论文答辩定时控制器电路的设计与制作

论文答辩定时控制器电路的设计与制作摘 要随着时代的发展、社会的进步，近几年来，全国范围 内各个大学在不断的扩招当中，大学生数量也在不断的翻新。可是，这么的大学生在毕业答辩时却缺少相应的配套设置，毕业答辩 的场所也相对较为简陋，因此，本文所 设计的毕业论文答辩定时控制器可广泛用于各个大学院校在毕业答辩时进行时间控制和语音提示，减少评委老师因为对 每个学生都进行提示而产生的心情因素的影响。除此之外，因为扩展了秒表功能，它还可以作为体育老师对 学生进行短跑及长跑测定成绩时的工具。关键词 ：论文答辩，定时器，单片机The design and production of the thesis defense timing controller AbstractWith the development of the times and social progress in recent years, the various universities in the country constantly increased enrollment, the number of university students is also ongoing renovation. However, such students graduated in reply when the corresponding lack of supporting settings, places graduates reply also relatively simple and, therefore, the design of this thesis reply timing controller can be used in various universities and colleges in reply when graduation time control and voice prompt, the judges reduced because the teachers for every student and have suggested that the feelings of factors. In addition, because the expansion of the stopwatch function, it could serve as a physical education teacher and the students run sprint results of the tool.Keywords: Thesis defense, Timers, SCM目 录1.引言 .11.1 选题背景及现状 .11.2 设计思想 .21.3 论文内容安排 .22 设计方案论证 .33 系统功能描述 .34 系统总体设计 .44.1 系统硬件总体框图 .44.2 系统软件总体流程图 .45 系统总体电路设计 .56 系统工作原理及电路分析 .56.1 系统硬件部分工作原理及电路分析 .56.1.1 单片机控制部分 .66.1.2 数码管显示部分 .96.1.3 语音提示部分 .126.2 系统软件实现流程图 .156.2.1 秒表程序流程图 .166.2.2 主程序流程图 .166.2.3 定时器程序流程图 .177 结束语 .18致谢 .18参考文献 .19附录 1.20附录 2.21附录 3.21附录 4.22附录 5 论文答辩控制器使用说明书附录 6 中英文文献翻译1 引言1.1 选题背景及现状随着经济的进步，大规模集成技术的高度发展和计算机技术的飞速前进，推动着语音技术的发展。在数字音频技术和多媒体技术迅速发展的今天，传统语音录放电路设计十分复杂，开 发工具十分昂贵， 语音录 制及软件编制工作量巨大，而且语音效果也不甚理想，尤其在投资不大的产品系统中最为突出，从而制约了这一技术的应用和发展。在越来越多的领域里，人们逐渐意识到使用语音交互界面的巨大价值，已经开始尝试采用语音技术，并且在不少的领域里取得了喜人的成果。语音技术已经从锦上添花的点缀，变为实实 在在为用户提供便利的重要特征与内涵，也成为衡量电子电器产品的一个重要标志。近几年集成电路技术飞速发展，国内外单片语音集成电路领域出现了重大变革，产生了许多新的技术和产品，开拓了更广泛的应用领域， 语音电路已经迅速 发展成为当前“会说话 ”电子产品，是家电产品、通信产品和网络化产品中不可或缺的重要集成电路器件，并且成为一个多品种、多规格、多系列、多元化的庞大语音集成电路体系。