單片機式語音播報伏特表.doc

單片機式語音播報伏特表本文將介紹一種基于單片機的語音播報伏特表，該系統(tǒng)可以對直流電壓進(jìn)行比較高精度的測量并用語音播報該值。同時，亦可以通過改變ADC中REF（）和REF（+）的值實現(xiàn)對不同范圍的直流電壓的測量。 引言 傳統(tǒng)的伏特表在我們的日常生活及科學(xué)研究中起到了其獨特的作用，但是在科學(xué)技術(shù)日新月異、集成芯片在日常生活中的應(yīng)用越來越廣泛的今天顯得比較落伍：它們的量程往往在出廠以前就限定好的，不能根據(jù)具體使用場合進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整；測量精度有限；不能夠?qū)y量結(jié)果用語音播放出來。本文將介紹一種由單片機最小系統(tǒng)13、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路3 5、語音電路24、LED顯示電路13組成的單片機式語音播報伏特表。 1、硬件設(shè)計 整個系統(tǒng)的組成可以分成四大部分：單片機、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、語音電路、LED顯示電路。下面就主要的部分進(jìn)行具體介紹。 11、單片機 目前流行的單片機很多,其中89C51自帶有片內(nèi)ROM和一定數(shù)量的RAM，一般不需要擴展片外的存儲器，并且能和MCS51產(chǎn)品兼容。本設(shè)計選擇89C51單片機，如下圖所示：圖 11 89C51單片機 本設(shè)計選用簡單基本的經(jīng)典復(fù)位電路，它利用電容和電阻的充放電來產(chǎn)生一個達(dá)到時間要求的連續(xù)低電壓，并輸入到單片機的復(fù)位管腳。12、 模數(shù)轉(zhuǎn)換電路模數(shù)轉(zhuǎn)換選擇8位的ADC即AD0809，模塊分布如圖 12，測量范圍由REF(-)和REF(+)接的電壓決定，使用的時候可以根據(jù)具體的需求更改測量量程。工作原理如下：首先，地址控制模塊中，由單片機送來“通道控制信號”選擇我們所需要的通道，隨后ALE信號鎖定該通道。此時，外界的模擬輸入就可以通過“模擬輸入開關(guān)”進(jìn)入AD轉(zhuǎn)換器。這時，只要START信號一有效馬上就開始進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換。AD轉(zhuǎn)換的過程其實就是一個“和參考電壓比較，逐次逼近”的過程。由“256電阻階梯”模塊提供參考電壓，并在“開關(guān)陣列”的控制下，和輸入進(jìn)行比較，直到在“S”模塊中得到一個比較精確的數(shù)字化輸出值，這時由“控制/定時模塊”發(fā)送EOC信號通知外部AD轉(zhuǎn)換完畢。所的到的數(shù)字信號存于“輸出鎖存模塊”中，只要單片機來一個OUTPUT ENABLE信號即可輸出數(shù)據(jù)。 圖 12ADC模塊圖ADC芯片如下：圖 13ADC芯片圖模數(shù)轉(zhuǎn)換工作主要是由硬件完成的，其軟件部分相當(dāng)簡單.13、 語音播報從設(shè)計的要求、芯片的性能等方面考慮，設(shè)計時選擇了ISD1400。它的功能齊全，控制信號只使用89C51的I/O控制線。內(nèi)含64K/128K EEPROM存儲器、消除噪聲的話筒前置放大器和自動增益調(diào)節(jié)AGC電路、適合語音的專用濾波電路、具有極高溫度穩(wěn)定性能的時鐘振蕩電路及全部語音處理電路。這種電路還提了多種應(yīng)用方式選擇和接口，并可方便地應(yīng)用到各種集成化電子語音系統(tǒng)中。語音錄放組件可用于各種一段式語音留言裝置、語音報警及語音提示裝置中，能夠在電源斷開的情況下，長期保存信息。設(shè)計時具體的連接如下: 圖 14 語音系統(tǒng)ISD1420可分段存貯20秒語音信息，按每秒鐘可讀3個漢字計算，20秒可分段貯存609多個漢字語音。將ISD1420的A2A7與單片機CPU的I/O口連接，這樣可單獨提取64段語音信息，并在軟件的支持下可自動組合成若干段完整的長短語句。接通電源，電路自動進(jìn)入節(jié)電準(zhǔn)備狀態(tài)。按住錄音鍵(REC保持低電平)，電路進(jìn)入錄音狀態(tài)，錄音指示燈亮，直至REC變高或存儲器錄滿，錄音結(jié)束進(jìn)入準(zhǔn)備狀態(tài)。錄音完畢即可使用。14、 LED顯示方案顯示方案常用的有兩種：串口和并口。由于設(shè)計中，對于89C51的I/O口利用緊張的關(guān)系，我們選用串口來顯示。