基于凌阳单片机的多功能电子秘书软件的设计.doc

西南科技大学毕业设计（论文）开题报告学 院信息工程学院专业班级通信0303姓 名罗佩红学 号20035196题 目基于凌阳单片机的多功能电子秘书软件的设计题目类型设计型一、选题背景及依据（简述国内外研究现状、生产需求状况，说明选题目的、意义，列出主要参考文献）1.1 国内外研究现状单片机是为了实现控制功能而设计的一种微型计算机，它的应用首先是控制功能，即实现计算机控制。目前单片机渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。导弹的导航装置，飞机上各种仪表的控制，计算机的网络通讯与数据传输，工业自动化过程的实时控制和数据处理，广泛使用的各种智能ic卡，民用豪华轿车的安全保障系统，录像机、摄像机、全自动洗衣机的控制，以及程控玩具、电子宠物等等，这些都离不开单片机。更不用说自动控制领域的机器人、智能仪表、医疗器械了。由于被控制对象的种类繁多，其应用也非常广泛，所以目前有关单片机的各方面研究非常迅猛。国内外很多公司加入到单片机研发的队伍中，并且每个公司的产品都各具特色，例如：美国motorola公司从m6800开始，开发了广泛的品种，4位、8位、16位、32位的单片机都能生产，其单片机的特点之一是在同样的速度下所用时钟频率较其他单片机低，因而它的抗干扰能力强，适应于恶劣环境下。microsoft生产的microchip单片机重要产品是pic16c系列和17c系列8位单片机，其cpu采用risc结构，采用harvard双总线结构，指令简单，运行速度快，低工作电压，低功耗等优点。我国的凌阳科技公司的单片机技术研究也十分迅速，其生产的凌阳系列单片机具有体积小、集成度高、可靠性好、易于扩展、较强的中断能力、出色的语音功能等优点被广泛运用在数字信号处理，开发便携式移动终端，开发嵌入式计算机应用系统等多个领域。国内外单片机发展如此迅速，加快了世界生产自动化、数字化产品的步伐，同时也加大的国际竞争的力度，更有效地促进技术落后的国家的发展。因此，单片机的学习、开发与应用将造就一批计算机应用与智能化控制科学家、工程师。1.2 选题的目的和意义单片机的应用领域越来越广泛，无论是在生活，生产上，单片机无处不在。凌阳spce061a单片机作为一款语音功能卓越的16位单片机受到越来越多业内人士的青睐，因此顺应单片机发展的要求，学习凌阳单片机的软件设计是我们学习的需求，也是适应社会智能化、自动化的趋势。用以方便人们日常生活所需而设计的电子秘书，是以能完成对日常事务的高效管理为设计方向。信息爆炸的时代，生活节奏不断加快，人们每天需要处理大量的文件和数据，繁忙的事务难免会被遗忘，设计具有语音播报的电子秘书能做好一周或更长时间的工作学习计划，及时提醒日程等多种用途，以避免工作生活中出现不必要的失误。基于凌阳单片机的电子秘书软件设计，该题目拓展思维，结合实际生活，将日常生活中常见的单片机控制电子设备的功能巧妙的结合。通过软件设计，设计一台具有智能时钟、lcd显示、外扩可存储音乐、测温度或湿度的多功能电子秘书。进而和硬件结合达到实用的目的。通过这样的设计使我们了解单片机行业的发展趋势，使我们能深入理解凌阳单片机的工作原理，使我们能熟练掌握凌阳单片机的ide编程环境和编程语音，同时还能使我们了解外接存储器和lcd显示模块等其他外接设备，另外能培养我们理论分析的能力、检索资料的能力、电子系统设计的能力、实际动手的能力、分析排除故障的能力以及创新设计的能力等。1.3 参考文献1曾鹏，林赞，朱晓燕16位单片机的语音信号处理技术的研究j江汉大学学报，2003，31（01）2杨静，施丽婷智能温度传感器ds18b20在温度控制系统下的应用j工业控制计算机，2006，19（06）3钟寒梅凌阳单片机简介j国外电子元器件，2002，（09）4张向艳常用lcd在（fm12232a）在spca061a上的应用j电子质量，2004，（03）5雷思孝，李伯成智能语音播报时钟控制器j奔跑的单片机，2006，（06）6彭宣戈16位单片机原理及应用m北京：北京航空航天大学出版社，20067何永泰，肖丽仙基于单片机的通用示波器存储功能扩展设计j国外电子元器件，2006，（01）.8梁光胜，胡红，王书勋，李长春.基于凌阳单片机的汉字点阵条屏的设计与实现j.现在电子技术，2006，（23）.9胡军辉，王蓓蕾，李晶皎.基于凌阳单片机的语音信号实时采集j.单片机与嵌入式系统应用，2003，（04）.10刘毅敏.