| 标题 | 万年历语音播报系统 |
| 范文 | 赵尹 摘要：本文通过对万年历和语音播报技术的结合，实现现代生活经常使用的万年历的语音报时技术。其内容包括系统原理分析、硬件平台搭建阐述、软件平台设计等。该系统主要是基于STC系列的89C51芯片、WT558D语音芯片并结合美国DALLAS公司推出实时时钟芯片DS1302来实现本次论文的设计。利用Keil uVision4 进行了代码的编写、程序开发以及调试。为了方便，烧录是采用普中的一款ISP软件来进行hex文件的烧录，避免的烧录时的冷启动，大大提高了调试效率。 关键词：单片机系统；实时时钟；语音播报；冷启动 中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2019）06-0237-05 The Design and Implementation of Voice Broadcast System ZHAO Yin （Anhui University of Science and Technology， School of Computer Science and Engineering， Huainan 232001，China） Abstract：The combination of calendar and voice broadcast technology， implementation of modern life often use calendar voice broadcast technology. Its content includes system principle analysis， hardware platform， software platform design， etc.. The system is mainly based on 89C51 chip STC series， WT558D voice chip and American Dallas company launched the trickle charge current capability， low power consumption real-time clock chip DS1302 has to realize the system design. Use uVision4 Keil to carry out the preparation of the code， the program development and debugging. In order to facilitate， burn is using the software of a ISP in the S & P to hex file burn， avoid the burning of the cold start， greatly improving the debugging efficiency. Key words：single chip microcomputer system； real time clock； voice broadcast； cold start 近年来，单片机技术在全世界范围内得到飞速发展，日本的单片机研究机构对于单片机语音控制报警系统的研究取得重大突破，语言对于日常信息传递交流过程有着重大意义，相信伴随着单片机技术物联网技术的更新发展，万年历语音报时系统也会得到不断更新和发展。因此本次设计也会有着广阔的更新发展空间，能够做到与时俱进。 在现代快速发展的社会，万年历是人们生活中不可缺少的生活用品，但是对于视力不好的老年人和生活不便的盲人来说，在需要时间信息的时候想要获取信息就有一定的困难，但是如果使用萬年历的语音报时功能就很方便地解决了这个问题。 现代人所追求高效率，简洁，方便，语音系统可以很好地满足人们的需要。例如手机语音的控制功能，现在家庭的灯光、暖气、窗帘等家具器具都在语音功能的控制上做着很大的进步和创新，所以语音技术的发展有很大的空间和创新的水平。本系统采用万年历的技术和语音播报相结合，响应了现代需求，更符合现代人对现代技术的需求。 1 系统原理分析 1.1 时钟系统原理分析 此系统主要采用的是时钟芯片，它巧妙地利用了DS1302的大部分优点，例如高性能、低功耗、自带RAM。DS1302芯片在工作过程中对精确到秒的时间单位进行计时，不仅具有闰年的补偿功能，还可以运用了它的另外两个优点，即三线的接口模式与利用CPU进行同步通信，在传送多个字节的时钟信号是更是利用了突发的方式，使其一次性地进行传送。 