為了能夠同時顯示3個LED數(shù)碼管，本系統(tǒng)需要增加三個74LS164做串并轉(zhuǎn)換。同時，由于電壓的關(guān)系，還需要加上限流電阻。在譯碼方面有硬件和軟件兩種方式，為了減小硬件的復(fù)雜程度，設(shè)計采用軟件查表譯碼的方法。2 軟件設(shè)計軟件的設(shè)計實行模塊化，主要由模數(shù)轉(zhuǎn)換、誤差判斷（如果一直測同一值即誤差很小就不二次播報）、碼制轉(zhuǎn)換、LED顯示、語音播報幾大模塊構(gòu)成。 軟件流程圖如下：3、軟件調(diào)試本系統(tǒng)的軟件系統(tǒng)全部采用51來編寫，由于一般的仿真器對51的支持有一定的缺陷，軟件調(diào)試比較復(fù)雜除了語法差錯外，當(dāng)確認(rèn)程序沒問題時，通過直接下載到單片機來調(diào)試采取的是自下到上的調(diào)試方法，即單獨調(diào)試好每一個模塊，然后再連接成一個完整的系統(tǒng)調(diào)試4、硬件調(diào)試調(diào)試時使用標(biāo)準(zhǔn)電源，digital multimeter DT9505數(shù)字萬用表可以判定系統(tǒng)測量的精度。系統(tǒng)供電電壓：（標(biāo)準(zhǔn)） 對所測的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析可以得出以下結(jié)論：用標(biāo)準(zhǔn)的伏電壓供電的時候，所測的電壓只在個別的電壓范圍內(nèi)有.伏的誤差，其他范圍幾乎沒有誤差。由于軟件算法的限制，最大誤差在伏處，為.伏。5、軟硬件聯(lián)調(diào)通過設(shè)定仿真器的屬性，從而通過仿真器實現(xiàn)軟硬件聯(lián)調(diào)。對應(yīng)每個模塊功能在硬件電路實現(xiàn)，通過仿真器的單步執(zhí)行或斷點執(zhí)行及全速執(zhí)行，來觀察硬件電路的反應(yīng)是否正常。在調(diào)試過程中對出現(xiàn)的問題進(jìn)行修改和改進(jìn)，為硬件的脫機運行打下基礎(chǔ)。焊接硬件電路在認(rèn)真檢查的基礎(chǔ)上，還要掌握好焊接的時間。為避免虛焊，要求焊錫與導(dǎo)線充分接觸，但我們均采用膠皮導(dǎo)線，過高的溫度會使膠皮脫落，在與其他導(dǎo)線交叉的情況下容易造成兩導(dǎo)線的短接，產(chǎn)生不可靠性。在焊接時，亦容易將座子的塑膠材料燒壞。使用模擬仿真頭與使用真實仿真頭調(diào)試有點區(qū)別。模擬仿真頭調(diào)試的時候不易出現(xiàn)真實仿真頭調(diào)試時產(chǎn)生的硬調(diào)故障。真實仿真頭要接收硬件電路的中斷信號，并進(jìn)入中斷服務(wù)子程序完成相應(yīng)的動作。所以，本設(shè)計軟件中本應(yīng)該用定時器精確延時的地方，不得不用軟件延時，導(dǎo)致設(shè)計未能夠充分利用資源，增大了的負(fù)擔(dān)。6、結(jié)論研究的基于MCS51單片機的語音播報伏特表，采用串口擴展（LED部分）、實時轉(zhuǎn)換（ADC部分）、按鍵復(fù)位等技術(shù)，可以對直流電壓進(jìn)行比較高精度的測量并用語音播報該值。系統(tǒng)的運行可靠、穩(wěn)定。對系統(tǒng)測量結(jié)果分析可以看出：用標(biāo)準(zhǔn)的伏電壓供電時，所測的電壓誤差在.伏范圍內(nèi)。伏特表的量程調(diào)整也是很方便的，在實際的運用過程中，不同的用戶可以根據(jù)自己的實際需要，更改REF（）和REF（+）值便可調(diào)整量程。7、參考文獻(xiàn)：1 全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽組委會 第五界全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽獲獎作品選編北京：北京理工大學(xué)出版社2 winbond.ISD1400 Series Single-Chip Voice Record/Playback Devices 16-and 20-Second Durations . America ： Electronics Corporation America3上海市教育委員會組 丁元杰 單片微機原理及應(yīng)用 北京：機械工業(yè)出版社 P176185P2002044 /product/zy1420/ISD1420shouce.pdf5 /search.asp?p=AD0809 posted on 2009-03-30 22:35 道明一騰 閱讀(73) 評論(0) 編輯 收藏 網(wǎng)摘 歷史上的今天:2009-03-30 