朝着更大容量，更优音质，更高智能，更具有灵活性的方向发展。在通 讯设备、电话 机、智能仪器仪表、治安报警系统、语 音报站/报数/报价器、语音复读机、教学 仪 器、智能玩具、高档电子礼品等场合获得了广泛的应用。在 师范教学过程中，微格教学是一个很重要的教学活动。大量研究表明，微格教学是一种行之有效的师资 培育策略，它既能 获得相当多的受教者的喜爱与支持，也能积极引导受教者改变教学态度与教学观念，更能有效协助受教者学习教学技巧与策略。微格教学是一种花费昂贵的师资培育策略。无论 是方便新颖的电 化器材、配 备齐全的实验 教室、内容 丰富的行为量表、具体可观的教学录像带、均构成微 格教学之巨额花费，而其系统化过程所耗费的人力、时间与反馈资源，功能强、扩展灵活、微型化和使用方便等 优点，广泛应用于各行各业。本选题将充分利用单片机技术实现微格教学的定时控制与提醒功能。单片机的应用在后 PC 时 代得到了前所未有的发展，但对处理器的综合性能要求也越来越高。综观单片机的发展也成为巨大的投资。尤其对教育经费贫乏大量师资需要培育的发展中国家来说，经费的 投入不能不考虑。单片机又称单片微控制器,它不是完成某一个逻辑功能的芯片,而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。单片机具有体积小、功耗低、控制，以应用需求为目标，市场越来越细化，充分突出以“ 单片” 解决问题 ，而不像多年前以 MCS51/96 等处理器为中心，外扩各种接口构成各种应用系统。 单片机系统作为嵌入式系统的一部分，主要集中在中、低端应用领域 8 位、16 位、32 位单片机共同发 展 这是当前单片机技术发展的另一动向。长期以来，单片机技术的发展是以 8 位机为主的。随着移 动通讯、网络技术、多媒体技术等高科技产品进入家庭， 32 位单片机应用得到了长足发展。低电压与低功耗自 80 年代中期以来，NMOS 工艺单 片机逐渐被 CMOS 工艺代替，功耗得以大幅度下降，随着超大规模集成电路技术由 3m工艺发展到1.5、1.2、0.8、0.5、0.35 近而实现 0.2m工艺，全静态设计使时钟频率从直流到数十兆任选，都使功耗不断下降。Motorola 最近推出任 选的 M.CORE 可在 1.8V 电压下以 50M/48MIPS 全速工作，功率约为 20mW。可靠性及应用越来越水平高和互联网连接已是一种明显的走向。所集成的部件越来越多；NS（美国国家半导体）公司的单片机已把语音、图象部件也集成到单片机中，也就是说， 单片机的意义只是在于单片集成电路，而不在于其功能了；如果从功能上讲它可以讲是万用机。原因是其内部已集成上各种应用电路。功耗越来越低和模拟电路结合越来越多。随着半导体工艺技术的发展及系统设计水平的提高，单片机还会不断产生新的变化和进步，最终人们可能发现：单片机与微机系统之间的距离越来越小，甚至难以辨认。1.2 设计思想从众多的语音芯片的性价比上看，美国 ISD 公司的生产的语音芯片可谓是一支独秀。在对 ISD 语音芯片的开发运用中，可分为两种设计思路。第一种是只单独应用 ISD 语音芯片设计进行录/放功能的电路。第二种是将 ISD 语音芯片与单片机相结合的电路，用单 片机进行控制， 实现更多的功能，根据不同的外界情况有目的得进行语言交流。本设计采用第二种设计思路，即用 ISD1820 语音芯片与 AT89C51 单片机相结合。用 单片机控制语音芯片。来实现对语音的分段 录音和循环播放。 单片机性能可靠，程序设计灵活方便，抗干扰能力强，运行稳 定，从而使这一技术得到了广泛的应用。1.3 论文内容安排论文引言主要阐述选题的背景及现状、论文的设计思想，指明了论文的设计方向，接着是对单片机和语 音芯片选取分析，接着分别是语音录放系统的硬件设计和软件设计，在参阅相关 资料的基础上完成了对语音的分段录取和播放，在硬件设计方面，由单片机、语音芯片和存储电路等电路共同实现对语音的分段录音和播放，软件设计方面，采用汇编语言独立编写了程序。介绍 ISD18120 语音芯片应注意的问题，以及进一步的改进方向，整篇 论文层 次鲜明， 结构严谨。近年来，伴随着高校本、专科生及研究生教育事业不断向广度和深度发展,参加论文答辩的大学生人数逐年增加,但是由于师资与教学硬件设施得不到及时补充,使得原有的教务管理方法远远不能适应形势的需要,教务管理不再适用传统的手工管理方式。目前国内各高校都实现了信息化的改造,教务管理对实现信息化、现代化的要求非常迫切。