单片机式语音播报伏特表.doc

单片机式语音播报伏特表本文将介绍一种基于单片机的语音播报伏特表，该系统可以对直流电压进行比较高精度的测量并用语音播报该值。同时，亦可以通过改变ADC中REF（）和REF（+）的值实现对不同范围的直流电压的测量。 引言 传统的伏特表在我们的日常生活及科学研究中起到了其独特的作用，但是在科学技术日新月异、集成芯片在日常生活中的应用越来越广泛的今天显得比较落伍：它们的量程往往在出厂以前就限定好的，不能根据具体使用场合进行相应调整；测量精度有限；不能够将测量结果用语音播放出来。本文将介绍一种由单片机最小系统13、模数转换电路3 5、语音电路24、LED显示电路13组成的单片机式语音播报伏特表。 1、硬件设计 整个系统的组成可以分成四大部分：单片机、模数转换电路、语音电路、LED显示电路。下面就主要的部分进行具体介绍。 11、单片机 目前流行的单片机很多,其中89C51自带有片内ROM和一定数量的RAM，一般不需要扩展片外的存储器，并且能和MCS51产品兼容。本设计选择89C51单片机，如下图所示：图 11 89C51单片机 本设计选用简单基本的经典复位电路，它利用电容和电阻的充放电来产生一个达到时间要求的连续低电压，并输入到单片机的复位管脚。12、 模数转换电路模数转换选择8位的ADC即AD0809，模块分布如图 12，测量范围由REF(-)和REF(+)接的电压决定，使用的时候可以根据具体的需求更改测量量程。工作原理如下：首先，地址控制模块中，由单片机送来“通道控制信号”选择我们所需要的通道，随后ALE信号锁定该通道。此时，外界的模拟输入就可以通过“模拟输入开关”进入AD转换器。这时，只要START信号一有效马上就开始进行AD转换。AD转换的过程其实就是一个“和参考电压比较，逐次逼近”的过程。由“256电阻阶梯”模块提供参考电压，并在“开关阵列”的控制下，和输入进行比较，直到在“S”模块中得到一个比较精确的数字化输出值，这时由“控制/定时模块”发送EOC信号通知外部AD转换完毕。所的到的数字信号存于“输出锁存模块”中，只要单片机来一个OUTPUT ENABLE信号即可输出数据。 图 12ADC模块图ADC芯片如下：图 13ADC芯片图模数转换工作主要是由硬件完成的，其软件部分相当简单.13、 语音播报从设计的要求、芯片的性能等方面考虑，设计时选择了ISD1400。它的功能齐全，控制信号只使用89C51的I/O控制线。内含64K/128K EEPROM存储器、消除噪声的话筒前置放大器和自动增益调节AGC电路、适合语音的专用滤波电路、具有极高温度稳定性能的时钟振荡电路及全部语音处理电路。这种电路还提了多种应用方式选择和接口，并可方便地应用到各种集成化电子语音系统中。语音录放组件可用于各种一段式语音留言装置、语音报警及语音提示装置中，能够在电源断开的情况下，长期保存信息。设计时具体的连接如下: 图 14 语音系统ISD1420可分段存贮20秒语音信息，按每秒钟可读3个汉字计算，20秒可分段贮存609多个汉字语音。将ISD1420的A2A7与单片机CPU的I/O口连接，这样可单独提取64段语音信息，并在软件的支持下可自动组合成若干段完整的长短语句。接通电源，电路自动进入节电准备状态。按住录音键(REC保持低电平)，电路进入录音状态，录音指示灯亮，直至REC变高或存储器录满，录音结束进入准备状态。录音完毕即可使用。14、 LED显示方案显示方案常用的有两种：串口和并口。由于设计中，对于89C51的I/O口利用紧张的关系，我们选用串口来显示。为了能够同时显示3个LED数码管，本系统需要增加三个74LS164做串并转换。同时，由于电压的关系，还需要加上限流电阻。在译码方面有硬件和软件两种方式，为了减小硬件的复杂程度，设计采用软件查表译码的方法。2 软件设计软件的设计实行模块化，主要由模数转换、误差判断（如果一直测同一值即误差很小就不二次播报）、码制转换、LED显示、语音播报几大模块构成。 软件流程图如下：3、软件调试本系统的软件系统全部采用51来编写，由于一般的仿真器对51的支持有一定的缺陷，软件调试比较复杂除了语法差错外，当确认程序没问题时，通过直接下载到单片机来调试采取的是自下到上的调试方法，即单独调试好每一个模块，然后再连接成一个完整的系统调试4、硬件调试调试时使用标准电源，digital multimeter DT9505数字万用表可以判定系统测量的精度。