基于STC89C52單片機的國旗自動升降系統(tǒng)設計

1、太原工業(yè)學院畢業(yè)設計目 錄1引言11.1 國旗自動升降系統(tǒng)國內(nèi)外發(fā)展狀況11.2選題目的和意義22 整體設計方案與理論分析32.1 系統(tǒng)裝置理論分析32.2 電機的選擇可以有兩種方案32.3 電機驅(qū)動選擇方案42.4 語音部分方案的選擇與論證42.5 單片機選擇方案52.6 LCD顯示選擇方案52.7 按鍵的選擇方案63 系統(tǒng)硬件設計73.1 STC89C52單片機及相關電路73.1.1STC89C52單片機概述73.1.2晶振電路93.1.3復位電路103.2電機驅(qū)動模塊103.3步進電機控制方法113.4升降旗按鍵與指示燈電路設計133.5液晶顯示電路133.6語音模塊電路設計164 系統(tǒng)

2、的軟件設計175 結論19致 謝20參考文獻21附錄一 元件清單22附錄二 系統(tǒng)原理圖和PCB23附錄三 實物圖25附錄四 國旗自動升降控制系統(tǒng)源程序26第 頁 共 頁1引言升國旗代表了國家的主權和獨立的象征，對于一個國家的尊嚴和國威具有重大意義。舉行升旗儀式是對每個公民進行愛國主義教育、國旗意識教育、團體意識教育的重要途徑；也是衡量一個公民是否心存國家觀念、愛國、愛黨的標志；同時也能衡量公民的素質(zhì)。所以，升旗儀式絕對不可以理解為形式主義，而是一項十分莊嚴、嚴肅的團體活動。升旗儀式應該嚴格按照中華人民共和國國旗法的規(guī)定升降國旗。但是傳統(tǒng)形式上的手動升降國旗或者單純意義上的電機轉(zhuǎn)動來升降，顯現(xiàn)出

3、了很多弊端，比如，升旗不能與國歌同步，不能接近開關檢測防止誤差等。有時一些錯誤的操作可能會出現(xiàn)一些尷尬局面，嚴重影響了莊嚴的升旗儀式。隨著現(xiàn)代科技的進步，自動控制系統(tǒng)已經(jīng)逐漸廣泛應用，尤其是單片機應用的普及，它以其極高的性價比，受到人們的重視和關注。單片機具有體積小、重量輕、功能強、抗干擾能力強、價格低廉、靈活性好、較易開發(fā)等優(yōu)點。由于具備很多的優(yōu)點，單片機已經(jīng)被十分廣泛的應用，小到電子生活用品，大到機器人、航天、醫(yī)療、工業(yè)電子設備等領域。圖1 .1 國旗升降裝置原理圖1.1 國旗自動升降系統(tǒng)國內(nèi)外發(fā)展狀況目前像有些學校、機關單位升旗大部分還停留在人工升旗的階段，用最原始的辦法人為地來一步步完

4、成,在升旗的過程中不可避免的會出現(xiàn)升降國旗與國歌演奏時間不協(xié)調(diào),為了解決這個難題,這就需要自動化的裝置來完成這項工作,它把整個升降旗的過程作為一個可控的裝置來運行，要求自動控制系統(tǒng)像神經(jīng)系統(tǒng)一樣，具備系統(tǒng)性、全面性、準確性。國內(nèi)相關技術的發(fā)展為自動化控制產(chǎn)業(yè)的升級提供了技術的支持。所以研究與完善國旗升降系統(tǒng)很有必要。對于國外單片機自動化控制技術的發(fā)展，使國旗升降更加平穩(wěn)和精確。自動控制升降旗系統(tǒng)主要用一個電機控制旗幟自動升降,所以系統(tǒng)的主要功能就是控制電機的運轉(zhuǎn),而國外步進電機最早是由英國人所開發(fā)的。后期晶體管的發(fā)明也逐漸應用在步進電機上，對于數(shù)字化的控制變得更為容易，后來發(fā)展到對步進電機的控

5、制和驅(qū)動主要是采用專用芯片，結果大大縮小了驅(qū)動器的體積，明顯提高了升旗裝置的性能。現(xiàn)在的裝置則設計的的更為合理。1.2選題目的和意義隨著電子技術日益發(fā)展，自動控制升降旗系統(tǒng)也在向前發(fā)展，然而傳統(tǒng)的國旗升降存在著國歌的播放與國旗上升步調(diào)不一致現(xiàn)象，易受環(huán)境因素影響等弊端。為了解決國旗升降中的眾多問題，提高升旗的質(zhì)量和效率，可以使用自動控制升降系統(tǒng)來完成國旗的升、降控制，使升降旗速度與國歌演奏時間準確配合，從而避免了人為升降國旗與國歌演奏時間不協(xié)調(diào)而出現(xiàn)的尷尬場面發(fā)生，保證了國旗升、降儀式的順利進行。并且由于實際的需要，對它的精度和功能要求也越來越高，這樣不僅可以規(guī)范升旗過程，使升旗更加方便更加實

6、用，而且可以通過不同的設置滿足不同的需求。另外減少了人力資源的使用，大大減少資金的投入。系統(tǒng)最主要的是控制電機的轉(zhuǎn)動，目前應用最多的是步進電機。由于步進電機系統(tǒng)控制精度高，控制形式較為簡單，易于實現(xiàn)數(shù)字化控制等特點使得步進電機的應用范圍非常廣泛，成為目前不可缺少的電機組件。通過單片機控制的步進電機使得設計更加簡單。在技術的不斷進步下，越來越多的保護和監(jiān)控系統(tǒng)的出現(xiàn)，以及安全可靠性的提高和對室外環(huán)境的適應范圍擴大，使現(xiàn)代升降系統(tǒng)總的發(fā)展趨勢從自動化變得更加智能化和柔韌靈活性。讓單片機用于升降系統(tǒng)中，使控制技術和單片機技術相結合，從而可實現(xiàn)機電一體化控制，提高升降系統(tǒng)的自動化程度及運行可靠性和穩(wěn)定

