度为峰峰值16mV， 为 ISD33000 系列相同。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 Q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。

28、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)。该信号175ms保持 高电平，低电平为 25ms快进模式下， RAC的218.75 ys是高电平， 31.25

29、 ys为低电平。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 ( 如前表所列 ) 。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

30、信号(静音)时的噪声。通常本端对地接1mF的电容，构成内部信号电平峰值检测电路的一部分。 检出的峰值电平与内部设定的阈值作比较，决定自动静噪功能的翻转点。 大信号时，自动静噪电路不衰减，静音时衰减6dB。1mF的电容也影响自动静噪电路对信号幅度的响应速度。本端接 VCCA则禁止自动静噪。3、SPI(串行外设接口)ISD4004 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勺下降沿动作，因此对 ISD4004而言，在时钟止升沿锁存 MOS引脚的数据，在下降沿将数据送至 MISO 引脚。协议的具体内容为：(1) 所有串行数据传输

31、开始于SS下降沿；(2) SS 在传输期间必须保持为低电平，在两条指令之间则保持为高电 平；(3) 数据在时钟上升沿移入，在下降沿移出；SS变低，输入指令和地址后，ISD才能开始录放操作；(5) 指令格式是 (8 位控制码)加(16 位地址码)；(6) ISD 的任何操作(含快进)如果遇到EOM或OVF则产生一个中 断，该中断状态在下一个 SPI 周期开始时被清除；(7) 使用读指令使中断状态位移出ISD的MISO引脚时，控制及地 址数据也应同步从 MOSI端移入。因此要注意移入的数据是否与器件当前 进行的操作兼容。当然，也允许在一个 SPI 周期里，同时执行读状态和开 始新的操作 (即新移入

32、的数据与器件当前的操作可以不兼容 )；(8) 所有操作在运行位(RUN置1时开始，置0时结束；(9) 所有指令都在SS端上升沿开始执行。4、信息快进用户不必知道信息的确切地址，就能快进跳过一条信息。信息快进只 用于放音模式。放音速度是正常的1600倍，遇到EOM后停止，然后内部地址计数器加 1，指向下条信息的开始处。5、上电顺序器件延时 TPUD(8kHz 采样时，约为 25 毫秒) 后才能开始操作。因 此，用户发完上电指令后，必须等待 TPUD才能发出一条操作指令。例如，从 00 从处发音，应遵循如下时序：发POWERU命令；(2) 等待TPUD(上电延时)；(3) 发地址值为00的SETP

33、LAY命令；(4) 发 PLAY 命令。器件会从此00地址开始放音，当出现 EOM时，立即中断，停止放如果从 00 处录音，则按以下时序：(1) 发 POWER U命令；(2) 等待TPUD上电延时)；(3) 发POWER U命令(4) 等待 2 倍 TPUD；(5) 发地址值为00的SETRE命令;(6) 发REC命令。器件便从 00 地址开始录音，一直到出现OVF存贮器末尾)时，录音停52.2.3 74HC138 芯片74HC138是一款高 速CMC器件，74HC138引脚兼容低功耗肖特基 TTL(LSTTL)系列。如图2-3所示。74HC138译码器可接受3位二进制加权地址输入(A0，A

34、1和A3)，并 当使能时，提供8个互斥的低有效输出(Y0至丫7)。74HC138特有3个使能 输入端：两个低有效(E1和E2)和一个高有效(E3)。除非E1和E2置低且 E3置高，否则74HC138将保持所有输出为高。利用这种复合使能特性，仅 需4片74HC138芯片和1个反相器，即可轻松实现并行扩展，组合成为一 个 1-32(5 线到 32 线)译码器。任选一个低有效使能输入端作为数据输 入，而把其余的使能输入端作为选通端，则74HC138亦可充当一个8输出多路分配器，未使用的使能输入端必须保持绑定在各自合适的高有效或低 有效状态 2 。CD74HC13CO74HCT138+CD?4HC2S

35、 CD?4HCT2&(PDiP. $OIGTOP寸环图2-3 74HC138外部引脚图74HC138与74HC238逻辑功能一致，只不过 74HC138为反相输出。 CD74HC138 CD74HC23和 CD74HCT138CD74HCT23是高速硅栅 CMOS军 码器，适合内存地址解码或数据路由应用。74HC138作用原理于高性能的存贮译码或要求传输延迟时间短的数据传输系统，在高性能存贮器系统 中，用这种译码器可以提高译码系统的效率。将快速赋能电路用于高速存 贮器时，译码器的延迟时间和存贮器的赋能时间通常小于存贮器的典型存 取时间，这就是说由肖特基钳位的系统译码器所引起的有效系统延迟可以

