移动智能电子解说器设计说明

1、 . . . 移动智能电子解说器比赛编号：10708 日期：2002.05.01：柳何 (中文) LiuHe (英文) 职业：电子工程师通讯地址：省市长安乌沙步步高大道23号信箱通信设备分公司IQC科 ：523860 电子：wj96sina.：0-3190 手机：0 ：0单位名称：步步高电子工业通信设备分公司单位地址：省市长安乌沙步步高大道23号信箱单位：0-3190 单位 ：0容目录一、引言.3 1、产品功能32、产品特点.43、产品应用.4二、设计概述.4 1、系统框图4 (1)解说器电路框图4 (2)信标机电路框图5 2、软件流程.5 (1)解说器软件流程5 (2)信标机软件流程5三、硬

2、件描述.6 1、MC68HC908GR8的介绍 .6(1)特点.6(2)存储器图.7 (3)管脚图 .82、ISD4004单片语音录放电路介绍 8(1)特点8(2)引脚描述8(3)SPI控制寄存器9(4)指令.10(5)管脚图.11 3、整机电路介绍 11 (1)解说器电路图.11 (2)信标机电路图 12四、软件描述13 1、解说器软件流程图.132、信标机软件流程图.143、红外接收中断程序流程图 .15引言随着科技的进步，人们对自动化的需求日益增加。机器取代人力资源是一种不可避免的趋势。本设计是一套适用于各种展览会场、旅游场所的“移动智能电子解说器”。该解说器可实现人工选择播放解说容或通

3、过“对码”操作后自动播放解说容的功能。因而可以补充现场解说人员的不足，极大的减少人力资源。同时可避免因人员业务素质参差不齐而造成的不良影响。此外，随着我国改革开放的深入，国际交流的频繁与广泛也需要有一种多语种的解说工具，本解说器在增加不多成本的情况下，可扩充为多语种解说器。这对我国许多博物馆、旅游景点的工作人员来说是非常有吸引力的。产品功能：本产品分为解说器与信标两部份。在需自动播放解说容的场合，解说器与信标必须一起使用，通过红外通信交换解说器编码和场点编码，从而达到自动播放解说容的目的。而在手动选择播放容时，仅使用解说器即可。(1)“对码”方式自动播放解说容在此种方式下，需在要给用户解说的场

4、点的合适位置放置信标。信标须设置场点编码，在用户所使用的解说器中设置有解说器编码。当用户需要解说服务时，将携带的解说器与信标进行“对码”操作（即按解说器上“对码”键）。解说器根据所收到的场点编码，搜索机的语音地址，并根据此地址将机已录制好的解说容播放出来。(2)人工方式选择播放容 在此种方式下，不须使用信标。组织者只需在要解说的场点标示出该场点的编号。用户在使用解说器时，在解说器键盘上输入此编号，机器将根据所输入的编号将要解说的容播放出来。(3)解说容的录制 在解说器上设置有“录音”键，按下后，还需输入4位密码，经解说器核对无误后，即可开始录入所需解说的容。录制完毕后，机器会自动设置一标志，供

5、将来播放时寻址使用。产品特点：(1) 基于MC68HC908GR8(2) 可扩充录音IC，延长播放语音时间(3) 可自动、人工选择放音功能(4) 可依据场合、主题不同而重新录制语音(5) 密码方式进入录音状态，避免使用者将录音容误删除(6) 使用红外线通信传输编码信号(7) 可软件设置为多语种解说(8) 可扩充的功能模块和控制软件产品应用本产品成本较低，使用方便，实用性与应用性都很强，适用于各种展览会场，旅游景点或需要给用户解说容的场所。此外，在扩充部分硬件后，该解说器可具有多语种解说功能，市场潜力巨大。设计概述一、系统框图(一) 解说器电路框图 解说器主要由MCU、键盘、红外通信端口、录音I

6、C、控制电路五部分组成：1、 MCU使用MC68HC908GR82、 键盘电路为4X4形式，除09数字键外，还设有“对码”、“录音”等功能键，接MCU的键盘I/O口。3、 红外通信端口包括发射、接收两部分，占用MCU的两个I/O口。4、 录音IC，初步设计使用ISD4004，该IC最长可录制16分钟语音。外接LM386音频放大器。5、 控制电路主要是在扩充录音IC，以延长录制时间时进行控制片选，与对录音状态下的一些处理。键 盘ISD4004录音IC喇叭或耳 机LM386语音放大MC68HC908GR8红外通信接口MIC录音控制电路(二)信标机电路框图信标机硬件包含MCU、键盘、红外通信端口三部

