城市智能交通灯系统(4)

沈阳航空工业学院北方科技学院毕业设计（论文）

3.3 倒计时显示电路设计

前面已经分析过相向的灯的状态和倒计时都是相同的，所以为了节省，采用两组四个数码管作为倒计时的显示；同时为了节省口资源，采用串口显示的方式驱动数码管。见图3.3所示。

图3.3 倒计时显示

静态数码管显示电路由四只74LS164、四只共阴极LED 数码管组成。输入只有两个信号，它们是串行数据线DIN 和移位信号CLK，将它们与AT89S52相连，四只74LS164 首尾相连，每只74LS164 的并行输出作为LED 数码管的段码倒计时显示的作用就是了解剩余时间，是交通信号的重要组成部分。

3.4 中断电路设计

?外部中断的初始化设置共有三项内容：中断总允许即EA=1，外部中断允许即EXi=1（i=0或1）的中断设置方式。中断方式设置一般有两种方式：电平方式和脉冲方式，本实验选用后者作为交通灯的紧急停止功能，其前一次为高电平后一次为低电平时为有效中断请求。因此高电平状态和低电平状态至少维持一个周期，而前者作为时间切换功能的控制键，中断请求信号分别由引脚INT0(P3.2)和INT1(P3.3)引入，它

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们的中断矢量地址分别为0003H和0013H。

?中断服务的关键： ①保护进入中断时的状态。

堆栈有保护断点和保护现场的功能使用PUSH指令，在转中断服务程序之前把单片机中有关寄存单元的内容保护起来。

②必须在中断服务程序中设定是否允许中断，即设置EX0位。 ③用POP 指令恢复中断时的现场。

?中断控制原理：中断控制是提供给用户使用的中断控制手段。实际上就是控制一些寄存器，51系列用于此目的的控制寄存器有四个：TCON 、IE 、SCON 及IP。

?中断响应的过程：首先中断采样然后中断查询最后中断响应。采样是中断处理的第一步，对于本设计的脉冲方式的中断请求，若在两个相邻周期采样先高电平后低电平则中断请求有效IE0 或IE1 置―1‖；否则继续为―0‖。所谓查询就是由CPU 测试TCON 和SCON 中各标志位的状态以确定有没有中断请求发生以及是那一个中断请求。中断响应就是对中断请求的接受，是在中断查询之后进行的，当查询到有效的中断请求后就响应一次中断。本设计需要用到CPU 模块（F3 区）和八位逻辑电平显示模块（B5 区）、单次脉冲模块（E3区）。

?外部中断在本设计中的作用：本试验中中断控制主要的作用有两点，第一是脉冲方式是为了交通灯的紧急停止功能，当按下模块中的脉冲时，交通灯全部变为红色，经过12秒的时间后，系统自动恢复为原来交通状态，系统实现了紧急停止的功能。第二个是电平对交通灯倒计时时间的切换,当拨下开关时，交通灯系统的倒计时由25秒切换为35秒，系统其它状态依旧不变，中断系统从停止之前状态，转为新的状态。

3.5 语音电路设计

近几年语音电路发展极为迅速，在单片机系统中的应用越来越广。语音接口作为输出口时，主要用于报告运行状态、运行结果、提示系统操作过程及故障报警等；作为输入时，则主要是语音的记录、语言库的建立和语音的识别。 在单片机的应用系统中，语音接口有如下特点：

?输出的基本词汇都是确定的，且数量有限，如故障提示、操作提示、运行报告

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结果等；

?充分发挥单片机灵活的控制功能，根据系统的实时状态结果，选择合适的语音词汇或语言段随时组合输出；

?写入后不易遗失，修改方便。现在语音处理合成芯片很多，大多是先将语音经A/D 转换后存入内存中，放音时取出再经D/A 转换输出。美国信息内存件公司推出的ISD 系列语音电路采用直接模拟存储技术，不需要专用开发工具、编程器，它操作简单，接口灵活，因此应用程度比较高。国内许多厂家生产的语音板，大多以该公司的ISD 系列芯片为核心构成。

