毕业设计（论文）单片机无线遥控语音播报系统.doc

无线遥控语音播报系统wireless remote-control voice reminding system摘 要该设计制作了一种无线遥控语音播报器，以编码模块PT2262和解码模块PT2272为核心，通过单片机接收信号并控制语音芯片ISD2500发声,具有结构简单、可靠性高、使用方便、成本低等特点，主要为盲人服务，解决了盲人到达车站后无法通过站牌了解本站有哪几路车、各路车开往哪里和当公交进站停靠后盲人无法了解是哪路车进站的问题。关键词 PT2262PT2272 AT89S52 ISD2500AbstractIn thesis a wireless remote control voice reminder is designed. The systems coder is module PT2262 and PT2272 .MCU is used to receive signals and to control a voice chip ISD2500, which makes the system with simple architecture, high reliability , low cost. The system is typically used to guide blinders, and that make them very clear of which bus to take, which one is coming, and the destination of each bus.Keywords PT2262PT2272 AT89S52 ISD2500目录第1章 绪论41.1 产品的发展现状41.2 设计背景4第2章 系统总体方案5第3章 系统的硬件简介63.1 编码模块PT2262和解码模块PT2272简介63.1.1 PT2262外形及管脚说明63.1.2 编码解码芯片PT2262/PT2272芯片原理简介63.1.3 PT2262特点73.1.4 PT2262的电气性能参数73.1.5 时序83.2 语音芯片ISD2500简介93.2.1 ISD简介93.2.2 ISD原理概述93.2.3 ISD2500特点103.2.4 原理结构113.2.5 ISD2500系列语音芯片的管脚功能113.2.6 ISD2500操作模式133.2.7 使用方法133.2.8 分段录放音143.3 ISD25120的按键模式M6143.3.1 按键模式说明143.4 AT89S52153.4.1 结构框图163.4.2省电模式18第4章 系统硬件设计及实现204.1 硬件电路实现方法204.1.1 发射电路8位地址编码4位数据的连接204.1.2 PT2262/2272芯片的地址编码设定和修改214.1.3 遥控电路实现方法214.1.4 接收电路实现方法224.1.5 复位电路224.1.6 单片机最小系统234.1.7 基于ISD2500的语音录放硬件电路234.1.8 ISD2500与单片机的连接24第5章 软件设计265.1 语音提示部分265.2 车站单片机主控程序275.3 公交车播报系统程序28结束语30谢 辞31参考文献32第1章 绪论1.1 产品的发展现状我国有2073万的聋哑人,900万的盲人, 由于身体的缺陷,他们在工作生活中更需要借助电子产品获取信息,与他人交流。我们根据残疾人的需求,制作了这一款无线遥控智能语音报站系统。近年来，随着科学技术的发展，微型计算机技术日益发展，已经在许多领域得到了广泛的应用。在声学领域，微机技术与各种语音芯片相结合，即可完成语音的合成技术，使得汽车报站器的实现成为可能，使得人们能够得到更加人性化的服务。目前的汽车报站器中用的语音芯片为固态数字化声音压缩存储形式，工作方式为，声音模拟量AD存储DA模拟量播放，这种方式的语音芯片外围电路复杂，对声音质量有一定的失真。本文介绍采用模拟语音数据直接存储语音芯片ISD2500在汽车报站器上的设计应用，使语音报站器的语音自然、使用方便。