7、性。單片機的應用，使得許多領域和自動化得以提高，也使生產(chǎn)效率得到有效提升。由于電子電源的集成化、模塊化、智能化的發(fā)展、功率集成技術已模糊了整機與器件的界限。自單片機問世以來，在升旗裝置上的應用也日益完善，現(xiàn)如今的自控升降集成了越來越多的功能，結構更加合理、美觀、實用，越更具有開闊的市場前景；步進電機的出現(xiàn)，在結合了單片機后讓自動升降國旗系統(tǒng)變得更加精準和便捷。因此在升降國旗的問題上，自控系統(tǒng)也能與之高效的結合，采用單片機可以實現(xiàn)國旗的自動升降，解決了傳統(tǒng)升降國旗方式遇到的不便，以保證升旗儀式的莊重和嚴肅性。采用單片機為控制核心的國旗自動升降系統(tǒng)，不僅實現(xiàn)了演奏國歌與升旗同步，由按鍵控制步進電機

8、的正反轉(zhuǎn)，來操作國旗的升降，采用的接近開關能夠防止誤觸操作，與此同時LCD能夠?qū)崟r顯示國旗的位置，在國旗到達頂部后能自動打開鼓風機對國旗吹風使其飄揚。2 整體設計方案與理論分析2.1 系統(tǒng)裝置理論分析本文在實際應用的國旗自動升降系統(tǒng)的原理上，以STC89C52單片機為控制核心，設計了一套模擬裝置，實現(xiàn)國旗自動升降的主要功能。該控制系統(tǒng)由單片機STC89C52作為升降旗系統(tǒng)的控制和檢測核心，通過鍵盤控制、液晶顯示及語音等幾個部分，實現(xiàn)國旗的自動升降。該系統(tǒng)主要包括電機驅(qū)動模塊、鍵盤與顯示模塊、語音模塊等幾個部分。系統(tǒng)方案的整體思路是：設置上升高度為1m，按鍵對單片機執(zhí)行命令，然后單片機對步進電機

9、進行控制實現(xiàn)國旗升降動作，LCD能夠顯示國旗的當前狀態(tài)。當按下升旗按鍵后，電機正轉(zhuǎn)，升旗LED指示燈亮，LCD顯示國旗高度，語音芯片是播放國歌且升旗的動作同步，當國旗升到頂部時國歌剛好演唱完畢；當按下降旗按鍵，語言模塊靜音，降旗LED指示燈亮，步進電機反轉(zhuǎn)，LCD顯示國旗高度，國旗自動下降到底部。圖2.1為本設計的整體框圖。圖2.1 系統(tǒng)整體框圖本問設計的系統(tǒng)的控制器采用STC公司的STC89C52，因為考慮到編寫的繁簡程度，所以在此使用C語言進行軟件編寫，這樣可以大大提高程序編寫時的效率。2.2 電機的選擇可以有兩種方案方案1：采用直流減速電機。上電即轉(zhuǎn)動，掉電后慣性較大，停機時還會轉(zhuǎn)動一定

10、的角度后才會停下來；轉(zhuǎn)矩小，無抱死功能，如要求準確停在一個位置，其閉環(huán)算法復雜。方案2：采用交流電動機。交流電動機具有結構簡單、運行可靠、成本低廉等優(yōu)點；但對交流電動機進行調(diào)速需要比較高的技術和成本方案3：采用步進電動機。步進電動機是純粹的數(shù)字控制電動機，它將電脈沖信號轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰?，即給一個脈沖，步進電機就轉(zhuǎn)一個角度，因此非常合適單片機控制，在輕載的情況下，電機的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數(shù)，累積誤差小，控制精度高。方案4：采用普通的直流電機。普通直流電動機具有優(yōu)良的啟動特性和調(diào)速性能，調(diào)速平滑、方便，調(diào)整范圍廣，過載能力強，熱動和制動轉(zhuǎn)矩較大，能承受頻繁的沖擊負載，可實現(xiàn)頻

11、繁的無級快速啟動、制動和反轉(zhuǎn)。這也是交流電機無法取代的直流電動機的原因。直流電機只要加上合適的電壓就會轉(zhuǎn)，因此在某些大型設備，比如軋鋼機上都采用直流電動機拖動。但它也存在著一個嚴重的問題, 就是換向困難，還會產(chǎn)生火花、壽命短、結構復雜、要經(jīng)常維護、價格也貴，并且維護檢修不方便，轉(zhuǎn)的圈數(shù)難以精確控制。因為步進電機屬于脈沖電動機，是靠脈沖信號變換工作，相比較而言步進電機節(jié)能，更適合精密儀器或小型產(chǎn)品，在本系統(tǒng)中需要精確的轉(zhuǎn)換速度和轉(zhuǎn)換時間且啟停要迅速，基于上述理論上的分析，本設計采用方案3的步進電機控制國旗升降運動。2.3 電機驅(qū)動選擇方案根據(jù)任務書的要求，選用四相步進電動機，因為步進電動機是純粹

12、的數(shù)字控制電動機，有很好的控制精度，易于起停、正反轉(zhuǎn)及變速。電動機的驅(qū)動方法我們比較了以下幾種方案：方案一：采用繼電器對電動機的開或關進行控制，通過控制開關的切換速度實現(xiàn)對電機的運行速度進行調(diào)整。這個電路的優(yōu)點是電路結構簡單，其缺點是繼電器的響應時間長，易損環(huán)，壽命短，可靠性不是很高。方案二：采用由達林頓管組成的H橋型PWM電路。用單片機控制達林頓管使之工作在占空比可調(diào)的開關狀態(tài)，可精確調(diào)整電動機的運動狀態(tài)（前進，后退，左轉(zhuǎn)，右轉(zhuǎn)）。這種電路由于工作在管子的飽和截至模式下，效率很高。H橋電路保證了可以簡單的實現(xiàn)轉(zhuǎn)速和方向的控制，但不能很精確的控制步距和速度。方案三：采用集成驅(qū)動芯片ULN200

13、3。ULN2003 是高耐壓、大電流達林頓陳列，由七個硅NPN 達林頓管組成。用單片機控制達林頓管使之輸出合適的脈沖信號，可精確調(diào)整電動機的運動狀態(tài)（正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)和停止等動作）。這種電路工作效率高，電機的轉(zhuǎn)動精度可以由機械設計與單片機的程序來保證。由于該芯片在5V的工作電壓下與TTL和CMOS電路直接相連，可以保證負載電流的供給，同時也減少其它驅(qū)動芯片被燒毀的事故。利用該芯片是實現(xiàn)驅(qū)動步進電機的一種簡單方法, 可時控制四相電機，且輸出電流可達到2A，可精確控制步距和速度，利用該方法設計的步進電機驅(qū)動系統(tǒng)具有硬件結構簡單、軟件編程容易的特點。所以綜上所述本設計采用方案三。2.4 語音部分方案的選擇