大学生论文答辩是高校教务管理的关键一环,如果其实现了管理的信息化,必将大大减轻教务人员的工作量、提高工作效率、避免差错的发生,因此很有必要设计出一套实用的论文答辩系统。本文所设计的论文答辩定时控制器电路正是基于此方面的空缺，利用人们最为常见的数码管显示、语 音提示功能来完成在答辩过程当中毕业生对时间的控制及老师对学生开始、暂 停、结束的提示，以免 毕业 生因为不知道过了多长时间而不能完成答辩内容和老师对学生反复提示而产生厌倦的心情。2 设计方案论证对于此系统的设计方案主要有二种，第一种：全部采用数字电路来实现，此方案定时控制电路较为复杂、体积庞大、制作起来有一定的困难，并且不能保 证工作的稳定性，给显示电路、语音电路不好接口；第二种：系统主要部分使用单片机来完成，辅助部分采用数字 电路完成， 这种设计方案具有相当多的优点，硬件电路简单、 稳定性高、容易制作、体 积相当的小、程序在内部运行、便于升级改进，对有一定的编程基础的人来说，是一种很好的选择，这样既可以把所学习过的知识融合到一起，又对所学课 程进行一次很好的巩固。因此，通过对以上两种方案的比较论证，可得出 结果是第二种方案优于第一种方案，其优点较多，比较适合用来设计此系统。故采用第二种方案。 3 系统功能描述本系统主要针对高校毕业生论文答辩时进行时间显示和语音提示来设计的，根据设计任务及实际需要，共 设置三个定时时间， 实际 操作时可根据具体情况来选择，另外附加一个秒表功能。该系统共设置 S1、S2、S3、S4 四个功能按键，其中功能键 S1 作为功能键，功能键 S2 作为功能选择键 兼开始键，功能 键 S3 作为暂停键兼中间值记录键，功能 键 S4 作为复位键兼停止键。在初始状态下，需进行功能选择，方可进入某一种功能，此时按住功能键 S1 不放，再按功能键 S2 可在 10 分钟、15 分钟、20 分钟定时器及秒表四种功能之 间转换，然后松开功能 键S1 即可转到所 选择的功能区，转换时，数码管显示数字“1” 、“2”、“3”、“4”，以表示选择第几种功能。当选择了某一种功能后，数码管显示 “0 0 0 0 0 0”，表示系统处于等待开始状态，此时按下功能 键 S2 即可启动定时器或者秒表功能。当选择了定时器功能后，按下功能键 S2 松开后即启动定时器，同时语音提示“注意，答 辩现在开始！” 、数码管显示已用时间，当离 结果时间分别为 2 分钟、3 分钟、4 分钟时，则语 音提示“ 注意，时间 不多了，请注意时间！” ，同 时数码管显示时间不停；当到了 10 分钟、15 分钟或者 20 分钟时， 语音提示 “时间到，答辩结果！”，数 码管显示时间停留在最后的时间上，此时只能按复位键返回该定时器的初始状态，等待下一位答辩者开始，按功能键则重新在四种功能之间选择；在此答辩期间，如果没有到 8 分钟或者 12 分钟或者 16 分钟时，可以按功能键 S3 暂停和按功能键 S4 复位， 暂 停后如果再按 S2 则继续，按功能 键 S4 则复位。如果选择了第四种功能即秒表功能的时候，数码管显示“0 0 0 0 0 0”表示等待状态，此时按功能键 S1 则重新返回功能 选择 状态，按功能键 S2 则跑表 计时开始，数 码管显示分、秒、跑秒，此时 如果按一下 S3 则记录一次中间值，当所有的需记之秒数都记完之后，按停止键则停止跑秒，然后再按功能键 S3 则显示刚才所记之中间值，显示完后返回跑秒的初始状态，等待下一次跑秒记时开始，按功能键 S2 则重新开始跑秒，按功能键 S1 则返回功能 选择。在上电初始化状态下，如果直接按功能键S4，则 直接选择 15 分钟定 时功能。4 系统总体设计由于此系统采用可编程器件单片机来设计，因此它的设计包括两部分：系统的硬件设计与软件设计。4.1 系统硬件总体框图因为实现的是定时功能，所以可以采用单片机本身所具有的时钟功能来完成时间的走时功能，外部电 路只需配备相应的时钟电路、显示电路、 语音提示电路和按键就能完成了。其组 成如图 1 所示：图 1 系统硬件总体框图4.2 系统软件总体流程图之所以采用单片机，是因为单片机外围电路较为简单，有许多功能可以用软件的方式来实现，正因为如此，软件的设计占有相当重的分量。此系统更是如此，它的软件设计主要包括三个方面的内容：功能选择的按键判别处理、定时器的功能实现和秒表的功能实现。其流程如图 2 所示：AT89S52复位时钟按键显示蜂鸣语音图 2 系统软件总体流程图初始化按键判别定时器 秒表标志位判别10 分钟定时 20 分钟定时 15 分钟定时5 系统总体电路设计本系统主要有三部分电路：单片机控制部分、数码管显示部分、语音提示部分组成。 