基于51單片機(jī)的語(yǔ)音投籃玩具設(shè)計(jì)論文

1、. . . . 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)題題 目目基于 51 單片機(jī)的語(yǔ)音投籃玩具設(shè)計(jì) 英文題目英文題目 Design of backetball shooting toys based on 51 MCU . . . . 1 / 23獨(dú)創(chuàng)聲明本人重聲明：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)，是本人在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取得的成果，成果不存在知識(shí)產(chǎn)權(quán)爭(zhēng)議。盡我所知，除文中已經(jīng)注明引用的容外，本設(shè)計(jì)（論文）不含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)過(guò)的作品成果。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體均已在文中以明確方式標(biāo)明。本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。 作者簽名:二一年九月二十日 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）使用

2、授權(quán)聲明本人完全了解濱州學(xué)院關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的規(guī)定。本人愿意按照學(xué)校要求提交學(xué)位論文的印刷本和電子版，同意學(xué)校保存學(xué)位論文的印刷本和電子版，或采用影印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存設(shè)計(jì)（論文）；同意學(xué)校在不以營(yíng)利為目的的前提下，建立目錄檢索與閱覽服務(wù)系統(tǒng)，公布設(shè)計(jì)（論文）的部分或全部容，允許他人依法合理使用。（論文在解密后遵守此規(guī)定） 作者簽名:二一年九月二十日. . . . 2 / 23摘 要本論文的目的在于設(shè)計(jì)一種基于 51 單片機(jī)和 ISD1760 語(yǔ)音模塊的投籃玩具，具有清零鍵，根據(jù)進(jìn)球方式判斷得分 2 分或 3 分，其中空心投中籃為 3 分，砸板投中籃為 2 分，數(shù)碼

3、管顯示進(jìn)球得分，并可語(yǔ)音報(bào)分。論文詳細(xì)論述了投籃玩具的設(shè)計(jì)方案和軟硬件實(shí)現(xiàn)過(guò)程，其中硬件電路設(shè)計(jì)包括單片機(jī)最小系統(tǒng)、ISD1760 語(yǔ)音模塊、紅外對(duì)管傳感器電路和振動(dòng)傳感器電路設(shè)計(jì)，軟件設(shè)計(jì)基于 Keil 軟件平臺(tái)，采用 C 語(yǔ)言編程。論文經(jīng)過(guò)方案論證、查找文獻(xiàn)、電路焊接和軟件調(diào)試等設(shè)計(jì)過(guò)程，實(shí)現(xiàn)了設(shè)定的任務(wù)要求，硬件實(shí)物測(cè)試驗(yàn)證了所設(shè)計(jì)的投籃玩具工作穩(wěn)定，具備進(jìn)球計(jì)分、語(yǔ)音報(bào)分、分?jǐn)?shù)顯示和清零等功能。關(guān)鍵詞：51 單片機(jī)； 語(yǔ)音模塊；投籃玩具. . . . 3 / 23ABSTRACTABSTRACTThe purpose of this paper is to design a kind

4、of backetball shooting toys based on 51 MCU and ISD1760 voice module, it has a reset button, able to judge goal scoring 2 or 3 points, the hollow made basket to 3 points, hit a made basket to 2 points, scored digital tube display, and voice points.Paper detailed discusses the design scheme of shooti

5、ng toys and hardware and software implementation process, which includes the single chip microcomputer minimum system hardware circuit design, ISD1760 voice module, the infrared sensor circuit and the pipe vibration sensor circuit design, software design based on the Keil software platform, using C

6、language programming. Paper designs, through the literature, circuit welding and software debugging, such as the design process, to achieve the set task requirement, the design is verified by physical hardware test shooting toys work stability, has the goal scoring, speech at points, scores show and

7、 reset, and other functions.KeyKey words:words: 51 MCU; Voice module; Shooting toys目 錄1 緒論 11.1 設(shè)計(jì)目的與意義 11.2 設(shè)計(jì)要求 11.3 設(shè)計(jì)容 12.1 設(shè)計(jì)方案分析 22.2 電路設(shè)計(jì)與調(diào)試 22.2.1 電路整體設(shè)計(jì) 22.2.2 單片機(jī)電路設(shè)計(jì) 22.2.3 語(yǔ)音模塊電路設(shè)計(jì) 32.2.4 傳感器電路設(shè)計(jì) 42.2.5 四位數(shù)碼管電路設(shè)計(jì) 62.2.6 電源電路設(shè)計(jì) 62.2.7 電路焊接與調(diào)試 73.1 軟件程序功能需求分析 83.2 軟件設(shè)計(jì)流程 83.2.1 開(kāi)發(fā)平臺(tái)介紹 83.2

