基于ISD4004單片機的火車站自動語音播報系統(tǒng)

　　1.6 信號變換

　　系統(tǒng)信號取自車站信號室控制繼電器的觸點，主要是交流24 V的開關(guān)量信號，必須將其轉(zhuǎn)換為單片機系統(tǒng)可以匹配的TTL電平，也就是將交流24 V變換為直流5 V，其信號電平變換電路如圖5所示。交流信號由二極管D32整流，電容C32濾波，經(jīng)限流電阻R32輸入光電耦合器4N25，經(jīng)內(nèi)部發(fā)光管和光敏接收管有效實現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換，同時將外部信號的電氣網(wǎng)絡(luò)與單片機控制系統(tǒng)隔離開來，提高系統(tǒng)的可靠性和抗干擾能力。變換后輸出的信號是低電平，為保持輸入信號和輸出信號電平同步，后級加反相器，輸出標(biāo)準(zhǔn)的TTL 5 V信號，送往并行接口8255。

　　2 軟件總體設(shè)計

　　系統(tǒng)軟件設(shè)計直接影響到系統(tǒng)的整體性能。軟件主要功能是通過對鐵路信號進(jìn)行實時查詢，準(zhǔn)確判斷信號是否有效，并可靠查找信號所對應(yīng)的語音存儲地址，取出信息進(jìn)行實時播報。軟件程序包括主控程序、信號查詢程序、語音播報程序、數(shù)據(jù)傳送程序、ISD4004的上電和掉電程序。程序中多次使用延時子程序，由于結(jié)構(gòu)簡單、通用性強、本文不再闡述。

　　2.1 主控程序

　　主控程序流程見圖6，系統(tǒng)上電時要進(jìn)行初始化，完成對I/O口、信號單元及信號標(biāo)志位的清零和ISD4004及8255的初始化設(shè)置，并完成在系統(tǒng)上電時自檢和產(chǎn)品信息廣告的的語音播報。然后進(jìn)入信號的查詢和語音播報的循環(huán)控制流程。為了防止系統(tǒng)誤報、漏報或連報，在程序設(shè)計時充分考慮這方面的因素，如采用信號延時防抖判定，信號電平的高低交錯標(biāo)志判斷及信號單元地址查表等方法，提高系統(tǒng)的可靠性。

　　2.2 信號查詢子程序

　　信號查詢子程序的流程見圖7，系統(tǒng)30多路信號分別占用AT89C51單片機的部分I/O線和可編程接口8255的A、B、C口24路輸入線。程序?qū)Χ嗦沸盘栠M(jìn)行逐一查詢，并對到來的有效信號進(jìn)行分單元標(biāo)記儲存，以便將參數(shù)傳遞給主控程序。

　　2.3 語音播報子程序

　　ISD4004芯片所有操作必須由微控制器控制的操作命令，通過串行通信協(xié)議SPI接口送入。SPI控制寄存器控制芯片的錄放音、信息檢索、上電、掉電、開始和停止等功能，由軟件編程指令改變SPI控制寄存器的控制位來實現(xiàn)，SPI控制寄存器的控制位如圖8所示，指令格式是：8位控制碼+16位地址碼。ISD的任何操作在運行位C4置1時開始，置0時結(jié)束，如果遇到EOM或OVF，則產(chǎn)生一個中斷，使用“讀”指令使中斷狀態(tài)位移出ISD的MISO引腳時，控制及地址數(shù)據(jù)也同步從MOSI端移入。因此要注意移入的數(shù)據(jù)是否與器件當(dāng)前進(jìn)行的操作兼容。當(dāng)然，也允許在一個SPI周期里，同時執(zhí)行讀狀態(tài)和開始新的操作(即新移入的數(shù)據(jù)與器件當(dāng)前的操作可以不兼容)。

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