戚锦拓五邑大学毕业论文旅游导游系统的设计与制作(编辑修改稿)

戚锦拓五邑大学毕业论文旅游导游系统的设计与制作(编辑修改稿)内容摘要：

更高的精确度，确定使用外部晶振，如上图的晶振电路。 晶振选用 插针式晶振，起振电容可选择 10pF～ 30pF 范围之间，本电路使用 30pF 瓷片电容。 液晶显示模块 液晶可以选择典型的 LCD1602 和 LCD12864。 LCD1602 带有数字式 接口，体积小，重量轻，功率消耗也必将低，在显示效果方面，做到清晰，而且对比度、亮度都是可调。 LCD1602 的极限性在于只有两行显示，而且不能显示汉字，显然不符合本次设计的要求。 LCD12864 横向可以显示 128 个点，纵向可以显示 64 个点，且可选择自带中文字库版本，相对 LCD1602， LCD12864 显示面积大，能够进行四行字符和中文字体显示，且自带大部分常用字体中文字库，对程序的编写提供了很大的方便，不但如此，自带字库还节省程序的代码量，提高程序的效率。 经过多方面考虑，本设计决定采用 LCD12864 作为显 示模块。 电路图如图所示 图 26 液晶显示模块电路图 五邑大学本科毕业设计 第 8 页 管脚 1 是液晶的电源地管脚，管脚 2 是液晶的正电压供电端口， 3 脚为液晶工作电压管脚。 如上图接 10K 可调电阻作为液晶亮度的调节，管脚 15/PSB 是串并口选择端口，根据说明书资料，高电平为并口，低电平为串口，本设计液晶显示使用并行传输数据，故管脚 15/PSB 接 +5V高电平。 无线收发模块 PT2262/PT2272 编码解码芯片 图 27 PT2262/PT2272 管脚图 PT2262/PT2272 的特点： 外围元件需求量少 起振使用 RC 振荡电阻 3.、使用功耗低，效率高的 CMOS 制作工艺 较宽的工作电压限度： 可用数据最多有 6 位 任意组合地址码有 531441 种选择 表 22 PT2262管脚功能说明 表 23 PT2272管脚功能说明 五邑大学本科毕业设计 第 9 页 表 23 PT2272管脚功能说明 F05R/J05U 超外差无线接收模块 本设计开始打算是用 F05V/J05V 作为无线接收模块，此接收芯片也是弱电器件，工作电流很小， 一般在几毫安下即可正常工作。 正常工作电压为 +3V，一般情况下不准超过 +，一旦超过 +，芯片会有被烧毁的危险。 此芯片也可以使用+3V 的锂电池进行供电，有 315MHz 和 433MHz 两个工作频率可以选择。 配套的天线一般情况下使用螺旋状的金属铜线，直径为 左右，螺旋的半径一般为 左右大小。 但因为此配套芯片在一般市面上难以买到，所以采用 F05R/J05U代替。 为了搭配编码解码芯片使用，本设计采用 F05R/J05U 超外差无线接收模块。 功耗低，灵敏度高，调制模式为 ASK 调制的超外差接收，有两 个工作频段，包括 和。 该模块因为性能稳定，抗干扰能力强，具有连续发射功能。 并且可以在较为恶劣的工作环境下运行，可以使用工业无线信息传输，家用产品无线遥控，自动化数据自动传输，而且此芯片通过欧美认证标准。 F05R 的正常工作电压在 +～ ，传输速率极高，最高可以达到 10K/s。 在使用 F05R 时必须要注意输入电压的稳定，一旦电压超过 ，芯片很容易被高压烧毁，但在较为低的电压下也可正常工作，最低电压可以。 J05U 正常的工作电压在 +～ 之间，常用的 典型电压为 +3V 或者使用 +5V，接收灵敏极高，最高可达 110dBm。 传输速率最高可达 10K/s。 J05U由 CE端控制休眠和工作状态，如果是 433MHz的芯片，则需要 5ms 来等待唤醒，若果是 315MHz，则需要 50ms 来等待唤醒，然后才能进行正确的数据传输。 为了方便使用，本设计使用的 F05R/J05U 芯片皆是 433MHz的频率。 