语音播报记事器报告

PAGEPAGE2语音播报记事器报告06电子信息1班龙祖连胡春贤目录一、方案的论证和比较……………………11.1单片机型系统的选择与论证………………11.2显示模块的选择与论证………..11.3时钟实现……………..……………2二、系统框图及工作原理……………22.1系统总体设计结构框图……………….……22.2系统的硬件电路设计………..…32.2.1单片机控制部分………….……………32.2.2液晶显示模块部分…………………..62.2.3键盘输入部分………………….….72.2.4时钟系统………………82.2.5语音系统………………10三、软件编程……..…143.1主程序流程图………………….…143.2键盘程序……….………………153.2.1按键使用流程图…………………….183.3LCD液晶显示流程图…….……193.4DS1302时间部分………….……21四、测试结果和结论……………………22五、参考文献……………..….…22附录……………………...21语音播报记事器报告摘要在设计中我们主要用到AT89S52芯片为系统控制核心，通过LCD来显示该设计的主要的功能,用6个按键来操作所有设计的控制,以及通过对单片机进行编程来实现对时间设置，按键控制及该时钟所拥有的功能进行控制。一、方案的论证和比较：1.1单片机型系统的选择与论证方案一：此方案采用AT89C51八位单片机实现。它内存较小，只有4K字节Flash闪速存储器，128字节内部RAM，32个I/O口线，两个16位定时/计数器，一个5向量两级中断结构，一个全双工串行通信口，无在线下载编程功能，也无在线仿真功能。只能通过编程器烧写成以.hex为后缀名的文件。方案二：此方案采用AT89S52八位单片机实现。它内存较大，有8K的字节Flash闪速存储器，比AT89C51要多4K。它可在线编程，可在线仿真的功能，这让调试变得方便。单片机软件编程的自由度大，可通过编程实现各种各样的算术算法和逻辑控制。而且体积小，硬件实现简单，安装方便。另外AT89S52在工业控制上也有着广泛的应用，编程技术及外围功能电路的配合使用都很成熟。综上所述，我们采用了第二个方案，即AT89S52。1.2显示模块的选择与论证方案一：采用LCD点阵显示，用来显示文字、图形、图像、等各种信息的显示屏幕。它均由LCD矩阵块组成。图文显示屏可与计算机同步显示汉字、英文文本和图形，该方案简单易行。但所需的元件较多，且不容易进行操作，可读性差，一旦设定后，很难再加入其他的功能，当加上日期、时间时增加了编程的难度。方案二：采用液晶（JHD529M1）显示器件，该液晶显示器件与同类型的图形点阵液晶显示模块相比，不论硬件电路结构或显示程序都要简洁得多，且该器件的价格也略低于相同点阵的图形液晶模块。而且此液晶显示平稳、省电、美观，更容易实现题目要求，对后续的功能兼容性高，同时有中文字库，也可以实现图像显示。只需将软件作修改即可，可操作性强，也易于读数，能同时显示日期、时间、星期且易于修改。综上分析，我们采用了第二个方案。1.3时钟实现方案一：采用软件实现，直接用单片机的定时器编程以实现时钟，优点节省硬件，缺点是编程复杂程序运行的每一步都需要时间，多一步或少一步程序都会影响记时的准确度，准确度较差。方案二：采用专用的时钟芯片实现时钟的记时，专用时钟芯片记时准确，容易控制，能够从芯片直接读出日期、时间、星期，更符合题目要求。