单片机及相关器件介绍

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1、第一章 引言1.11.1 选题意义选题意义音识别以语音为研究对象,它是语音信号处理的一个重要研究方向,是模式识别的一 个分支,涉及到生理学、心理学、语言学、计算机科学,以及信号处理等诸多领域,其最终 目的是实现人与机器进行自然语言通信,用语言操纵计算机。 语音识别系统的分类方式及依据是根据对说话人说话方式的要求,可以分为孤立字 (词) 语音识别系统,连接字语音识别系统,以及连续语音识别系统。 进一步分为两个方 向:一是根据对说话人的依赖程度可以分为特定人和非特定人语音识别系统;二是根据词 汇量大小,可以分为小词汇量、中等词汇量、大词汇量,以及无限词汇量语音识别系统。 不同的语音识别系统，虽然具

2、体实现细节有所不同,但所采用的基本技术相似,一个 典型语音识别系统的实现过程如图 1 所示。 图 1目前，在智能语音玩具的研究中，语音这种人类最简单、最自然、最方便和最有 效的交换信息的方式，在玩具上的应用还较少，显然，在玩具系统上增加语音接口，用 语音代替键盘输入，并进行人机对话，让玩具能听会说，不仅十分诱人，而且具有广泛 的应用前景，同时，也是玩具智能化的重要标志之一.而语音识别技术是近年来十分活跃 的研究领域，语音识别系统的实用化研究是语音识别研究的一个主要方向。本文设计了 一款智能语音交互式玩具系统，该玩具可以实现识别语音命令，完成相应的背唐诗、做 算术题、唱歌等功能， 融合了较高的娱

3、乐性， 也是未来智能语音玩具的一个发展方向。1.21.2 当今应用领域智能语音拿玩具的发展趋势当今应用领域智能语音拿玩具的发展趋势融合类个人电子终端发展到今天，我们已经看到 PMP、手持游戏机、UMPC、PDA，以 及智能手机的各显神通。但是在另一个领域玩具领域，智能玩具正在悄悄兴起，成 为新一类的融合电子终端，代表着世界玩具业发展的趋势。在香港的玩具出口量中传统 玩具包括洋娃娃的出口数字出现负增长，其占整体出口的比重，由 2005 年的约七成下跌 至 2007 年的约五成，而非传统的智能玩具的比重，则由 2005 年的约 27%上升至 2007 年的 48%。说明互动性、高科技玩具已渐渐成为

4、发展主流，电脑技术与玩具结合已成为创新 的方向。去年，高科技玩具在美国玩具市场上的销售额已达到 100 亿美元，增长速度远 远高于传统玩具。2007 年世界智能玩具销售收入达到 23.5 亿美元。 In-Stat 预计到 2012 年这个数字将增长到 90 亿美元。 智能玩具市场相比其他融合终端绝对是新兴市场，因为智能玩具是基于现成的主流 融合终端上的技术而产生的创新，相对成本较低，不仅可以给投资者提供较好的投资回 报，而且还有很好的市场反应。同时，中国内地玩具人均消费与欧美国家差距巨大，存 在着很大的智能玩具市场空间。1.31.3 本课题主要研究内容本课题主要研究内容智能语音玩具是现代玩具发

5、展的一个必然趋势，其市场上的主要功能可以分为语音 对话，即是由人与玩具进行对话模式，在有限的范围能，语音玩具能自动进行回答或者 提问，根据芯片的语言编写不同，回答和提问的范围也不同。1.3.1 玩具设计要求玩具设计要求1、基本要求（1） 、简单语音对话交流（2） 、语音点播：、唱儿歌 、朗诵古诗、说英语 、讲科普知识 、讲笑话 本项目志在开发一个将语音识别技术，传感器技术等技术引用其中，并集教育性、 娱乐性和互动性于一体的智能玩具控制系统。 第二章 单片机及相关器件介绍2.12.1 STC10L08XESTC10L08XE 单片机介绍单片机介绍2.1.12.1.1 STC11/10xxSTC1