五邑大学本科毕业设计 第 10 页 接收灵敏度的高低一个很关键的问题在于接收天线， F05R 可以选择 1mm 的金属铜质天线，需要直线状的，弯曲状的会影响接收距离，天线可以竖直穿插于 PCB 板上，周围不需要铺铜，尽量远离 电源线，还要避开地线，防止外部和内部耦合干扰。 经过实物调试，使用 6cm 的直线天线效果最好，可以超过 100m 的发射距离。 J05U 也需要接入 λ /4 的偶极天线，经过调试测试，使用 18cm 的长度接收效果极好，配合 F05R 的正常工作可以达到 200m 以上。 天线直径同样使用 1mm，直接插进PCB 板上，周围不要覆铜，远离地线和电源线。 试过使用弯曲和过长过短的天线，经测试，接收效果较差，且受到干扰多，接收不稳定。 与 PT2262/PT2272 配合使用时，通过查询资料，如果 PT2262 接大于 2M 的振荡电阻时，配套的 PT2272 会发生不解码的现象。 如果接的振荡电阻太小，比如PT2262 接 1M 的振荡电阻，那么 PT2272 的解码会很不稳定，时而正常工作，时而不正常工作，经过实物调试也确实如此。 按照资料手册所写， PT2262 芯片应该接 2M振荡电阻，那么， PT2272 就需要接 240K 的振荡电阻，振荡电阻过大或者过都会出现不解码现象。 为了去除耦合干扰信号，编码解码芯片的电源接口最好接上 的瓷片电容，去除耦合干扰信号，防止出现不解码的现象，使 PT2272 能够正常的解码运行工作。 硬件电路图如图所示： 图 28 无线发射电路图 五邑大学本科毕业设计 第 11 页 图 29 无线接收电路图 如图所示，发射模块代表各个旅游站点，每个旅游景点有一个固定的 ID，PT2262 地址管脚和数据管教接上三态拨码开关，当三态开关拨向 ON 一端则为低电平，端口管脚输入“ 0”，当开关转向非 ON 一端则为高电平，端口管脚输入“ 1”，为了防止短路，供电端口必须接上 10K 的分压电阻。 接收模块电路 PT2272 的 17 管脚 VT 端口外串联 3K 电阻和发光二极管是为了验证 PT2272 是否能够正常解码，当 J05U 接收来自于 F05R 的信号。 F05R 和 J05U 的地址编码必须一致才能解码，当地址编码一致， J05U 能够正常接收 F05R 的信号，并把信息传输给 PT227，然后解码， PT2272 如果能正常解码，在 17 管脚 VT 端口输入一个高电平，发光二极管得电变亮，可以起到指示作用。 而 A0A D0D1 管脚外接的三态拨码开关，同上所说原理，使用硬件对 PT2272 解码芯片进行地址编码设定，需要与 PT2262 设定一致进行站点信息传输。 PT2272 的端口 D2D5 接单片机 I/O口，与 PT2262 的端口 D2D5 电平一致，即可读取该旅游站点的信息。 语音录放模块 ISD4004 录放芯片 在语音录放芯片选取方面可以考虑 SYN6288 语音合成芯片，还可以选择ISD4004 语音录放芯片。 SYN6288 语音合成芯片使用异步通讯的方式，可以使用合成预先写好的 TXT 数据进行文本和语音的转换。 芯片小巧、接口简单、功耗小，市面上的价格也低。 SYN6288 虽然在使用上很是方便，但是在文本转换时，有时文字识别不准确，声音 五邑大学本科毕业设计 第 12 页 失真度大，放音时声音怪异，底噪大，不自然不顺畅等等这些都影响到实际产品的应用。 ISD4004 系列语音录放芯片单片最长可以有 十六分钟的语音录放，使用 +3V 作为供电电压， ISD4004 使用穿行 ISP 数据传输，自带降噪功能，在控制上较 SYN6288复杂。 但其功能丰富，可以进行分段录音，而且可以设计应用需求进行语音频率调整。 考虑到实际使用，本设计采用 ISD400408 芯片，它在 8K 采样频率下达到 8 分钟的录放时间，足以解决录音段的时间问题。 STC89C52 的 口接 SS 片选端口、 接 MOSI 数据输入端口、 接 MISO数据输出端口、 接始终 SCLK 端口、 接 INT 中断溢出端口。 