综上分析，我们采用了第二个方案，时钟芯片选择常用的DS1302。二、系统框图及工作原理2.1系统总体设计结构框图以AT89S52芯片为核心，当它接到来自按键的信号后，在数码管上显示相应的信息，同时在LCD上也显示相应的信息，并且有已处理好的图片文字也显示出来。当接到来自时钟芯片的信号时，其内部程序将根据信号的类型进行处理，并且将处理的结果从其他的I/O口送到显示模块。处理过程所需的时间极短，并且液晶显示的显示时间稳定。系统设计框图如图1所示主控制主控制器键盘控制LCD显示LCD显示时钟控制部分时钟控制部分语音播报单片机复位语音播报单片机复位时钟振荡时钟振荡图1.系统设计框图2.2系统的硬件电路设计2.2.1单片机控制部分1)单片机的内部结构MCS-51单片机片内主要由振荡电路、中央处理器（CPU）、内部总线、程序存储器、数据存储器、定时器/记数器、中断系统和I/O口等模块组成，各部分通过内部总线紧密地联系在一起。2)单片机的振荡与时钟单片机必须在时钟的驱动下才能进行工作，MCS-51系列单片机内部有一个时钟振荡电路，只需外接振荡源，就能产生一定频率的时钟信号送到单片机内部的各个单元，决定单片机的工作速度。图2就是内部时钟工作方式的电路图，这是一种常用的方式。这种方式是外接振荡源，一般选石英振荡器。此电路在加电后延迟大约10ms振荡器起振，在XTAL2引脚产生幅度为3V左右的正弦波时钟信号，其振荡频率主要由石英晶振的频率决定。电路中两个电容C1、C2的作用有两个：一是帮助振荡器起振，二是对振荡器的频率起微调作用。C1、C2的典型值为30pF。晶振为12MHz。图2.振荡电路3)单片机的复位及复位电路=1\*GB3①复位状态计算机在启动运行时都需要复位，复位使中央处理器CPU和系统中的其他器件都处于一种初始状态，并从这个初始状态工作。MCS-51系列单片机有一个复位引脚RST。在MCS-51系列单片机的RST引脚上输入一个高电平信号，该高电平信号至少要维持两个机器周期以上的时间，单片机被复位。=2\*GB3②复位电路与其他计算机一样，MCS-51单片机系统的复位方法有上电自动复位、手动复位以及“看门狗”复位等。此最小系统采用手动复位电路。在系统运行过程中，有时可能对系统需要进行复位，为避免对硬件经常加电和断电造成的损害，我们可以采用手动复位。这种方法是将一个开关串联一只电阻后，再并联于电容C的两端，在系统运行过程中需要复位时只要使开关闭合，在RST引脚上就会出现一定时间的高电平信号，从而使单片机实现复位。图3.复位电路4）当AT89S52芯片接到来自键盘输入的信号以及时钟芯片的信号时，其内部程序将根据信号的类型来处理，并将处理的结果送到相对应的显示模块。本部分的硬件电路图如下：图4.单片机控制模块2.2.2液晶显示模块部分该模块是由JHD529M1液晶显示器件组成,其器件带中文字库是一种128X64显示模式，具有4位/8位并行、2线或3线串行多种接口方式，内部含有国标一级、二级简体中文字库的点阵图形液晶显示模块；其显示分辨率为128×64,内置8192个16*16点汉字，和128个16*8点ASCII字符集.利用该模块灵活的接口方式和简单、方便的操作指令，可构成全中文人机交互图形界面。可以显示8×4行16×16点阵的汉字，也可完成图形显示，低电压低功耗是其又一显著特点。