7、分，原理与解说器相关部分一样。MC68HC908GR8红外通信接口键 盘二、软件流程1、解说器软件流程解说器上电，系统完成初始化后，MCU等待用户按键操作，若：(1)、用户按“对码”键，解说器调本机编码并通过红外接口发射出去。随后，开始接收信标机所发场点编码。接收成功后，根据场点编码搜索语音存放地址，并播放出来。完毕后MCU返回重新等待新的按键输入。(2)、用户输入场点编码，则MCU根据场点编码搜索语音存放地址，并播放出来。完毕后MCU返回重新等待新的按键输入。(3)、用户输入密码，按“录音”键，MCU将输入密码与原设置密码进行比较。若正确，则开始录音，录音完成后，MCU返回重新等待新的按键输

8、入；若不正确，机器直接返回等待状态。2、信标软件流程信标机有两种作业状态：(1)、工作状态在工作状态时，MCU在红外通信接口收到信号后进入中断，对信号进行识别，确认为解说器所发信号后，自动发射出已设置的场点编码，供解说器使用。(2)、设置状态信标机扫描键盘进入到设置状态，MCU根据从键盘输入的4位数字，存储为场点编码，供将来使用。硬件描述一、 MC68HC908GR8的介绍 (一)特点(1) 8kB片Flash存储器，具有在线编程能力和功能。(2) 384B片RAM。(3) 8MHz部总线频率。(4) 增强型串行通信口和串行外围接口。(5) 两个16位定时器接口模块，每个通道可选择为输入捕获、

9、输出捕获和脉宽调制输出，其时钟可分别选为部总线的1、2、4、8、16、32和64的分频值。(6) 系统保护特性，包括计算机工作正常(COP)复位；低电压检测复位，可选为3V或5V操作，非法指令码检测复位；非法地址检测复位。(7) 时钟发生器模块，用32kHz晶振的锁相环电路，可产生各种工作频率。(8) PA和PD的输入口有可选择的上拉电阻。(9) 所有口有10mA吸流和放流能力。(10)4位键盘唤醒口。(11)WAIT、STOP低功耗模式。(12)上电复位。(二)存储器图64字节1/0寄存器地址384字节RAM未用8K FLASH ROMSBSR 中断状态寄存器SRSR 复位状态寄存器未用SB

10、FCR 中断标志寄存器INT1 中断1状态寄存器INT2 中断2状态寄存器INT3 中断3状态寄存器未用FLCR FLASH 控制寄存器BRKH 中断地址寄存器高端BRKL 中断地址寄存器低端BRKSCR 中断状态控制寄存器LVISR LVR状态寄存器未用监控ROM 310字节未用FLBPR 块保护寄存器未用矢量区 36字节 $0000 $003F $0040$01BF$01C0$DFFF$E000$FDFF$FE00$FE01$FE02$FE03$FE09$FE0A$FE0B$FE07$FE08$FE09$FE0A$FE0B$FE0C$FE0D$FE1F$FE20$FF55$FF56$FF7

11、D$FF7E$FF7F$FFDB$FFDC$FFFF(三) 管脚图VSSAVDDAPTA3/KBD3PTA2/KBD2PTA1/KBD1PTA0/KBD0VSSAD/VREFLVDDAD/VREFHPTB3/AD3PTB2/AD2PTB1/AD1PTB0/AD0PTD6/T2CH0PTD5/T1CH1CGMXFCOSC2OSC1/RSTPTE0/TXDPTE1/RXD/IRQPTD0/SSPTD1/MISOPTD2/MOSIPTD3/SPSCKVSSVDDPTD4/T1CH01 282 27 3 264 255 246 23 7 228 219 2010 1911 1812 1713 1614

12、 15MC68HC908GR8二、ISD4004单片语音录放电路介绍 (一)特点 (1)单片8至16分钟语音录放。 (2)置微控制器串行通信接口。 (3)3V单电源。 (4)多段信息处理。 (5)工作电流2530mA，维持电流1uA。 (6)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)片免调整时钟，可选用外部时钟。(二)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