8、.2 主程序流程圖 83.2.3 初始化配置 93.2.3 語(yǔ)音模塊程序設(shè)計(jì) 94 聯(lián)合調(diào)試 104.1 調(diào)試前準(zhǔn)備 104.2 聯(lián)合調(diào)試 104.3 功能驗(yàn)證 10. . . . 4 / 23結(jié)論 11致 12參考文獻(xiàn) 13附錄 14. . . . 1 / 231 緒論1.1 設(shè)計(jì)目的與意義隨著單片機(jī)應(yīng)用的廣泛普與，以 51 單片機(jī)為平臺(tái)并結(jié)合語(yǔ)音模塊和傳感器模塊的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。本論文的目的在于設(shè)計(jì)一種基于 51 單片機(jī)和 ISD1760 語(yǔ)音模塊的電子投籃玩具，實(shí)現(xiàn)該玩具功能的智能化和操作的人性化。1.2 設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)的投籃玩具是一種可以自動(dòng)計(jì)分和語(yǔ)音播報(bào)的投籃玩具，課題任務(wù)的具體要求如

9、下：1、具有清零鍵；2、進(jìn)球得分加 2 分或 3 分（砸板投中籃為 2 分，空心投中籃為 3 分） ；3、進(jìn)球分?jǐn)?shù)數(shù)碼管顯示；4、具備語(yǔ)音播報(bào)功能；5、制作實(shí)物并調(diào)試。1.3 設(shè)計(jì)容本論文主要研究的容包括投籃玩具的方案設(shè)計(jì)、軟硬件的實(shí)現(xiàn)和聯(lián)合調(diào)試。首先，通過(guò)學(xué)習(xí) 51 單片機(jī)的相關(guān)知識(shí)，掌握 51 單片機(jī)的電路設(shè)計(jì)和 C 語(yǔ)言編程能力；學(xué)習(xí) ISD1760 語(yǔ)音模塊電路，掌握語(yǔ)音播報(bào)功能的設(shè)計(jì)方案；學(xué)習(xí)紅外對(duì)管傳感器和振動(dòng)傳感器的工作原理。其次，根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)要求，制定電路整體方案和設(shè)計(jì)硬件電路原理圖。其中硬件電路設(shè)計(jì)包括單片機(jī)最小系統(tǒng)、ISD1760 語(yǔ)音模塊、紅外對(duì)管傳感器電路和振動(dòng)傳感器電

10、路設(shè)計(jì)。接著，根據(jù)設(shè)計(jì)的原理圖，進(jìn)行電路的手工焊接和調(diào)試，編寫(xiě)軟件代碼，軟件設(shè)計(jì)基于 Keil 軟件平臺(tái)，采用 C 語(yǔ)言編程。最后，通過(guò)軟硬件聯(lián)合調(diào)試，修改完善代碼，驗(yàn)證設(shè)計(jì)功能。整個(gè)論文設(shè)計(jì)過(guò)程包括方案論證、查找文獻(xiàn)、電路焊接和軟件調(diào)試等設(shè)計(jì)過(guò)程，要現(xiàn)設(shè)定的任務(wù)要求，硬件實(shí)物測(cè)試需驗(yàn)證所設(shè)計(jì)的投籃玩具工作穩(wěn)定性和進(jìn)球計(jì)分、語(yǔ)音報(bào)分、分?jǐn)?shù)顯示和清零等功能性。2 硬件電路設(shè)計(jì)2.1 設(shè)計(jì)方案分析從設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)平臺(tái)分析，本設(shè)計(jì)采用傳統(tǒng)的 51 單片機(jī)平臺(tái)，利用其豐富的 I/O 資源和定時(shí)器功能，可以方便實(shí)現(xiàn)與語(yǔ)音模塊和傳感器模塊之間的對(duì)接。從設(shè)計(jì)的功能實(shí)現(xiàn)分析，由于需要通過(guò)判斷是否進(jìn)球和得分的方式以

11、判定所得分?jǐn)?shù)，因此設(shè)計(jì)了以紅外對(duì)管傳感器和振動(dòng)傳感器組成的傳感器電路，通過(guò)對(duì)兩個(gè)信號(hào)的捕捉，來(lái)判斷是否投中籃，并感知其得分方式為砸板得分還是空心得分，圖 2-1 為進(jìn)球判斷原理示意圖。當(dāng)球進(jìn)入籃筐時(shí)，位于籃筐水平方向紅外對(duì)管傳感器檢測(cè)到障礙（籃球） ，便輸出低電平信號(hào)給單片機(jī)以判斷進(jìn)球得分，否則不得分。振動(dòng)傳感器與籃板直接接觸，以感應(yīng)投籃時(shí)是否砸到籃板（振動(dòng)感應(yīng)） ，并輸出信號(hào)給單片機(jī)。由于需具備語(yǔ)音播報(bào)功能，采用了 ISD1760 語(yǔ)音模塊，它可與單片機(jī)直接通信，并可錄制多段語(yǔ)音，并通過(guò)地址進(jìn)行選擇播放。. . . . 2 / 23圖 2-1 進(jìn)球判斷原理示意圖2.2 電路設(shè)計(jì)與調(diào)試2.2.