1.2 设计背景不论巴士公司是否抱有歧视部份乘客的主观意图，事实上无法观看巴士路线牌的视障乘客一直受到排斥，不能有尊严地和便利地使用公共巴士服务，失去与其他市民同等的权利对于盲人来说，出行是件比较困难的事，特別是搭乘公交车，因为看不見，盲人搭错車、搭不到车的情況时有发生。接下来，我们专门为盲人朋友设计的公交车语音遥控播放系統。 见到盲人，公交车居然开口“说话”了，奧妙就在盲人手中的这个钥匙扣遥控器。当听到公交车进站时，盲人只要一按手中的遥控器，裝在公交车上的感应播放器就会被启动，公交车上的喇叭就会播放路线名。这样，盲人就知道这辆車是不是自己要乘坐的路线了。 过去公交车上曾经安裝了外置的语音裝置，但由于声音干扰了市民生活，遭到了附近居民的投诉。使用这种遥控器就可以大大减少城市噪音。我们还制作了站台报站器，用同样的遥控方法可以使安装在公交车站台的扬声器发音，报出在该站台停靠的有哪些公交车。我们还根据盲人要求听电视获取信息的需要，制作了遥控器报台器，它可以根据按键的不同，通过遥控器上的扬声器报出现选频道是什么台。同样的原理还可以用在电话的键盘上，盲人可以知道所按下的号码方便残疾人与外界进行交流和沟通。第2章 系统总体方案系统由三部分：遥控器、站台报站部分和车辆报站部分组成。遥控器分发给盲人，只有按动开关系统才报站，平时无盲人时系统不进行报站。与全天循环报站相比，既有效节省能源，又避免夜间扰民。当盲人到达车站并需要了解车站车辆途径的主要站点时，按动按键1号，站台上的接收电路接到发送端遥控器发出的信号，通过解码将信号传给单片机触发中断，从而使单片机控制语音芯片ISD2500进行工作，通过扬声器发音播报出存储器中预先存好的语音段落，报出公交车的路号和其途经的各个站点，报完一路后进行下一路车情况的播报。播报过程中可通过2号键跳过本路车，直接选择下一路车途经的主要站点播报，以方便盲人在确定本路车无法到达所到地点时，快速查询下一路车的途经站点情况，有效的节省时间。播报完成后，如再没有接收到收入信号，将停止播报。在任何情况下，按4号键将停止播报。如图2.1所示：图2.1 站台报站部分电路图当车辆进站后，盲人要想了解其是哪路车，是否与自己所要乘坐的车号相同，按3号键，安装在车辆上的与站台上相似的接收控制模块将开始工作，向车外报出本车是哪路车开往何方向，单片机的一端接一开关，放于司机身旁，以便司机控制上行下行方向，单片机通过检测开关的通断来判断取播报开往哪个方向的语音片段的地址。同样在任何时候，按4号键将停止放音，每次按键只播报一边。本系统也可与公交车车内的报站系统相结合，使用同一电路，稍微进行改造即可。第3章 系统的硬件简介3.1 编码模块PT2262和解码模块PT2272简介3.1.1 PT2262外形及管脚说明PT2262外形及测试应用图如图3.1所示，管脚如表3.1所示： 图3.1 PT2262外形图及测试应用图表3.1 PT2262管脚说明名称管脚说明A0-A111-8、10-13地址管脚,用于进行地址编码,可置为“0”,“1”,“f”(悬空)D0-D57-8、10-13数据输入端，有一个为“1”即有编码发出，内部下拉Vcc18电源正端（）Vss9电源负端（）TE14编码启动端，用于多数据的编码发射，低电平有效；OSC116振荡电阻输入端，与OSC2所接电阻决定振荡频率；OSC215振荡电阻振荡器输出端；Dout17编码输出端（正常时为低电平）3.1.2 编码解码芯片PT2262/PT2272芯片原理简介PT2262/2272是台湾普城公司生产的一种CMOS工艺制造的低功耗低价位通用编解码电路，PT2262/2272最多可有12位(A0-A11)三态地址端管脚(悬空,接高电平,接低电平),任意组合可提供531441地址码,PT2262最多可有6位(D0-D5)数据端管脚,设定的地址码和数据码从17脚串行输出，可用于无线遥控发射电路。编码芯片PT2262发出的编码信号由：地址码、数据码、同步码组成一个完整的码字，解码芯片PT2272接收到信号后，其地址码经过两次比较核对后，VT脚才输出高电平，与此同时相应的数据脚也输出高电平，如果发送端一直按住按键，编码芯片也会连续发射。