課程設(shè)計(jì)單片機(jī)原理公交車語(yǔ)音報(bào)站系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、公交車語(yǔ)音報(bào)站系統(tǒng)設(shè)計(jì)班級(jí)：學(xué)號(hào)：姓名：同組：日期：一 工作原理1. 人類語(yǔ)音基本概念語(yǔ)音即語(yǔ)言的聲音，是語(yǔ)言符號(hào)系統(tǒng)的載體。它由人的發(fā)音器官發(fā)出，負(fù)載著一定的語(yǔ)言意義。語(yǔ)言依靠語(yǔ)音實(shí)現(xiàn)它的社會(huì)功能。語(yǔ)言是音義結(jié)合的符號(hào)系統(tǒng)，語(yǔ)言的聲音和語(yǔ)言的意義是緊密聯(lián)系著的，因此，語(yǔ)言雖是一種聲音，但又與一般的聲音有著本質(zhì)的區(qū)別 語(yǔ)音是人類發(fā)音器官發(fā)出的具有區(qū)別意義功能的聲音，不能把語(yǔ)音看成純粹的自然物質(zhì)；語(yǔ)音是最直接地記錄思維活動(dòng)的符號(hào)體系，是語(yǔ)言交際工具的聲音形式。 語(yǔ)音的物理基礎(chǔ)主要有音高、音強(qiáng)、音長(zhǎng)、音色，這也是構(gòu)成語(yǔ)音的四要素。音高指聲波頻率，即每秒鐘振動(dòng)次數(shù)的多少；音強(qiáng)指聲波振幅的大?。灰糸L(zhǎng)指

2、聲波振動(dòng)持續(xù)時(shí)間的長(zhǎng)短，也稱為"時(shí)長(zhǎng)"；音色指聲音的特色和本質(zhì)，也稱作"音質(zhì)"。人對(duì)聲音的感覺(jué)有一定頻率范圍，大約每秒鐘振動(dòng)20次到20000次范圍內(nèi)，即頻率范圍是20Hz-20000Hz，如果物體振動(dòng)頻率低于20Hz或高于20000Hz人耳就聽(tīng)不到了，高于20000Hz的頻率就叫做超聲波，而低于20Hz的頻率就叫做次聲波。所以說(shuō)不是所有物體的振動(dòng)所發(fā)出的聲音我們都能聽(tīng)到的。另外要能聽(tīng)到聲音也必須有傳播聲音的介質(zhì)。2. 錄音、放音基本原理： ISD1420語(yǔ)音芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖前置放大器對(duì)通過(guò)麥克風(fēng)送入的語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行放大，并受自動(dòng)增益電路AGC控制，保證輸

3、入信號(hào)大小變化時(shí)不失真。前置放大器輸出的信號(hào)可通過(guò)電容耦合送入信號(hào)放大器，也可通過(guò)電容耦合直接輸入其他模擬信號(hào)，如錄音機(jī)等的線路輸出，輸入信號(hào)典型值為50mv（峰值）。信號(hào)放大器輸出送入濾波器，在采樣時(shí)鐘和模擬收發(fā)器控制下進(jìn)行比較采樣，存入不易失真模擬存貯器單元。（錄音）錄入信號(hào)輸出經(jīng)濾波器，輸出放大器送到揚(yáng)聲器引腳SP+、SP-，從而完成語(yǔ)音的重放。（放音）地址線經(jīng)緩存器、譯碼器控制管理存儲(chǔ)單元，控制邏輯控制芯片的錄、放和觸發(fā)控制以及輸出指示等。內(nèi)部時(shí)鐘及定時(shí)器、采樣時(shí)鐘為采樣等提供時(shí)鐘脈沖信號(hào)。3.基本設(shè)計(jì)思想:(1) 手動(dòng)控制方式，通過(guò)B1區(qū)按鍵REC錄制四個(gè)站的站名，通過(guò)按鍵PLAY、

4、PLAYL放音(2)MCU控制方式，通過(guò)G6區(qū)8個(gè)按鍵控制錄放音：1-4號(hào)鍵錄制每個(gè)站站名各5秒;然后通過(guò)5-8號(hào)鍵分別放出，放音內(nèi)容分別對(duì)應(yīng)1-4號(hào)鍵錄制的四個(gè)站站名。二硬件電路設(shè)計(jì)1. 主要部件的選用及工作原理 ISD1420語(yǔ)音存儲(chǔ)模塊IISD1420 封裝引腳步圖電源（VCCA，VCCD）芯片內(nèi)部的模擬和數(shù)字電路使用不同的電源總線，并且分別引到外封裝上，這樣可使噪聲最小。模擬和數(shù)字電源端最好分別走線，盡可能在靠近供電端處相連，而去耦電容應(yīng)量靠近芯片。地線（VSSA，VSSD）芯片內(nèi)部的模擬和數(shù)字電路也使用不同的地線，這兩個(gè)腳最好在引腳焊盤上相連。錄音（/REC）低電平有效。只要/REC