14、與論證方案一：采用語音芯片ISD1420。該芯片采用CMOS技術,內(nèi)含震蕩器、話筒前置放大、自動增益控制、防混肴濾波器、平滑濾波器、揚聲器驅(qū)動及EEPROM，一個最小的錄放系統(tǒng)僅由一個麥克風、一個喇叭、兩個按扭、電源及少數(shù)電阻電容即可，結構非常簡單，且它的音質(zhì)好、功耗低，但其錄放音時間短，只有8到20秒。方案二：采用語音芯片WT588D，它具有抗斷電、音質(zhì)好，使用方便，無須專用的開發(fā)系統(tǒng)等優(yōu)點。WTW-16P采用WT588D-20SS做為核心控制電路，WTW-16P內(nèi)部包含了WT588D-20SS外圍所需的SPI-FLASH、震蕩電路、復位電路。外部只需要接上電源、控制端以及揚聲器（或者功放）

15、就能正常工作。方案三：采用YF1600系列錄音IC模塊，它是單片機中最簡單的錄音芯片，可以替代其它錄音模塊。YF1600系列錄音IC是根據(jù)錄音產(chǎn)品市場而成功開發(fā)的錄音IC系列產(chǎn)品，采用主控IC和外掛FLASH的方式實現(xiàn)10秒780秒可擦寫單段錄音和掉電存儲功能。由于錄音采樣頻率高，音質(zhì)好，音量大，負載能夠直推動外接揚聲器，并且不需要太多的外圍元件，成本低、便于生產(chǎn)、應用靈活。主要功能特點表現(xiàn)在同一顆主控IC中實現(xiàn)錄音鍵和播放鍵的不同組合應用。方案四：ISD系列語音芯片是Winbond公司推出的產(chǎn)品。該芯片采用多電平直接模擬存儲專利技術，聲音不需要A/D轉(zhuǎn)換和壓縮，模擬信號直接存儲在片內(nèi)的閃爍存

16、儲器中，沒有A/D 轉(zhuǎn)換誤差， 因此能夠真實、自然地再現(xiàn)語音、音樂及效果聲。避免了傳統(tǒng)錄音電路量化和壓縮造成的量化噪聲和金屬聲。ISD4004系列語音芯片的所有操作由微控制器控制，操作命令通過串行通信接口(SPI或Microwire)送入。錄音采樣頻率可為4.0Hz、5.3Hz、6.4Hz、8.0Hz，錄放時間可為8min、10min、12min、16min。采樣頻率越低，錄放時間越長，但音質(zhì)則有所下降。片內(nèi)信息存于閃爍存儲器中，可在斷電情況下保存100年，反復錄音10萬次(典型值)。器件工作電壓為3V，工作電流為1525mA，維持電流為1A。適用于移動電話機及其它便攜式電子產(chǎn)品中。 綜上所述

17、，因為在本系統(tǒng)國歌的的演奏時間需要43秒鐘，所以在此選用方案四。2.5 單片機選擇方案STC89C52是STC公司生產(chǎn)的一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程Flash存儲器。STC89C52使用經(jīng)典的MCS-51內(nèi)核，但做了很多的改進使得芯片具有傳統(tǒng)51單片機不具備的功能。在單芯片上，擁有靈巧的8 位CPU 和在系統(tǒng)可編程Flash，使得STC89C52為眾多嵌入式控制應用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。STC89C52具有以下標準功能： 8k字節(jié)Flash，512字節(jié)RAM， 32 位I/O 口線，看門狗定時器，內(nèi)置4KB EEPROM，MAX810復位電路，3

18、個16 位定時器/計數(shù)器，4個外部中斷，一個7向量4級中斷結構（兼容傳統(tǒng)51的5向量2級中斷結構），全雙工串行口。另外 STC89C52 可降至0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下，CPU 停止工作，允許RAM、定時器/計數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結，單片機一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復位為止。最高運作頻率35MHz，6T/12T可選。STC89C52參數(shù)特性：1）增強型8051單片機，6 時鐘/機器周期和12 時鐘/機器周期可以任意 選擇，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051.1 2）工作電壓：5.5V3.3V（5V

19、單片機）/3.8V2.0V（3V 單片機）3.工作頻率范圍：040MHz，相當于普通8051 的080MHz，實際工作 頻率可達48MHz4）用戶應用程序空間為8K字節(jié)5）片上集成512 字節(jié)RAM6）通用I/O 口（32 個），復位后為：P0/P1/P2/P3 是準雙向口/弱上拉， P0 口是漏極開路輸出，作為總線擴展用時，不用加上拉電阻，作為 I/O 口用時，需加上拉電阻。7）ISP（在系統(tǒng)可編程）/IAP（在應用可編程），無需專用編程器，無 需專用仿真器，可通過串口（RxD/P3.0,TxD/P3.1）直接下載用戶程 序，數(shù)秒即可完成一片8）具有EEPROM 功能9）共3 個16 位定時

20、器/計數(shù)器。即定時器T0、T1、T210）外部中斷4 路，下降沿中斷或低電平觸發(fā)電路，Power Down 模式可 由外部中斷低電平觸發(fā)中斷方式喚醒11）通用異步串行口（UART），還可用定時器軟件實現(xiàn)多個UART12）工作溫度范圍：-40+85（工業(yè)級）/075（商業(yè)級）13）PDIP封裝2.6 LCD顯示選擇方案顯示屏幕分為動態(tài)和靜態(tài)顯示。1）靜態(tài)顯示：顯示驅(qū)動電路具有輸出鎖存功能，單片機將所要顯示的數(shù)據(jù)送出后就不再作用，直到下一次需要更新數(shù)據(jù)時再傳送新數(shù)據(jù)，靜態(tài)顯示方法比較簡單，只將顯示段碼送至段碼口，并把位控字送至位控口即可。靜態(tài)顯示雖然簡單，但實際應用卻受到限制。因為在同一時刻只顯示

21、一種字符的場合是不多的，大多數(shù)情況下，需要顯示的是不同字符，這就要采用動態(tài)顯示方法。靜態(tài)顯示編程容易、管理簡單、顯示亮度高、顯示數(shù)據(jù)穩(wěn)定、占用很少的CPU時間，但是引線較多，線路復雜，有時占用太多的IO口，硬件成本較高。2）動態(tài)顯示：動態(tài)顯示需要CPU時刻對顯示器件進行數(shù)據(jù)刷新，顯示數(shù)據(jù)會有閃爍感，占用的CPU時間多，但使用的硬件少，能節(jié)省線路板空間。方案一：采用LED數(shù)碼管顯示旗幟所在的高度以及升降旗所用的時間。在本系統(tǒng)中需要用到6只LED數(shù)碼管進行動態(tài)顯示才可以達到要求。采用LED的優(yōu)點是亮度高，醒目，價格便宜，壽命長；缺點是只能顯示09的數(shù)字和一些簡單的字符，電路復雜，占用資源較多且信息

