基于avr单片机的语音计费显示系统设计本科毕业论文(编辑修改稿)

基于avr单片机的语音计费显示系统设计本科毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

18PD5(OC1A)19PD6(ICP)20PD7(OC2)21PA7(ADC7)33PA6(ADC6)34PA5(ADC5)35PA4(ADC4)36PA3(ADC3)37PA2(ADC2)38PA1(ADC1)39PA0(ADC0)40PC0(SCL)22PC1(SDA)23PC2(TCK)24PC3(TMS)25PC4(TDO)26PC5(TDI)27PC6(TOSC1)28PC7(TOSC2)29RESET9VCC10AVCC30AREF32GND31GND11XTAL212XTAL113长春理工大学本科毕业设计 7 MAX232通信串口芯片 MAX232 芯片是美信公司专门为电脑的 RS232 标准串口设计的接口电路 ,使用 +5v 单电源供电。 该器件包含两路驱动器、两路接收器和电压发生器电路（提供 TIA/EIA232F 电平）。 该器件符合 TIA/EIA232F 标准，每一路接收器将TIA/EIA232F 电平转换成 TTL/CMOS 电平，每一路发送器将 TTL/CMOS 电平转换成 TIA/EIA232F 电平。 其主要特性有 [3]： 单＋ 5V工作电源 内置两路驱动器和两路接收器 电平输入范围为177。 30V 低功耗电流（典型值为 8mA） 符合甚至优于 TIA/EIA232F 标准和 ITU 推荐标准 有商业级和工业级型号选择 该芯片的引脚如图 23 所示： 图 23MAX232 引脚结构图 图 23 中， C1＋、 C1－、 C2＋、 C2－、 Vs＋、 Vs－是电源的变电部分。 在实际应用时，器件对噪声很敏感，因此， VCC 必须对地加一个阻抗为 的去藕电容， C1＋与 C1－之间、 C2＋与 C2－之间、 Vs＋与 VCC 之间以及 Vs－与地之间均需连接一个阻抗为 的钽电解电容，以提高抗干扰能力，且接线时尽量靠近器件。 ISD1760是华邦公司新推出的单片优质语音录放电路 ISD1700系列芯片中的一款。 该芯片可用来替代已经停产的 ISD2560芯片。 用户可利用振荡电阻来自己设定芯片的采样频率 ， 从而决定芯片的录放时间 (40～ 120s)和录放C1+1T2in10T1in11R1out12R1in13T1out14GND15VCC16V+2C13C2+4C25T2out7R2in8V6R2out9长春理工大学本科毕业设计 8 音质 (4～ 12KHz)。 相比过去的 ISD2560芯片 ， ISD1760在功能上集成了录放功能 ，并增加了一些更加人性化的提示功能以及对存储空间的精确操作功能 ， 而且音质也有了明显的提高。 其主要 特性有 [4]： 可录放十万次，存储内容可以断电保留一百年； 按键模式和 MCU串行控制模式（ SPI协议）； MIC和 ANAin两种录音模式； PWM和 AUD／ AUX三种放音输出方式； 可处理多达 255段以上信息； 有丰富多样的工作状态提示； 多种采样频率对应多种录放时间； 音质好，电压范围宽，应用灵活； 工作电压： ~，最高不能超过 6V； 静态电流： ~1μ A； 工作电流： 20mA 该芯片的引脚如图 24所示： 图 24 ISD1760引脚结构图 ISD1760芯片提供的多项新功能包括内置多信息管理系统 、 新信息提示(VAlert)、 双运作模式 (独立模式和 SPI模式 ) 以及可定制的信息操作指示音效等。 芯片内部包含有自动增益控制 、 麦克风前置扩大器 、 扬声器驱动线路 、 振荡器与REC24PLAY23ERASE25FWD26VOL19FT22SS7SCLK6MOSI5MISO4MIC+10MIC11ANALN9Rosc20AGC18RESET3LED2VCCD1VSSD28VCCA21VSSA8VCCP14VSSP116VSSP212SP+15SP13AUD/AUX17INT/RDY27长春理工大学本科毕业设计 9 内存等全方位整合系统功能。 