单片机控制部分主要有电源电路部分、独立键盘部分、蜂 鸣器提示电路、语音提示电路控制部分和单片机的复位电路及时钟电路及数码显示电路和语音提示电路的接口等组成；数码管显示部分主要有数码管和它的驱动电路组成；语音提示部分有三个 ISD1820P 语音模块的录放电路及其语音放大电路 TDA288M组成。由于三部分电路画在一起面积庞大，不便于作图及制板，所以分三部分分别画图及作板，中间用插接件 进行连接， 详情请查看附 页图6 系统工作原理及电路分析6.1 系统硬件部分工作原理及电路分析由于本系统主要有三部分电路：单片机控制部分、数码管显示部分、语音提示部分组成，下面分别介绍三部分电路的工作原理及进行电路分析。6.1.1 单片机控制部分 电源电路由于本系统电源电路要为单片机、语音模块 ISD1820 两个相对来说要对电源要求较高的模块供电，所以采用了变压器降压经整流滤波后由集成稳压器7805 稳压后给整个系统提供+5V 电圧的方式。 电路图如图 3 所示，其中 IN-AC为 9V 交流变压器输入端，D1、 D2、D3、D4 构成桥式整流电路，经 C6（3300uF）大滤波电容滤波后送入集成稳压器 7805 输入端，由输出端输出后再由C7（1000uF）滤波后整个系 统供电。在此 电源电路中，C4、C5 为交流高频耦合电容，防止交流高频信号经电源电路串入系统， 对系统构成干扰。 R5 和 LED 组成电源指示电路，显示电路是否工作。C4103C5103C63300D1D2D3D4VCC12IN-AC9VVin1GND2Vout 3IC2 7805LEDLEDR51KC71000u图 3 电源电路由于 7805 普遍采用 TO-220 封装，其 Vi-Vo2V。所以选用较为常见的交流9V 变压器， 7805 上的圧降 Vi-Vo=5V，在它的可承受范围之内。其封装形式如下图 4 所示。图 4 7805 封装 键盘控制电路 由于本系统共有四个功能，所以其硬件实现功能部分主要为按键，显示部分和语音提示部分为其附助功能，然后通过软件部分对按键进行识别来进行功能选择， 这里采用循环方式 对四个功能进行循环选择；由于按键较少，所以形式上采用独立式按键。如图 5 所示。独立式按键使用起来较为简单，每一个按键占用一个端口；在软件编程上也较为简单， 对每一个按键进 行检查， 检查到按下就执 行相应的功能。R35.1KR45.1K S1S2S3S4VCCP3.2P3.3P3.4P3.5R25.1KR15.1K图 5 独立式按键 时钟电路单片机必须在时钟的驱动下才进行工作。单片机内部有一个高增益的反相放大器，用于构成振荡器。反相放大器的输入端为 XTAL1，输出端为 XTAL2，分别是单片机的 18 脚和 19 脚。在 XTAL1 和 XTAL2 两端跨接石英晶体及两个电容就可以构成稳定的自激振荡器。如图 6 所示， 电容 C2 和 C3 通常取 30pF 左右，对振荡频率有微调作用。振 荡频率范围一般是 1.2MHZ12MHZ 。较为常见的多取为 6MHZ 和 12MHZ。本系 统中取 6MHZ。C230pC330pXTAL6MX1 X2X1X21 91 8AT89S52图 6 时钟电路 复位电路在 MCS 系列的单片机中，最为常见的和常用的复位 电路便是如图 7 所示的复位电路，它能有效有实现 上电自动复位和手动复位。RST 引脚是复位信号的输入端，复位信号为高电平有效，其有效时间就持续 24 个振荡周期以上才能完成复位操作，若使用 6MHZ 的晶振，则需持续 4S 以上才能完成复位操作。图 7 中，在通电瞬间，由于 RC 的充 电过程，在 RST 端出现 一定宽度的正脉冲，只要该正脉冲保持 10mS 以上，就能使单片机自动复位。在 6MHZ 时钟时，通常 C1 可取22F，R7 可取 1K，这时就能可靠的上电自动复位和手动复位 4。但是，对于CMOS 型的 AT89S52，由于在 RST 端内部有一个下拉 电阻，帮可将外部电阻去掉，而将外接电容减小至 1F，这里为确保无误，电 阻没有去掉，而换为 10K。R710KS5 C11uVC CAT89 S5 22 094 0VC CR STGND图 7 复位电路 语音提示控制电路R115.1KR8100R125.1KR9100R135.1KR10100VCCP00 P01 P02A B CQ18550Q28550Q385501 2 3J2 CT-KZA B CP00P01P02393837AT89S52图 8 语音提示控制电路本系统语音提示电路为一单独电路，通过接口与其控制电路相联，间接的受单片机控制。