22、量小。方案二：用LCD（RT1602C）液晶顯示，其優(yōu)點是能顯示更多的字符，工作電流比LED小幾個數(shù)量級，故其功耗低，且有著良好的人機界面，體積小，功耗極低?；谏鲜隹紤]，這兩種顯示方式各有利弊，靜態(tài)顯示雖然數(shù)據(jù)穩(wěn)定，占用很少的CPU時間，但每個顯示單元都需要單獨的顯示驅(qū)動電路，使用的硬件較多。動態(tài)顯示雖然有閃爍感，占用的CPU時間多，但使用的硬件少，能節(jié)省線路板空間。本設計選擇方案二。2.7 按鍵的選擇方案在單片機應用系統(tǒng)中為了控制系統(tǒng)的工作狀態(tài)，以及向系統(tǒng)輸入數(shù)據(jù)，系統(tǒng)應設有按鍵或鍵盤，以實現(xiàn)簡單的人機對話。通常的按鍵開關為彈性機械開關，由于機械觸點的彈性作用，一個按鍵開關在閉合時并不會馬

23、上穩(wěn)定地閉合，在斷開時也不會馬上斷開，因而機械開關在閉合及斷開瞬間均伴隨有一連串的抖動。抖動的時間長短由按鍵開關的機械特性及按鍵的人為因素決定，一般為5ms20ms時間，按鍵式的抖動如圖2.2所示。按鍵抖動如果處理不當會引起一次按鍵被誤處理多次，為了確保CPU對鍵的一次閉合僅作一次處理，則必須消除按鍵抖動。在鍵閉合穩(wěn)定時取鍵狀態(tài)，一般是判斷到鍵釋放穩(wěn)定后在作處理。消除鍵抖動可用硬件和軟件兩種方法。消除鍵抖動通常當鍵數(shù)較少時用硬件方法，鍵數(shù)較多時用軟件方法。此處采用軟件方法。消除鍵抖動的軟件方法是當檢測出鍵閉合后執(zhí)行一個延時程序，產(chǎn)生5ms20ms的延時，待前沿抖動消失后再次檢測鍵的狀態(tài)，如果鍵

24、仍保持閉合狀態(tài)則可確認為有按鍵按下。當檢測到按鍵釋放并執(zhí)行延時程序，待后沿抖動消失后才轉(zhuǎn)入該按鍵的處理程序。按鍵通常是一種常開型按鍵開關，平時鍵的兩個觸點處于斷開或開路狀態(tài)，按下鍵時它們才閉合或短路。而鍵盤是一組按鍵的集合，從鍵盤的結構來看，獨立式鍵盤的每個按鍵單獨占用一個I/O接線口，每個I/O口的工作狀態(tài)互不影響，此類鍵盤采用端口直接掃描方式。缺點為按鍵多時將占用的I/O口數(shù)目較多，優(yōu)點為電路設計簡單，且編程相對方便。因電路需要的鍵盤較少，采用獨立式鍵盤。圖2.2 按鍵時的抖動3 系統(tǒng)硬件設計本系統(tǒng)由單片機STC89C52作為升降旗系統(tǒng)的控制核心，實現(xiàn)鍵盤控制、液晶顯示、語音以及無線遙控等

25、幾個部分，即該系統(tǒng)主要包括電機驅(qū)動模塊、LED指示燈、鍵盤與顯示模塊、語音模塊及無線遙控電路模塊等幾個部分?，F(xiàn)分別對各模塊進行分析。3.1 STC89C52單片機及相關電路3.1.1STC89C52單片機概述51系列單片機最初是由Intel 公司開發(fā)設計的，但后來Intel 公司把51 核的設計方案賣給了幾家大的電子設計生產(chǎn)商，譬如 SST、Philip、Atmel 等大公司。因此市面上出現(xiàn)了各式各樣的均以51 為內(nèi)核的單片機。這些各大電子生產(chǎn)商推出的單片機都兼容51 指令、并在51 的基礎上擴展一些功能而內(nèi)部結構是與51一致的。STC89C52有40個引腳，4個8位并行I/O口，1個全雙工異

26、步串行口，同時內(nèi)含5個中斷源，2個優(yōu)先級，2個16位定時/計數(shù)器。STC89C52的存儲器系統(tǒng)由4K的程序存儲器(掩膜ROM)，和128B的數(shù)據(jù)存儲器(RAM)組成。STC89C52單片機的基本組成框圖見圖3-1。圖3-1 STC89C52單片機結構圖 1）一個8 位的微處理器(CPU)。2）片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器RAM(128B)，用以存放可以讀寫的數(shù)據(jù)，如運算的中間結果、最終結果以及欲顯示的數(shù)據(jù)等，SST89 系列單片機最多提供1K 的RAM。3）片內(nèi)程序存儲器ROM(4KB)，用以存放程序、一些原始數(shù)據(jù)和表格。但也有一些單片機內(nèi)部不帶ROM/EPROM，如8031，8032，80C31 等。目前

27、單片機的發(fā)展趨勢是將RAM 和ROM 都集成在單片機里面，這樣既方便了用戶進行設計又提高了系統(tǒng)的抗干擾性。SST 公司推出的89 系列單片機分別集成了16K、32K、64K Flash 存儲器，可供用戶根據(jù)需要選用。4）四個8 位并行IO 接口P0P3，每個口既可以用作輸入，也可以用作輸出。5）兩個定時器計數(shù)器，每個定時器計數(shù)器都可以設置成計數(shù)方式，用以對外部事件進行計數(shù)，也可以設置成定時方式，并可以根據(jù)計數(shù)或定時的結果實現(xiàn)計算機控制。為方便設計串行通信，目前的52 系列單片機都會提供3 個16 位定時器/計數(shù)器。6）五個中斷源的中斷控制系統(tǒng)。現(xiàn)在新推出的單片機都不只5 個中斷源，例如SST8