基于AT89C51的智能礦井環(huán)境質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng)2009-03-30 基于單片機和CPLD的數(shù)字頻率計的設(shè)計2009-03-30 基于P87LPC764單片機中央空調(diào)能效管理系統(tǒng)2009-03-30 基于AT89S51的新型家庭語音報警系統(tǒng)設(shè)計2009-03-30 基于單片機和CPLD的高精度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計2009-03-30 讓剛畢業(yè)大學(xué)生去開公司是忽悠人的不負(fù)責(zé)說法2009-03-30 轉(zhuǎn)來的2009-03-30 基于ARM的指紋采集儀的設(shè)計與實現(xiàn)2009-03-30 汽車駕駛模擬器單片機系統(tǒng)設(shè)計2009-03-30 如何學(xué)習(xí)嵌入式系統(tǒng)（基于ARM平臺） （轉(zhuǎn)）2009-03-30 重要的技術(shù)發(fā)展趨勢2009-03-30 上班族致富之道MMC卡的文件系統(tǒng)及其實現(xiàn)方法AT89S52與CF卡的接口設(shè)計 基于FPGA的線陣CCD數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 星載開關(guān)電源可靠性設(shè)計 微控制器和超聲波技術(shù)在汽車倒車檢測系統(tǒng) 如何利用Eagle開展3G室內(nèi)覆蓋模擬測試 計算機檢測技術(shù)和RFID在倉儲系統(tǒng)貨位虛實 基于DSP C54x的數(shù)字濾波器設(shè)計 基于CPLD的任意波形發(fā)生器 嵌入式系統(tǒng)開發(fā)選擇Linux 基于89c51單片機的數(shù)字電壓表設(shè)計 淺論計算機網(wǎng)絡(luò)的安全問題 試析新型IC智能測試儀的原理、結(jié)構(gòu)及其使用 C#實現(xiàn)文件加密 用單片機制作數(shù)字電路測試儀 基于ASP技術(shù)的網(wǎng)上書店的設(shè)計與實現(xiàn) AR模型在人口增長預(yù)測中的應(yīng)用 不知道您用的是ISD1420P 5W功放板、ISD1420語音組合精靈板、ISD1420T開發(fā)錄放實驗板，同一系列的產(chǎn)品比較多，功用也不同。 有關(guān)功ISD1420語音組合精靈板的內(nèi)容如下： ISD1420語音組合精靈板是一塊最小化的語音模塊，用戶可以不需要了解語音芯片及語音合成等的內(nèi)部機理，只需簡單的外部串口控制，就可以直接在喇叭上獲得理想的語音合成效果。板上語音芯片可插拔，選用ISD1420芯片。 本精靈板結(jié)構(gòu)緊湊體積僅半個煙盒大小，以標(biāo)準(zhǔn)組件模塊方式靈活自如地應(yīng)用在各種用戶系統(tǒng)及各種產(chǎn)品空間中。該精靈板雖體積小巧但包含了大量最新的器件和技術(shù)成果，如先進(jìn)數(shù)字音頻錄放芯片（ISD1420）音質(zhì)好斷電不丟信息可自由錄入語音內(nèi)容；片內(nèi)可擦寫程序存儲器的單片機（AT89C2051）使控制靈活功能強大；低壓差微功耗的三端穩(wěn)壓器（HT7251）使輸入電源電壓范圍擴至5-12伏、板載LM386功放可提供0.5W的喇叭輸出。獨有語音黑匣子功能設(shè)計可以記錄本板放音的歷史過程，使本板不但具備語音合成輸出功能，也增有數(shù)據(jù)采集、存儲功能 一、設(shè)計 1、分段錄制好音源芯片ISD1420。將需要的語音單詞先通過磁帶錄音機或多媒體電腦錄制好，分成若干段（最大64段），再通過ISD1425高級語音編程拷貝機全部自動分段寫入到ISD1420芯片中，將此音源芯片插入本精靈板。-ISD芯片可即錄即放反復(fù)修改內(nèi)容，內(nèi)部語音及分段信息在斷電后也能保持100年。 2、本精靈板上ISD1420語音芯片錄好了31段如下常用字詞：幺(00)、零(01)、壹(02)、貳(03)、叁(04)、肆(05)、伍(06)、六(07)、柒(08)、捌(09)、玖(0A)、十(0B)、百(0C)、千(0D)、萬(0E)、溫度(0F)、度(10)、正(11)、負(fù)(12)、現(xiàn)在(13)、正常(14)、偏高（15）、偏低（16）、上升(17)、下降(18)、號(19)、小時(1A)、分(1B)、秒(1C)、點(1D)，嘟(1E)等。 如需其它專業(yè)廣播級語音，請另行聯(lián)系。 