12、1 電路整體設(shè)計(jì) 根據(jù)實(shí)現(xiàn)的設(shè)計(jì)平臺(tái)和實(shí)現(xiàn)功能的要求，完成了投籃玩具電路的整體設(shè)計(jì)如圖 2-2 所示。整體電路由單片機(jī)與其外圍電路、ISD1760 語(yǔ)音模塊、四位數(shù)碼管電路、鍵盤(pán)輸入電路和傳感器模塊等部分電路組成。圖 2-2投籃玩具電路的整體設(shè)計(jì)圖2.2.2 單片機(jī)電路設(shè)計(jì)51 單片機(jī)電路是整個(gè)電路的核心部分。本設(shè)計(jì)中選用宏晶科技(STC)公司的STC89C516RD+型號(hào)的 8051 單片機(jī)，具有低成本，低功耗特點(diǎn)，部具有 63KB 的 flash 程序存儲(chǔ)空間，1280B 的 RAM 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間。本設(shè)計(jì)選用的封裝為 DIP40，單片機(jī)外部接11.0592Mhz 晶振。圖 2-3 為單片機(jī)

13、與外圍電路原理圖。單片機(jī)分配給外部電路的管腳情況如表 2-1 所示。紅外對(duì)管傳感器振動(dòng)傳感器接單片機(jī) IO 口紅外對(duì)管傳感器振動(dòng)傳感器51 單片機(jī)STC89C516RD+ISD1760語(yǔ)音模塊四位數(shù)碼管清零按鍵I/OI/OSPII/O中斷. . . . 3 / 23Y111.0592MhzC1630pC1730pC610uF/16Vmcu_restx1x210KR5VCCVCC123456789PR11122K9VCCP00P01P02P07P10P11P12P13P14P15P16P17P32P33P34P35P36P37P23P20P21P22排排ISD_MISOISD_MOSIISD_S

14、CLKISD_SSP1.01P1.12P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78RST/VPD9P3.0/RxD10P3.1/TxD11P3.2/INT012P3.3/INT113P3.4/T014P3.5/T115P3.6/WR16P3.7/RD17XTAL218XTAL119GND20P2.021P2.122P2.223P2.324P2.425P2.526P2.627P2.728PSEN29ALE/PROG30EA/Vpp31P0.732P0.633P0.534P0.435P0.336P0.237P0.138P0.039VCC40IC189C51RD+P24P25P26P

15、271122K7圖 2-3 單片機(jī)與外圍電路原理圖表 2-1 單片機(jī)管腳分配表名稱分配管腳備注ISD_MISOP0.3ISD_MOSIP0.4ISD_SCLKP0.5ISD_SSP0.6單片機(jī)與 ISD1760 的 SPI接口按鍵輸入P3.2外部清零鍵計(jì)數(shù)器 0 輸入P3.4接紅外對(duì)管傳感器IO 輸入P3.6接振動(dòng)傳感器四位數(shù)碼管位選P1.0P1.3四位數(shù)碼管段碼P2.0P2.7四位數(shù)碼管與單片機(jī)接口復(fù)位輸入RST外部復(fù)位2.2.3 語(yǔ)音模塊電路設(shè)計(jì)語(yǔ)音模塊電路采用 ISD1700 芯片，它是華邦 ISD 公司 2007 年新推出的單片優(yōu)質(zhì)語(yǔ)音錄放電路，該語(yǔ)音芯片提供多項(xiàng)新功能，包括置專利的多

16、信息管理系統(tǒng)，新信息提示（vAlert） ，雙運(yùn)作模式（獨(dú)立&嵌入式） ，以與可定制的信息操作指示音效。芯片部包含有自動(dòng)增益控制、麥克風(fēng)前置擴(kuò)大器、揚(yáng)聲器驅(qū)動(dòng)線路、振蕩器與存等的全方位整合系統(tǒng)功能。圖 2-4 為 ISD1700 系列芯片管腳圖，它與單片機(jī)直接通過(guò) SPI 總線連接。ISD1700 系列特點(diǎn)：可錄、放音十萬(wàn)次，存儲(chǔ)容可以斷電保留一百年按鍵模式和 MCU 串行控制模式(SPI 協(xié)議)MIC 和 ANAin 兩種錄音模式PWM 和 AUD/AUX 三種放音輸出方式可處理多達(dá) 255 段以上信息有豐富多樣的工作狀態(tài)提示多種采樣頻率對(duì)應(yīng)多種錄放時(shí)間音質(zhì)好，電壓圍寬，應(yīng)用靈活電特