DS1302是内部包括一个实时时钟或者是日历的静态RAM充电的时钟芯片，这种芯片本智能仪器广泛使用，因为它具有体积小和功耗低在现代事事要求效率方便的情况下很适用，并且它的接口容易以及占用CPU I/O口线少，还有遇到闰年的时候他就可以主动改正，不会存在“千年虫”的情况，所以它在现代社会中普遍使用。 RAM是字节带后备电池的，它作用在数据存储串行I/O口上，其芯片引脚数量相比较其他品种来说相对较少。传送方式包含2种：1 单子界传送方式 2突发模式传送。八脚DIP封装方式简单的三线接口与TIL电平兼容。其正常的工作模式下温度范围在-40摄氏度至85摄氏度。 在编写的程序上，采用一维数组来存放对应的年月日时分秒，在时钟芯片工作的时候方便用来存储对应的数据，最后但却很重要的一点，时钟芯片的技术采用的是十六进制计数法，但在语音播报的系统其只能识别十进制数，所以在通过1602液晶现实的时候要做出对应的进制数转换。 1.2液晶显示原理与分析 1602字符型液晶屏是应用很广的一种液晶模块，主要被用来显示字母、数字、符号。这种模块由几个点阵字符位组成，一个字符由一个点阵字符表示出来，每位只有有一个点距的间隔，每行之间也有间隔。所以在编写代码的时候要注意对其二进制指令的应用，更值得注意的是，1602液晶可以显示十六进制数，故在读取1302时钟芯片的记数时无须改变其进制数。 1.3语音播报系统原理和分析 WT588D语音芯片不仅仅是在功能实现还是在工作状态中都具有很多强大的优点。这种芯片打破了传统语音芯片的桎梏，让语音芯片不再为控制方式而困扰，从而去为了满足传统芯片的缺陷去寻找合适的外围单片机电路。这种语音芯片是支持可重复擦除烧写的，利用了高度集成的单片机技术。芯片可以随便调用一种控制模式，把信息down到SPI-Flash上就行了，操作方式简单明了，包括了语音组合的技术，又大大提高了语音编辑的效率。它的优点帮助解决了很多在烧录程序中可能遇到的不必要的麻烦，完全支持在线下载，就是在WT588D通电的状况下，也是能够利用下载器给相关的SPI-Flash下载可利用的信息，如果想要更新到初始的下载模式，给WT588D的语音芯片的电路复位就可以了。 经过改换存储器的内存的步骤来迎合不同容量大小的语音片段的需求，芯片同样支持2Mbit～32Mbit容量的SPI-Flash（注：1byte=8bit）。 本文使用WT588D-20SS語音芯片当作主控中心，内嵌了能够让语音表现的独特悦耳的人声处理器，并具有能够直接启动0.5W/8Ω扬声器的PWM的输出，能够使电流较为充盈，并且支持DAC/PWM的两种输出方式以及按键控制和一线串口控制以及三线串口控制三种不同的模式 。 2 硬件平台设计 2.1 MCU的选取 采用了STC89C51系列的单片机，集高效，低耗，抗干扰三种优点于一身的一种单片机，它的指令代码完全兼容传统的8051单片机。其片上可集成512字节RAM，可以将代码放到RAM中执行，从而获得更快的调试和运行速度。 此系统采用的单片机，在同样晶振的情况下，这种芯片的速度是普通51单片机的8～12倍，有8路10位AD，多了两个定时器，带PWM功能，有SPI接口，有EEPROM，有1K内部扩展RAM，有WATCH_DOG，多一个串口，IO口可以定义，有四种状态等特点。 2.4 WT558D-U语音模块介绍 2.4.1 特点 功能多音质好应用范围广性能稳定是WT588D系列语音单片机的特长， 弥补了以往各类语音芯片应用领域狭小的缺陷，MP3控制模式、按键控制模式、按键组合控制模式、并口控制模式、一线串口控制模式、三线串口控制模式以及三线串口控制I/O口扩展输出模式，让应用人员能将产品投放在几乎可以想象得到的场所。作为一款以语音为基础的芯片，对音质的追求当然也是精益求精的，完全支持6K～20K采样率的音频加载，芯片的独到之处便是将加载的音频音质几乎完整无损地展现出来。 1）28脚模块封装，能够利用替换存储器来获取不同长度的语音存储时间； 2）支持2Mbit～32Mbit容量的SPI-Flash（注：1byte=8bit）； 3）采用WT588D-20SS语音芯片当作主控核心； 4）PWM输出可直接推动0.5W/8Ω扬声器，推挽电流充沛； 5）支持DAC/PWM两种输出方式； 6）支持三种控制模式； 7）220段即0～219位可控制地址位，每一个地址位又能够加载128段语音，地址位内的语音组合播放。 2.4.3 控制方式 WT558D模块是一种较为高档次的语音控制模块，语音系统可以很好地满足人们的需要。例如手机语音的控制功能，现在家庭的灯光、暖气、窗帘等家具器具都在语音功能的控制上做着很大的进步和创新，所以语音技术的发展有很大的空间和创新的水平。本系统采用万年历的技术和语音播报相结合，响应了现代需求，更符合现代人对现代技术的需求。 