当发射机没有按键按下时，PT2262不接通电源，其17脚为低电平，所以315MHz的高频发射电路不工作，当有按键按下时，PT2262得电工作，其第17脚输出经调制的串行数据信号，当17脚为高电平期间315MHz的高频发射电路起振并发射等幅高频信号，当17脚为低平期间315MHz的高频发射电路停止振荡，所以高频发射电路完全受控于PT2262的17脚输出的数字信号，从而对高频电路完成幅度键控（ASK调制）相当于调制度为100的调幅。3.1.3 PT2262特点1.CMOS工艺制造，低功耗；2.外部元器件少；3.RC振荡电阻；4.工作电压范围宽：2.6-15v；5.数据最多可达6位；6.地址码最多可达531441种。3.1.4 PT2262的电气性能参数PT2262的电气性能参数如表3.2和3.3所示：表3.2 电气性能参数（1）表3.3 电气性能参数（2）3.1.5 时序1.状态时序PT2262状态时序图如图3.4所示：图3.4 状态时序图2 .无线接收时序一个字码由12位AD码（地址码加数据码，比如8位地址码加4位数据码）组成，每个AD位用两个脉冲来代表：两个窄脉冲表示“0”；两个宽脉冲表示“1”；一个窄脉冲和一个宽脉冲表示“F”也就是地址码的“悬空”。2262每次发射时至少发射4组字码，2272只有在连续两次检测到相同的地址码加数据码才会把数据码中的“1”驱动相应的数据输出端为高电平和驱动VT端同步为高电平。因为无线发射的特点，第一组字码非常容易受零电平干扰，往往会产生误码，所以程序可以丢弃处理。无线接收时序图如图3.5所示：图3.5 无线接收时序图3.2 语音芯片ISD2500简介3.2.1 ISD简介ISD公司的专利技术成功实现了模拟数据在半导体存储器中的储存。这种突破性的EEPROM存储方法可以将模拟语音数据直接写入单个存储单元,不需要经过A/D或D/A转换。ISD系列外部元件包括:麦克风,扬声器,开关和少数电阻,电容,再加上电源或电池,这样就构成了一个完整的语音录放系统.其他的功能模块包括内部时钟,前置放大器,滤波器,自动增益控制器(AGC),功率放大器,控制逻辑和模拟存储器全部都做在芯片上。3.2.2 ISD原理概述ISD器件在录音过程中进行存储操作之前,要对信号作调整.首先,将输入信号放大到存储电路动态范围的最佳电平.这由前置放大器,放大器和AGC部分来完成.前置放大器通过隔直电容与麦克风连接,隔直电容用于去掉低电平交流信号(约2-20mv)中的直流成分.AGC电路动态监控放大器的输出电平并发送增益控制电压到前置放大器,使前置放大器的增益自动调节以便维持进入滤波器的信号为最佳电平.下一步的信号调整由输入滤波器完成ISD用8KHZ的采样频率可使语音质量大大优于电话的音质.低通滤波器的最高频率频限选在3.4KHZ,可满足奈奎斯特定理,而且仍有足够的频带以获得高质量的语音.滤波器是一个连续时间五极点低通滤波器,在3.4KHZ处每八倍频程衰减40dB.信号调整到此结束.然后输入信号通过模拟收发器写入模拟存储阵列中.由8KHZ采样,并且经过电平移位而生成不挥发写入过程所需要的高电压,同时补偿与Fowler-Nordheim隧道效应有关的一些因素.采样时钟也用于存储阵列的地址译码,以便菜样信号顺序地写入存储阵列.放音时,录入的模拟电压在同一采样时钟的控制下顺序地从存储阵列中读出,重构原来的采样波形.输出通路上的平滑滤波器去掉采样频率分量并恢复原始波形.采样时钟的频率会影响录音的时间长度和音质.随着频率的提高,音质会有所改善,当然,录音时间相应缩短.反之,较低的振荡频率增加录音时间,代价是降低了音质.ISD有一套先进的技术,即通过对集成在芯片内的不挥发微调位进行编程来实现振荡元件的微调.平滑滤波器的输出通过一个模拟多路开关连接到输出功率放大器,两个输出引脚直接驱动扬声器,选用16欧姆喇叭时功率约为12.5mW,在一般的房间里足以听得很清晰.ISD系列器件的线路设计使得每个EEPROM存储单元等效于8位存储器,信息写入存储单元采用闭环方式,采样保持电路在编程周期内保持数据并将需要存储的模拟电压提供给比较器的一个输入端,比较器的另一个输入是存储单元本身的输出.当比较器指示存储单元的输出单元电压等于采样保持电平时,就停止该单元的编程过程.