28、9E58RD 就有9 個中斷源。7） 一個全雙工UART(通用異步接收發(fā)送器)的串行IO 口，用于實現(xiàn)單片機之間或單機與微機之間的串行通信。8）片內(nèi)振蕩器和時鐘產(chǎn)生電路，但石英晶體和微調(diào)電容需要外接。最高允許振蕩頻率為12MHz。SST89V58RD 最高允許振蕩頻率達40MHz，因而大大的提高了指令的執(zhí)行速度。圖3-2 STC89C52單片機管腳圖部分引腳說明：1）時鐘電路引腳XTAL1 和XTAL2：XTAL2(18 腳)：接外部晶體和微調(diào)電容的一端；片內(nèi)它是振蕩電路反相放大器的輸出端，振蕩電路的頻率就是晶體固有頻率。若需采用外部時鐘電路時，該引腳輸入外部時鐘脈沖。要檢查振蕩電路是否正常工

29、作，可用示波器查看XTAL2 端是否有脈沖信號輸出。XTAL1(19 腳)：接外部晶體和微調(diào)電容的另一端；在片內(nèi)它是振蕩電路反相放大器的輸入端。在采用外部時鐘時，該引腳必須接地。2）控制信號引腳RST,ALE,PSEN 和EA：RST/VPD(9 腳)：RST 是復位信號輸入端，高電平有效。當此輸入端保持備用電源的輸入端。當主電源Vcc 發(fā)生故障，降低到低電平規(guī)定值時，將5V 電源自動兩個機器周期(24個時鐘振蕩周期)的高電平時，就可以完成復位操作。RST 引腳的第二功能是VPD,即接入RST 端，為RAM 提供備用電源，以保證存儲在RAM 中的信息不丟失，從而合復位后能繼續(xù)正常運行。ALE/

30、PROG(30 腳)：地址鎖存允許信號端。當8051 上電正常工作后，ALE 引腳不斷向外輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率fOSC 的1/6。CPU 訪問片外存儲器時，ALE 輸出信號作為鎖存低8 位地址的控制信號。平時不訪問片外存儲器時，ALE 端也以振蕩頻率的1/6 固定輸出正脈沖，因而ALE 信號可以用作對外輸出時鐘或定時信號。如果想確定8051/8031 芯片的好壞，可用示波器查看ALE端是否有脈沖信號輸出。如有脈沖信號輸出，則8051/8031 基本上是好的。ALE 端的負載驅(qū)動能力為8 個LS 型TTL(低功耗甚高速TTL)負載。此引腳的第二功能PROG 在對片內(nèi)帶有4KB EP

31、ROM 的8751 編程寫入(固化程序)時，作為編程脈沖輸入端。PSEN(29 腳)：程序存儲允許輸出信號端。在訪問片外程序存儲器時，此端定時輸出負脈沖作為讀片外存儲器的選通信號。此引肢接EPROM 的OE 端(見后面幾章任何一個小系統(tǒng)硬件圖)。PSEN 端有效，即允許讀出EPROMROM 中的指令碼。PSEN 端同樣可驅(qū)動8 個LS 型TTL 負載。要檢查一個8051/8031 小系統(tǒng)上電后CPU 能否正常到EPROMROM 中讀取指令碼，也可用示波器看PSEN 端有無脈沖輸出。如有則說明基本上工作正常。EA/Vpp(31 腳)：外部程序存儲器地址允許輸入端/固化編程電壓輸入端。當EA 引腳

32、接高電平時，CPU只訪問片內(nèi)EPROM/ROM并執(zhí)行內(nèi)部程序存儲器中的指令，但當PC(程序計數(shù)器)的值超過0FFFH(對8751/8051 為4K)時，將自動轉(zhuǎn)去執(zhí)行片外程序存儲器內(nèi)的程序。當輸入信號EA 引腳接低電平(接地)時，CPU 只訪問外部EPROM/ROM 并執(zhí)行外部程序存儲器中的指令，而不管是否有片內(nèi)程序存儲器。對于無片內(nèi)ROM 的8031 或8032,需外擴EPROM，此時必須將EA 引腳接地。此引腳的第二功能是Vpp 是對8751 片內(nèi)EPROM固化編程時，作為施加較高編程電壓(一般12V21V)的輸入端。3）輸入/輸出端口P0/P1/P2/P3：P0口(P0.0P0.7，39

33、32 腳)：P0口是一個漏極開路的8 位準雙向I/O口。作為漏極開路的輸出端口，每位能驅(qū)動8 個LS 型TTL 負載。當P0 口作為輸入口使用時，應先向口鎖存器(地址80H)寫入全1,此時P0 口的全部引腳浮空，可作為高阻抗輸入。作輸入口使用時要先寫1,這就是準雙向口的含義。在CPU 訪問片外存儲器時，P0口分時提供低8 位地址和8 位數(shù)據(jù)的復用總線。在此期間，P0口內(nèi)部上拉電阻有效。P1口(P1.0P1.7，18 腳)：P1口是一個帶內(nèi)部上拉電阻的8 位準雙向I/O口。P1口每位能驅(qū)動4 個LS 型TTL 負載。在P1口作為輸入口使用時，應先向P1口鎖存地址(90H)寫入全1,此時P1口引腳

34、由內(nèi)部上拉電阻拉成高電平。P2口(P2.0P2.7，2128 腳)：P2口是一個帶內(nèi)部上拉電阻的8 位準雙向I/O口。P口每位能驅(qū)動4個LS 型TTL 負載。在訪問片外EPROM/RAM 時，它輸出高8 位地址。P3口(P3.0P3.7，1017 腳)：P3口是一個帶內(nèi)部上拉電阻的8 位準雙向I/O口。P3口每位能驅(qū)動4個LS型TTL負載。P3口與其它I/O 端口有很大的區(qū)別，它的每個引腳都有第二功能，如下：P3.0：(RXD)串行數(shù)據(jù)接收。P3.1：(RXD)串行數(shù)據(jù)發(fā)送。P3.2：(INT0#)外部中斷0輸入。P3.3：(INT1#)外部中斷1輸入。P3.4：(T0)定時/計數(shù)器0的外部計

35、數(shù)輸入。P3.5：(T1)定時/計數(shù)器1的外部計數(shù)輸入。P3.6：(WR#)外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通。P3.7：(RD#)外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通。3.1.2晶振電路電路中的晶振即石英晶體震蕩器。由于石英晶體震蕩器具有非常好的頻率穩(wěn)定性和抗外界干擾的能力，所以，石英晶體震蕩器是用來產(chǎn)生基準頻率的。通過基準頻率來控制電路中的頻率的準確性。同時，它還可以產(chǎn)生振蕩電流，向單片機發(fā)出時鐘信號。圖3-3是單片機的晶振電路。片內(nèi)電路與片外器件就構成一個時鐘產(chǎn)生電路，CPU的所有操作均在時鐘脈沖同步下進行。片內(nèi)振蕩器的振蕩頻率非常接近晶振頻率，一般多在1.2MHz24MHz之間選取。C1、C2是反饋電容，其值在20