其引脚功能为：由于本系统共用一个电源，所以第1，20脚为电源接地端；第2，19脚为电源正端；第3脚为对比度选择；第4脚为显示数据或显示指令数据端；第5脚为DB7~B0的数据被写到IR或DR；第6脚为使能信号端；第7~14脚为DB7~B0的数据线端；第15脚为串/并口选择端；第17为复位端，低电平有效；第18脚为LCD驱动电压输出端。其模块连接图如下：图5.液晶显示模块2.2.3键盘输入部分本系统中用到6个按键，用P1的8个I/O口接独立键盘即可满足需要，软件消除抖动处理，并能准确判断所需执行的相应程序。其中，P1.0~P1.5为键盘接口。判别有无键按下。将P1口输出置1，再进行查询，若全为1，表明无按键按下，否则，表明至少有一个键按下。在判断有键按下后，调用延时子程序，时间为15MS，再判断P1.0~P1.5的状态，如果仍然是有键按下，则确认键被真正按下，否则当做按键抖动处理。当确认有键按下后，使P1口为低电平，读入P1.0~P1.5的状态，若P1.0为0，表示按键S1按下，如此依次类推。键盘功能如下图：表2键盘基本功能表（K1）（时间设置）（K2）（取消）（K3）（加1）（K4）（减1）（K5）（闹钟设置）（K6）（确定）（K5）+（K6）（闹铃开关）注：（K1=S1，K2=S2，K3=S3，K4=S4，K5=S5，K6=S6）其电路图如下：图6.键盘模块2.2.4DS1302涓流充电时钟保持芯片的原理与应用DS1302通过简单的串行接口与单片机进行通信实时时钟/日历电路，并提供秒分时日日期月年的信息，每月的天数和闰年的天数可自动调整时钟。操作可通过AM/PM指示决定采用24或12小时格式，DS1302与单片机之间能简单地采用同步串行的方式进行通信。RAM的读/写数据以一个字节或可多达31个字节的字符组成的方式通信。DS1302工作时功耗很低保持数据和时钟信息时功率小于1mW，DS1302是由DS1202改进而来增加了以下的特性双电源管脚用于主电源和备份电源供应Vcc，为可编程涓流充电电源附加七个字节存储器，它广泛应用于电话传真便携式仪器以及电池供电的仪器仪表等产品领域。其电路图如下：图7.时钟模块2.2.5语音系统采用ARP9600语音芯片，并口控制。APR9600语音录放芯片，是继美国ISD公司以后采用模拟存储技术的又一款音质好、噪音低、不怕断电、可反复录放的新型语音电路，单片电路可录放32-60秒，串行控制时可分256段以上，并行控制时最大可分8段。与ISD同类芯片相比它具有：价格便宜，有多种手动控制方式，分段管理方便、多段控制时电路简单、采样速度及录放音时间可调、每个单键均有开始停止循环多种功能等特点，同时保留了ISD2500芯片的一些特点，都是DIP28双列直插塑料封装，在管脚排列上也基本相同。图一是APR9600的全功能使用电路图，图二是APR9600的管脚排列图。表（一）为管脚功能说明。在APR9600芯片的内部，录音时外部音频信号通过话筒输入和线路输入方式进入，话筒可采用普通的驻极体话筒，在芯片内话筒放大器（Pre-Amp）中自带自动增益调节（AGC），可由外接阻容件设定响应速度和增益范围。如果信号幅度在100mV左右即可直接进入线路输入端，音频信号由内部滤波器、采样电路处理后以模拟量方式存入专用快闪存储器FLASHRAM中。由于FLASHRAM是非易失器件，断电等因素不会使存储的语音丢失。