美国ISD公司生产的ISD25o 系列单片优质语音录放电路(以下简称ISD2500系列)，较之以往所有的语音芯片，采用ISD公司专有的直接模拟存储技术，为用户提供高品质的语音(音乐)回放. 具有抗断电、音质好，使用方便等优点。它的最大特点在于片内E2PROM容量为480K(1400系列为128K)，所以录放时间长；有10个地址输入端(1400系列仅为8个)，寻址能力可达1024位；最多能分600段；设有OVF（溢出）端，便于多个器件级联ISD2560芯片采用多电平直接模拟量存储专利技术，每个采样值直接存储在片内单个E2PROM单元中，不需另加AD或DA变换来存储和重放，能够非常自然、真实地再现语音，音乐，音调和效果声，避免了一般固体录音电路因量化和压缩造成的量化噪声和"金属声"，因此，作为目前国内外较为理想的语音芯片，在许多领域得到了广泛地应用。3.2.3 ISD2500特点1易于使用，单片实现语音(音乐)的全部录放功能，仅用少量元器件(电阻、电容、扬声器、传声器)即可组成一个最小的录放系统。2ISD2500系列按录放时间(秒)分为ISD2532404864和ISD25607590120八个品种，并采用不同的抽样频率和通频带宽可供选择(见表1)。3输人的模拟量经采样后，不再进行量化和压缩处理，而采取具有专利技术的直接模拟存储方式，避免信号重建后的失真，提供真实、自然的话音回放，并提高存储效率。4基本不耗电存储，并具有自动节电模式，静态维持仅需1 A电流。5信息存放于内置的EZPROM(容量256 k480 k)中，断电后不丢失，存储语音可保存30年，反复录放1O万次。6寻址能力可达1 k，录放最多能分6OO段，并可通过直接级联延长录放时间。7可利用手动开关、按钮或各种微控制器(如MCS一51系列、PIC16C5X系列、MC68HCXX系列等)控制语音芯片的录放，使之适用于不同用途和场合。8封装形式有DIP，SOIC，TSOP以及片芯式。9单电源+5V供电。3.2.4 原理结构ISD25O0 系列属CMOS器件如图3.6所示，其内部主要由振荡器、定时器、传声器前置放大器、自动增益控制电路(AGC)、5阶有源抗干扰滤波器、5阶有源平滑滤波器、输出放大器、高密度多级存储阵列等组成。外部连接少量元器件即可组成最小录放系统，另外，ISD2500系列兼容各种单片机，可实现多段语音的控制与回放。图示为ISD2560120的框图，而ISD2564仅其地址线和存储器容量(256 K)不同，其他均相同8。图3.6 ISD2500原理结构3.2.5 ISD2500系列语音芯片的管脚功能ISD2500的单片语音存储时间60秒、75秒、90秒和120秒分成ISD2560、2575、2590和25120四个品种。并可直接串联以延长时问_2，各管脚如图1所示： 图3.7 ISD2500引脚图各引脚的主要功能如下：电源(VCCA,VCCD):为了最大限度的减小噪声，芯片内部的模拟和数字电路使用不同的电源总线，并且分别引到外封装上。模拟和数字电源端最好分别走线，并应尽可能在靠近供电端处相连，而去耦电容则应尽量靠近芯片.地线(VSSA,VSSD):由于芯片内部使用不同的模拟和数字地线，因此，这两脚最好通过低阻抗通路连接到地.节电控制（PD）：该端拉高可使芯片停止工作而进入节电状态。当芯片发生溢出即OVF端输出低电平后，应将本端短暂变高以复位芯片；PD端在模式6下还有特殊的用途。片选(CE) ：该端变低且PD也为低电平时，允许进行录、放操作。芯片在该端的下降沿将锁存地址线和P/R端的状态；另外，它在模式6中也有特殊的意义。录放模式(P/R)：该端状态一般在CE的下降沿锁存。高电平选择放音，低电平选择录音。录音时，由地址端提供起始地址，直到录音持续到CE或PD变高，或内存溢出；如果是前一种情况，芯片将自动在录音结束处写入EOM标志。放音时，由地址端提供起始地址，放音持续到EOM标志。如果CE一直为低，或芯片工作在某些操作模式，放音则会忽略EOM而继续进行下去，直到发生溢出为止。信息结尾标志(EOM)：EOM标志在录音时由芯片自动插入到该信息段的结尾.放音遇到EOM时，该端输出低电平脉冲。另外，ISD25120芯片内部会自动检测电源电压以维护信息的完整性，当电压低于3.5V时，该端变低，此时芯片只能放音。