36、pF100pF之間選取，典型值為30pF。本電路選用的電容為30pF，晶振頻率為12MHz。振蕩周期1/12s； 機器周期Sm=1s 指令周期T14sXTAL1接外部晶體的一個引腳，XTAL2接外晶體的另一端。在單片機內(nèi)部，接至上述振蕩器的反相放大器的輸出端。采用外部振蕩器時，對HMOS單片機，該引腳接外部振。在石英晶體的兩個管腳加交變電場時，它將會產(chǎn)生一定頻率的機械變形，而這種機械振動又會產(chǎn)生交變電場，上述物理現(xiàn)象稱為壓電效應。一般情況下，無論是機械振動的振幅，還是交變電場的振幅都非常小。但是，當交變電場的頻率為某一特定值時，振幅驟然增大，產(chǎn)生共振，稱之為壓電振蕩。這一特定頻率就是石英晶體的

37、固有頻率，也稱諧振頻率。石英晶振起振后要能在XTAL2線上輸出一個3V左右的正弦波，以便使MCS-51片內(nèi)的OSC電路按石英晶振相同頻率自激振蕩。通常，OSC的輸出時鐘頻率fOSC為0.5MHz-16MHz，典型值為12MHz或者11.0592MHz。電容C1和C2可以幫助起振，典型值為30pF，調(diào)節(jié)它們可以達到微調(diào)fOSC的目的。圖3-3 單片機晶振電路圖3.1.3復位電路在上電或復位過程中控制CPU的復位狀態(tài)，這段時間內(nèi)讓CPU保持復位狀態(tài)，而不是一上電或剛復位完畢就工作，防止CPU發(fā)出錯誤的指令，執(zhí)行錯誤操作，也可以提高電磁兼容性能。無論使用哪種類型的單片機,總要涉及到單片機復位電路的設

38、計。而單片機復位電路設計的好壞,直接影響到整個系統(tǒng)工作的可靠性。許多用戶在設計完單片機系統(tǒng),并在實驗室調(diào)試成功后,在現(xiàn)場卻出現(xiàn)了“死機”、“程序走飛”等現(xiàn)象,這主要是單片機的復位電路設計不可靠引起的。復位后，PC內(nèi)容初始化為0000H,是單片機從0000H單元開始執(zhí)行程序。單片機復位后不影響內(nèi)部RAM的狀態(tài)。89C52單片機復位信號的輸入端是RESET引腳，高電平有效。其有效時間持續(xù)24個時鐘周期以上。單片機RESET端得外部復位電路有兩種操作方式：上電自動復位和按鍵手動復位。上電自動復位是利用電容儲電來實現(xiàn)的，如圖3-4所示。上電瞬間，RC電路充電，RESET端出現(xiàn)正脈沖，隨著充電電流的減少

39、，RESET的電位逐漸下降。按鍵手動復位用電平方式。按鍵電平復位是相當于RESET通過電阻接高電平。按鍵為S1。圖3-4 復位電路圖3.2電機驅(qū)動模塊如果給步進電機發(fā)一個控制脈沖，它就轉(zhuǎn)一步，再發(fā)一個脈沖，它會再轉(zhuǎn)一步。兩個脈沖的間隔越短，步進電機就轉(zhuǎn)得越快。調(diào)整單片機發(fā)出的脈沖頻率，就可以對步進電機進行調(diào)速。 步進電機步數(shù)及速度的確定方法如下：要想使步進電機按一定的速度精確地到達指定位置（角度或位移），步進電機的步數(shù)N和延時時間DALAYA是兩個重要的參數(shù)。前者用來控制步進電機的精度，后者用來控制其步進的速率。步進電機步數(shù)的確定：本設計采用的步進電機的步距角為1.80，即電機轉(zhuǎn)動一周實際“走

40、”步數(shù)設為N， N=360/1.8=200 （式3-1）實際測量得，繞線軸周長C為4cm。確定電機要轉(zhuǎn)動的實際里程Scm后，步進電機要“走”的實際步數(shù)，設為NSJ, NSJ=(S/C)×200 （式3-2）附：轉(zhuǎn)子齒數(shù)設為Zr，由步距角 =3600/（M×Zr×C） （式3-3）C狀態(tài)系數(shù)，G轉(zhuǎn)子齒數(shù)，M相數(shù) Zr=3600/（×M×C）=3600/（1.80×2×1）=100 （式3-4）步進電機實際要“走”的步數(shù)，即為接收到的來自控制模塊的脈沖數(shù)。 升降國旗所需的脈沖數(shù)：升國旗一秒所走的距離： SQ=H/T=180/43

41、=4.186cm/s （式3-5）H旗桿的高度，T國歌的時間1.80所走的路程：L =（C-1.80）/3600 =0.02cm/s升國旗一秒所需的脈沖數(shù)：N= SQ/L=4.186/0.02=205 個ULN2003 的每一對達林頓都串聯(lián)一個2.7K 的基極電阻,在5V 的工作電壓下它能與TTL 和CMOS 電路直接相連，可以直接處理原先需要標準邏輯緩沖器來處理的數(shù)據(jù)。ULN2003 工作電壓高，工作電流大，灌電流可達500mA，并且能夠在關態(tài)時承受50V 的電壓，輸出還可以在高負載電流并行運行。ULN2003 采用DIP16 或SOP16 塑料封裝。因為在本設計中我們使用的是四相步進電機，

42、所以ULN2003完全符合要求。其電路原理圖如圖3-5所示。圖3-5 電機驅(qū)動電路3.3步進電機控制方法當步進驅(qū)動器接收到一個脈沖信號，它就驅(qū)動步進電機按設定的方向轉(zhuǎn)動一個固定的角度，即步進角。通過控制脈沖個數(shù)來控制角位移量，從而達到準確定位的目的；同時通過控制脈沖頻率來控制電機轉(zhuǎn)動的速度和加速度，從而達到調(diào)速的目的。對于步進電機有以下特點： 步進電機的力矩會隨轉(zhuǎn)速的升高而下降。當步進電機轉(zhuǎn)動時，電機各相繞組的電感將形成一個反向電動勢，頻率越高，反向電動勢越大。在它的作用下，電機相電流隨頻率或速度增大而減小，從而導致力矩下降。 步進電機低速時可以正常運轉(zhuǎn),但若高于一定速度就無法啟動,并伴有嘯叫