17、性：工作電壓：DC2.4V5.5V,最高不能超過(guò) 6V. . . . 4 / 23靜態(tài)電流：0.5 1 A工作電流：20mA圖 2-4ISD1700 系列芯片管腳圖本設(shè)計(jì)中選用 ISD1760 芯片，8 kHz 采樣率下可錄音時(shí)長(zhǎng)為 60 秒。圖 2-5 為 ISD1760模塊的電路原理圖。錄音可通過(guò)麥克風(fēng)輸入也可以通過(guò) Analn 音頻接口輸入，為了獲得良好的聲音效果，語(yǔ)音經(jīng)過(guò) AUX 口經(jīng)放大后輸出給喇叭，選用喇叭為 8 歐姆 0.5W，同時(shí)支持SPI 操作和獨(dú)立按鍵控制操作。電路焊接了 RDY、FWD（快進(jìn)） 、ERASE（擦寫(xiě)） 、REC（錄音、PLAY（播放） 、FT（直通）和 VO

18、L（音量）等獨(dú)立操作按鍵，這些按鍵使得錄放功能變得簡(jiǎn)單。單片機(jī)通過(guò)四線（MISO、MOSI、SCLK、SS）SPI 協(xié)議對(duì) ISD1760 進(jìn)行串行通信。ISD1760 作為從機(jī)，單片機(jī)通過(guò)發(fā)送不同的命令來(lái)控制播放不同的語(yǔ)音段。VCCD1LED2RESET3MISO4MOSI5SCLK6SS7Vssa8Analn9Mic+10Mic-11Vssp212SP-13Vccp14SP+15Vssp116AUD/AUX17AGC18VOL19Rdsc20Vcca21FT22PLAY23REC24ERASE25FWD26INT/RDY27Vssd28U2ISD1700C70.1uFAl_inAl_out

19、C114.7uF/25VR31KD1LEDISD_MISOISD_MOSIISD_SCLKISD_SSC40.1uFVCCC120.1uFC104.7uF/16VC134.7uF/16VC140.1uFMIC+MIC-R24.7KR44.7KR64.7KVCC12MIC1Header 2C8C90.1uFC54.7uF/25VSP+SP-Al_out1122K11122K21122K31122K41122K51122K6RDYRDYFWDERASERECPLAYVOLFTVOLPLAYERASERECFWDFT1122K8Q1S8050C150.1uF390R8VCCAUX1SpeakerR7

20、60KROSC圖 2-5 ISD1760 模塊電路原理圖2.2.4 傳感器電路設(shè)計(jì)傳感器電路包括紅外對(duì)管傳感器和振動(dòng)傳感器電路。紅外對(duì)管傳感器部分：該傳感器電路對(duì)環(huán)境光線適應(yīng)能力強(qiáng)，其具有一對(duì)紅外線發(fā)射與接收管，發(fā)射管發(fā)射出一定頻率的紅外線，當(dāng)檢測(cè)方向遇到障礙物（反射面）時(shí)，紅外線反射回來(lái)被接收管接收，經(jīng)過(guò) LM393 比較器電路處理之后，指示燈會(huì)亮起，同時(shí)信號(hào)輸出接口輸出數(shù)字信號(hào)（一個(gè)低電平信號(hào)） ，可通過(guò)電位器旋鈕調(diào)節(jié)檢測(cè)距離，有效距離圍 230cm，工作電壓為 3.3V-5V。該傳感器的探測(cè)距離可以通過(guò)電位器調(diào)節(jié)、具有干擾小、. . . . 5 / 23便于裝配、使用方便等特點(diǎn)，可以廣泛

21、應(yīng)用于機(jī)器人避障、避障小車(chē)、流水線計(jì)數(shù)與黑白線循跡等眾多場(chǎng)合。振動(dòng)傳感器電路：該電路由 SW-420 常閉型震動(dòng)傳感器和寬電壓 LM393 比較器組成，可用于各種震動(dòng)觸發(fā)作用，報(bào)盜報(bào)警，智能小車(chē)，地震報(bào)警，摩托車(chē)報(bào)警等。當(dāng)傳感器不震動(dòng)時(shí)，震動(dòng)開(kāi)關(guān)呈閉合導(dǎo)通狀態(tài)，輸出端輸出低電平，指示燈亮；當(dāng)傳感器震動(dòng)時(shí)，震動(dòng)開(kāi)關(guān)瞬間斷開(kāi)，輸出端輸出高電平，指示燈不亮；輸出端可以與單片機(jī)直接相連，通過(guò)單片機(jī)來(lái)檢測(cè)高低電平，由此來(lái)檢測(cè)環(huán)境是否有震動(dòng)。圖 2-6 為傳感器電路原理圖。32184U3AOPA2227567U3BOPA2227R10100JX-1R11100R1210KJX-2VCCVCCVCCVCCR