?ISD1420 芯片的特点：

①外围组件简单，仅需少量阻容组件、麦克风即可组成一个完整录放系统。 ②模拟信息存储重放音质极好，并有一定混响效果。 ③待机时低功耗(0.5uA)，典型放音电流15mA。 ④放音时间20s，可扩充级联。

⑤可持续放音，也可分段放音，最小分段20s/160 段=0.125s/段，可分段数160段。 ⑥录放次数达10万次。

⑦断电信息存储，无需备用电池，信息可保100 年。 ⑧操作简单，无需专用编程器及语音开发器。 ⑨高优先级录音，低电平或负边沿触发放音。 ⑩单电源供电，典型电压+5v

?ISD1420 的内部逻辑结构：

ISD1420 系列语音集成电路的内部结构由内部时钟电路，自动增益控制电路，前置控制电路，滤波器，差动功率放大电路，电源电路，内存EEPROM，地址译码电路，存储控制电路等组成。64

?本次设计用到的ISD1420 的封装引脚及含义：

ISD1420 系列语音芯片最后2 位数字表示语音录放时间的长度，录放时间最长为20s。ISD1420 系列语音芯片的封装引脚如图3.4 所示。

它是有28 条引脚的双列直插式芯片。各条引脚的功能含义说明如下： A0～A7: 引脚1～6,9,10,地址输入端或控制命令输入端。A7,A6 同时为高电平时，

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A4～A0 为控制命令；否则，A7～A0 为地址。 SP-,SP+: 扬声器连接端，输出音频信号。 DGND: 引脚12,数字信号地线。 AGND: 引脚13,模拟信号地线。 V+: 模拟信号电源,+5V。 MIC: 引脚17，话筒输入端。

MIC REF: 引脚18，话筒参考输入端。 AGC: 引脚!9，自动增益控制端。 ANA IN: 引脚20，模拟信号输入端。 ANA OUT: 引脚21，模拟信号输出端。

PLAYL/: 引脚23，放音控制电平触发端。当该端为低电平时，芯片进入放音周期；当该端为高电平时，停止放音。

PLAYE/: 引脚24，放音控制脉冲触发端。该端输入由高电平向低电平跳变的下降沿时，芯片进入放音周期。

RECLED/： 引脚25，录音显示端。该端接发光二极管，在录音时作录音指示灯。 XCLK: 引脚26，时钟控制端。

REC/: 引脚27，录音控制端。该端为低电平时，芯片进入录音状态，录音期间该端必须保持低电平。REC/信号的优先级高与PLAYL/和PLAYE/两种放音信号。

图3.4 ISD1420 的引脚图

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?ZY1420 语音录放模块介绍：

为减少外围元件，本次设计使用了ZY1420 语音录放模块。ZY1420 是国内著名电子生产商出品的优质微型语音录放模块。ZY1420 内部使用ISD1420作为主控芯片，且具备ISD1420 的全部优良性能，如大容量的EEROM 存储器，消噪的话筒放大器，自动增益调节AGC 电路，专用语音滤波电路，高稳定性的时钟振荡电路和语音处理电路。除此以外，ZY1420 还对ISD1420 的标准外围电路作了优化并全部集成于模块内部。同标准DIP40封装的ISD1420 相比较，ZY1420 可以提供更加稳定可靠的性能。 ?ZY1420 的应用方法：

ZY1420 具备ISD1420 的多种工作模式。 （一）简单录音放音操作

对于通常的使用，用户一般是采用一段录音放音的方法，这样ZY1420A 能为用户提供最长20 秒的录音和放音时间。图3-2 给出的是采用最简单的按键操作的使用方法。当开始录音时，RECLED 脚变为低电平，可以下拉电流驱动一个LED 显示。ZY1420 内部已经设计了一个LED 位置，用户也可以在外部设计一个LED 显示。接通电源后，电路自动进入节电准备状态。

录音：按住录音按键（REC 保持低电平），电路进入录音状态（录音指示LED 亮），当REC变高或录音内存录满时，电路退出录音状态进入准备状态。注意REC 的优先级大于PALYE 和PLAYL。

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