6、1/10xx 系列单片机简介系列单片机简介STC11lOxx 系列单片机是宏晶科技生产的单时钟机器周期(IT)的单片机，是高速 低功耗超强抗干扰的新一代 8051 单片机，指令代码完全兼容传统 8051，但速度快 8-12 倍。内部集成高可靠复位电路，针对高速通信，智能控制，强干扰场合。 11/lOxx 系列单片机的定时器 0/定时器 1串行口与传统 8051 兼容，增加了独立波 特率发牛器，省去了定时器 2。传统 8051 的 111 条指令执行速度全面提速，最快的指令 快 24 倍，最慢的指令快 3 倍。 增强型 8051 CPU，IT，单时钟机器周期，指令代码完全兼容传统 8051。 工

7、作电压：STCIIFxx 系列工作电压：5.5V - 4.1V3.7V (5V 单片机)；STCIILxx 系列工作电压：3.6V - 2.4V2.1V (3V 单片机)；STCIOFxx 系列工作电压：5.5V - 3.8V3.3V (5V 单片机)；STCIOLxx 系列工作电压：3.6V - 2.4V2.1V (3V 单片机)。 工作频率范围：035MHz，相当于普通 8051 的 0420MHz。 STCIIF/Lxx 系列单斤机用户应用程序空间：1/2/3/4/5/6/8/16/20/3 2/40/4 8/5 2/5 6/60/62K 字节。STCIOF/Lxx 系列单片机用户应用程

8、序空间：4K6K8K10K12K14K 字节。 STCllxx 系列单片机：片上集成 1280 字节或 256 字节 RAM；STCllxx 系列单片机：片上集成 512 字节或 256 字节 RAM。 通用 I/O 口（36/40/12/14/16 个）每个 1/0 口驱动能力均可达到 20mA，复位后为（1） 、准双向口弱上拉（普通 8051 传统 1/0 口） ；（2） 、可设置成四种模式： 、准双向口弱上拉；、强推挽强上拉；、仅为输入高阻；、开漏 。ISP（在系统可编程）IAP（在应用可编程） ，无需专用编程器，无需专用仿真器。 可通过串口(RxD/P3.0，TxD/P3.1)直接下载

9、用户程序，数秒即可完成一片。 有 EEPROM 功能。 看门狗。 内部集成 MAX810 专用复位电路（晶体频率在 24MHz 以下时，要选择高的复位门 槛电压，如 4.1V 以下复位，晶体频率在 12MHz 以下时，可选择低的复位门槛电压，如 3.7V 以下复位，复位脚接 IK 电阻到地） 。 内置一个对内部 Vcc 迸行掉电检测的掉电检测电路，可设置为中断或复位。5v 单片机掉电检测门槛电压为 4.IV/3. 7V 附近，3.3V 单片机掉电检测门槛电压为 2.4V 附 近。 时钟源：外部高精度晶体时钟，内部 R/C 振荡器。用户在下载用户程序时，可选择是使用内部 R/C 振荡器还是外部晶

10、体时钟；常温下内部 R/C 振荡器频率为：4MHz8MHz； 精度要求不高时，可选择使用内部时钟，但因为有制造误差和温漂，以实际测试为准。共 2 个 16 位定时器（与传统 8051 兼容的定时器计数器，16 位定时器 TO 和 T1） ，STCllxx/；STClOxx 全系列都有 1 个独立波特率发牛器（故小必用 T2 做为波特率发牛器，详 细使用方法请参考独立波特率发牛器做串口通讯的相关使用说明及示例程序） 。 3 个时钟输出口，可由 TO 的溢出在 P3. 4/TO 输出时钟，可由 Tl 的溢出在 P3. 5/TI 输 出时钟，独立波特率发生器可以在 Pl.0 口输出时钟（部分型号无独