22、9100D2LEDC180.1uFP34R14100R1510KVCCVCCVCCR13100D3LEDC200.1uF12SW-1C190.1uFP36圖 2-6 傳感器電路原理圖（上為紅外對(duì)管傳感器、下為振動(dòng)傳感器）在實(shí)際使用過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，SW-420 常閉型震動(dòng)傳感器穩(wěn)定性差，為了提高振動(dòng)感應(yīng)效果。采用蜂鳴片與觸點(diǎn)彈簧組成的振動(dòng)傳感器（如圖 2-7 所示） ，它具有高靈敏、快速、高性能等特點(diǎn)，廣泛用于汽車(chē)防盜與其它安防產(chǎn)品上。它部用壓電瓷片加彈簧重錘結(jié)構(gòu)檢測(cè)振動(dòng)信號(hào)，并通過(guò) LM358 等運(yùn)放放大并輸出控制信號(hào)，具有成本低、靈敏度高、工作穩(wěn)定可靠，振動(dòng)檢測(cè)可調(diào)節(jié)圍大的優(yōu)點(diǎn)。該傳感器共有三根

23、接線，藍(lán)線為信號(hào)輸出經(jīng) 358 運(yùn)放輸出，沒(méi)有震動(dòng)時(shí)為高電平（注意輸出腳要上拉一個(gè)電阻） ，有震動(dòng)時(shí)為低電平，紅色線電源，+5V 黑線為地線。. . . . 6 / 23圖 2-7 振動(dòng)傳感器實(shí)物圖2.2.5 四位數(shù)碼管電路設(shè)計(jì)為了實(shí)現(xiàn)投籃得分的顯示功能，設(shè)計(jì)了四位數(shù)碼管電路。數(shù)碼管選用 MT03641BR 四位共陽(yáng)數(shù)碼管。位選端都經(jīng)過(guò) 2N3904 三極管驅(qū)動(dòng)。圖 2-7 為四位數(shù)碼管電路原理圖。abfcgdeDPY117421105abcdefg3dpdpabfcgdedpabfcgdedpabfcgdedpC16C28C39C412LED_DPY1DPY 4-LEDP20P21P22P2

24、3P24P25P26P2712345678RP14x47012345678RP34x47012345678RP24x1kQ22N3904VCC4led_cs14led_cs24led_cs34led_cs1P10P1_4_2P11P12P13Q42N3904VCC4led_cs2P1_5_2Q32N3904VCC4led_cs3P1_6_2Q52N3904VCC4led_cs4P1_7_2P1_4_2P1_5_2P1_6_2P1_7_2圖 2-7 四位數(shù)碼管電路原理圖2.2.6 電源電路設(shè)計(jì)電源電路采用三端穩(wěn)壓管 7805 進(jìn)行 5V 電壓的穩(wěn)壓輸出供給單片機(jī)電路，這種穩(wěn)壓用的集成電路芯片，只

25、有三條引腳輸出，分別是輸入端、接地端和輸出端，標(biāo)準(zhǔn)封裝為 TO- 220。用 78 系列三端穩(wěn)壓 IC 來(lái)組成穩(wěn)壓電源所需的外圍元件極少，電路部還有過(guò)流、過(guò)熱與調(diào)整管的保護(hù)電路，使用起來(lái)可靠、方便，而且價(jià)格便宜。因?yàn)槿斯潭煞€(wěn)壓電路的使用方便，電子制作中經(jīng)常采用。圖 2-8 為電源電路原理圖。實(shí)際焊接中發(fā)現(xiàn)，語(yǔ)音模塊工作時(shí)瞬間電流很大，導(dǎo)致供給單片機(jī)的電壓下降而復(fù)位單片機(jī)，因此在 7805 的輸出端接 2 個(gè) 470uF 的電解電容。. . . . 7 / 23INPUT1GND2OUTPUT3U17805+C110uF/25V+C2470uF/25VGNDVCC132POWER1DC-1

26、0B231S1SW-SPDTPWR1R11K+C3470uF/25V圖 2-8 電源電路原理圖2.2.7 電路焊接與調(diào)試由于實(shí)際使用的需要，設(shè)計(jì)采用模塊化焊接方式， 將傳感器電路和單片機(jī)與語(yǔ)音顯示電路獨(dú)立開(kāi)來(lái)，它們之間通過(guò)排線連接。焊接時(shí)先焊接電源模塊，待電源模塊調(diào)通后，再以此焊接單片機(jī)電路、語(yǔ)音模塊電路、數(shù)碼管顯示電路。圖 2-9 為單片機(jī)與語(yǔ)音顯示電路焊接實(shí)物圖和傳感器電路實(shí)物圖。圖 2-9 上圖為單片機(jī)與語(yǔ)音顯示電路焊接實(shí)物圖 下圖為傳感器電路實(shí)物圖. . . . 8 / 233 軟件程序設(shè)計(jì)3.1 軟件程序功能需求分析根據(jù)功能設(shè)計(jì)要求，軟件程序需要實(shí)現(xiàn)以下功能：1、實(shí)現(xiàn)與 ISD176