基于凌阳单片机的嵌入式数据采集系统的设计与实现j.现代电子技术，2005，（12）.11张平均，陈志华.spce061a单片机与液晶显示模块hs12864-1的接口及其编程j.微计算机信息，2005，（05）.12马忠梅，李月香.单片机内部资源的c语言编程j.微计算应用，1997，（03）.13zhang hai-li，li jun-desimilarities and dissimilarities between single-chip microcomputer language c and high-level programming language cjjournal of hunan padio and febevision university,2002,(04).14gong dong-meic-language implemented data processing by one-chip microprocessor and its applicationjjournal of huaqiao university(natural science),2003,(01)15he yu-kaitth application of scm in control systemjjournal of jinzhou teachers college (natural sciences edition),2003,(03)二、主要研究（设计）内容、研究（设计）思想及工作方法或工作流程2.1 研究内容基于凌阳单片机的电子秘书软件设计，参照相关电子仪器，常用传感器，常用家用电气的功能和目前凌阳单片机的各种产品，以编程为主开发一套能实现多种功能的电子秘书，包括智能时钟功能，lcd显示功能，外扩可存储音乐功能，可测温度或湿度功能的。开发该多功能电子秘书软件需要使用凌阳公司的ide集成开发软件，此ide开发环境操作简单，提供了多种编程语言。在本次电子秘书软件的开发中，我将使用c语言进行开发，在ide编辑器中编写智能时钟，lcd驱动，温度监控等功能的软件部分，使该电子秘书的软件调试无误，并且能有效的结合电子秘书的硬件部分实现所有功能，使该电子秘书成为一台集智能的、实用的、方便的多功能电子秘书。2.1.1 基本要求1）学习凌阳单片机的硬件编程语言和单片机编程实录和流程；2）实现智能时钟功能，包括闹铃，整点和半点报时，具有不同语音，有短时断电记忆功能。利用它可以简单做好一周或更长时间的工作学习计划；3）完成lcd驱动、lcd显示（以多种模式显示时钟）；4）对硬件采集到的温度或湿度信号的处理，并对温度进行实时监控、语音播报等；5）外扩存储器可存储音乐。2.1.2 扩展部分 1）通过usb设备系统，实现spce061a与pc机之间的简单通讯，借此实现外扩存储器存储音乐的功能； 2）通过语音识别使单片机语音播报，实现音乐播放； 3）spce061a的io端口扩展。2.2 设计思想基于凌阳单片机的多功能电子秘书软件的设计中，是采用凌阳十六位spce061a单片机。spce061a是凌阳科技研发生产的一款高性价比十六位单片机，可以非常方便灵活的实现语音的录放功能，该芯片拥有8路10位精度的adc，其中一路为音频转换通道，并且内置有自动增益电路。这为实现语音录入提供了方便的硬件条件。两路10精度的dac，只需要外接功放即可完成语音的播放。电子秘书所要求的语音播报、温度实时监控等功能，基于spce061a单片机设计都可以达到理想的效果。凌阳十六位单片机具有高效率的指令系统和集成开发环境ide，该开发环境支持标准c语言，可以实现c语言与凌阳汇编语言的互相调用，并且，提供了语音录放的库函数。对于以编程为主的软件设计，ide集成开发环境为电子秘书的软件设计提供方便，高效的环境。在本设计中，用c语言进行编程。c语言是一种结构化语言，它层次清晰，便于按模块化方式组织程序，易于调试和维护。电子秘书的软件设计按其功能分为若干个模块，每个模块又有若干个子程序组成，以求做到思路清晰，便于调试。c语言具有丰富的运算符和数据类型，便于实现各类复杂的数据结构，因此便于利用spce061a单片机的2hz时基计时，进行年历计算。lcd显示可以c语言设计结合硬件器件实现。对温度进行实时监控，语音播报功能的实现，是利用ds18b20智能传感器提供温度数字信号，采用spce061a进行温度控制。2.3 设计方法与工作流程2.3.1 基于spce061a单片机的智能时钟设计本课题设计的智能时钟，是利用spce061a单片机的2hz时基计时，进行年月日时分秒计时、根据设定时间进行语音报时、可按照设定的时间进行相应的控制。