在模式状态下，可用来驱动LED，以指示芯片当前的工作状态。溢出标志(OVF)：芯片处于存储空间末尾时，该端输出低电平脉冲以表示溢出，之后该端状态跟随CE端的状态，直到PD端变高。此外，该端还可用于级联多个语音芯片来延长放音时间。话筒输入(MIC)：该端连至片内前置放大器。片内自动增益控制电路(AGC)可将增益控制在-1524dB。外接话筒应通过串联电容耦合到该端。耦合电容值和该端的10K输入阻抗决定了芯片频带的低频截止点。话筒参考(MICREF)：该端是前置放大器的反向输入。当以差分形式连接话筒时，可减小噪声，并提高共模抑制比。自动增益控制(AGC)：AGC可动态调整前置增益以补偿话筒输入电平的宽幅变化，这样在录制变化很大的音量（从耳语到喧嚣声）时就能保持最小失真。响应时间取决于该端内置的5K电阻和从该端到VSSA端所接电容的时间常数。释放时间则取决于该端外接的并联对地电容和电阻设定的时间常数。选用标称值分别为470K和4.7F的电阻、电容可以得到满意的效果。模拟输出(ANA OUT)：前置放大器输出。其前置电压增益取决于AGC端电平。模拟输入(ANA IN)：该端为芯片录音信号输入。对话筒输入来说，ANA OUT端应通过外接电容连至该端，该电容和本端的3K输入阻抗决定了芯片 频带的附加低端截止频率。其它音源可通过交流耦合直接连至该端。扬声器输出(SP+,SP-)：可驱动16以上的喇叭（内存放音时功率为12.2mW AUX IN放音时功率为50mW）。单端输出时必须在输出端和喇叭间接耦合电容而双端输出则不用电容就能将功率提高至4倍。辅助输入(AUX IN)：当CE和P/R为高，不进行放音或处入放音溢出状态时该端的输入信号将通过内部功放驱动喇叭输出端。当多个ISD25120芯片级联时,后级的喇叭输出将通过该端连接到本级的输出放大器。为防止噪声,建议在存放内存信息时,该端不要有驱动信号。外部时钟(XCLK)：该端内部有下拉元件，不用时应接地。地址/模式输入(AX/MX) ：地址端的作用取决于最高两位（MSB，即A8和A9）的状态。当最高两位中有一个为0时，所有输入均作为当前录音或放音的起始地址。地址端只作输入，不输出操作过程中的内部地址信息。地址在CE的下降沿锁存。当最高两位全为1时，A0A6可用于模式选择。3.2.6 ISD2500操作模式操作模式简表如表3.4所示:表3.4 操作模式简表模  式功  能典  型  应  用可组合使用的模式M0信息检索快进入信息M4、M5、M6M1删除WOM在最后一条信息结束处放EOMM3、M4、M5、M6M2未用保留N/AM3循环从0地址连续放音M1、M5、M6M4连续寻址录放连续的多段信息M0、M1、M5M5CE电平有效允许暂停M0、M1、M3、M4M6按键模式简化外围电路M0、M1、M33.2.7 使用方法在许多领域，语音芯片常与微控制器相连实现智能化语音播放，现主要介绍地址模的使用。ISD25O 系列语音录放最多可分600段，由此可知录放寻址范围是0257 H，并可根据录放时间确定每段的持续时间。例如ISD2560的放音时间为60 s，那么每段的放音时间为O.1 s。若实际中第一段录音时间为2 s，第二段为4 s，假定放音时第一段的起始地址为OH，则第二段应从14H开始放音，结束地址为3BH 。只要在分段录放操作前(不小于Tssr时间)，给地址A A 赋值，操作就从该地址开始。语音蒜片现在均配有录放板，可用板上的地址和功能拨码开关直接进行录放操作。如无特殊要求，可直接利用录放板进行录音，以节省开发周期。以下为放音操作过程15：1.器件上电。2.PD端置低电平。3.输入放音起始地址，并置P 为高电平。4.等待上电延迟(T )后，使 端由高变低，下降沿执行放音操作。此时器件不再响应地址端和录放控制端的再次跳变，注意在 变低前的控制地址建立时间(1 )内，应保持上述引脚的稳定。5.在遇到内部EOM标志时，器件继续输出声音，当EOM脉冲 结束时，放音停止。3.2.8 分段录放音2500系列最多可分为600段，只要在分段录/放音操作前(不少于300纳秒)，给地址A0-A9赋值，录音及放音功能均从设定的起始地址开始，录音结束由停止键操作决定，芯片内部自动在该段的结束位置插入结束标志（EOM）；而放音时芯片遇到EOM标志即自动停止放音。