LED显示语音播报系统

LED显示语音播报系统方案设计
第1
1.1
1.使用ISD4004语音芯片完成语音模块设计，实现汽车到站时信息的预录音及语音播报；
2.使用按键来对语音报站系统的站台播报、复位以及语音模块的录音和放音进行控制；
3.采用LED点阵显示器，文字显示车辆到来信息：XX路到站请上车。
1.2
为了完成语音播报系统，我采用如下设计。语音播报系统电路总体上分为主芯片控制部分、语音芯片播报部分和LED点阵显示部分。以AT89C52单片机最小系统作为核心控制电路，通过独立按键来实现控制功能，具体显示容及方式由软件来完成。语音部分由ISD4004芯片来实现，它是一个多功能的语音芯片，可以多次重复录放，本设计正是运用此特点，完成录音和放音功能的。录取好播报语音后建立语音库，并且具体锁定到对应的地址中，通过按键的次序播放不同的信息。显示部分由LED点阵以及74HC595存储芯片与74HC138译码芯片组成。显示部分通过将主程序传输的数据进行译码与锁存来进行文字显示[2]。
语音播报系统原理图如图1-1所示：
图1-1语音播报系统设计方案
2.1
2.1.1
图2-1 AT89C52芯片引脚图
AT89C52是INTEL公司MCS-51系列单片机中基本的产品，它采用ATMEL公司可靠的CMOS工艺技术制造的高性能8位单片机，属于标准的MCS-51的HCMOS产品。它结合了CMOS的高速和高密度技术及CMOS的低功耗特征，它基于标准的MCS-51系列单片机体系结构和指令系统，属于AT89C51增强型单片机版本，集成了时钟输出和向上或向下计数器等更多的功能，适合于类似马达控制等应用场合。AT89C52置8位中央处理单元、256字节部数据存储器RAM、8k片程序存储器（ROM）32个双向输入/输出(I/O)口、3个16位定时/计数器和5个两级中断结构，一个全双工串行通信口，片时钟振荡电路。此外，89C52还可工作于低功耗模式，可通过两种软件选择空闲和掉电模式。在空闲模式下冻结CPU而RAM定时器、串行口和中断系统维持其功能。掉电模式下保存RAM数据、时钟振荡停止，同时停止芯片其它功能。AT89C52有PDIP(40pin)和PLCC(44pin)两种封装形式[4]。
本设计使用的是11.0592MHZ的由此可知11.0592MHZ晶振机器周期为1us。
本设计晶振电路电路电容使用常用的30pf电容。因为晶振与单片机的脚XTAL0和脚XTAL1构成的振荡电路中会产生谐波(非实用的其他频率的波),谐波会降低电路的时钟振荡器的稳定性。因此需要添加电容使电路保持稳定。
2、时钟电路：时钟电路主要由晶振与电容组成。该电路必须在XTAL1和XTAL2引脚两端跨接石英晶体振荡器和两个微调电容构成振荡电路，通常C1和C2一般取15pf-50pf，晶振的频率取值在1.2MHz～12MHz之间。对于外接时钟电路，要求XTAL1接地，XTAL2脚接外部时钟，对于外部时钟信号并无特殊求，只要保证一定的脉冲宽度，时钟频率低于12MHz即可。晶体振荡器的振荡信号从XTAL2端送入部时钟电路，它将该振荡信号二分，产生一个两相时钟信号P1和P2供单片机使用。电工学上这个网络有两个谐振点，以频率的高低分其中较低 的频率是串联谐振，较高的频率是并联谐振。由于晶体自身的特性致使这两个频率的距离相当的接近，在这个极窄的频率围，晶振等效为一个电感，所以只要晶 振的两端并联上合适的电容它就会组成并联谐振电路。这个并联谐振电路加到一个负反馈电路中就可以构成正弦波振荡电路，由于晶振等效为电感的频率围很窄， 所以即使其他元件的参数变化很大，这个振荡器的频率也不会有很大的变化。
单片机最小系统原理图如图2-2所示：
图2-2 单片机最小系统模块电路原理图
2.2 显示模块
本次设计，显示模块包含LED点阵显示器、74HC595存储芯片和74HC138译码芯片。
2.2
（1）LED点阵显示器
图2-3LED点阵显示器
LED点阵是由8*8个发光二极管组成。LED点阵显示器一般用于室单色，双色显示屏。LED点阵显示模块可显示汉字、图形、动画及英文字符等；显示方式有静态、横向滚动、垂直滚动和翻页显示等。单块模块控制驱动12块（最多可控制24块）8X8点阵，共16X48点阵（或32X48点阵），是单块MAX7219（或PS7219、HD7279、ZLG7289及8279等类似LED显示驱动模块）的12倍（或24倍）！可采用“级联”的方式组成任意点阵大显示屏。
（2）74HC595存储芯片
图2-4 74HC595存储芯片
各个引脚功能：1-7脚、第15脚（Q0-Q7）并行数据输出，第8脚（GND）地，第9脚（QT）串行数据输出，第10脚（MR）主复位（低电平），第11脚（SHCP）移位寄存器时钟输入，第12脚（STCP）存储寄存器时钟输入，第13脚（OE）输出有效（低电平），第14脚（DS）串行数据输入，第16脚（VCC）电源。
2.1.2
单片机最小系统由以下几个部分组成[5]：
1、复位电路：为确保点单片机系统中电路稳定可靠工作，复位电路是必不可少的一部分。而单片机复位电路设计的好坏,直接影响到整个系统工作的可靠性。复位电路的作用是将系统进行复位，系统复位后可以解决“死机”、“程序走飞”等问题。
常见复位电路有上电复位跟手动复位2种，本设计采用手动复位。复位电路工作电压为5V，电阻采用10k电阻，电容使用10uf电容。平时与复位电路相连接的RST端口保持低电平，电源对电容充电。当复位按键按下，电容放电使RST端口电压变为高电平。当RST端口高电平保持时间大于2个机器周期（2us）时，系统电路会进行复位。
（3）74HC138译码芯片
图2-6 74HC138译码芯片
74HC138译码器可接受3位二进制加权地址输入（A0, A1和A2），并当使能时，提供8个互斥的低有效输出（Y0至Y7）。74HC138特有3个使能输入端：两个低有效（E1和E2）和一个高有效（E3）。除非E1和E2置低且E3置高，否则74HC138将保持所有输出为高。利用这种复合使能特性，仅需4片74HC138芯片和1个反相器，即可轻松实现并行扩展，组合成为一个1-32（5线到32线）译码器。任选一个低有效使能输入端作为数据输入，而把其余的使能输入端作为选通端，则74HC138亦可充当一个8输出多路分配器，未使用的使能输入端必须保持绑定在各自合适的高有效或低有效状态。行译码采用的是芯片74HC138。如果不采用译码电路完全依靠单片机的端口输出来控制16×16的LED点阵屏显示，需要32个端口。而采用了译码电路后仅仅需要7～9个端口便可实现控制显示。大大减少了I/O口的占用数目，为单片机扩展其他功能预留下来了空间。