5、 變低（不管芯片處在節(jié)電狀態(tài)還是正在放音），芯片即開(kāi)始錄音。錄音期間，/REC 必須保持為低。/REC 變高或內(nèi)存錄滿后，錄音周期結(jié)束，芯片自動(dòng)寫入一個(gè)信息結(jié)束標(biāo)志（EOM），使以后的重放操作可發(fā)及時(shí)停止。之后芯片自動(dòng)進(jìn)入節(jié)電狀態(tài)。 注：/REC 的上升沿有50 毫秒防顫，防止芯片自動(dòng)進(jìn)入節(jié)電狀態(tài)。邊沿觸發(fā)放音（/PLAYE）此端出現(xiàn)下降沿時(shí)，芯片開(kāi)始放音。放音持續(xù)到EOM 標(biāo)志或內(nèi)存結(jié)束，之后芯片自動(dòng)進(jìn)入節(jié)電狀態(tài)。開(kāi)始放音后，可以釋放/PLAYE。電平觸發(fā)放音（/PLAYL）此端出現(xiàn)下降沿時(shí)，芯片開(kāi)始放音。放音持續(xù)至端回到高電平，遇到EOM 標(biāo)志，或內(nèi)存結(jié)束。放音結(jié)束后芯片自動(dòng)進(jìn)入節(jié)電狀態(tài)。

6、注：放音過(guò)程中當(dāng)遇到EOM 或內(nèi)存結(jié)束時(shí)，如果/PLAYE 或/PLAYL 仍處在高電平，芯片雖然也進(jìn)入節(jié)電狀態(tài)(內(nèi)部震蕩器和時(shí)鐘停止工作），但是由于芯片沒(méi)有對(duì)/PLAYE 和/PLAYL 的上升沿進(jìn)行消顫，隨后在這兩個(gè)引腳上出現(xiàn)的下隆沿（例如釋放按鍵時(shí)的抖動(dòng)）都會(huì)觸發(fā)放音。錄音指示（/RECLED）處于錄音狀態(tài)時(shí)，此端為低，可驅(qū)動(dòng)LED。此外，放音遇到EOM 標(biāo)志時(shí)，此端輸出低電平脈沖。話筒輸入（MIC）此端邊至片內(nèi)前置放大器。片內(nèi)自動(dòng)增益控制電路（AGC）將前置增益控制在-15至24dB。外接話筒應(yīng)通過(guò)串聯(lián)電容耦合到此端。耦合電容值和此端的10K輸入阻抗決定了芯片頻帶的低頻截止點(diǎn)。話筒參考

7、（MIC REF）此端是前置放大器的反向輸入。當(dāng)以差分形式連接話筒時(shí)，可減小噪聲，提高共模抑制比。自動(dòng)增益控制（AGC）AGC 動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)器整前置境益以補(bǔ)償話筒輸入電平的寬幅變化，使得錄制變化很大的音量（從耳語(yǔ)到喧嘩囂聲）時(shí)失真都能保持最小。響應(yīng)時(shí)間取決于此端的5K輸入阻抗和外接的對(duì)地電容（即線路圖中的C6）的時(shí)間常數(shù)。釋放時(shí)間取決于此端外接的并聯(lián)對(duì)地電容和電阻（即線路圖中R5和C6）的時(shí)間常數(shù)。470K和4.7uF 的標(biāo)稱值在絕對(duì)大多數(shù)場(chǎng)合下可獲得滿意的效果。模擬輸出（ANA OUT）前置放大器輸出。前置電壓增益取決于AGC端的電平。模擬輸入（ANA IN）此端即芯片錄音的輸入信號(hào)。對(duì)話筒輸入

8、來(lái)說(shuō)，ANA OUT 端應(yīng)通過(guò)外接電容連至本端。該電容和本端的3K輸入阻抗給出了芯片頻帶的附加低端截止頻率。其它音源可通過(guò)交流耦合直接連至本端。喇叭輸出（SP+、SP-）這對(duì)輸出端能驅(qū)動(dòng)16以上的喇叭。單端使用時(shí)必須在輸出端和喇叭間接耦合電容，而雙端輸出既不用電容又能將功率提高4倍。錄音時(shí)，它們都呈高阻態(tài)；節(jié)電模式下，它們保持為低電平。外部時(shí)鐘（XCLK）此端內(nèi)部有下拉元件，不用時(shí)應(yīng)接地。芯片內(nèi)部的采樣時(shí)鐘在出廠前已調(diào)校，保證了標(biāo)稱的最小錄音時(shí)間。商業(yè)級(jí)芯片在整個(gè)溫度各電壓范圍內(nèi)，頻率變化在+2.25%內(nèi),并保證最小錄放時(shí)間，所以有些芯片的錄放時(shí)間比標(biāo)稱的值稍大。工業(yè)級(jí)芯片在整個(gè)溫度和電壓范圍

