基于isd4004和51单片机的公交车报站系统

基于isd4004和51单片机的公交车报站系统内容摘要：

节。 在 FLASH 编程期间，此引脚用于输入编 程脉冲。 在平时， ALE 端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的 1/6。 因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。 然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个 ALE 脉冲。 如想禁止 ALE 的输出可在 SFR8EH 地址上置 0。 此时， ALE 只有在执行 MOVX， MOVC 指令是 ALE 才起作用。 另外，该引脚被略微拉高。 如果微处理器在外部执行状态 ALE 禁止，置位无效。 /PSEN：外部程序存储器的选通信号。 在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次 /PSEN 有效。 但在访问外部数据存储器时 ，这两次有效的 /PSEN信号将不出现。 /EA/VPP ：当 /EA 保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（ 0000HFFFFH），不管是否有内部程序存储器。 注意加密方式 1 时， /EA 将内部锁定为 RESET；当 /EA 端保持高电平时，此间内部程序存储器。 在 FLASH 编程期间，此引脚也用于施加 12V 编程电源（ VPP）。 XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。 XTAL2：来自反向振荡器的输出。 振荡器电路的设计 89 系列单片机的内部振荡器电路如 图 33 所示，由一个单级反相器组成。 XTAL1 为反相器的输入， XTAL2 为反相器的输出。 可以利用它内部的振荡器产生时钟，只要在 XTAL1 和 XTAL2 引脚上外接一个晶体及电容组成的并联谐振电路，便构成一个完整的振荡信号发生器，如图 35 示，此方法称为内部方式。 另一种使用方法如图 34 示，由外部时钟源提供一个时钟信号到 XTAL1 端输入， 图 33 AT89C51 单片机内部振荡器电路 XTAL2 XTAL1 内部定时 /PD 400 D1 D2 Q1 Rf Q2 Vcc Q3 Q4 吉林建筑工程学院电子信息科学与技术专业毕业 论文 8 而 XTAL2 端浮空。 在组成一个单片机应用系统时，多数采用图 35 所示的方法，这种方式的结构紧凑，成本低廉，可 靠性高。 图 34 外部时钟接法 图 35 片内振荡器等效电路 振荡器的等效电路如图 35 上部所示。 在图中给出了外接元件，即外接晶及电容 C1， C2，并组成并联谐振电路。 在本设计中，采用的是内部方式，即如图 35 所示，在 XTAL1 和 XTAL2 引脚上外接一个 12MHZ 的晶振及两个 10pF 的电容组成。 复位电路的设计 89 系列单片机与其他微处理器一样，在启动的时候都需要复位，使 CPU 及系统各部件处于确定的初始状态，并从初始状态开始工作。 89 系列单片机的 复位 信 号是从 RST 引脚输入到芯片内的施密特触发器中的。 当系统处于正常工作状态时，且振荡器稳定后，如 RST 引脚上有一个高电平并维持 2 个机器 （ 24 个振荡 周期），则 CPU 就可以响应并将系统复位。 复位时序如图 36 所示，因外部的复位信号是与内部时钟异步的，所以在每个机器周期的 S5P2 都对 RST 引脚上的状态采样。 当在 RST 端采样到 “1”信号且该信号维持 19 个振荡周期以后，将ALE 和 /PSEN 接成高电平 ，使器件复位。 在 RST 端电压变低后，经过 12 个机器周期后退出复位状态，重新启动时钟，并恢复 ALE 和 /PSEN 的状态。 如 果在系统复位期间将 ALE 和 /PSEN 引脚拉成低电平，则会引起芯片进入不定状态。 XTAL2 XTAL1 GND NC CMOS 门 外部振荡信号 XTAL1 XTAL2 89 系列单片机 GND 内部定时 Vcc /PD Rf 石英晶体或 陶瓷振荡器 C1 C2 第 3 章 硬件电路设计 9 图 36 内部复位定时时序 手动复位 手动复位需要人为在复位输入端 RST 上加入高电平。 