系统供电电压：（标准） 对所测的数据进行分析可以得出以下结论：用标准的伏电压供电的时候，所测的电压只在个别的电压范围内有.伏的误差，其他范围几乎没有误差。由于软件算法的限制，最大误差在伏处，为.伏。5、软硬件联调通过设定仿真器的属性，从而通过仿真器实现软硬件联调。对应每个模块功能在硬件电路实现，通过仿真器的单步执行或断点执行及全速执行，来观察硬件电路的反应是否正常。在调试过程中对出现的问题进行修改和改进，为硬件的脱机运行打下基础。焊接硬件电路在认真检查的基础上，还要掌握好焊接的时间。为避免虚焊，要求焊锡与导线充分接触，但我们均采用胶皮导线，过高的温度会使胶皮脱落，在与其他导线交叉的情况下容易造成两导线的短接，产生不可靠性。在焊接时，亦容易将座子的塑胶材料烧坏。使用模拟仿真头与使用真实仿真头调试有点区别。模拟仿真头调试的时候不易出现真实仿真头调试时产生的硬调故障。真实仿真头要接收硬件电路的中断信号，并进入中断服务子程序完成相应的动作。所以，本设计软件中本应该用定时器精确延时的地方，不得不用软件延时，导致设计未能够充分利用资源，增大了的负担。6、结论研究的基于MCS51单片机的语音播报伏特表，采用串口扩展（LED部分）、实时转换（ADC部分）、按键复位等技术，可以对直流电压进行比较高精度的测量并用语音播报该值。系统的运行可靠、稳定。对系统测量结果分析可以看出：用标准的伏电压供电时，所测的电压误差在.伏范围内。伏特表的量程调整也是很方便的，在实际的运用过程中，不同的用户可以根据自己的实际需要，更改REF（）和REF（+）值便可调整量程。7、参考文献：1 全国大学生电子设计竞赛组委会 第五界全国大学生电子设计竞赛获奖作品选编北京：北京理工大学出版社2 winbond.ISD1400 Series Single-Chip Voice Record/Playback Devices 16-and 20-Second Durations . America ： Electronics Corporation America3上海市教育委员会组 丁元杰 单片微机原理及应用 北京：机械工业出版社 P176185P2002044 /product/zy1420/ISD1420shouce.pdf5 /search.asp?p=AD0809 posted on 2009-03-30 22:35 道明一腾 阅读(73) 评论(0) 编辑 收藏 网摘 历史上的今天:2009-03-30 基于AT89C51的智能矿井环境质量监控系统2009-03-30 基于单片机和CPLD的数字频率计的设计2009-03-30 基于P87LPC764单片机中央空调能效管理系统2009-03-30 基于AT89S51的新型家庭语音报警系统设计2009-03-30 基于单片机和CPLD的高精度数据采集系统设计2009-03-30 让刚毕业大学生去开公司是忽悠人的不负责说法2009-03-30 转来的2009-03-30 基于ARM的指纹采集仪的设计与实现2009-03-30 汽车驾驶模拟器单片机系统设计2009-03-30 如何学习嵌入式系统（基于ARM平台） （转）2009-03-30 重要的技术发展趋势2009-03-30 上班族致富之道MMC卡的文件系统及其实现方法AT89S52与CF卡的接口设计 基于FPGA的线阵CCD数据采集系统 星载开关电源可靠性设计 微控制器和超声波技术在汽车倒车检测系统 如何利用Eagle开展3G室内覆盖模拟测试 计算机检测技术和RFID在仓储系统货位虚实 基于DSP C54x的数字滤波器设计 基于CPLD的任意波形发生器 嵌入式系统开发选择Linux 基于89c51单片机的数字电压表设计 浅论计算机网络的安全问题 试析新型IC智能测试仪的原理、结构及其使用 C#实现文件加密 用单片机制作数字电路测试仪 基于ASP技术的网上书店的设计与实现 AR模型在人口增长预测中的应用 不知道您用的是ISD1420P 5W功放板、ISD1420语音组合精灵板、ISD1420T开发录放实验板，同一系列的产品比较多，功用也不同。 有关功ISD1420语音组合精灵板的内容如下： ISD1420语音组合精灵板是一块最小化的语音模块，用户可以不需要了解语音芯片及语音合成等的内部机理，只需简单的外部串口控制，就可以直接在喇叭上获得理想的语音合成效果。板上语音芯片可插拔，选用ISD1420芯片。 本精灵板结构紧凑体积仅半个烟盒大小，以标准组件模块方式灵活自如地应用在各种用户系统及各种产品空间中。