43、聲。步進電機有一個技術參數(shù)叫空載啟動頻率，即步進電機在空載情況下能夠正常啟動的脈沖頻率，如果脈沖頻率高于該值，電機不能正常啟動，可能發(fā)生丟步或堵轉(zhuǎn)。在有負載的情況下，啟動頻率應更低。如果要使電機達到高速轉(zhuǎn)動，脈沖頻率應該有加速過程，即啟動頻率較低，然后按一定加速度升到所希望的高頻（電機轉(zhuǎn)速從低速升到高速）。 步進電機的保持轉(zhuǎn)矩是指通電但沒有轉(zhuǎn)動時，定子鎖住轉(zhuǎn)子的力矩。它是步進電機最重要的參數(shù)之一，通常步進電機在低速時的力矩接近保持轉(zhuǎn)矩。由于步進電機的輸出力矩隨速度的增大而不斷衰減，輸出功率也隨速度的增大而變化，所以保持轉(zhuǎn)矩就成為了衡量步進電機最重要的參數(shù)之一。 步進電機必須加驅(qū)動才可以運轉(zhuǎn)，驅(qū)

44、動信號必須為脈沖信號，沒有脈沖的時候，步進電機靜止，如果加入適當?shù)拿}沖信號，就會以一定的角度（稱為步角）轉(zhuǎn)動。轉(zhuǎn)動的速度和脈沖的頻率成正比。 步進電機具有瞬間啟動和急速停止的優(yōu)越特性。 改變脈沖的順序，可以方便的改變轉(zhuǎn)動的方向。因此，目前打印機，繪圖儀，機器人等設備都以步進電機為動力核心。只要對步進電機的各相繞組按合適的時序通電，就能使步進電機步進轉(zhuǎn)動。四相步進電機工作原理如圖3-6所示。圖3-6 四相步進電機工作原理圖中間部分是轉(zhuǎn)子，由一個永磁體組成，邊上的是定子繞組。當定子的一個繞組通電時，將產(chǎn)生一個方向的電磁場，如果這個磁場的方向和轉(zhuǎn)子磁場方向不在同一條直線上，那么定子和轉(zhuǎn)子的磁場將產(chǎn)生

45、一個扭力將定子扭轉(zhuǎn)。依次改變繞組的磁場，就可以使步進電機正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)(比如通電次序為A->B->C->D正轉(zhuǎn)，反之則反轉(zhuǎn))。而改變磁場切換的時間間隔，就可以控制步進電機的速度了，這就是步進電機的驅(qū)動原理。四相步進電機按照通電順序的不同，可分為單四拍、雙四拍、八拍三種工作方式。單四拍的轉(zhuǎn)動力矩小。八拍工作方式的步距角是單四拍與雙四拍的一半，因此，八拍工作方式既可以保持較高的轉(zhuǎn)動力矩又可以提高控制精度。單四拍、雙四拍與八拍工作電源通電時序與波形分別如圖3-7所示。 單四拍         &#

46、160;   雙四拍     八拍圖3-7 步進電機工作方式此處采用步進電機28BYJ48型四相八拍電機，電壓為DC 5V。當對步進電機施加一系列連續(xù)不斷的控制脈沖時，它可以連續(xù)不斷地轉(zhuǎn)動。每一個脈沖信號對應步進電機的某一相或兩相繞組的通電狀態(tài)改變一次，也就對應轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過一定的角度（一個步距角）。當通電狀態(tài)的改變完成一個循環(huán)時，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過一個齒距。四相步進電機可以在不同的通電方式下運行，常見的通電方式有單（單相繞組通電）四拍（A-B-C-D-A），雙（雙相繞組通電）四拍（AB-BC-CD-DA-AB），八拍（A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-

47、A）。28BYJ48型電機是4相5線的步進電機，而且是減速步進電機，減速比為1：64，步進角為5.625/64 度。如果需要轉(zhuǎn)動1圈，也就是旗桿滑輪的周長，則需要360/5.625*64=4096個脈沖信號，根據(jù)旗桿的高度和滑輪周長之間比例關系即可算出升旗所需要的全部脈沖。升旗的時間是43秒，用43除以脈沖個數(shù)即可算出控制速度。3.4升降旗按鍵與指示燈電路設計在本設計中使用了2個按鍵分別控制國旗的升降，相對應有兩個升降旗的指示燈。當按下升旗按鍵時，紅色LED燈亮，當按下降旗按鍵時，綠色LED指示燈亮。圖3-8和圖3-10889為按鍵和LED指示燈電路。圖3-10 按鍵電路圖3-9 指示燈設計3

48、.5液晶顯示電路液晶顯示器以其微功耗、體積小、顯示內(nèi)容豐富、超薄輕巧的諸多優(yōu)點，在各種小系統(tǒng)中得到了更廣泛的應用。本設計中使用的液晶顯示模塊是LCD1602。圖3-10所示為本設計LCD1602的連接圖。圖3-10 LCD1602連接圖LCD1602是一種用5x7點陣圖形來顯示字符的液晶顯示器模塊，它顯示的容量為2行16個字。其實物如圖3-11和圖3-12所示，它的顯示內(nèi)容豐富、體積小、美觀和易于控制都是本設計選擇作為顯示模塊的原因。圖3-11 LCD1602正面圖圖3-12 LCD1602反面圖工作原理：線段的顯示點陣圖形式液晶由 M 行×N 列個顯示單元組成，假設 LCD 顯示屏

49、有64行，每行有 128列，每 8列對應 1 個字節(jié)的 8 個位，即每行由 16 字節(jié)，共 16×8=128個點組成，屏上 64×16 個顯示單元和顯示 RAM 區(qū) 1024 個字節(jié)相對應，每一字節(jié)的內(nèi)容和屏上相應位置的亮暗對應。例如屏的第一行的亮暗由 RAM 區(qū)的 000H00FH 的 16 個字節(jié)的內(nèi)容決定，當（000）=FFH 時，則屏的左上角顯示一條短亮線，長度為8個點；當（3FFH=FFH 時，則屏的右下角顯示一短亮線；當（000H）=FFH，（001H）=00H，（002H）=FFH，（003H）=00H，（00EH）=FFH，（00FH）=00H 時，則在屏的