9、內(nèi)，頻率變化在+5%內(nèi)，建議使用穩(wěn)壓電源。若要求更高精度或系統(tǒng)同步，可從本端輸入外部時(shí)鐘，頻率如表2-1“外部鐘頻”所示。由于內(nèi)部的防混淆及平滑濾波器已設(shè)定，幫上述持薦的時(shí)鐘頻率不應(yīng)改變。輸入時(shí)鐘的占空比無(wú)關(guān)緊要，因?yàn)閮?nèi)部首先進(jìn)行了分頻。地址（A0A7）地址端有兩個(gè)作用，取決于最高（MSB）兩位A7、A6 的狀態(tài)。當(dāng)A7或A6有一個(gè)為0時(shí)，所有輸入均釋放為地址位，作為當(dāng)前錄放操作的起始地址。地址端只用輸入，不輸出操作過(guò)程的內(nèi)部地址信息。地址在/PLAYE、/PLAYL、或/REC 的下降沿鎖存。2.電路圖三匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)1.程序流程圖開(kāi)始計(jì)數(shù)判定手動(dòng)/自動(dòng)按鈕是否按下返回返回返回返回調(diào)用手動(dòng)

10、操作程序YN調(diào)用語(yǔ)音報(bào)站程序送錄音地址開(kāi)始開(kāi)始開(kāi)始開(kāi)始錄音送錄音控制字判斷執(zhí)行鍵是否按下返回NY開(kāi)始送放音地址送放音控制字開(kāi)始放音 返回2.匯編語(yǔ)言設(shè)計(jì)NAMEISD1420;語(yǔ)音模塊操作子程序PUBLICISD_INIT,ISD_MODE,ISD_REC,ISD_PLAY,ISD_STOP;ISD1420連接設(shè)置RECBITP3.2;錄音接口PLAYEBITP3.3;電平觸發(fā)放音接口PLAYLBITP3.4;邊沿觸發(fā)放音接口ISDCOMMXDATA0F000H;錄放音地址/操作模式輸入地址,0F000H是接到CS1上的地址ISD1420_CODE SEGMENT CODERSEGISD142

11、0_CODE;錄音子程序;A-存放操作方式設(shè)置值，R7-錄幾秒ISD_INIT:SETBREC;語(yǔ)音模塊初始化，關(guān)閉錄放音功能SETBPLAYESETBPLAYLMOVDPTR,#ISDCOMMCLRA MOVXDPTR,A;允許手動(dòng)錄放音,當(dāng)A6,A7為高時(shí)，無(wú)法手動(dòng)放音RET;操作模式，A-操作模式設(shè)置值ISD_MODE:PUSHACC LCALLISD_STOP;語(yǔ)音模塊初始化,將REC,PLAYE,PLAYL置位，并設(shè)置操作模式MOVDPTR,#ISDCOMM;設(shè)置操作模式:分段錄音 POPACCMOVXDPTR,A;設(shè)置操作模式命令在A中CLRPLAYL;給一個(gè)上升沿,鎖存命令NOP

12、NOPNOPSETBPLAYLRET;錄音ISD_REC:MOVDPTR,#ISDCOMM;設(shè)置錄音起始地址MOVXDPTR,ACLRREC;REC變低，即開(kāi)始錄音RET;放音子程序;A-放哪段音ISD_PLAY:PUSHACCCALLISD_STOP;暫停之前的錄放音操作 POPACCMOVDPTR,#ISDCOMM;設(shè)置放音起始地址MOVXDPTR,ACLRPLAYE;開(kāi)始放音,邊沿放音模式NOPSETBPLAYERET;停止錄放音ISD_STOP:CLRPLAYL;一個(gè)負(fù)脈沖停止放音NOPSETBPLAYLLCALLDelay50msSETBREC;關(guān)閉所有操作指令SETBPLAYEMO

13、VDPTR,#ISDCOMMCLRA MOVXDPTR,A;允許手動(dòng)錄放音,當(dāng)A6,A7為高時(shí)，無(wú)法手動(dòng)放音RET;延時(shí)Delay50ms:PUSH06HPUSH07HMOVR6,#100Delay50ms_1:MOVR7,#200DJNZR7,$DJNZR6,Delay50ms_1POP07HPOP06HRETMAIN_CODESEGMENTCODESTACKSEGMENTIDATA;ISD1420ISD1420_AD1EQU00H;1號(hào)鍵錄放音起始地址,每次錄音5sISD1420_AD2EQU10H;2號(hào)鍵錄放音起始地址ISD1420_AD3EQU20H;3號(hào)鍵錄放音起始地址ISD1420