36、忽略不计。HC138按照三位二进制输入码和赋能输入条件，从8个输出端中译出一个低电平输出。两个低电平有效的赋能输入端和一个高电平有效 的赋能输入端减少了扩展所需要的外接门或倒相器，扩展成 24线译码器 不需外接门；扩展成 32线译码器，只需要接一个外接倒相器。在解调器 应用中，赋能输入端可用作数据输入端。2.2.4 LM317 芯片LM317是美国国家半导体公司的三端可调正稳压器集成电路。 LM117/LM317的输出电压范围是 1.2V至37V,负载电流最大为 1.5A。它 的使用非常简单，仅需两个外接电阻来设置输出电压。此外它的线性调整 率和负载调整率也比标 准的固定稳压器好。LM117/

37、LM317内置有过载保 护、安全区保护等多种保护电路。通常LM117/LM317不需要外接电容，除非输入滤波电容到 LM117/LM317输入端的连线超过 6英寸（约15厘 米）。使用输出电容能改变瞬态响应。调整端使用滤波电容能得到比标准 三端稳压器高的多的纹波抑制比。LM117/LM317能够有许多特殊的用法。比如 把调整端悬浮到一个较高的电压上，可以用来调节高达数百伏的电 压，只要输入输出压差不超过 LM117/LM317的极限就行。当然还要避免输 出端短路。还可以把调整端接到一个可编程电压上，实现可编程的电源输特性简介：可调整输出电压低到 1.2V。保证1.5A输出电流。典型线性调整率

38、0.01%。典型负载调整率0.1%。80dB纹波抑制比。输出短路保护。过流、 过热保护。调整管安全工作区保护。标准三端晶体管封装。电压范围：LM117/LM317 1.25V 至 37V 连续可调。LM317工作原理：LM317的输入最同电压为30多伏，输出电压1.532V电流1.5A不过在用的时候要注意功耗问题注意散热问题。LM317有三个引脚一个输入一个输出一个电压调节。输入引脚输入正电压，输出 引脚接负载，电压调节引脚一个引脚接电阻(200左右)在输出引脚，另一个接可调电阻接于地.输入和输出引脚对地要接滤波电容.当稳压器离电源滤波器有一定的距离是 Cn是必需的Cn对稳定性而言不必要；但改

39、进瞬 态响应 Vout=1.25V(1+R2/R1)+ladjR2 因为 Iadj 控制在小于 100ua，这一 项的误差在多数应用钟可忽略3。2.3硬件各模块设计2.3.1电源电路由于语音芯片ISD4004的工作电压时3V,不同于单片机的5V工作电 压，所以就必须有电源电路，提供 3V的稳定电压，本电路才用 LM317电 源电路，5V进，3V出的一个稳压电路，很适合于产品电源。利用电容滤 波，使语音电路噪声减少。电路图如图2-4所示：图2-4电源电路232 LED点阵显示电路在这次显示电路的设计中使用了四个 8*8 LED点阵，利用74HC138译 码器的E1、E2低有效，E3高电平有效进行

40、点阵行列的控制显示，然后通 过单片机控制，进行汉字的显示9。电路图如图2-5所示：图2-5 LED 点阵显示电路233 ISD4004 语音录放音电路语音录放电路如下：使用的是ISD4004-8MS以及其外围录放电路，外 围电路相当简单。由于其可以进行直接模拟信号的存储，省去了信号模数 转换的相关电路，使得信号更加的稳定、录放音质量好。同时单片8至16分钟语音录放，内置微控制器串行通信接口，3V单电源工作，多段信息处理，工作电流 25-30mA维持电流1卩A,不耗电信息保存 100年（典型 值），高质量、自然的语音还原技术，10万次录音周期（典型值），自动静 噪功能，片内免调整时钟，可选用外部

41、时钟。利用9014三极管对录制语音进行放大处理，同时通过LM386及喇叭，对输出语音信号进行放大播放，让语音质量以及稳定性更加高 。ISD4004语音录放电路如图2-6所 示。ILJ： rlU图2-6 ISD4004 语音录放电路:.二-?-!?益益監*4Wr,X|二ZCDa ：帕3AM316+ _u71W2.3.4按键控制电路利用按键与单片机相关引脚进行连接，我们都知道单片机的引脚在工 作状态时无负载时均是高电平，故如果需要进行相关控制，只需其通过按 键与地连接，然后通过程序控制，当按键按下时，程序控制其他的引脚高 低变化，从而让语音报站以及汉字显示。电路图如图 2-7所示。VCC_JRXD

42、Pi.nPl.lP1JPl.4Pl.5P .6Pl/T1P3R6TOPJJPj.4P3.FP3.6PJ.7YTALtVCCP0.0P0.1P0,2FOJPO.4PO.5P0.6PQ-7EAALEPESNP2.7P2.6P2 5P2.4P2JP2JPllP2.0JAEDEFGHP26PITHTpH pH75TP20S9C 2图2-7按键控制电路图2.4本章小结本章节主要是对电路的硬件个部分的设计，通过STC89C52R（单片机芯片，ISD4004语音芯片，74HC138芯片，按键控制电路的各部分硬件相 互组合使得该电路功能设计基本完成。从而实现汉字显示系统系统.本章主要介绍由LM317芯片与电源