如图所示，语音录放模块 ISD1820P 有一个播放控制端 2 脚PLAYE，受高电平控制，只要有一个高电平触发即可播放所录的语音。所以，单片机控制电路部分通过编程分别单独控制三个三极管 Q1、Q2、Q3 的导通与截止，以便在 A、B、C 三处分别获得高电平或者低电平，分别控制它们在不同的时间点上播放不同的语音以进行语音提示。其中 J2 为插接件，与语音电路相联接，控制语音电路何时播放语音。 蜂鸣器提示电路R14470P3.7VCCQ48550图 9 蜂鸣器提示电路蜂鸣器提示电路如图 9 所示，它主要为按键按下时进行服务。它的功能主要包括按键正确按下时进行单声蜂鸣提示，非正确按下时不断地进行蜂鸣提示，或者程序出错时不断地进行双声蜂鸣提示。Q4 为蜂鸣 器的驱动三极管，发射极与蜂鸣器相连，基极与 R14 相连 接到 AT89S52 17 脚 P3.7 口上，受程序控制导通与截止；集电极直接与地相连。 6.1.2 数码管显示部分单片机 AT89S52 的串行口 RXD 和 TXD 是一个全双工串行通信口，工作在方式 0 下可作同步移位寄存器使用，其数据由 RXD(P3.0)端串行输入或者输出；而同步移位的时钟由 TXD(P3.1)端串行输出，在同步时钟的作用下，实现由串行到并行的数据通信。采用串口静态显示方式，比 动态显示亮度大些，程序也比 较简单。显 示电路原理图如图 10 所示：这里数码管的驱动电路使用 TTL 系列的 74LS164。74LS164 采用双列直接式 DIP14 封装，其内部实际 上是一个串行输入、并行输出的 8 位移位寄存器，有两个串行数据输入端 A、B 可控制数据输入。当 A、B 任意一个为低电平，则禁止新数据输入，在时钟端（ CP）脉冲上升沿作用下 Q0 为低电平。当 A、B 有一个为高电平， 则另一个就允许输 入数据，并在 CP 上升沿作用下决定 Q0 的状态。其时序图如图 11 所示，逻辑 真值表见表 1 所示。12J1A1B2Q03Q14Q25Q36Q410Q511Q612Q713CLK8MR9U274LS164A1B2Q03Q14Q25Q36Q410Q511Q612Q713CLK8MR9U374LS164A1B2Q03Q14Q25Q36Q410Q511Q612Q713CLK8MR9U474LS164A1B2Q03Q14Q25Q36Q410Q511Q612Q713CLK8MR9U574LS164P3.0P3.1A1B2Q03Q14Q25Q36Q410Q511Q612Q713CLK8MR9U674LS164A1B2Q03Q14Q25Q36Q410Q511Q612Q713CLK8MR9U774LS164abfcg deDPY76421910a bc de f g5dpdp a bfcg deDPY76421910a bc de f g5dpdp a bfcg deDPY76421910a bc de f g5dpdp a bfcg deDPY76421910a bc de f g5dpdp a bfcg deDPY76421910a bc de f g5dpdp a bfcg deDPY76421910a bc de f g5dpdpVCCD11N4007D21N4007D31N4007D41N4007VCC图 10 数码管显示电路在表中,H 表示高电平，L 表示低电平， X 表示任意电平，表示低电平到高电平的跳变， QA0,QB0,QH0 表示 规定的稳态条件建立前的电平,Q An,QGn 表示时钟 最近的前的电平表 1 74LS164 逻辑真值表INPUT OUTPUTMR CP A B QA QBQHL X X X L LL此外采用共阳极分段式 LED 数码管显示，用 74LS164 来驱动。由于74LS164 在低 电平输出时候，允 许通过的电流可达到 8mA，因此无需添加驱动电路就可以，与动态扫描相比 较，无需 CPU 不停的扫 描，频繁地为显示服务，节省了 CPU 时间。图 11 74LS164 时序图设计中使用的是共阳极数码管，所以要点亮某一段 LED，只须给此段送低电平即可，显示字型编码如表 2 所示，欲 显示的字符可以从表中查找。数 码管工作时候电压不能太高，否则容易 损坏， 为了方便和降低成本，对显示电路中的数码管供电采用经过四个二极管降压后再给数码管供电的方法，降低了其工作电压，增加了其寿命。