13、量靠近器件。地线：(VSSA，VSSD)芯片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3K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，信号最大幅度为峰峰值16mV。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16 mV。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

14、)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，MOSE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、放操作已达到存储器的末尾。EOM标志-只在放音中检测到部的EOM标志时，此状态位才置1。

15、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(ISE4004系列中存贮器共2400行)。该信号175ms保持高电平，低电平为25ms。快进模式下，RAC的218.75µs是高电平，31.25µs为低电平。该端可用于存储管理技术 。外部时钟(XCLK)本端部有下拉元件。芯片部的采样时钟在出厂前已调校，误差在+1%。商业级芯片在整个温度和电压围，频率变化在+2.25%。工业级芯片在整个温度和电压围，频率变化在-6/+4%，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。由于部的防混淆与平滑滤波器已设定，故上述推荐的时钟频率不应改变

16、。输入时钟的占空比无关紧要，因部首先进行了分频。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部设的某一阈值以下时，自动静噪功能使信号衰弱，这样有助于降低无信号(静音)时的噪声。通常本端对地接1µF的电容，构成部信号电平峰值检测电路的一部分。检出的峰值电平与部 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。(三)SPI控制寄存器SPI控制寄存器控制器件的每个功能，如录放、录音、信息检索(快进)，上电/掉电、开始和停止操作、忽略地址指

17、针等。详见下表：位值功 能位值功 能RUN10允许/禁止操作开始停止PU=10电源控制上电掉电P/-R=10录/放模式放音录音IAB=10操作是否使用指令地址忽略输入地址寄存的容使用输入地址寄存的容MC10快进模式允许快进禁止P15-P0A15-40行指针寄存器输出输入地址寄存器(四)指令指 令8位控制码<16位地址>操作摘要POWERUP00100XXX<XXXXXXXXXXXXXXXX>(2OH)上电，等待TPUD后器件可以工作SET PLAY11100XXX<A15-A0>(EOH)从指定地址开始放音。必须后跟PLAY指令使放音继续。PLAY11110

18、XXX< XXXXXXXXXXXXXXXX >(FOH)从当前地址开始放音(直至EOM或OVF)SET REC10100XXX<A15-A0>(AOH)从指定地址开始录音，必须后跟REC指令录音继续REC10110XXX< XXXXXXXXXXXXXXXX >(BOH)从当前地址开始录音(直至OVF或停止)SET MC11101XXX<A15-A0>(E8H)从指定地址开始快进，必须后跟MC 指令快进继续MC11111XXX< XXXXXXXXXXXXXXXX >(F8H)执行快进，直到EOM，若再无信息，则进入OVF 状态STOP0

19、X110XXX<XXXXXXXXXXXXXXXX >(3OH)停止当前操作STOP PWRDN0X01XXXX<XXXXXXXXXXXXXXXX>(1OH)停止当前操作并掉电RINT0X110XXXX<XXXXXXXXXXXXXXXX>(3OH)读状态，OVF和EOM注：快进只能在放音操作开始时选择。(五)管脚图ISD4004/SSMOSIMISOVSSDNCNCNCNCNCNCVSSAVSSAAUDOUTAMCAP1 282 27 3 264 255 246 23 7 228 219 2010 1911 1812 1713 1614 15SCKJVCCDX

20、CLKINTRACVSSANCNCNCNCVCCAANA IN+ANA IN-NC三、整机电路介绍(一) 解说器电路图(二) 信标机电路图软件描述一、解说器软件流程图系统初始化数据处理查表探索放音地址红外数据接收是否正确 ？ 是 否放 音是否按键？否是清标志位键码分析是放音键是录音键是数字键是停止键是对码键 发射本XX码数字是否输入完？毕？数字是否输入完？毕？是是否位是否接收正确？ 否 比较密码查表探索放音地址 否是否正确？停止ISD4004的操作是 字节是否接收完成？ 否 是开始放音开始录音 是是清数字输入完毕标志清数字输入完毕标志置数字输入完毕标志清标志位调数据处理子程序调放音子程序清标志位解说器上电，系统完成初始化后，MCU等待用户按键操作，若：(1)、用户按“对码”键，解说器调本机编码并