27、0 語(yǔ)音模塊之間的 SPI 通信；2、實(shí)現(xiàn)四位數(shù)碼管動(dòng)態(tài)掃描；3、實(shí)現(xiàn)中斷清零功能；4、實(shí)現(xiàn)對(duì)紅外對(duì)管傳感器脈沖信號(hào)的計(jì)數(shù)功能；5、實(shí)現(xiàn)振動(dòng)傳感器信號(hào)的捕獲。3.2 軟件設(shè)計(jì)流程3.2.1 開(kāi)發(fā)平臺(tái)介紹本設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)在 Keil 平臺(tái)上進(jìn)行 C 語(yǔ)言編程。Keil C51 是美國(guó) Keil Software 公司出品的 51 系列兼容單片機(jī) C 語(yǔ)言軟件開(kāi)發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比，C 語(yǔ)言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢(shì)，因而易學(xué)易用。Keil 提供了包括 C 編譯器、宏匯編、連接器、庫(kù)管理和一個(gè)功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器等在的完整開(kāi)發(fā)方案，通過(guò)一個(gè)集成開(kāi)發(fā)環(huán)境（uVision）將這些部分

28、組合在一起，其方便易用的集成環(huán)境、強(qiáng)大的軟件仿真調(diào)試工具使得程序開(kāi)發(fā)變得快捷、高效。圖 3-1Keil uvisoon3 C 語(yǔ)言開(kāi)發(fā)平臺(tái)3.2.2 主程序流程圖本設(shè)計(jì)的主程序流程圖如圖 3-2 所示，單片機(jī)上電后首先進(jìn)行定時(shí)器 0、1、2、外部中斷 0 和 SPI 串行口初始化，接著循環(huán)檢測(cè)定時(shí)器 0 的計(jì)數(shù)值是否發(fā)生變化，如有變化說(shuō). . . . 9 / 23明有進(jìn)球，便進(jìn)入是否砸板判斷程序，如果 Flag 信號(hào)為 1，說(shuō)明是砸板進(jìn)球，分?jǐn)?shù)加 2，播放語(yǔ)音 1，若 Flag 信號(hào)為 0，說(shuō)明是空心進(jìn)球，分?jǐn)?shù)加 3，播放語(yǔ)音 2。如果定時(shí)器 0 計(jì)數(shù)沒(méi)有變化，說(shuō)明沒(méi)有進(jìn)球，便進(jìn)入砸板判斷，如

29、果 Flag 信號(hào)為 1，說(shuō)明球砸板沒(méi)有得分，播放語(yǔ)音 3。砸板判斷標(biāo)志位通過(guò)定時(shí)器 1 中斷掃描振動(dòng)傳感器輸入信號(hào)，如果捕獲到低電平，便置 Flag 為 1。開(kāi)始定時(shí)器 0、1、2配置,中斷初始化SPI 初始化結(jié)束Flag=1？定時(shí)器 0 計(jì)數(shù)是否變化？砸板進(jìn)球分?jǐn)?shù)加 2播放語(yǔ)音 1空心進(jìn)球分?jǐn)?shù)加 3播放語(yǔ)音 2Flag=1？砸板不進(jìn)分?jǐn)?shù)不加播放語(yǔ)音 3YESNONOYESYESNO圖 3-2 主程序流程圖3.2.3 初始化配置程序初始化配置包括定時(shí)器 0、1、2 初始化和中斷初始化。其中，定時(shí)器 0 工作在 16位計(jì)數(shù)模式，定時(shí)器 1、2 工作在 16 位定時(shí)模式，因此設(shè)置 TMOD=0X

30、15；中斷控制方面，使能定時(shí)器 1、2 中斷和外部中斷 0，分別置 ET1、ET2 和 EX0 等中斷使能位為 1；語(yǔ)音模塊控制方面，首先進(jìn)行了 SPI 初始化配置，向 ISD1760 發(fā)送兩個(gè)字節(jié)的 ISD1700_PU 命令。3.2.3 語(yǔ)音模塊程序設(shè)計(jì) 程序根據(jù)傳感器不同的信號(hào)，判別是否進(jìn)球和進(jìn)球的方式并播放對(duì)應(yīng)的語(yǔ)音，語(yǔ)音通過(guò)獨(dú)立按鍵控制方式經(jīng)麥克風(fēng)提前錄入 ISD1760 芯片。表 2-2 是語(yǔ)音播放類別和相對(duì)應(yīng)的播放地址，語(yǔ)音播放地址通過(guò) 7 字節(jié)命令傳送到 ISD1760，便可選擇播放哪條語(yǔ)音。表 2-2 語(yǔ)音類別和相應(yīng)播放地址播放語(yǔ)音播放地址語(yǔ)音 1球不進(jìn)，沒(méi)有得分0 x001