43、电路LED点阵电路ISD4004语音录放音电 路，和一些主要的芯片。根据要求，设计中我们选用STC89C52R（单片机。第3章 软件部分的设计3.1 软件总体设计基于 isd4004 语音报站显示系统软件设计的任务是在总体设计和硬 件设计的基础上，确定程序结够、分配单片机内部ROMS源和语音芯片资源、划分功能模块、进行主程序和各模块程序的设计。利用相应的软件开 发工具、程序语言 （C 语言） 对划分的各功能模块编写控制程序，然后把各 个模块程序连接起来，成为一个完整的应用程序，实现对单片机和语音芯 片的初始化设置及相应功能的控制，达到与硬件相结合，实现对语音录放 报站以及汉字显示功能。整个程序

44、包括主程序和延时子程序以及 ISD 语音录放程序等几部分。 STC89C52R单片机提供了用户按键、显示和ISD4004所需接口。它接收击 键功作，并将相应指令传给ISD4004,同时监控ISD4004的中断输出。当 开关闭合时，读取ISD4004的状态寄存器，从而根据 OVF和EOM勺状态进 行相应的处理。当 OVF=1即存储器溢出时，则不管当前为何种状态均将 ISD4004的地址置零，并继续运行原指令；当EOM=1时，当前状态只可能为放音或快进，若为快进则置为放音态，并继续运行。如此设计便实现了 循环录放的功能，同时在快进时，自动停止在下一个语音段开始处，并继 续放音。流程图如图 3-1

45、所示。Y图3-1主程序流程图3.2 软件各模块设计3.2.1 延时子程序 为了精确的控制单总线接口的特殊时序要求，延时函数是相当关键 的，它是所有读控制和写控制的组成部分以及显示时延时用；下面 us 的 延时(12M)延时子程序和ms的延时(12M)延时子程序。void delay1(void)int16 i ；for (i=0；i50 ；i+)?void delay(unsigned int time) /延时 n 微秒while(time!=0)time- ；void delayms(unsigned char g)/* 延时 gms*/unsigned char i， j ；for(i=

46、0 ； ig ；i+)for(j=0 ；j121 ；j+) ；3.2.2 ISD4004 语音录放程序 /* / 入口：放音位置的高低位/ 放音程序/ 功能：从指定位置放音 /* void play(unsigned char adl ，unsigned char adh)unsigned char ovflog ；while(AN = 0) ；isd_setplay(adl，adh) ；/ 发送 setplay 指令，从 0x0000 地址开始放音doisd_play() ；/ 发送放音指令delay(20) ；while(ISD_INT = 1) /等待放音完毕的EOM中断信号 ； LED

47、2 = 1 ；isd_stop()；/ 放音完毕，发送 stop 指令if(ovflog = chk_isdovf() /检查芯片是否溢出，如溢出则停止放音，芯片复位break ；while(AN = 1) / 等待AN键再次按下if(STOP = 0)break ；if(AN = 0)delayms(20) ；while(AN = 0)；/An 键再次按下，播放下一段语音程序流程图如图 3-2 所示：发power up命令Y图3-2语音录放程序流程图/*/ 入口：放音位置的高低位/ 放音程序/ 功能：从指定位置放音/*void play(unsigned char adl， unsigned

48、 char adh)unsigned char ovflog ；while(AN = 0) ； isd_setplay(adl，adh) ；/ 发送 setplay 指令，从 0x0000 地址开始放音doisd_play() ；/ 发送放音指令delay(20) ；while(ISD_INT = 1) /等待放音完毕的EOM中断信号LED2 = 1 ；isd_stop()；/ 放音完毕，发送 stop 指令if(ovflog = chk_isdovf() /检查芯片是否溢出，如溢出则停止放音，芯片复位break ；while(AN = 1) /等待AN键再次按下if(STOP = 0)bre

49、ak ；if(AN = 0)delayms(20) ；while(AN = 0)；/An 键再次按下，播放下一段语音3.2.3 中断控制程序中断定时控制程序，对 LED 点阵动态扫描进行控制，同时也对汉字显 示进行中断控制，让汉字可以按照从右至左的顺序进行滚动显示 6 。/* 定时器T0中断子程序*void timer0() interrupt 1 using 3TF0=0 ；TH0=0xb1 ；TL0=0xe0 ； if (n860) offset=0 n=0 ；控制系统的汉字显3.2.4 LED 点阵汉字显示程序该程序段主要完成向LED点阵点阵动态扫描显示, 示部分 7 。/* 汉字显示函数 */while (1)for (i=0；i8 ； i+) / 显示左半边屏幕P0=*(p+offset+2*i) ；P2=i|0x08； /P2.4=0， P2.3=1 选中U2，输出扫描码给U6delay1() ；P0=*(p+offset+2*i+1)P2=i|0x10； /P2.4=1， P2.3=0 选中U3，输出扫描码给U7delay1()for (i=8P0=*(p+offset+2*i) ；P2=(i-8)|0x20/P2.5=1 P2.4=0,P2.3=0码U8delay1()；i16 ；i+) /显示右半边屏幕选