表 2 共阳极 7 段 LED 显示字型 编码表显 示字符 共阳极段 选码 显 示字符 共阳极段选码0 0C0H C 0C6HH L X X QA0 QB0.QH0H H H H QAn.QGnH L X L QAn.QGnH X L L QAn.QGn1 0F9H D 0A1H2 0A4H E 86H3 0B0H F 8EH4 99H P 8CH5 92H U 0C1H6 82H H 89H7 0F8H N 0ABH8 80H O 0A3H9 90H R 8CHA 88H - 0BFHB 83H L 0C7H6.1.3 语音提示部分本系统中的语音电路采用美国 ISD 公司于 2001 年推出一种单片 820 秒单段语音录放电路 ISD1820P，它的基本结构与 ISD1110、1420 完全相同，采用CMOS 技术，内含振荡器， 话筒前置放大，自 动增益控制，防混淆滤波器，扬声器驱动及 FLASH 阵列。 语音信号的功率放大使用常用在随身听、便携式的 DVD等音频放音用的 TDA2822M 集成功放电路，且有电路简单、音质好、 电压范围宽等特点，是业余制作小功放的 较佳选择，因此本 设计 中选用这种功放。 。对于ISD1820P 及 TDA2822M 的描述如下： ISD1820P 的主要特性表 3 ISD1820 的特性使用方便的单片8至20秒语音录放 外接电阻调整录音时间高质量，自然的语音还原技术 内置喇叭驱动放大电路边沿电平触发放音 10，000次录音周期（典型）自动节电，维持电流0.5X A 3-5V单电 源工作不耗电信息保存100年（典型值） 借助专用设备可以批量拷贝 ISD1820P 的封装形式图 12 ISD1820 封装图 ISD1820P 的引脚描述1) 电源(VCC) ：芯片内部的模拟电路和数字电路使用的不同电源总线在此引脚汇合， 这样使得噪声最小。去耦电容应尽量靠近芯片。2) 地线(VSSA, VSSD)： 芯片内部的模拟电路和数字电路的不同地线汇合在这个引脚。3) 录音 (REC)： 高电平有效。只要REC变高(不管芯片处在节电状态还是正在放音) ，芯片即开始录音。 录音期间，REC必须保持为高。REC变低或内存录满后，录音周期结束，芯片自动写入一个信息结束标志 (EOM)，使以后的重放操作可以及时停止,然后芯片自动进入节电状态。(注：REC 的上升沿有84毫秒防颤，防止按键误触发) 。4) 边沿触发放音(PLAYE) ：此端出现上升沿时，芯片开始放音。放音持续到EOM标志或内存结束，之后芯片自 动进入节电状态 。开始放音后，可以释放PLAYE。5) 电平触发放音(PLAYL) 此端从低变高时，芯片开始放音。放音持续至此端返回到低电平，或遇到EOM 标志，或内存结束。放音结束后芯片自动进入节电状态。6) 录音指示 (/RECLED)：处于录音状态时，此端 为低，可驱动LED。此外，放音遇到EOM标志时，此端 输出一个低电平脉冲，此脉冲可用来触发PLAYE ，实现循环放音。7) 话 筒输 入(MIC) ：此端连至片内前置放大器。片内自动增益控制电路(AGC) 控制前置放大器的增益。外接话筒应通过串 联电容耦合到此端。耦合电容值和此端的10K输入阻抗决定了芯片频带的低频 截止点。8) 话筒参考(MIC REF) ：此端是前置放大器的反向输入端。当以差分形式连接话筒时，可减小噪声，提高共模抑制比。9) 自动增益控制 (AGC)AGC动态调整前置增益以补偿话筒输入电平的宽幅变化，使得录制变化很大的音量(从耳语到喧嚣声)时失真都能保持最小。通常4.7uF的电容器在多数 场合下可 获得满意的效果。10) 喇叭输出(SP+,SP-)：这一对输出端可直接驱动8以上的喇叭。单端使用时必须在输出端和喇叭之间接耦合电容，而双端输出既不用电容又能将功率提高至4倍。 SP+和SP-之间通 过内部的50K的电阻连接，不放音时为悬空状态。外部时钟(XCLK) ：此端内部有下拉元件，只 为测试用，不用连接。11) 振荡电阻(ROSC) ：此端接振荡电阻至VSS ，由振荡电阻的阻值决定录放音的时间。12) 直通模式(FT) 此端允许接在MIC 输入端的外部语音信号经过芯片内部的AGC 电路、滤波器和喇叭 驱动器而直接到达喇叭输出端。平时FT 端为低，要实现直通功能，需将FT端接高 电平，同时REC、PLAYE 和PLAYL保持低。 