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          基于ISD4004單片機(jī)的火車站自動語音播報系統(tǒng)

          作者: 時間:2010-08-24 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

            筆者成功應(yīng)用和AT89C51設(shè)計了信號,通過對鐵路線的上行和下行控制、車輛調(diào)度、主副電源的啟用等多路信號進(jìn)行檢測并采集,根據(jù)安全隱患的防范要求,由控制查詢安全警示信息并,實(shí)現(xiàn)安全操作提示及報警。信號室控制臺上安裝使用,運(yùn)行穩(wěn)定,信號準(zhǔn)確,取得了很好的效果。

          本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/173248.htm

            1 硬件電路設(shè)計

            系統(tǒng)硬件電路設(shè)計原理框圖見圖1,由微控制器AT89C51、電路、音頻功率放大電路、可編程并行接口8255、光電隔離、電平轉(zhuǎn)換、信號輸入接口、系統(tǒng)時鐘、復(fù)位及鍵盤等單元電路組成。

            


            1.1 的特性

            ISD4004系列語音存儲芯片采用CMOS技術(shù),內(nèi)含振蕩器、防混淆濾波器、平滑濾波器、音頻放大器、靜噪及高密度多電平閃爍存貯陳列,內(nèi)置微控制器串行通信接口。芯片所有操作必須由微控制器控制,操作命令可通過串行通信接口(SPI或Microwire)送人。外部的音源信號在芯片內(nèi)采用多電平直接模擬量存儲技術(shù),信息可進(jìn)行多段處理,每個采樣值直接存貯在片內(nèi)閃爍存貯器中,因此能夠非常真實(shí)、自然地再現(xiàn)語音、音樂、音調(diào)和效果聲。存于片內(nèi)閃爍存貯器中的信息,可在斷電情況下保存100年。芯片工作電壓為3 V,工作電流為25~30 mA,維持電流1μA,不耗電,單片錄放時間8~16 min,可反復(fù)錄音10萬次。

            1.2 ISD4004的引腳及封裝形式

            ISD4004采用28腳的SOIC封裝,其引腳排列如圖2所示。

            

            1.3 ISD4004與AT89C51的接口

            ISD4004工作于SPI串行接口,按照同步串行數(shù)據(jù)傳輸?shù)腟PI協(xié)議,所有串行數(shù)據(jù)傳輸開始于單片機(jī)主控器發(fā)送給ISD4004的片選信號SS下降沿。SS在傳輸期間必須保持為低電平,在兩條指令之間則保持為高電平。來自串行數(shù)據(jù)輸入端MOSI引腳的數(shù)據(jù)在串行同步時鐘上升沿被鎖存,對ISD4004串行數(shù)據(jù)輸出端MISO引腳的數(shù)據(jù)在SCLK的下降沿被移出。ISD4004的任何一個錄音和放音操作(含快進(jìn)),都是按分段地址進(jìn)行的,每段包含若干行,每行相當(dāng)于存儲單元,在行地址時鐘信號RAC的控制下進(jìn)行錄放信息的存儲管理。RAC信號周期為200 ms,高電平占空比為3/4。當(dāng)錄音和放音操作到內(nèi)部存儲單元地址的末尾時,會產(chǎn)生一個OVF或EOM結(jié)束標(biāo)志信號,如果遇到EOM或OVF,則產(chǎn)生一個低電平有效的INT中斷信號,該中斷狀態(tài)在下一個SPI周期開始時被清除。ISD4004與AT89C51單片機(jī)連接如圖3所示。

            

            ISD4004的片選信號SS引腳與AT89C51單片機(jī)的I/O口P1.0連接,由程序指令產(chǎn)生有效的低電平信號。串行數(shù)據(jù)輸入MOSI引腳和串行數(shù)據(jù)輸出MISO引腳分別與P1.1和P1.3連接,串行收發(fā)的數(shù)據(jù)信息在程序指令的控制下,由片內(nèi)移位寄存器鎖存,其同步時鐘信號SCLK由單片機(jī)P1.2控制。行地址時鐘RAC和中斷請求信號INT分別與P3.2(INT1)和P3.3(INTO)連接。

            1.4 音頻輸出

            系統(tǒng)信號所對應(yīng)的提示語音,如“上行列車開過來了,區(qū)間占用”、“請求上行發(fā)車,信號開放”等信息,已通過專用設(shè)備按地址分段固化到ISD4004內(nèi)部E2PROM的存儲單元。在程序控制下,相應(yīng)的語音信號由ISD4004的13腳(AUOUT)輸出,經(jīng)耦合電容C4和音量控制電位器RW,送入低噪聲功率放大集成電路進(jìn)行放大,推動揚(yáng)聲器發(fā)聲。為使輸出語音噪聲達(dá)到最小,系統(tǒng)的模擬地和數(shù)字地分開走線,盡可能在靠近供電端處相連,并且分別引到ISD4004芯片的VSSA和VSSD管腳上,退耦電容也應(yīng)盡量靠近芯片。

            1.5 I/O口的擴(kuò)展

            系統(tǒng)36路信號要經(jīng)微控制器處理,至少要36個I/O口線才能滿足需求,靠AT89C51剩余的I/O口顯然是不夠的,必須進(jìn)行I/O口的擴(kuò)展。系統(tǒng)采用可編程序并行輸入輸出接口芯片8255擴(kuò)展不足的I/O口,具體硬件連接見圖4。8255是微處理器擴(kuò)展系統(tǒng)所用的標(biāo)準(zhǔn)外圍并行接口電路,采用NMOS工藝制造,40腳雙列直插式DIP封裝形式。8255與外部設(shè)備交換信息通過A口、B口、c口的24條I/O線來完成的,每個口都是8位。其中C口又分為上C口(PC7~PC4高4位)和下C口(PC3~PC0低4位)??赏ㄟ^編程的方法來規(guī)定端口的工作方式為輸入,在主控程序初始化時完成。8255片選信號由P1.4完成,地址總線A0和A1通過地址鎖存器74LS373鎖定。

            


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