單片機(jī)式語音播報(bào)伏特表.doc

單片機(jī)式語音播報(bào)伏特表本文將介紹一種基于單片機(jī)的語音播報(bào)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(bào)該值。同時，亦可以通過改變ADC中REF（）和REF（+）的值實(shí)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(dú)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(jī)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(jī)式語音播報(bào)伏特表。 1、硬件設(shè)計(jì) 整個系統(tǒng)的組成可以分成四大部分：單片機(jī)、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(jī) 目前流行的單片機(jī)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(kuò)展片外的存儲器，并且能和MCS51產(chǎn)品兼容。本設(shè)計(jì)選擇89C51單片機(jī)，如下圖所示：圖 11 89C51單片機(jī) 本設(shè)計(jì)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(jī)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(jī)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(shí)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(jī)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(bào)從設(shè)計(jì)的要求、芯片的性能等方面考慮，設(shè)計(jì)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(bào)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(jì)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(jì)算，20秒可分段貯存609多個漢字語音。將ISD1420的A2A7與單片機(jī)CPU的I/O口連接，這樣可單獨(dú)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(jì)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(jì)采用軟件查表譯碼的方法。2 軟件設(shè)計(jì)軟件的設(shè)計(jì)實(shí)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(bào)）、碼制轉(zhuǎn)換、LED顯示、語音播報(bào)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(jī)來調(diào)試采取的是自下到上的調(diào)試方法，即單獨(dú)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(shí)現(xiàn)軟硬件聯(lián)調(diào)。對應(yīng)每個模塊功能在硬件電路實(shí)現(xiàn)，通過仿真器的單步執(zhí)行或斷點(diǎn)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(jī)運(yùn)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(shí)仿真頭調(diào)試有點(diǎn)區(qū)別。模擬仿真頭調(diào)試的時候不易出現(xiàn)真實(shí)仿真頭調(diào)試時產(chǎn)生的硬調(diào)故障。真實(shí)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(jì)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(jì)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(jī)的語音播報(bào)伏特表，采用串口擴(kuò)展（LED部分）、實(shí)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(bào)該值。系統(tǒng)的運(yùn)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(shí)際的運(yùn)用過程中，不同的用戶可以根據(jù)自己的實(shí)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(jì)競賽組委會 第五界全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)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(jī)原理及應(yīng)用 北京：機(jī)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(jī)和CPLD的數(shù)字頻率計(jì)的設(shè)計(jì)2009-03-30 基于P87LPC764單片機(jī)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(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)2009-03-30 基于單片機(jī)和CPLD的高精度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(jì)與實(shí)現(xiàn)2009-03-30 汽車駕駛模擬器單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(shí)現(xiàn)方法AT89S52與CF卡的接口設(shè)計(jì) 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(jì) 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(jì)算機(jī)檢測技術(shù)和RFID在倉儲系統(tǒng)貨位虛實(shí) 基于DSP C54x的數(shù)字濾波器設(shè)計(jì) 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(jī)的數(shù)字電壓表設(shè)計(jì) 淺論計(jì)算機(jī)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(shí)現(xiàn)文件加密 用單片機(jī)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(jì)與實(shí)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(shí)驗(yàn)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(jī)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(jī)（AT89C2051）使控制靈活功能強(qiáng)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(kuò)至5-12伏、板載LM386功放可提供0.5W的喇叭輸出。獨(dú)有語音黑匣子功能設(shè)計(jì)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(jì) 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(jī)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(jī)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(diǎn)(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(yàn)）： 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(fèi)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(jì)。 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(jī)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(yùn)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(jī)或主頻是11.0592MHZ的單片機(jī)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(jī) 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(jì)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 ；