ISD1820P 的基本应用 电路REC REC1PLAYE2PLAYL3 MIC 4MICREF 5AGC 6SP- 7VSSA 8SP+ 9ROSC10 VCC 11FT12RECLED13VSSD14IC1ISD1820PR2 200KC6102R11KC7 4.7UFC8104C9104C3220UFC1104LEDMIC1MICR64.7KR54.7KR31KS1上上PLAYLVCCPLAYE上上图 13 ISD1820 的基本应用 电路 ISD1820P 的操作方式电源电压3-5V，在 录放模式下，按住REC录音按键不放即录音， RECLED灯会亮起，录音在松开按键时 停止，放音有三种情况：1) 边 沿触发放音，按 PLAYE键一下即将全段语音放出，除非断电或语音结束不能停止放音；2) 电平触发放音，按住PLAYL键时即放音，松开按键即停止；3) 循环 放音，置循 环 放音开关闭合，按动PE键 即开始循环放音，只能断电才能停止。 4) 在直通模式下，直通开关闭合， 对话筒说话 会从喇叭里扩音播放出来，构成喊话器功能，由于该模式下的话筒放大同时经过 AGC 自动增益调节和带通滤波器，其音质比通常的话筒放大器要好很多，而且不会出现喇叭过载的情况。如果用户不需要直通模式，而且对电路的静态耗电有要求，就可以改变话筒的接入方式，将话筒下端的偏置电阻接到 RECLED 端， 这样，在平 时由于 RECLED 端为高电平话筒没有电压电流，整个电路的耗电几乎为零。但这种方式下直通模式不能工作。如果用户只需要电路做放音用，可以在芯片录好音测试无误后，将芯片的 REC 端长期接低电平。取消 REC 按键，这样可以防止意外抹音。 TDA2822M 功放集成电路一般的集成功放电路外围元件较多且需要较大的散热器。本文介绍的功放电路简单，自制方便。TDA2822集成功放电路常用在随身听、便携式的DVD等音频放音用；功率不是很大但以可以满足您的听觉要求了，且有电路简单、音质好、电压范围宽等特点，是业余制作小功放的较佳选择，因此本设计中选用这种功放。集成电路TDA2822M为8脚双列直插式封装，如果买不到可用TDA2822 代替，TDA2822的封装与TDA2822M相同，它 们区别在于 :TDA2822M从3V 到15V均可工作，而TDA2822的最高工作电压只有8V。使用 TDA2822必须把电压降到8V以下。R1的数值要求不拘，一般选用10k的碳膜电阻。 C1可选用0.1uF 的涤纶电容，C2为100uF/16V的电解电 容。使用时应注意：由于本功放为直接耦合，所以输入信号不能带直流成分。如果输入信号有直流成分则必须在输入端串接一只4.7-10uF 左右的电容隔开，否则将有很大的直流电流流过扬声器，使之发热烧毁。在使用中发现，音量开得最大时TDA2822M发热烫手，可以 给TDA2822M制作了散热器。散热器可以用厚lmm，长38mm，宽25mm的铝片制成。并在散热片上开56个长10mm，宽lmm的槽，再把做热片沿虚线折成 “口”形。装散热器时先在TDA2822M上放点硅脂（硅脂可剖开3AX31或3AX81管壳中取）。应注意的是把TDA2822M的引脚数写在散热片的侧面，以免焊接时出 错。加散 热器后，音量开至最大散热器只暖一点，散热效果不错。此法也可用于其它小集成电路的散热。用两个功放电路做成立体声功率接续器，来推动两个小音箱，效果很好。电路如图14所示。用一块TDA2822M功放集成电路接成BTL方式， （单声道使用，立体声时要两片）外围 元件只有一只电阻和两只电容，不用装散热器，放音效果也令人满意。R410K12345678IC2TDA2822R74.7R84.7C11104C12104C10102C410uC210uSPEAKER2C5220uINPUTVCC图 14 功放电路6.2 系统软件实现流程图考虑本系统共设置了四个功能，所以主程序主要是对按键的处理，对按键处理完以后再分别转至不同的功能区，在各个功能区里面，再给各个按键赋于不同的功能值，使其能在各个不同的功能区里面实现不同的功能。这里面分为两个大方面，一个是定时器功能区，一个是秒表功能区。其中定时器功能区再根据在功能选择的时候赋予的不同的标志值以区分是 10 分钟定时器、15 分钟定时器、还是 20 分钟定时器，然后再 对开始， 暂停和复位进行控制，在这当中对语音控制端加以控制就能实现语音提示；在秒表功能区里，首先对功能键优先处理，然后再对开始，中间值记录及显示，停止进行控制就行了。6.2.1 秒表程序流程图秒表程序流程图如图 14 所示，功能键 S1 作为功能键用，功能键 S2 作为秒表的开始键用，而功能键 S4 则作为停止键用，在停止之前功能键 S3 作为中间值的记录键，能记录 n 个中间值 ；在停止之后则作为调显示键用，用以调出刚才所记录的中间值，调完之后则 返回，判断是重新 进行功能 选择还是重新开始秒表。