31、00 x0029語(yǔ)音 2球進(jìn)了，得 3 分0 x00400 x0058語(yǔ)音 3球進(jìn)了，得 2 分0 x00680 x0078. . . . 10 / 234 聯(lián)合調(diào)試4.1 調(diào)試前準(zhǔn)備完成硬件電路焊接和程序設(shè)計(jì)后開(kāi)始進(jìn)行軟硬件聯(lián)合調(diào)試。調(diào)試前需準(zhǔn)備穩(wěn)定的供給電源，輸出電壓為+5VDC，準(zhǔn)備萬(wàn)用表一個(gè)，裝有 KEIL C51 的電腦一臺(tái)，51 單片機(jī)下載器一個(gè)和測(cè)試道具。4.2 聯(lián)合調(diào)試 圖 4-1 為硬件電路聯(lián)合調(diào)試場(chǎng)景，左邊為傳感器電路（紅外對(duì)管傳感器和振動(dòng)傳感器） ，右邊為單片機(jī)語(yǔ)音顯示電路，它們之間通過(guò)一個(gè) 4PIN 排線連接，電路供電電源為 5V DC。調(diào)試前檢查電路是否短路或者斷路。

32、圖 4-1 硬件電路聯(lián)合調(diào)試場(chǎng)景4.3 功能驗(yàn)證 模擬設(shè)計(jì)一個(gè)籃筐，完成計(jì)分、砸板、語(yǔ)音報(bào)分等功能測(cè)試。. . . . 11 / 23結(jié)論整個(gè)論文設(shè)計(jì)過(guò)程包括方案論證、查找文獻(xiàn)、電路焊接和軟件調(diào)試等設(shè)計(jì)過(guò)程，實(shí)現(xiàn)了既定的任務(wù)要求，硬件實(shí)物測(cè)試中充分驗(yàn)證了所設(shè)計(jì)的投籃玩具工作穩(wěn)定性和進(jìn)球計(jì)分、語(yǔ)音報(bào)分、分?jǐn)?shù)顯示和清零等功能性。通過(guò)這幾個(gè)月的辛勤勞動(dòng)，終于在老師與學(xué)長(zhǎng)的幫助以與自己的努力下完成了這個(gè)籃球玩具的設(shè)計(jì)工作，為以后工作實(shí)踐積累了一些經(jīng)驗(yàn)。所設(shè)計(jì)的籃球玩具具有以下功能：1、具有清零鍵；2、進(jìn)球得分加 2 分或 3 分（砸板投中籃為 2 分，空心投中籃為 3 分） ；3、進(jìn)球分?jǐn)?shù)數(shù)碼管顯示；

33、4、具備語(yǔ)音播報(bào)功能；. . . . 12 / 23致. . . . 13 / 23參考文獻(xiàn)1 曾婷,萬(wàn)星宇.ISD1700 系列語(yǔ)音芯片原理與應(yīng)用設(shè)計(jì).價(jià)值工程,2011 年 23 期.2 恩華,徐科明.基于 ISD1700 SPI 協(xié)議模式的語(yǔ)音報(bào)警系統(tǒng).電子測(cè)試,2009 年 10 期.3 可為.集成電路芯片封裝技術(shù).:電子工業(yè),2007.4 洪潤(rùn),秀英,亞凡.單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì) 200 例.:航空航天大學(xué),2006.5樂(lè)善,歐陽(yáng)星明,學(xué)清.微型計(jì)算機(jī)接口技術(shù)與應(yīng)用.華中科技大學(xué),2000.6 全利,仲偉峰,徐軍.單片機(jī)原理與應(yīng)用.清華大學(xué)大學(xué),20067 朝青.單片機(jī)原理與接口技術(shù).:航空

34、航天大學(xué),20058 周堅(jiān).單片機(jī) C 語(yǔ)言輕松入門(mén).:航空航天大學(xué),20069 華成英,童詩(shī)白.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ).:高等教育,200610 STC89C516RD+,ISD1700,LM358 等.中國(guó)芯片手冊(cè)網(wǎng). . . . . 14 / 23附 錄投籃玩具主程序源碼：/*投籃玩具主程序 main.c單片機(jī)：STC89C516RD+晶振：11.0592Mhz*/#include #include sound.h#include ISD1700.Hunsigned char date;#define uchar unsigned char#define uint unsigned intuc