50、頂部顯示一條由 8 段亮線和8 條暗線組成的虛線。這就是 LCD 顯示的基本意思。字符的顯示當用 LCD 顯示一個字符時就較復雜了，因為一個字符由 6×8 或 8×8點陣組成，即要找到和屏上某幾個位置對應的顯示 RAM區(qū)的 8 個字節(jié)，并且要使每個字節(jié)的不同的位為1，其它的為0，為1的點亮，為0的點暗，這樣一來就組成某個字符。但對于內(nèi)帶字符發(fā)生器的控制器（如 T6963C）來說，顯示字符就比較簡單了，可讓控制器工作在文本方式，根據(jù)在LCD 上開始顯示的行列號及每行的列數(shù)找出顯示 RAM對應的地址，設立光標，在此送上該字符對應的代碼即可。漢字的顯示漢字的顯示一般采用圖形方式，

51、事先從微機中提取要顯示的漢字的點陣碼，每個漢字占 32 字節(jié)，分左右兩半部，各占 16 字節(jié)，左邊為 1、3、5,右邊為 2、4、6, 根據(jù)在 LCD 上開始顯示的行列號及每行的列數(shù)可找出顯示 RAM 對應的地址，設立光標，送上要顯示的漢字的第一個字節(jié)，光標位置加 1，送第二字節(jié)，換行按列對齊，送第三字節(jié)直到32字節(jié)顯示完就可在 LCD 上得到一個完整的漢字。帶中文字庫的128X64是一種具有4位/8位并行、2線或3線串行多種接口方式，內(nèi)部含有國標一級、二級簡體中文字庫的點陣圖形液晶顯示模塊；其顯示分辨率為128×64, 內(nèi)置8192個16*16點漢字，和128個16*8點ASCII

52、字符集.利用該模塊靈活的接口方式和簡單、方便的操作指令，可構成全中文人機交互圖形界面?？梢燥@示8×4行16×16點陣的漢字. 也可完成圖形顯示.低電壓低功耗是其又一顯著特點。其中：第1腳：VSS為地電源。第2腳：VDD接5V正電源。第3腳：V0為液晶顯示器對比度調(diào)整端，接正電源時對比度最弱，接地電源時對比度最高，對比度過高時會產(chǎn)生“鬼影”，使用時可以通過一個10K的電位器調(diào)整對比度。第4腳：RS為寄存器選擇，高電平時選擇數(shù)據(jù)寄存器，低電平時選擇指令寄存器。第5腳：RW為讀寫信號線，高電平時進行讀操作，低電平時進行寫操作。當RS和RW共同為低電平時可以寫入指令或者顯示地址，當

53、RS為低電平RW為高電平時可以讀忙信號，當RS為高電平RW為低電平時可以寫入數(shù)據(jù)。第6腳：E端為始能端，當E端由高電平變成低電平時，液晶模塊執(zhí)行命令。第714腳：D0D7為8位雙向數(shù)據(jù)線。第1516腳：空腳。第17腳：復位端，低電平有效。第18腳：顯示驅(qū)動電壓輸出端。第19腳：VDD背光電源正端+5V。第20腳：VDD背光電源負端。1602液晶模塊內(nèi)部的控制器共有11 條控制指令，它的讀寫操作、屏幕和光標的操作都是通過指令編程來實現(xiàn)的。指令如下：指令1：清顯示。指令碼01H，光標復位到地址00H位置。指令2：光標復位。光標返回到地址00H。指令3：光標和現(xiàn)實模式設置I/D。光標移動方向，高電平

54、右移，低電平左移 S：屏幕上所有文字是否左移或右移。高電平有效，低電平則無效。指令4：顯示開關控制。D：控制整體顯示的開與關，高電平表示開顯示，低電平表示關顯示C：控制光標的開與關，高電平表示有光標，低電平表示無光標 B:控制光標是否閃爍，高電平閃爍，低電平不閃爍。指令5：光標或顯示以為S/C。高電平時移動顯示的文字，低電平時移動光標。指令6：功能設置命令 DL。高電平時為4位總線，低電平時為8位總線 N：低電平時為單行顯示，高電平雙行顯示 。指令7：字符發(fā)生器RAM地址設置。指令8：DDRAM地址設置。指令9：讀忙信號和光標地址 BF。為忙標志，高電平表示忙，此時模塊不能接受命令或者數(shù)據(jù)，如

55、果為低電平表示不忙。指令10：寫數(shù)據(jù)。指令11：讀數(shù)據(jù)。3.6語音模塊電路設計因為本設計要求演奏國歌，其時間為43秒鐘，所以選用的語音芯片其錄放時間應大于43秒鐘，即在此選用語音芯片ISD400408，其錄放時間為60秒，完全符合本設計的要求，我們把國歌音樂錄制在ISD400408語音芯片中，然后用它的單次播放功能播放國歌，其電路原理圖如圖3-13所示。圖3-13 語音模塊的電路原理圖ISD器件的地址不是通常意義上的字節(jié)地址單元，而是內(nèi)部存儲器的行地址。行是語音信息段的基本組成單位。以ISD4004-8MP為例，它內(nèi)部的3840K閃爍存儲器單元共分為1600行，每個地址單元指向其中的一行，即有

56、1600個行地址單元。ISD4004-8MP的錄放時間為八分鐘，采樣頻率為8kHz，因此它的每行語音長度為200ms，即地址分辨率為200ms。ISD器件可以進行多段錄放操作，每一段稱為一個語音信息段。一個語音信息段由其起始地址、記錄的數(shù)據(jù)和信息結束標志EOM(表示一個語音信息段的結束)三部分組成。ISD器件出廠時，其內(nèi)部存儲器的一行已經(jīng)設計有多個可能的EOM標志位置。ISD4004系列一行有八個，第一個位于行起始后的25ms處，第八個位于行結束處，剩下EOM標志間隔25ms均勻分布。錄音停止后，向器件發(fā)送STOP命令，錄音的進程不會馬上停止，到了下一個最近的可能EOM標志位置時，用一個EOM標志寫入器件來記錄語音結束的位置。這樣做可以使錄音的進程在盡可能短的時間內(nèi)停止。在實際應用中，一行最多只能有一個EOM標志說明語音信息段的結束，無論這個標志在哪里，下一條語音信息將從新的一行開始。所以一個語音信息段可以占用一行或多行存儲空間，可以包括多個地址單元；一個地址單元最多只能作為一個獨立的段。ISD4004最多可以分為1600個語音信息段。   4 系統(tǒng)的軟件設