3.3 ISD25120的按键模式M63.3.1 按键模式说明这是ISD2500系列器件特有的操作模式,提供这种模式是为了便于最小系统配置及简化应用.选择按键模式时,三个引脚的功能发生改变,如表3.5所示:表3.5 ISD2500按键模式的控制引脚引脚号名称按键模式下的引脚23脚/CE变为”启动/暂停”功能端,低脉冲有效24脚PD变为”停止/复位”功能端,高脉冲有效25脚/EOM变为”运行指示”端,通过高电平指示22脚/OVF不变“启动/暂停”用来在录音或放音方式中启动器件,录或放依照第27脚的状态.给/CE脚提供低脉冲则器件开始运行,器件运行结束的原因可能是:到了器件的终点,或是出现了EOM标志(放音方式),或在”停止/复位”引脚加了正脉冲,或者在“启动/暂停”引脚再一次加低脉冲。在录音方式,从地址0开始,通过多次按“启动/暂停”键可以录制一连串信息,每偶数次按下按键则录制下一段信息,奇数次按下按键则停止录当前信息.当按键再一次按下时,新一段信息从下一行地址的起点开始录制.如果不再进行录音或者已经到达器件的终点,按下”停止/复位”键停止录音,并写入一个EOM标志,而且地址计数器复位到0。在放音方式时,每次按下“启动/暂停”键就会放下一段信息,在出现EOM标志时停止,并等待下一个命令。按键模式中第25脚(/EOM)变为“运行指示”。当器件在进行录音或者放音时,这个引脚产生一个高电平信号,它可以驱动一个低功耗的LED指示器,用来指示“启动/暂停”键最后一次按下是启动工作还是暂停。ISD2500系列器件按键模式的一个重要特点是,在每一次操作结束后都自动进入低功耗节电状态,而不会丢掉信息起始指针的值,这就意味着下一次操作可在原来所要求的位置开始。使用单片机对ISD2500系列芯片进行控制时需注意以下几点：1.ISD2500系列的地址线与单片机的地址数据线并不兼容，需通过缓冲器或锁存器相连。2.ISD2500 系列的地址建立时间(TSET)为300ns，即应保证地址信号在CE一下跳沿之前有300ns的时延。有些速度很快的单片机就需要加延时。3.IsD250O系列EOM一脉冲宽度的典型值为125ms，放音时可以用查询或外部中断的方式来检测EOM一端的上升沿，固为只有当EOM 一端变为高电平后，CE一信号才 能开始下一个操作。4.所有操作模式下的操作都是从0地址开始，以后的操作根据模式的不同，而从相应的地址开始工作。当电路中录音转放音或进入省电状态时，地址计数器复位为0。 5.操作模式位不加锁定，可以在MSB（A8、A9）地址位为高电平时，CE电平变低的任何时间执行操作模式操作。如果下一片选周期MSB（A8、A9）地址位中有一个(或两个)变为低电平，则执行信息地址，即从该地址录音或放音，原来设定的操作模式状态丢失。 3.4 AT89S52 ATMEL公司的8位单片机有AT89、AT90两个系列。AT89 系列单片机（简称89 系列单片机）是ATMEL公司的8位Flash单片机。这个系列单片机最吸引人的特点就是在片内含有 Flash 存储器，因此，它有着十分广泛的用途，特别是在便携式和需要特殊信息保存的仪器和系统中显得更为有用。89 系列单片机是以 8051 为内核构成的，所以与 8051 系列单片机相互兼容1。这个系列对于以8051 为基础的系统来说，进行取代和构造十分容易。故对于熟悉 8051 的用户来说，用 ATMEL公司的89系列单片机取代8051来进行系统设计是轻而易举的事。89 系列单片机的内部结构与 80C51 相近，主要含有以下一些部件：8051 CPU；振荡电路；总线控制部件；中断控制部件；片内 Flash 存储器；片内 RAM ； 并行 I/O 接口；定时器；串行 I/O 接口。AT89 系列单片机对于一般用户来说，存在3个很明显的优点： 内含 Flash 存储器由于内含 Flash 存储器，因此在应用系统的开发过程中可以十分容易地进行程序的修改。这就大大缩短了系统的开发周期。同时，在系统工作过程中，能有效地保存一些数据信息，即使外界电源损坏也不影响信息的保存。 