3、根據(jù)需要編寫系統(tǒng)串行通訊程序，指令如下： 標(biāo)準(zhǔn)5V的RS232串口協(xié)議方式（TX、RX雙線，串口方式一、無校驗）： 串口速率： 4800 bit/s（12M晶振時置FA） 引導(dǎo)碼： AA AA 靜音延遲0.5秒：DD （在一句話中停頓一會，起逗號作用） 句結(jié)束放音存儲碼： FF （立刻語音合成放音，并存儲該指令，以后可檢查復(fù)聽） 句結(jié)束存儲無音碼： FE （存儲該指令，以后可檢查復(fù)聽；但現(xiàn)在并不組合放音出來） TX端放音忙信號： 低電平有效 （空閑為高電平，語音合成放音期間變?yōu)榈碗娖捷敵觥＃?數(shù)據(jù)碼： 碼址與語音段位序號對應(yīng)，如00為第一段，01為第二段，02為第三段，.每句話最多48段。 廠家免費提供范例式的接口源程序供參考，也可以提供其他特定要求的接口設(shè)計。 4、舉例說一句嘟，現(xiàn)在溫度126.5度，偏高。，應(yīng)發(fā)碼：AA AA 1E DD 13 0F 02 0C 03 0B 07 1D 06 10 DD 15 FF。 二、使用 1、性能：電源電壓5-12V，靜態(tài)電流13mA，工作電流150mA，接口電平5V，外接喇叭8W，輸出音頻功率0.5W。 2、合成：按需要和規(guī)定提供控制指令（5V的RS232方式），用戶可使用控制單片機的任意口線模擬通訊，本板即調(diào)用ISD語音芯片的相應(yīng)段語音內(nèi)容連續(xù)播放出來，語音合成放音期間TX端輸出低電平。 3、檢聽：按一下板上按鈕，或給AN端提供高電平脈沖，即可聽到最近一次的語音組合發(fā)音內(nèi)容，再按則聽到前一次的內(nèi)容，如此可一直向前檢索復(fù)聽，一般可查聽近2000段紀(jì)錄，可方便地作為設(shè)備運行黑匣子使用。語音結(jié)束5秒鐘后沒有按鍵，系統(tǒng)即復(fù)位，再按鍵即播放最新一段的語音。持續(xù)按鍵不放即按從后到前的順序依次播放以前的語音組合句的記錄。 4、換片學(xué)習(xí)：如果更換語音芯片的內(nèi)容或更換芯片，即需要先讓系統(tǒng)學(xué)習(xí)一遍（將語音芯片的分段地址都搜索并存儲起來）。將短路跳針置于1-2位置按一下AN按鈕，喇叭里會發(fā)出一些零亂的聲音，放音完畢后即將短路跳針置回2-3，系統(tǒng)斷電再通電即可控制使用。 5、通訊問題：如果用戶使用微機或主頻是11.0592MHZ的單片機控制，本板上的12M晶振也應(yīng)改為11.0592MHZ晶振。 ISD1420語音組合精靈板串行接口發(fā)碼測試程序AT89C2051單片機 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 ；鍵輸入存儲的首地址 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 ；定時器1工作于方式2 自動裝入的8位計數(shù)器 MOV TH1,#0FAH ；波特率設(shè)置4800 1位起始位 8位數(shù)據(jù)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 ；每一段的結(jié)束鍵 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 ；輸入結(jié)束 JJB： MOV R3,#00H ； MOV R0,A ； INC R0 ； AJMP WW2 ；沒有輸入結(jié)束鍵繼續(xù)輸入 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 ； 結(jié)果在 25H,24H 20H 21H 22H 23H ACALL AH ； 調(diào)四位BCD碼轉(zhuǎn)換十六位二進(jìn)制數(shù) 千 百 十 個 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 ；發(fā)碼0AAH ACALL OUT ； MOV A,#0AAH ；發(fā)碼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 ；發(fā)碼0FFH ACALL OUT ； MOV A,#0FFH ；發(fā)碼0FFH ACALL OUT ； MOV R3,#0AAH ； AJMP JJK ； 發(fā)CCH CCH FCCC： MOV A,#0AAH ；發(fā)碼0AAH ACALL OUT ； MOV A,#0AAH ；發(fā)碼0AAH ACALL OUT ； MOV A,#0CCH ； ACALL OUT ； MOV A,#0CCH ；