该精灵板虽体积小巧但包含了大量最新的器件和技术成果，如先进数字音频录放芯片（ISD1420）音质好断电不丢信息可自由录入语音内容；片内可擦写程序存储器的单片机（AT89C2051）使控制灵活功能强大；低压差微功耗的三端稳压器（HT7251）使输入电源电压范围扩至5-12伏、板载LM386功放可提供0.5W的喇叭输出。独有语音黑匣子功能设计可以记录本板放音的历史过程，使本板不但具备语音合成输出功能，也增有数据采集、存储功能 一、设计 1、分段录制好音源芯片ISD1420。将需要的语音单词先通过磁带录音机或多媒体电脑录制好，分成若干段（最大64段），再通过ISD1425高级语音编程拷贝机全部自动分段写入到ISD1420芯片中，将此音源芯片插入本精灵板。-ISD芯片可即录即放反复修改内容，内部语音及分段信息在断电后也能保持100年。 2、本精灵板上ISD1420语音芯片录好了31段如下常用字词：幺(00)、零(01)、壹(02)、贰(03)、叁(04)、肆(05)、伍(06)、六(07)、柒(08)、捌(09)、玖(0A)、十(0B)、百(0C)、千(0D)、万(0E)、温度(0F)、度(10)、正(11)、负(12)、现在(13)、正常(14)、偏高（15）、偏低（16）、上升(17)、下降(18)、号(19)、小时(1A)、分(1B)、秒(1C)、点(1D)，嘟(1E)等。 如需其它专业广播级语音，请另行联系。 3、根据需要编写系统串行通讯程序，指令如下： 标准5V的RS232串口协议方式（TX、RX双线，串口方式一、无校验）： 串口速率： 4800 bit/s（12M晶振时置FA） 引导码： AA AA 静音延迟0.5秒：DD （在一句话中停顿一会，起逗号作用） 句结束放音存储码： FF （立刻语音合成放音，并存储该指令，以后可检查复听） 句结束存储无音码： FE （存储该指令，以后可检查复听；但现在并不组合放音出来） TX端放音忙信号： 低电平有效 （空闲为高电平，语音合成放音期间变为低电平输出。） 数据码： 码址与语音段位序号对应，如00为第一段，01为第二段，02为第三段，.每句话最多48段。 厂家免费提供范例式的接口源程序供参考，也可以提供其他特定要求的接口设计。 4、举例说一句嘟，现在温度126.5度，偏高。，应发码：AA AA 1E DD 13 0F 02 0C 03 0B 07 1D 06 10 DD 15 FF。 二、使用 1、性能：电源电压5-12V，静态电流13mA，工作电流150mA，接口电平5V，外接喇叭8W，输出音频功率0.5W。 2、合成：按需要和规定提供控制指令（5V的RS232方式），用户可使用控制单片机的任意口线模拟通讯，本板即调用ISD语音芯片的相应段语音内容连续播放出来，语音合成放音期间TX端输出低电平。 3、检听：按一下板上按钮，或给AN端提供高电平脉冲，即可听到最近一次的语音组合发音内容，再按则听到前一次的内容，如此可一直向前检索复听，一般可查听近2000段纪录，可方便地作为设备运行黑匣子使用。语音结束5秒钟后没有按键，系统即复位，再按键即播放最新一段的语音。持续按键不放即按从后到前的顺序依次播放以前的语音组合句的记录。 4、换片学习：如果更换语音芯片的内容或更换芯片，即需要先让系统学习一遍（将语音芯片的分段地址都搜索并存储起来）。将短路跳针置于1-2位置按一下AN按钮，喇叭里会发出一些零乱的声音，放音完毕后即将短路跳针置回2-3，系统断电再通电即可控制使用。 5、通讯问题：如果用户使用微机或主频是11.0592MHZ的单片机控制，本板上的12M晶振也应改为11.0592MHZ晶振。 ISD1420语音组合精灵板串行接口发码测试程序AT89C2051单片机 12MHz * 初始化 * ORG 0000H ； 主程序 MAIN： MOV SP,#10H ； MOV P1,#0FFH ； MOV P3,#0FFH ； CLR ET1 ； CLR ES ； CLR EX1 ； CLR EX0 ； CLR EA ； MOV R3,#0DDH ； JJK： MOV R0,#40H ；键输入存储的首地址 MOV SP,#10H ； MOV P1,#0FFH ； MOV P3,#0FFH ； MOV SCON,#50H ；串行口工作于方式1 MOV PCON,#00H ；SMOD=0=fosc/32 (SMOD=1=fosc/16) MOV TMOD,#20H ；定时器1工作于方式2 自动装入的8位计数器 MOV TH1,#0FAH ；波特率设置4800 1位起始位 8位数据位 1位停止位 MOV TL1,#0FAH ； WW2： SETB T1 ； MOV P1,#0EFH ； JB RXD,WWWL ； AJMP FCCC ； WWWL： JNB P1.0,WW0 ； JNB P1.1,WW0 ； JNB P1.2,WW0 ； JNB P1.3,WW0 ； MOV P1,#0DFH ； JNB P1.0,WW0 ； JNB P1.1,WW0 ； JNB P1.2,WW0 ； JNB P1.3,WW0 ； MOV P1,#0BFH ； JNB P1.0,WW0 ； JNB P1.1,WW0 ； JNB P1.2,WW0 ； JNB P1.3,WW0 ； AJMP WW2 ； WW0：MOV A,P1 ； CLR T1 ； MOV 30H,#100 ； DD0： JNB P1.0,$ ； JNB P1.1,$ ； JNB P1.2,$ ； JNB P1.3,$ ； ACALL Y100 ； DJNZ 30H,DD0 ； SETB T1 ； CJNE A,#0E7H,JJ1 ； MOV A,#01H ； JJ1： CJNE A,#0D7H,JJ2 ； MOV A,#02H ； JJ2： CJNE A,#0B7H,JJ3 ； MOV A,#03H ； JJ3： CJNE A,#0EBH,JJ4 ； MOV A,#04H ； JJ4： CJNE A,#0DBH,JJ5 ； MOV A,#05H ； JJ5： CJNE A,#0BBH,JJ6 ； MOV A,#06H ； JJ6： CJNE A,#0EDH,JJ7 ； MOV A,#07H ； JJ7： CJNE A,#0DDH,JJ8 ； MOV A,#08H ； JJ8： CJNE A,#0BDH,JJ9 ； MOV A,#09H ； JJ9： CJNE A,#0EEH,JJ0 ；每一段的结束键 MOV A,#0AH ； JJ0： CJNE A,#0DEH,JJA ； MOV A,#00H ； JJA： CJNE A,#0BEH,JJB ； MOV A,R3 ； CJNE A,#0DDH,JJBB ； AJMP MAIN ； JJBB： CJNE A,#0AAH,JJBB1 ； AJMP FMM； JJBB1： DEC R0 ； AJMP AA ；输入结束 JJB： MOV R3,#00H ； MOV R0,A ； INC R0 ； AJMP WW2 ；没有输入结束键继续输入 AA： DEC R0 ； MOV 3FH,#0AH ； MOV 26H,#28H ； AA0： MOV 20H,#00H ； MOV 21H,#00H ； MOV 22H,#00H ； MOV 23H,#00H ； MOV R1,#23H ； AA1： MOV A,R0 ； CJNE A,#0AH,AA2 ； MOV 18H,R0 ； 结果在 25H,24H 20H 21H 22H 23H ACALL AH ； 调四位BCD码转换十六位二进制数 千 百 十 个 MOV 19H,R1 ； MOV R1,26H ； MOV R1,24H ； INC R1 ； MOV R1,25H ； INC R1 ； MOV 26H,R1 ； MOV R1,19H ； MOV R0,18H ； DEC R0 ； CJNE R0,#3EH,AA0 ； AJMP FMM ； AA2： MOV R1,A ； DEC R0 ； DEC R1 ； AJMP AA1 ； FMM： MOV A,#0AAH ；发码0AAH ACALL OUT ； MOV A,#0AAH ；发码0AAH ACALL OUT ； MOV R1,26H ； DEC R1 ； FMM2： JB T0,FMM1 ； T0=0 1420 T0=1 2500 DEC R1 ； FMM1： MOV A,R1 ； ACALL OUT ； DEC R1 ； CJNE R1,#27H,FMM2 ； MOV A,#0FFH ；发码0FFH ACALL OUT ； MOV A,#0FFH ；发码0FFH ACALL OUT ； MOV R3,#0AAH ； AJMP JJK ； 发CCH CCH FCCC： MOV A,#0AAH ；发码0AAH ACALL OUT ； MOV A,#0AAH ；发码0AAH ACALL OUT ； MOV A,#0CCH ； ACALL OUT ； MOV A,#0CCH ；