35、har code tab=0 x03,0 x9f,0 x25,0 x0d,0 x99,0 x49,0 x41,0 x1f,0 x01,0 x19;/不帶小數(shù)點(diǎn)的數(shù)碼管段碼uchar count =0;/得分uint fenshu =0;/顯示的分?jǐn)?shù)uchar flag = 0;/砸籃板標(biāo)志位sbit key1=P36;/振動(dòng)傳感器輸入接口sbit gw=P10; /個(gè)位選通定義sbit sw=P11; /十位選通定義sbit bw=P12; /百位選通定義sbit qw=P13; /千位選通定義/*ISD1760 語(yǔ)音模塊 SPI 通信接口*/sbit ISD_SS=P06;sbit ISD_

36、MISO=P03;sbit ISD_MOSI=P04;sbit ISD_SCLK=P05;/* 函數(shù)申明 -*/void delay(uint z);void Initial_(void);extern void spi_pu (void);extern void comm_sate(void);extern void spi_stop (void);extern void spi_fwd (void);extern void spi_play(void);extern void isd1700_7byte_comm(uchar comm_par, uint star_addr, uint e

37、nd_addr);/*延時(shí)函數(shù)*/void delay1(uint z). . . . 15 / 23uint i,j;for(i=z;i0;i-)for(j=110;j0;j-);/*延時(shí)函數(shù)*/void Delays(unsigned int tc)while( tc != 0 ) unsigned int i; for(i=0; i100; i+); tc-;void LED() /數(shù)碼管顯示函數(shù) gw=1; P2=tabfenshu%10; Delays(8); gw=0; sw=1; P2=tabfenshu/10%10; Delays(8); sw=0; bw=1; P2=tabf

38、enshu/100%10; Delays(8); bw=0; qw=1; P2=tabfenshu/1000; Delays(8); qw=0;/*/*初始化函數(shù)*/*void Initial_(void)EX0=1;/開(kāi)外部中斷 0TMOD=0X15; /定時(shí)器 0 工作在 16 位計(jì)數(shù)模式，定時(shí)器 1 工作在 16 位定時(shí)模式TH1=(65536-40000)/256; TL1=(65536-40000)%256;ET1=1; /使能定時(shí)器 1 中斷TR1=1;/T1 開(kāi)始計(jì)時(shí). . . . 16 / 23TL0 = 0 x0;TH0 = 0 x0; TR0=1;/T0 開(kāi)始計(jì)時(shí)RCAP2

39、H =0X90;/定時(shí)器 2RCAP2L =0X00;TH2 = RCAP2H;TL2= RCAP2L;TR2=1; /使能定時(shí)器 2ET2=1; /定時(shí)器 2 中斷spi_pu();EA=1; /開(kāi)總中斷/定義外部中斷 0 程序清零void extern0() interrupt 0fenshu = 0;/定時(shí)器 1 中斷void timer1() interrupt 3static unsigned char s;TH1=(65536-40000)/256; TL1=(65536-40000)%256;if(key1=0)delay1(10); /消抖動(dòng)if(key1=0) /確認(rèn)觸發(fā)fl

40、ag = 1;/定時(shí)器 2 中斷void timer2() interrupt 5static unsigned char t; TF2 = 0; LED();/*主函數(shù)*/*void main()Initial_();while(1). . . . 17 / 23 count= TL0;delay1(100);if(count!=TL0)/球進(jìn) if(flag = 1) fenshu=fenshu+2;/得分加 2 分/播放語(yǔ)音“球進(jìn)了，得 2 分”ISD_SS=0;isd1700_7byte_comm(ISD1700_SET_PLAY|ISD_LED, 0 x0068, 0 x0078);

41、/ISD_SS=1;flag = 0;else fenshu=fenshu+3;/得分加 3 分/播放語(yǔ)音“不進(jìn)，沒(méi)有得分”ISD_SS=0;isd1700_7byte_comm(ISD1700_SET_PLAY|ISD_LED, 0 x0010, 0 x0029);/ ISD_SS=1;flag = 0;else /沒(méi)有進(jìn)球 if(flag = 1) /播放語(yǔ)音“球進(jìn)了，得三分”ISD_SS=0;isd1700_7byte_comm(ISD1700_SET_PLAY|ISD_LED, 0 x0040, 0 x0058);/ISD_SS=1;flag = 0;原理圖：. . . . 18 / 23VCCD1LED2RESET3MISO4MOSI5SCLK6SS7Vssa8Analn9Mic+10Mic-11Vssp212SP-13Vccp14SP+15Vssp116AUD/AUX17AGC18VOL19Rdsc20Vcca21FT22PLAY23REC24ERASE25FWD26INT/RDY27Vssd28U2ISD1700C70.1uFAl_inAl_outC114.7u