一般采用的办法是在RST 端和正电源 Vcc 之间接一个按钮。 当人为按下按钮时，则 Vcc 的 +5V 电平就会直接加到 RST 端。 由于人的动作很快也会使按钮保持接通达数十毫秒，所以，保证能满足复位的时间要求。 手动复位的电路如图 37 所示。 图 37 手动复位电路 上电复位 AT89C51 的上电复位电路如图 38 所示，只要在 RST 复位输入引脚上接 一电容至 Vcc 端，下接一个电阻到地即可。 对于 CMOS 型单片机，由于在 RST 端内部有一个下拉电阻，故可将外部电阻去掉，而将外接电容减至 1uF。 上电复位的过程是在加电时，复位电路通过电容加给 RST 端一个短暂的高电平信号，此高电平信号随着 Vcc 对电容的充电过程而逐渐回落，即 RST 端的| S5 | S6 | S1 | S2 | S3 | S4 | S5 | S6 | S1 | S2 | S3 | S4 | S5 | S6 | S1 | S2 | S3 | RST： INST ADDR INST ADDR INST ADDR INST ADDR INST ADDR INST ALE： /PSEN： P0： 11 振荡周期 19 振荡周期 Vcc AT89C51 RST GND 10uF + Vcc 吉林建筑工程学院电子信息科学与技术专业毕业 论文 10 高电平信号必须维持足够长的时间。 上电时， Vcc 的上升时间约为 10ms，而振荡器的起振时间取决于振荡频率，如晶振频率为 10MHz，起振时间为 1ms；晶振频率为 1MHz，起振时间则为 10ms。 在图 37 的复位电路中，当 Vcc 掉电时，必然会使 RST 端电压迅速下降到0V 以下，但是，由于内部电路的限制作用，这个负电压将不会对器件产生损害。 另外，在复位期间，端口引脚处于随机状态，复位后，系统将端口置为全 “1”态。 如果系统在上电时得不到有效的复位，则在程序计数器 PC 中将得不到一个合适的初值，因此， CPU 可能会从一个未被定义的位置开始执行程序。 图 38 上电复位电路 复位后寄存器的状态 当系统复位时，内部寄存器的 状态如表 31 所列，即在 SFRS 中，除了端口锁存器、堆栈指针 SP 和串行口的 SBUF 外，其余的寄存器全部清 0，端口锁存器的复位值为 0FFH，堆栈指针值为 07H， SBUF 内为不定值。 内部 RAM 的状态不受复位的影响，在系统上电时， RAM 的内容是不定的。 在本设计中复位电路采用的是上电复位，即如图 38 所示。 表 31 各特殊功能寄存器的复位值 专用寄存器 复位值 专用寄存器 复位值 PC 0000H TCON 00H ACC 00H B 00H PSW 00H SP 07H DPTR 0000H P0P3 FFH IP 00000B IE 000000B TMOD 00H TH0 00H TL0 00H TH1 00H TL1 00H SCON 00H Vcc AT89C51 RST 10k 10n F + Vcc GND 第 3 章 硬件电路设计 11 电压变换电路的设计 公交车上所使用的电源电压为 24V，而 AT89C51 芯片的工作电压为 5V，所以需要将 24V 的电压转换成 5V 电压。 设计中采用了三端固定正电压集成稳压器7805，来得到 +5V 稳定电压。 电压变换电路如图 39 所示。 集成稳压器是指将不稳定的直流电压变为稳定的直流电压的集成电路。 由于集成稳压器具有稳 压精度高、工作稳定可靠、外围电路简单、体积小、重量轻等显箸优点，在各种电源电路中得到了普遍的应用。 常用的集成稳压器有：金属圆形封装、金属菱形封装、塑料封装、带散热板塑封、扁平式封装、双列直插式封装等。 在电子制用中应用较多的是三端固定输出稳压器。 78xx 系列集成稳压器是常用的固定正输出电压的集成稳压器，输出电压有 5V、 6V、 9V、 12V、 15V、 18V、 24V 等规格，最大输出电流为。 它的内部含有限流保护、过热保护和过压保护电路，采用了噪声低、温度漂移小的基准电压源，工作稳定可靠。 