另外智能时钟的断电记忆功能是利用一个io端口监控电源脉冲，若无脉冲，及时保存数据。智能时钟的整个程序分为主程序、键盘扫描子程序、万年历计算子程序、校时子程序、语音播放子程序几部分。程序按照结构化程序设计，所有功能都可通过调用子程序完成。主程序不复杂，流程图如图1所示。spce061a具有低功耗的睡眠模式，在睡眠模式下功耗电流可降到几个，睡眠模式可以通过按键中断唤醒。键盘扫描子程序主要是利用主程序的循环扫描，主程序循环依次，扫描一次按键。当连续n次扫描到的键值都一样时，则说明是稳定的按键值；万年历计算子利用2hz中断做时钟源进行计时，每两次中断秒加1，并进行年历计算；校时子程序中系统扩展三个按键用于报时及校正时间；报时是利用凌阳语音压缩与播报技术，根据设置的语音函数实现播放和事件提示。2.3.2 lcd显示 lcd显示选用市场上常见的内藏sed1520控制器的图形液晶显示模块，所选择的液晶屏型号为fm12232a（能提供汉字显示和图片显示），sed1520集行、列驱动器和控制器于一体，被广泛用于小规模液晶显示模块，内置2560位显示ram区。具有16个行驱动输出和61个列驱动输出。应用lcd（fm12232a）的软件程序结构包括：系统初始化，lcd初始化，汉字显示，动态图片显示，语音播放。主程序流程图如图2所示。 无键 有键 初始化键扫描按键处理调整万年历进入睡眠2hz中断唤醒键唤醒图1 智能时钟主程序流程图2.3.3 基于凌阳单片机测温度对温度的测量中主要利用传感器进行温度信号采集。在本设计中，温度测量系统由ds18b20提供温度数字信号（ds18b20是dallas公司推出的智能传感器，它具有转换速度快，转换精度高的特点），采用凌阳十六位单片机spceo61a进行温度测量，具有温度数字实时显示、语音播报等功能。本系统由三大部分组成：数据采集、数据处理、数据输出。其中温度信号由智能型温度传感器ds18b20采集，ds18b20在其内部直接完成a/d转换，通过单线总线输出数字信号，送入凌阳单片机进行数据处理。凌阳单片机实现数据处理，采用c语言和凌阳汇编语言结合的方法完成软件设计。数据输出部分完成温度数字实时显示、语音播报。主程序是整个软件设计的主干线，完成低层的温度传感器、音频输出和lcd显示等硬件接口驱动工作。主程序开始先对io口及ds18b20键盘进行初始化，启动中断，取键值，进入键值处理子程序，若是处于温度确定状态，则进入测量温度处理子程序，显示测量温度，进行语音播报。主程序流程图如图3。开始系统初始化lcd初始化汉字显示语音播放初始化动态图片显示图2 lcd显示主程序 有键无键io端口初始化ds18b20键盘初始化显示测量温度键扫描语音播报键值处理图3 温度测量主程序流程图2.3.4扩展部分 扩展部分包括io端口的扩展、扩展存储器、语音识别功能扩展和音乐播放功能扩展，运用spba01b可对spce061a进行io扩展和存储器扩展。由凌阳开发的由凌阳公司开发的可级连的单片总线扩展芯片spba01b具有接口简单、扩展能力强、易于应用的特点，极大的适应了语音、图像处理系统和需要总线扩展的其它系统之需求。spba01b芯片用11个io口可扩展4mbytes的memory或25个io口；可最多7个spba01b级联；支持支持各种memory类型的扩展，比如：sram、rom、eprom、eeprom 和flash。 io端口的扩展部分的软件设计要完成io端口的初始化和io端口的驱动，以及各芯片连接接口的驱动。spce061a使用spba01b外扩存储器的时候，可以外扩flash w29c040，其主程序如图4所示。语音识别过程首先要滤除输入语音信号的噪音和进行预加重处理，提升高频分量，然后用线形预测系数等方法进行频谱分析，找出语音的特征参数作为未知模式，接着与预先存储的标准式进行比较，当输入的未知模式与标准式的特征相一致时，便被机器识别，产生识别结果输出。 音乐播放是将存储器中存储的语音数据顺序取出，解码后，以8khz的速率进行d/a转换输出，经电容滤波后，恢复原始语音波形，经过三极管驱动扬声器放音。放音的解码是靠调用库函数完成的，我们只需要完成数据的存入和读出即可。i/o设置ci置高（ci为片选信号）（）（设置volume id（寄存器$000dh）设置cfg（文件格式）（）设置bank读/写操作end图4 外扩存储器主程序2.3.5设计平台 硬件环境：凌阳spce