6.2.2 主程序流程图在图 15 中，S1 作为功能键用；S2 作为功能选择键用，反复按 S2 可在四种功能之间进行反复切换；而 S4 则作为在初始化状态下 15 分钟定时器的直通选择键，即按 S4 可直接 进入 15 分 钟定时器。上上上S1上上上S2上上上NN上上上Y上上T1S3上上上Y上上上上上S4上上上NYN上上T1YS3上上上上上上上上N上上上 NY图 14 秒表程序流程图6.2.3 定时器程序流程图定时器程序流程图如图 16 所示，S1 仍然作为功能键用；S2 作为开始键用，S3 作为暂停键 用， S4 作为复位 键用，从上到下看，第一个蜂鸣和语音指的是蜂鸣一声，然后语音提示“ 注意，答辩现在开始！” ；第二、三、四个蜂 鸣和语音指的是“注意， 时间不多了，请注意 时间！” ；第五个蜂鸣和语音指的是“时间到，答 辩结果！”。上上上上上S4上上上NYS1上上上S2上上上NS1上上上YKB1上1 10上上上YS2上上上NN S1上上上Y KB1上3 15上上上S2上上上NN S1上上上Y KB1上5 20上上上S2上上上NN S1上上上Y KB1上7 上上NYYYYN S1上上上 YN KB1=7?YN图 15 主程序流程图7 结束语本文所论述的论文答辩定时控制器系统采用了 AT89S52 单片机作为系统的中央控制单元，并结合软件 编程， 实现了进、出判断和显示以及其他主要功能，单片机的应用简化了系统操作，丰富了系统功能，符合未来产品的发展方向。系统可以方便的实现功能扩展，便于日后升级，只需修改程序即可。 该系统具有较高的性价比，很具有市 场发展潜力。上上上S2上上上 NY上上上上S1上上上 NY上上上上上T1S3上上上NY上上T1S2上上上NYS4上上上YN上上T1KB1=1上N上8上上 NY上上上上上10上上 NKB1=3上N上12上上 NY上上上上上15上上 NS4上上上NKB1=5上N上16上上 NY上上上上上20上上 N上上T1上上上上S4上上上NYYYYY图 16 定时器程序流程图致谢经过近几个月的艰苦奋战，我的毕业设计已接近尾声。在这几个月的时间里，我衷心感谢我的指导老师田教授，在课题选定、理 论 指导和方案的论证上，田老师对我精心的指导和耐心的鼓励，使我能够坚持到底，毕业设计有了圆满的结果。他渊博的知识，深邃的思想，严谨的治学风格、平易近人的处事态度和幽默风趣的话语， 让我在学习知识和解决问题时感到无比的轻松和愉快。至此论文定稿之际，对田老 师表示衷心的感 谢! 感谢老师能在繁忙之中抽出时间为我提供耐心的指导，帮我 们解决在设计过 程中遇到的种种问题。在做毕业设计期间，我还有幸得到其它老师的热心指导和同学们的大力帮助，正因为有了他们，我才能克服各种困难，顺利完成 毕业设计和论文。在这里一并向他们表示感谢！最后， 再次向各位领导、各位老师致以崇高的敬意和最衷心的感谢！参考文献1 张毅刚，彭喜元等.新编 MCS-51 单片机应用设计( 第二版). 哈尔滨工业大学出版社.20062 杨金岩，郑应强，张振仁.8051 单片机数据传输接口扩展技术与应用实例.人民邮电出版社.20053 楼然苗，李光飞.51 系列单片机设计实例.北京航空航天大学出版社.20064 李朝青单片机原理及接口技术M北京：北京航空航天大学出版社，20055 林波，李刚.通用 LED 数码管驱动电路 ICM7218BM .电子应用技术，19996 宋春荣等.通用集成电路速 查手册山 东科学技术出版社,2003.17 朱勇.单片机原理与应用技术清华大学出版社,2006.18 李名兆. 单片机语音合成技术J. 工业控制计算机 , 1994,(04) 9 颜世强，李树广. 公交车自动报站系统的设计J. 工业控制计算机 , 2004,(06) 10 徐凯, 田森平. 基于单片机控制的多路报站与 LED 显示系统的设计J. 交通与计算机 , 2005,(04) 11 李瑞成，张风艳. 语音芯片在单片机控制系统中的应用J. 山 东建材 , 2000,(03) 12 孙士尉. 利用单片机串口驱动多个 LED 显示的一种方法J. 河北工程技 术高等专 科学校学报 , 2005,(04) 13 唐颖，阮文海. 基于单片机的硬件编码键盘控制及显示器接口电路设计J. 浙江树 人大学学报 , 2004,(01)14 王敏，乔学光， 贾振安，禹大宽. 基于单片机控制的键盘接口