11、立波特率发牛器， 详情请参阅单片机选型一览表） 。 外部中断 I/O 口 5 路，传统的下降沿中断或低电平触发中断， Power Down 模式可 由外部中断唤醒，INTO/P3.2，INTl/P3.3，INT/TO/P3.4，INT/T1/P3.5， INTINT/RxD/P3.0 r 或 INT/RxD/P1.6)。 PowcT、Down（掉电）模式可由内部掉电唤醒之用定时器唤醒(STCllxx 系列有 此功能， STClOxx 无此功能)，也口 J由上而提到的外部中断口中断唤西星，由 于 INT/RxD 支持卜降沿中断，故也可支持远程通信唤醒。 一个独立的通用全双工异步串行口(UART)

12、，做主机时可以当 2 个串口便用 RxD/P3.0，TxD/P3.1可以切换到RxD/PI.6，TxD/PI.7，通过将串口在 P3 口和 Pl 口 之间来回切换，将 1 个串口作为 2 个主串口分时复用，可低成本实现 2 个串口，当然 有其局限性。 工作温度范围：-40 - +85（工业级）0- 75（商业级） 。 封装：SOP16/DIP16/DIP18/SOP20/DIP20/LSSOP20/PDIP-40/LQFP-44/PLCC-44(暂时尽 量不要选 PLCC44) 。SOP16/DIP16 有 12 个 1/0 口,DIP18 有 14 个 1/0 口， SOP20/PDIP20

13、/LSSOP20 有 16 个 1/0 口 ，LQFP44 有 40 个 1/0 口，PDIP40/QFN40 (5mmx5mm)有 36 个 1/0 口。2.1.22.1.2 STC11/10xx 系列单片机的内部结构系列单片机的内部结构STC11lOxx 系列单片机的内部结构框图如图 2-1 所示。STC11lOxx 单片机中包含 中央处理器(CPU)、程序存储器(Flash)、数据存储器(SRAM)、定时计数器、UART 串口、 、I/O 接口、看门狗及片内 RjC 振荡器和外部晶体振荡电路等模块。STC11lOxx 系列单 片机几乎包含了数据采集和控制中所需的所有单元模块，可称得上一个

14、片上系统。2.22.2 主要器件介绍主要器件介绍LD3320LD3320LD3320 芯片（图 2-2）是一款“语音识别”专用芯片，由 ICRoute 公司设计生产。 该芯片集成了语音识别处理器和一些外部电路，包括 AD、DA 转换器、麦克风接口、声音 输出接口等。本芯片在设计上注重节能与高效，不需要外接任何的辅助芯片如 Flash、RAM 等，直接集成在现有的产品中即可以实现语音识别声控人机对话功能。 并且，识别的关键词语列表是可以任意动态编辑的。( ( 图图 2-22-2 ) )2.2.12.2.1 功能介绍功能介绍 通过 ICRoute 公司特有的快速而稳定的优化算法，完成非特定人语音识

15、别。不需要 用户事先训练和录音，识别准确率 95%。 不需要外接任何辅助的 Flash 芯片，RAM 芯片和 AD 芯片，就可以完成语音识别功能。 真正提供了单芯片语音识别解决方案。 每次识别最多可以设置 50 项候选识别句，每个识别句可以是单字，词组或短句，长 度为不超过 10 个汉字或者 79 个字节的拼音串。另一方面，识别句内容可以动态编辑 修改，因此可由一个系统支持多种场景。 芯片内部已经准备了 16 位 A/D 转换器、16 位 D/A 转换器和功放电路，麦克风、立体 声耳机和单声道喇叭可以很方便地和芯片管脚连接。立体声耳机接口的输幽功率为 20mW，而喇叭接口的输出功率为 550mW，能产生清晰响亮的声音。 支持并行和串行接口，串行方式可以简化与其他模块的连接。 可设置为休眠状态，而且可以方便地激活。 支持 MP3 播放功能，无需外围辅助器件，主控 MCU 将 MP3 数据依次送入 LD3320 芯片内部就可以从芯片的相应 PIN 输出声音。产品设计可以选择从立体声的耳机