根据输出电流值的不同 ，选用不同系列的芯片，当电流小于 100mA 时，可以选用 78L00 系列；当电流在 以内时，可选用 78M00 系列；当电流在 以内，应选用 7800 系列的芯片。 7805 的最大输出电流为。 图 39 电压变换电路 语音输出电路的设计 关于语音芯片 ISD— Winbond 语音芯片概述 美国 ISD（ Information Storsge Devices）公司是专业研制和生产先进的半导体语音芯片的著名厂家和领导者，其开发的高密度 “多级 ”存储方法称作“ChipCorder”的专业技术，可以在一个存储单元存储 256 级的不同电平，即存储相同信息仅需要用传统存储技术 1/8 的存储空间。 该公司与 1998 年 12 月被台湾华邦（ Winbond）并购， 1990 年改名为 WECA（ Winbond Electronic Corpration American），但保留其 ISD 名称和标识，这个合并将把 ISD 公司领先的信息存储、吉林建筑工程学院电子信息科学与技术专业毕业 论文 12 语音录放技术和强大的用户群与 Winbond 公司的高效率的制造能力和分布于全时间的营销能力结合起来。 ISD 系列语音芯片有 ISD1100 系列、 ISD1200 系列、 ISD1400 系列、 ISD2500系列、 ISD4000 系列和 ISD5000 系列几种。 ISD1100 系列中有 10s 和 12s 的单片声音录放器件 ISD1110 和 ISD1112。 ISD1200 系列中有 10s 和 12s 的单片声音录放器件 ISD1210 和 ISD1212。 ISD1400 系列中有 16s 和 20s 的单片声音录放器件 ISD1416 和 ISD1620。 ISD1800 系列中有 8s、 10s、 12s 和 16s 的单片单段声音录放器件 ISD1810。 ISD2500 系列中有 32s、 40s、 48s、 64s 和 60s、 75s、 90s、 120s 的单片声音录放器件 ISD253 ISD25 ISD254 ISD2564 和 ISD2560、 ISD257 ISD2590、ISD120。 ISD4000 系列中有 120s、 150s、 180s 和 240s 的单片声音录放器件 ISD400ISD400 ISD4003 和 ISD4004。 ISD5000 系列中有 4min、 5min、 6min 和 8min 的单片声音录放器件 ISD5008。 其中 ISD1100 系列、 ISD1200 系列和 ISD1400 系列都是独立使用； ISD2500系列是手动切换或则与微控制器兼容，放音时可以用边沿或电平进行触发；ISD4000 系列、 ISD5000 系列都带有微控制器 SPI 或 Microwire 串行接口。 语音芯片 ISD4004 ISD4000 系列单片声音录放器件是用 CMOS 工艺实现的高语音质 量、 3V工作电压的集成电路芯片，特别适用于移动电话和各种便携式产品。 按录放时间又分 ISD400 ISD4003 和 ISD4004 三个子系列。 片内集成有振荡器、抗混叠滤波器、平滑滤波器、自动静音电路、音频放大器和高密度多级 Flash 存储阵列。 这个系列的新片要求用于微处理器或微控制器系列，通过串行外围接口 SPI 或Microwire 串行接口进行寻址和控制。 录音数据被存放方法是通过 ISD 的多级存储专利技术实现的，用声音和声频信号的自然形式直接存放在故态存储器中，从而提供高质量回放语音的保真度。 1. ISD4004 的主要性能及其特点： （ 1） 单片实现声音录放功能 （ 2） 采用单一 3V 工作电压 （ 3） 低功耗：典型的录音工作电流为 25mA 典型的放音工作电流为 15mA 典型待机节能状态电流为 1uA （ 4） 单片录放时间为 8min、 10min、 12min 和 16min （ 5） 高质量自然的声音 /音频回放 （ 6） 自动静音电路可以在无声状态时消除背景噪音 第 3 章 硬件电路设计 13 （ 7） 不需要考虑实现算法 （ 8） 具有微控制器 SPI 或 Microwire 串行接口 （ 9） 可以对多段信息寻址控制 （ 10） 可以通过 SPI 或。