录音麦克风录音电路通过电阻和瓷 片电容的连接到同相（ IN+）和反相（ IN），使用麦克风录制的各个风景点信息将会储存到 ISD4004 的内部储存器。 在常见的电路中，一般使用LM386 作为功放芯片，既可以节省成本开支，又可以简化电路的设计。 该芯片静态功耗低，约为 4mA，而且工作电压的范围也能满足本设计，工作电压在 412V 之间。 图 210 ISD4004 管脚图 LM386 功放电路 LM386 的增益通过管脚 1 和管脚 8 连接电容和电阻来改变，其内部串联了一个。 管脚 1 需要接电容，如果把 1 脚和 8 脚断开，增益为最小 20 倍，在两个管脚之间连接 10uF 电容短路时，增益达到最大的 200 倍。 本设计取增益 40。 根据增益公式可以算的增益： RRGA IN1 3 5 01 3 5 01 5 0 3 0 0 0 0 （ 23） 五邑大学本科毕业设计 第 13 页 整理计算可得：   RRRR  1350135060013501350150 3000040 (24) 化简计算可得到 R 的值：  108 07501081 4R (25) 其中公式中的 R 为管脚 1 和管脚 8 之间的串联电 阻，单位是 Ω ， GAIN 为 LM386芯片的增益倍数。 通过计算可知道，如果增益倍数取 40 时， 1 脚和 8 脚的串联电阻应该取 1080Ω ，所以可以选择 1KΩ 的电阻作为串联电阻。 管脚 3 需要接一个调节音量的滑动电阻，根据调试使用 10K 的滑动电阻，声音大小正好在可接受范围之内。 管脚 3 输入电压 Uint可以用并联电阻分压公式计算，如下式： VRk RkUURR RRU 31010 11int191 191int   (26) U 为 3V， R1为 0～ 10KΩ的滑动电阻，所以 Uint的最小值为 6 104V，最大值为3V。 5 脚输出外接 C7（ 100uF）和 R16（ 10Ω）是为了消除 LM386 的自激振荡，是的输出信号更加干净无杂音。 图 211 音功放电路 五邑大学本科毕业设计 第 14 页 ISD4004 语音芯片使用 + 工作电压，本设计为了方便使用 稳压芯片， +5V 电压经过输入管脚 3，管脚 2 进行稳定的 + 电压输出。 输出管脚并联C8（ 100uF 电解电容）和 C9（ 104 瓷片电容）进行滤波出来，使输出的电流更加干净稳定。 本设计中录音电路使用的是驻极体电容式话筒，它的主要工作原理是内部电容器的电容和输入电压成正比关 系。 内部的一个振膜和另一个极片构成电容，当有声音时，内部振膜会发生振动，振膜发生形变，使得极片距离发生变动，从而导致电容的变化，电容发生变化进而电压也跟随变化。 根据资料手册， C1 C16 改变电容量的电容，也是声电转换的电容器件， C12 减少高频干扰而连接上去的电容。 必须注意的一个问题是， ISD4004 语音芯片在 PCB 布线时，为了降低噪音，芯片的模拟电路和数字电路要分开使用不同的电源总线和地线总线。 尽量在电源线和地线的总端口接入模拟电路和数字电路的引线，分别接到外部元件的不同管脚上，为了把噪音降到最低，去耦 电容也必须靠近器件。 发光二极管 LED2 是电源指示灯，当语音录放模块能够正常通电工作运行时，LED1 则会发光。 发光二极管 LED2 是为了进行录音调试时的指示，按下录音按键时，等待 LED2 点亮即可对着麦克风进行语音录制。 五邑大学本科毕业设计 第 15 页 第三章 软件设计 概述 本系统软件设计只要使用模块化进行设计，首先对硬件电路进行驱动程序的编写，设置好各个驱动端口，为程序整合时提供方便调用。 软件程序的架构思想主要设置了五个架构模块：液晶驱动程序、 ISD4004 语音芯片驱动程序、按键模块驱动程 序、无线接收解码程序、 STC89C52 内部资源调用程序。 主要的流程图如下所示：。