与 80C51 插座兼容AT89 系列单片机的引脚与 89C51 是一样的，所以，当用 AT89 系列单片机取代 80C51 时，可以直接进行取代。这时，不管采用 40 引脚还是 44 引脚的产品，只要用相同引脚的 AT89 系列单片机取代 80C51 的单片机即可。 静态时钟方式AT89 系列单片机采用静态时钟方式，所以可以节省电能。这对于降低便携式产品的功耗十分有用。AT89 系列单片机的内部结构与一般单片机是相似的，含有 CPU、存储器和 I/O 接口等部件。本节将介绍 AT89 系列单片机的结构框图、定时时序、存储器结构和接口部件及其功能。3.4.1 结构框图它主要由下面几个部分组成个位中央处理单元CPU、片 内flash 存 储 器、片 内ram、2个8位 的 双 向 可 寻I/O口、1个全双工UART(通用异步接收发送器)的串行接口、2个16位的定时器/计数器、多个优先级的嵌套中断结构、一个片内振荡器和时钟电路、片内EEPROM以及串行总线接口和 watchdog定时器2.图3.8 AT89S52结构框图AT89S52主要性能：与MCS-51 单片机产品兼容、8K 字节在系统可编程Flash 存储器、1000 次擦写周期、全静态操作：0Hz33Hz、三级加密程序存储器、32 个可编程I/O 口线、三个16 位定时器/计数器、八个中断源、全双工UART 串行通道、低功耗空闲和掉电模式、掉电后中断可唤醒、看门狗定时器、双数据指针、掉电标识符。功能特性描述：AT89S52 是一种低功耗、高性能CMOS8 位微控制器，具有8K 在系统可编程 Flash 存储器。使用Atmel公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51 产品指令和引脚完全兼容。片上Flash 允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash，使得AT89S52 为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、有效的解决方案。AT89S52 引脚结构：l. 封装形式及引脚排列AT89S52有40脚PDIP、42脚PDIP、44脚PLCC和44脚TQFP四种封装形式。图3.9是4O脚PDIP封装(双列直插)的引脚排列图。 图3.9 AT89S52引脚排列图P0P3四个 8位 并 行 I/O 口 (32个 I/O口线 )均可作普通 l/O 口用。每个口线可以单独用作输入或输出，此时它们是准双向口，在将某一口线作为输出口用时可直接向其输出数据。而作为输入口用时，必须先向该口的锁存器写1，将 其置为高阻输入，方可读入引脚数据。若某口锁存器为0，则对应引脚被钳位在O状态，无法读出高电平输入。 2.AT89S52可外 接晶振或振荡器，频率 范围 033MHz。外接 振 荡 器 时 XTAL2 浮空 。3.AT89S52单片机是高电平复位。在无外扩程序存储器和数据存储器时，EA应接高电平。4.AT89S52单片机的控制信号等组成(如图 3.10所示时钟电路)，时钟电路由外接谐振器的时钟振荡器、时钟发生器及关断示)。时钟振荡器是单片机的时钟源，时钟发生器对振荡器的输出信号进行二分频。关断控制信号/PD和IIDL用于单片机的功耗管理(PD置0可关闭时钟振荡器，IDL置O可关闭CPU的时钟，降低单片机的功耗)。图3.10 AT89S52时钟电路5.外部电路连接 CPU的时钟振荡信号有两个来源：一是采用内部振荡器，此时需在 XTAL1和 XTAL2脚接一只频率范围为 033MHz的晶体振荡器或陶瓷振荡器及两只30pF/40pF微调电容，电路如图3.11所示；二是采用外部振荡器，此时应将外部荡器的输 出信号接至×TAL1脚，将×TAL2脚 浮空，电路如图3.12所示。 图3.11 内部振荡器 图3.12 外部振荡器6.中断：AT89S52 有6 个中断源：两个外部中断（INT0 和INT1），三个定时中断（定时器0、1，和一个串行中断。每个中断源都可以通过置位或清除特殊寄存器IE 中的相关中断允许控制位分别使得中断源有效或无效。