ISD1760有独立模式和 SPI模式两种工作模式。 本系统采用 SPI工作模式 ， 其中单片机为主机 ， ISD1760作为从机。 主控单片机主要通过四线 ( SCLK， MOSI， MISO， /SS) SPI协议来与 ISD1760进行串行通信 ， 而且几乎所有的操作都可以通过 SPI协议来完成。 采用单片机的 I/O口来模拟 SPI接口以对 ISD1760进行控制 ， 适用于大多数的单片机与 ISD1760进行通信。 语音计费显示系统 需要工作电源为其供电，在设计时，采用可充电电池方法为 语音计费显示系统 供电。 系统中的微控制器和很多芯片需要有稳定的 +5V电源供电 ,因此需要为直流电源提供稳压电路，以适应设计需要。 设计时，采用 78M05芯片为 其 提供工作电压。 78M05芯片是美国 FAIRCHILD半导体公司生产的一款稳压器产品，该芯片的主要特性为 [5]： 输出电流可达 输出电压为 5V 支持过载保护 支持短路保护 支持输出晶体管安全工作区保护 该芯片的引脚图如图 25 所示： 图 25芯片 78M05引脚结构图 图中 1 脚为输入， 2 脚为接地端， 3 脚为输出。 该芯片为三端集成稳压芯片，其输出电压精度比较高，线性调整率为 100mV。 从芯片正面（带有标识的一面）由左至右分别为输入引脚、地引脚（若为 DPAK 封装时，该引脚在该免的正上方）以及输出引脚。 输入端应输入直流电压 ,输入电容和输出电容分别为 F和 F。 显示模块设计 本论文采用 的 显示方式为直接通过 LCD1602 液晶显示器与 ATmega16 相连，在 LCD1602 液晶显示器显示 计费信息。 显示器件是用户快速读取 费额 数据的输出器件，较常用的是 LED 数码管和LCD 液晶显示器。 前者仅能显示数据输出，而后者能显示更多，更复杂的字符，Ui1Uo3GND2长春理工大学本科毕业设计 10 如汉字，甚至是图形等。 设计时，采用 LCD1602 作为输出显示器件。 LCD1602液晶是一款很常用，也很易用的字符液晶。 可以显示 2 行，每行 16 个字符，对比度可调、黄绿色背光。 LCD1602 引脚特性如表 21 所示 [6]: 表 21 LCD1602 引脚特性 管脚号 管脚名称 管脚功能描述 1 GND 电源地 2 VCC 电源电压 3 V0 液晶显示偏压信号 4 RS 数据 /命令选择端 5 RW 读写选择端 6 E 使能信号 7 DB0 数据 0 8 DB1 数据 1 9 DB2 数据 2 10 DB3 数据 3 11 DB4 数据 4 12 DB5 数据 5 13 DB6 数据 6 14 DB7 数据 7 15 BG VCC 背光源正极 16 BG GND 背光源负极 本数据存储部分数据存储部分的作用是在电源断开时 ， 存储当前设定的单价信息。 AT24C02 是 ATMEL 公司 2KB 的电可擦除存储芯片采用 2 线串行的总线和单片机通讯 ， 电压最低可以到 V， 额定电流为 1mA， 静态电流 10μ A( )， 芯片内的资料可以在断电的情况下保存 40 年以上 ， 而且采用 8 脚的 DIP 封装 ， 使用方便 [7]。 如图 26 所示： 长春理工大学本科毕业设计 11 图 26 AT24C02引脚结构图 图 10 中的时钟信号线 SCL 与数据线 SDA 需外接 ， 其作用是减 AT24C02 的静态功耗 ， 24C02 采用 I178。 C 总线与 AT mega16 相连 ， AT mega16的 PC0 作为它的串行时钟线 ， PC1 作为它的串行数据线。 当通过按键设定一次数据完毕后 (如 ： 车型、金额、余额 等 )， 系统就自动调用存储程序 ， 将数据信息保存在芯片内 ； 当系统重新上电时 ， 自动调用读存储器程序 ， 将存储器内的数据信息 ， 读到缓存单元中 ， 供主程序使用。 由于保存在 24C02 中的数据是不能随意进行改动的 ， 因此它具有防作弊功能。 