WT588D由三条通信线组成，通过三线串口三线串口控制模式由片选 CS、时钟 CLK 和数据 DATA 脚这三线组成，所以很容易地就想到它名字的由来了。 说明：复位信号仅仅是在外因滋扰较强烈的情况下使用，如果不是特殊的工业场合，不必要发送此复位信号，可直接的发送片选和时钟和数据信号就可以。 3 系统软件介绍 3.1编程软件及语言的选择 51编程软件可以使用Keil uVision4进行程序编程及仿真。Keil C 51软件是许多的单片机应用开发的优秀的软件其中的一个。它集编辑，编译，仿真于一体。支持汇编以及PLM语言和C语言的程序设计，界面友好，简单易学。 程序语言使用的是The C Programming Language，这是一种通用的计算机编程语言，这种程序语言编写起来很灵活、简单，对电脑性能的要求要不高，C语言有丰富的运算符、数据类型以及灵活的表达方式，这对程序的编写再一次提供的方便，增添了灵活性，而且其中包含大量特殊工具有利于程序效率的提高；这种语言不仅拥有高级程序语言的功能，而且囊括了一些低级程序语言的优点，因为它可以允许直接进入物理地址进行访问，对电脑硬件进行操作。另外，在不同的计算机上，这种语言编程出来的代码大部分是公共的，所以同一个程序可以在不同的环境下进行运行使用，不需要对其进行修改或者只需要修改一点点，综上所述，编写程序使用这种语言可以省去许多不必要的麻烦，很大程度上提高的编程的效率和降低了复杂度。编写的程序上，采用一维数组来存放对应的年月日时分秒，在时钟芯片工作的时候方便用来存储对应的数据，最后但却很重要的一点，时钟芯片的技术采用的是十六进制计数法，但在语音播报的系统其只能识别十进制数，所以在通过1602液晶现实的时候要做出对应的进制数转换。 3.2 烧录软件 烧录时我习惯使用普中的烧录软件“PZISP自动下载软件”，使用这款软件比较方便的是，在烧录程序时，不需要冷启动就可以方便地把HEX文件烧录到单片机中，界面直接美观，大方得体。 5 总结 本次设计让我更加了解了单片机的应用，结合每一个芯片的理论知识和实践应用，充分认识产品的每一部分构造和实际应用的优点，将谨慎的思考贯穿设计中的每一个环节。在产品设计的每一个环节中，结合以前学到的电工，单片机和语言的知识，使我认识到了做出一件产品是需要很丰富的知识储备才能实现的。而且在WT558D封装制造和焊接中，使我深刻的意识到理论知识必须结合实践，才能更好地掌握以前学习到的知识。这次单片机课程设计时长几个月时间非常充足，首先主要查阅资料，设计系统结构，基本选择使用器材模块，查找相关器材模块资料。然后我主要进行查资料选择最优设计实现方案并设计相关原理图和完善方案。通过这两周的课程设计，我学到了很多在教室里学不到的东西即“动手操作能力”。 对于我们计算机信息工程专业的学生来说，动手能力是非常重要的，很多在课堂上学的理论都是需要靠我们通过实验来验证的，而做实验就是锻炼我们的实际操作能力。我们学过的东西要经常拿出来用，学以致用。用keil软件编写一些简单的程序并调试，練习使用软件，虽然过程中出现了一些错误，但是正是这些错误让我意识到研究出一个产品是一个严谨仔细的过程，在不断的出错中才能找到最适合产品的解决方案和实践方法。 参考文献： [1] 李群芳，肖看.单片机原理、接口及应用[M].北京：清华大学出版社，2007. [2] 谭浩强.C语言程序设计.北京：清华大学出版社，2006. [3] 张天凡.51单片机C语言开发详解[M].北京：电子工业出版社，2009. [4] 邬宽明.单片机外围器件实例手册[M].北京：北京航空航天大学出版社，2009. [5] 白延敏.51单片机典型系统开发实例精讲[M].北京：电子工业出版社，2009. [6] 周丽娜.Protel99SE电路设计技术[M].北京：中国铁道出版社，2009. [7] 王为青，程国钢.单片机Keil[M].C×51应用开发技术[M].北京：人民邮电出版社，2007. [8] 江志红.51单片机技术与应用系统开发案例精选[M].北京：清华大学出版社，2009. [9] Muhammad Ali Mazidi，Janice Gillispie，Rolin Mckinlay[M].The 8051 Microcontroller and Embedded Systems：Using Assembly and C，Second Edition.Pearson Education，2006. [10] K.Alexander， N.O.Sadiku Fundamentals of electric Circuits[M]Tsinghua university press，2000. 【通联编辑：唐一东】 |
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