放音时芯片内读逻辑电路从FLASHRAM中取出信号，经过一个低通滤波器送到功率放大器中，然后直接推动外部的喇叭放音。厂家要求外接喇叭为16欧姆，实际试验用8-16欧姆均可，一般音量下输出功率12.2mW(16欧）。

APR9600的录放控制有多种操作模式，为普通用户使用提供了极大的方便。总的来说分为串行控制和并行控制两种，由芯片MSEL1（24脚）、MSEL2（25脚）、/M8（9脚）的设置来实现，功能表如表（二）。其中每种操作模式都有对应的有效键，而且同一个键在不同操作模式下可能有不同的功能。因此在芯片设计、使用前用户应详尽了解芯片的各种操作模式，选择最合适自己的方式设计，电路也会变得非常简单。一、并行控制模式在ISD芯片中要实现某键对某段的多段并行控制是十分复杂的，一般需要大量的二极管译码阵或单片机来辅助实现，另外在分段录音时也存在很多困难。而在APR9300芯片中却十分简单，每段都有对应的键控制，按哪一键就录、放哪一段，而且可以方便地对任意一段重新录音不影响其它段、对任意一段循环放音等。只是每段录音的最大时间是等分的，而且最多只能分八段。下面

以需要分四段为例说明：

并行四段控制需要将芯片的MSEL1端置1（高电平）、MSEL2端置0（低电平）、/M8端任意。模式置好后开始录音，置RE端为0，压住/M1即听到"嘀"一声BUSY指示灯亮起即开始录音第一段，松键时又听到"嘀"一声BUSY指示灯熄灭即录音停止。/M2、/M3、/M4分别录其他三段。录音时可以不按顺序，先录任意一段均可，不满意可重新录音。每段的最大时间为15秒（以全片60秒录音计），录满时指示灯熄灭并响"嘀嘀"两声，当然实际每段录音可以长短不一。置RE端为1即是放音状态，按一下/M1即放音第一段，放音期间再按一下/M1即停止放音，如果压住/M1键不放即循环放音第一段直到松键。/M2、/M3、/M4均分别控制第二、三、四段。/CE键为停止键，放音期间按一下它也能停止放音。

其它并行二段、八段的控制使用方式相同。二、串行控制模式串行控制方式用到的键要少得多，它仅需要一、二个键来控制所有的语音段录放，而且段数可以足够多，每段也没有时间限制。只是在选段上没有并行控制模式方便。

置MSEL1、MSEL2均为0，在录音时/M8置1。置/RE端为0为录音状态，按住/M1即开始录第一段，松键即停止。再按住/M1即录第二段，如此一直分段录音，直到芯片溢出。

在放音时（/RE=1）有两种状态，/M8置1为串行顺序控制方式，按一下/M1即放音第一段，再按一下即放第二段，如此顺序逐段放音，到最后一段结束时即停止放音，必须按一下CE键复位，然后再按/M1键就可以又从第一段放音。这种方式下的段不可选择只能按录音的顺序播放，适合走马灯、流程控制等电路使用；/M8置0为串行选段控制方式，按一下/M1只能放音第一段，再按还是放音第一段。这时的/M2有效成为快进选段键，每按一下/M2即向后移动一段，例如现在按了三下/M2，再按/M1就放音第四段。因此可以实现选段放音。按/CE键复位为第一段。