此外 收费站 过程中的一些营运数据 ， 也存储在 24C02 中 ， 以便 管理人员 查询 ，可以 得到更有效的管理。 本章主要介绍了 语音计费显示系统 的外围硬件电路设计。 语音计费显示系统由微控制器、通信串口电路、 语音播报电路、 供电电源电路、显示电路组成， 车型、轴载重量、行驶公里数、计费标准等串行数据 由计算机发送 ，将 数据 信息通过 SPI 总线传入微处理器，按照设计的算法进行处理， 单片机处理后的数据可分两路输出，其中一路输出至解码、驱动芯片，以用于驱动 液晶显示器 的 计费 显示；另一路则输出至语音芯片， 以用于进行同步语音 播报。 设计时主要从 语音芯片的选型、其硬件特性以及 外围 电路的实现几个方面加以介绍；微控制器控制 语音播报和液晶显示 按照设定的程序运行，设计时主要从微控制器的选型以及其主要硬件特性两个方面加以介绍；通信串口电路完成通信电平的转换，设计时主要从其主要电器特性方面加以介绍；供电电源电路为 语音显示系统 提供稳定、可靠的电源，设计时主要从其主要电 器特性方面加以介绍；显示电路用于显示 单片机发送的数据信息 ，设计时主要从液晶显示器的选型和其主要硬件特性两方面加以介绍。 A01A12A23VSS4SDA5SCL6WP7VCC8AT24C02长春理工大学本科毕业设计 12 第 3 章 语音计费显示系统接口电路设计 MAX232与 ATmega16 接口电路设计 MAX232 与 ATmega16 接口电路的功能 MAX232与 ATmega16接口电路的主要作用是 计算机发送的 数据通过串口芯片 MAX232，使 ATmega16 单片机 能够 接收。 MAX232 与 ATmega16 接口电路设计 MAX232 是一种串口芯片，可以和多种微机接口，在此选用 ATmega16 单片机与其连接，如图 31 所示。 图 31 MAX232 与 ATmega16 电路连接图 注 1：电路中具有相同的网络标号的端点相当于导线直接连接。 这样做的目的是使电路图看起来更清晰明了。 例如本电路图中芯片 MAX232 上的网络标号“ TXD”、“ RXD”与芯片 ATmega16 上网络标号“ TXD”、“ RXD”是分别相连的 [8]。 注 2： MAX 232 芯片是个电压转换芯片，使用方法简单，一般如图中所示连接使用。 注 3：计算机上的串口 2 脚为 RXD， 3 脚 TXD；故为了与 PC 正常通讯，线路板上的串口 2 脚接 TXD， 3 脚接 RXD，连接线使用非交叉串口线；如果线路板上的串口 2 脚接 RXD， 3 脚接 TXD，则连接线应该使用交叉串口线。 104104104104104VCCC1+1T2in10T1in11R1out12R1in13T1out14GND15VCC16V+2C13C2+4C25T2out7R2in8V6R2out9MAX232TXDRXD1234567891110D Connector 9长春理工大学本科毕业设计 13 MAX232 与 ATmega16 接口电路布线布局特点 本电路区中 ATmega16 和 MAX232 都采用 DIP 封装，电路布局时晶振应尽量靠近 ATmega16 的 XTALI 和 XTAL2 两引脚，并且尽量避免在晶振与 XTALI和 XTAL2 的布线之间出现过孔，这样可以减少甚至防止其他信号对时钟信号的干扰，保证单片机的正常稳定工作。 在电路布局时，晶 振应与 MAX232 的输入信号 R1IN,R2IN,T1IN,T2IN 和输出信号 R1OUT,R2OUT,T1OUT,T2OUT 保持一定的距离，以避免晶振信号对输入输出信号的干扰，提高转换精度。 ISD1760语音芯片 与 ATmega16 接口电路设计 语音芯片 与 ATmega16 接口电路 的功能 ISD1760 是语音播报芯片，实现整个系统的语音播报功能。 ISD1760 与ATmega16 语音芯片接口电路 主要是语音芯片接收来自控制器处理后的数据，达到语音部分的实现。 语音芯片 与 ATmega16 接口电路 的设计 ISD1760。