IE 还包括一个中断允许总控制位EA，它能一次禁止所有中断。定时器2 可以被寄存器T2CON 中的TF2 和EXF2 的或逻辑触发。程序进入中断服务后，这些标志位都可以由硬件清0。实际上，中断服务程序必须判定是否是TF2 或EXF2 激活中断，标志位也必须由软件清0。定时器0 和定时器1 标志位TF0 和TF1 在计数溢出的那个周期的S5P2 被置位。它们的值一直到下一个周期被电路捕捉下来。然而，定时器2 的标志位TF2 在计数溢出的那个周期的S2P2 被置位，在同一个周期被电路捕捉下来。3.4.2省电模式1.空闲模式在空闲工作模式下，CPU 处于睡眠状态，而所有片上外部设备保持激活状态。这种状态可以通过软件产生。在这种状态下，片上RAM 和特殊功能寄存器的内容保持不变。空闲模式可以被任一个中断或硬件复位终止。由硬件复位终止空闲模式只需两个机器周期有效复位信号，在这种情况下，片上硬件禁止访问内部RAM，而可以访问端口引脚。空闲模式被硬件复位终止后，为了防止预想不到的写端口，激活空闲模式的那一条指令的下一条指令不应该是写端口或外部存储器。2.掉电模式在掉电模式下，晶振停止工作，激活掉电模式的指令是最后一条执行指令。片上RAM和特殊功能寄存器保持原值，直到掉电模式终止。掉电模式可以通过硬件复位和外部中断退出。复位重新定义了SFR 的值，但不改变片上RAM 的值。在VCC 未恢复到正常工作电压时，硬件复位不能无效，并且应保持足够长的时间以使晶振重新工作和初始化。第4章 系统硬件设计及实现4.1 硬件电路实现方法4.1.1 发射电路8位地址编码4位数据的连接发射电路8位地址编码4位数据的连接图如图4.1所示： 图4.1 发射电路8位地址编码4位数据的连接图发射电路如图4.2所示，PT2262发射芯片地址编码输入有“1”、“0”和“开路”三种状态，数据输入有“1”和“0”两种状态，因此具有6561种可能的地址编码，由各地址、数据的不同接脚状态决定。编码从输出端17脚输出，经三极管V放大后、通过天线L发射出去。当按下发射键时电源开关接通; 反之电源断开，此时不再消耗电能。 图4.2 发射电路4.1.2 PT2262/2272芯片的地址编码设定和修改在通常使用中，我们一般采用8位地址码和4位数据码，这时编码电路PT2262和解码PT2272的第18脚为地址设定脚，有三种状态可供选择：悬空、接正电源、接地三种状态，3的8次方为6561，所以地址编码不重复度为6561组，只有发射端PT2262和接收端PT2272的地址编码完全相同，才能配对使用，遥控模块的生产厂家为了便于生产管理，出厂时遥控模块的PT2262和PT2272的八位地址编码端全部悬空，这样用户可以很方便选择各种编码状态，用户如果想改变地址编码，只要将PT2262和PT2272的18脚设置相同即可，例如将发射机的PT2262的第1脚接地第5脚接正电源，其它引脚悬空，那么接收机的PT2272只要也第1脚接地第5脚接正电源，其它引脚悬空就能实现配对接收。当两者地址编码完全一致时，接收机对应的D1D4端输出约4V互锁高电平控制信号，同时VT端也输出解码有效高电平信号。用户可将这些信号加一级放大，便可驱动继电器、功率三极管等进行负载遥控开关操纵。4.1.3 遥控电路实现方法遥控电路采用发射电路如图4.3所示，电路采用12v电供电，采用PT2262发射芯片使编码从输出端17脚输出，经三极管V放大后、通过天线L发射出去。当按下不同的发射键SB1、SB2、SB3、SB4时电源开关接通，输出不同的编码，经接收端判断对应不同输出；反之电源断开，此时不再消耗电能，也不发送任何码型。图4.3 发射电路原理图4.1.4 接收电路实现方法接收电路采用PT2272接收芯片，接收原理图见图4.4。输出引脚10-13接单片机，与发射电路相对应，接收不同的码型，以判断所按的键。L1为接收天线，PT2272具有暂存功能和锁存功能，暂存功能是指当发射信号消失时，PT2272的对应数据输出端变为低电平。而锁存功能是指发射信号消失时，PT2272的数据输出端仍保持原状态，直到下次接收到新的输入信号。输入信号经L1接收，Q1、Q2放大后，经选频电路L2、C7选出所需信号，再经LM