APR9600芯片还有其它几种控制方式，用户可根据需要自行实验设计。

APR9600的电性能参数：电源电压4.5-6.5V，静态电流1uA，工作电流25mA。其外接振荡电阻与采样率、语音频带、录放时间的关系见表（三），该电阻可以根据用户需要的时间和音质效果无级调节。语音电路原理图三、软件编程3.1主程序流程图开机LCD液晶屏幕显示“日历、时间和闹铃开/关”信息。调用系统初始化程序，调用键盘子程序，调用读时间芯片时间子程序，调用时钟芯片初始化/改写程序，调用显示时间日期子程序。开始开始调用延时600MS子程序调用延时600MS子程序T0定时中断初始化T0定时中断初始化LCD写指令子程序LCD写指令子程序定时时间为50MS定时时间为50MS调用显示时间子程序子程序调用显示时间子程序子程序调用LCD初始化子程序调用LCD初始化子程序调用显示日期子程序调用显示日期子程序LCD写指令子程序LCD写指令子程序调用键盘子程序调用键盘子程序LCD写数据子程序LCD写数据子程序调用读时间芯片时间子程序调用读时间芯片时间子程序第一行显示完？N第一行显示完？NY调用更新显示单元的内容子程序调用更新显示单元的内容子程序YN显示二，三，四行程序显示二，三，四行程序LCD全屏显示程序LCD全屏显示程序NY3.2键盘程序判断是否有按键按下，没有则不停查询，如有并调用相应液晶显示子程序。K3键有无键闭合？有无键闭合？K3键有无键闭合？有无键闭合？NNK1键有无键闭合？YK1键有无键闭合？LCD写指令子程序NLCD写指令子程序LCD字显示子程序LCD写指令子程序YLCD字显示子程序LCD写指令子程序键释放？键释放？LCD字显示子程序YLCD字显示子程序键释放？N键释放？K4键有无键闭合？YK4键有无键闭合？NK2键有无键闭合？K2键有无键闭合？YLCD写指令子程序NLCD写指令子程序YLCD字显示子程序LCD写指令子程序LCD字显示子程序LCD写指令子程序LCD字显示子程序键释放？LCD字显示子程序键释放？Y键释放？YN键释放？N11221212K5键有无键闭合？K5键有无键闭合？YLCD写指令子程序LCD写指令子程序LCD字显示子程序LCD字显示子程序键释放？键释放？YNK6个键有无键闭合？K6个键有无键闭合？NNNYLCD写指令子程序LCD写指令子程序LCD字显示子程序LCD字显示子程序响应中断响应中断键释放？Y键释放？重复初值重复初值N返回返回3.2.1按键使用流程图设置/移位设置/移位K1设置K1取消设置K1取消K2加1键加1键K3查键查键减1键减1键K4确定确定K6设置/移位K1设置/移位K1取消K2闹钟设定K5取消K2闹钟设定K5加1键加1键K3减1键减1键K4确定确定K6闹钟开/关K5+K6闹钟开/关K5+K6（按键使用图）3.3LCD液晶显示流程图LCD液晶显示是通过调用初始化程序，写数据子程序，写指令子程序，地址转换子程序，汉字显示子程序，读忙状态子程序以及延时子程序组合。具体如下：3.3.1LCD初始化子程序子程序3.3.2写数据子程序调用忙子程序调用忙子程序调用延时子程序调用延时子程序启动写数据LCD写指令子程序启动写数据LCD写指令子程序读写线置0读写线置0清屏清屏启动使能控制线启动使能控制线LCD写指令子程序LCD写指令子程序传输数据调用延时子程序传输数据调用延时子程序调用延时子程序调用延时子程序设定方向及位移设定方向及位移返回返回LCD写指令子程序LCD写指令子程序调用延时子程序调用延时子程序返回返回3.3.4写指令子程序启动使能控制线3.3.3地址转换子程序子程序启动使能控制线传送指令起始行位置缓存单元传送指令起始行位置缓存单元字符/汉字显示起始位置字符/汉字显示起始位置调用延时子程序调用延时子程序两者求和两者求和使能控制线置0使能控制线置0返回存入起始位置缓存单元返回存入起始位置缓存单元返回返回3.3.5LCD显示汉字子程序3.3.6读忙状态子程序LCD显示汉字子程序LCD显示汉字子程序调用延时子程序设定字符/汉字显示起始位置调用延时子程序设定字符/汉字显示起始位置保存ACC数据显示行数置保存ACC数据显示行数置数据指令线清0调用调整地址单元子程序数据指令线清0调用调整地址单元子程序读写线置1LCD写指令子程序读写线置1LCD写指令子程序使能控制线置1LCD写数据子程序使能控制线置1LCD写数据子程序N8位传完没有？调用延时子程序8位传完没有？调用延时子程序连续输入内码程序连续输入内码程序使能控制线置0N使能控制线置0Y返回跳到下一行返回跳到下一行连续输入内码程序连续输入内码程序NY返回返回3.3.7LCD读写时序图1）先将RS，R/W置相应位，再将数据送到端口，E发一高电平脉冲将命令或数据写入JHD529M1，时序图见下图，程序见附件图9JHD529M1时序图2）JHD529M1读操作时序图图10JHD529M1读操作时序图3）JHD529M1写操作时序图图1JHD529M1写操作时序图3.4DS1302时间部分3.4.1将时间值写到1302时钟芯片上，其用干调整更准确时间，程序流程图如下图。其中内部定时