14、_AD4EQU25H;4號(hào)鍵錄放音起始地址RSEG STACKDS 20H ;32 Bytes StackCSEGAT 0000H;定位0LJMPSTARTRSEGMAIN_CODE;開(kāi)始程序段START:MOVSP,#STACK-1LCALLMainInit;主程序初始化Main:LCALLScanKey;掃描按鍵JNCMainMain1:LCALLKeyRun;按鍵處理JNBF0,Main;是否有新的鍵按下CLRF0;清按鍵標(biāo)志SJMPMain1JMPMAIN;循環(huán)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)內(nèi)容介紹與ISD1420功能測(cè)試;主程序初始化MainInit:CLRF0;有鍵按下標(biāo)志位，清0-無(wú)鍵按下MOVP1,

15、#0FFHLCALLISD_INIT;ISD1420初始化RET;*;錄放音子程序;*KEY1: MOVA,#ISD1420_AD1;錄音首地址LJMPKEY_RECKEY2:MOVA,#ISD1420_AD2LJMPKEY_RECKEY3:MOVA,#ISD1420_AD3LJMPKEY_RECKEY4:MOVA,#ISD1420_AD4LJMPKEY_RECKEY_REC: MOV R7, #20;錄音時(shí)間長(zhǎng)度,5sLCALLISD_REC;調(diào)用錄音子程序KEY_REC1:LCALLDelay_025S;延時(shí)JBF0,KEY_REC2;檢測(cè)按鍵是否有鍵按下DJNZR7,KEY_REC1;錄

16、音時(shí)間，根據(jù)R7的值決定LCALLISD_STOP;停止錄音KEY_REC2:RET;放音子程序KEY5:MOVA,#ISD1420_AD1;放音首地址LJMPKEY_PLAYKEY6:MOVA,#ISD1420_AD2LJMPKEY_PLAYKEY7:MOVA,#ISD1420_AD3LJMPKEY_PLAYKEY8:MOVA,#ISD1420_AD4LJMPKEY_PLAYKEY_PLAY:MOVR7,#20LCALLISD_PLAY;調(diào)用錄用子程序KEY_PLAY1:LCALLDelay_025S;用于進(jìn)度顯示的時(shí)間參照J(rèn)BF0,KEY_PLAY2;檢測(cè)按鍵是否有鍵按下DJNZR7,KE

17、Y_PLAY1KEY_PLAY2:RETKeyRun:MOVDPTR,#KeyTab;有鍵按下,跳到相應(yīng)處理程序MOVA,BRLAJMPA+DPTRKeyTab:SJMPKEY1 ;1-4號(hào)鍵，分別各錄音5秒，ISD1420可錄音20秒SJMPKEY2SJMPKEY3SJMPKEY4 SJMPKEY5 ;5-8號(hào)鍵，對(duì)應(yīng)分別放音各5秒SJMPKEY6SJMPKEY7SJMPKEY8;按鍵掃描ScanKey:MOVA,P1;鍵掃描CJNEA,#0FFH,ScanKey1ScanKey4:CLRCRETScanKey1:ACALLScanKey2JNCScanKey4ScanKey3:MOVB,A

18、ACALLDelay20ms;消抖動(dòng)ACALLDelay20msACALLScanKey2JNCScanKey4CJNEA,B,ScanKey3ScanKey5:MOVA,P1CJNEA,#0FFH,ScanKey5SETBCRETScanKey2:CLRAJNBP1.0,ScanKey21INCAJNBP1.1,ScanKey21INCAJNBP1.2,ScanKey21INCAJNBP1.3,ScanKey21INCAJNBP1.4,ScanKey21INCAJNBP1.5,ScanKey21INCAJNBP1.6,ScanKey21INCAJNBP1.7,ScanKey21CLRCRET

19、ScanKey21:SETBCRETDelay20ms:MOVR6,#10Delay1:MOVR7,#100DJNZR7,$DJNZR6,Delay1RETDelay_025S:PUSH05HPUSH06HPUSH07HMOVR5,#6DL1S_1:MOVR6,#100DL1S_2:MOVR7,#200DJNZR7,$DJNZR6,DL1S_2DJNZR5,DL1S_1ACALLScanKeyJNCDL1S_3SETBF0;F0有鍵按下標(biāo)志，F(xiàn)0=1，有鍵按下DL1S_3:POP07HPOP06HPOP05HRETEND四結(jié)束語(yǔ)作為一名電氣自動(dòng)化專業(yè)的大二學(xué)生，我覺(jué)得做課程設(shè)計(jì)是十分有意義的，而且是十分必要的。在已度過(guò)的大學(xué)時(shí)間里，我們大多數(shù)接觸的是專業(yè)課。我們?cè)谡n堂上掌握的僅僅是專業(yè)課的理論知識(shí)，如何去鍛煉我們的實(shí)踐能力