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1、基于凌阳单片机的语音时钟设计The Design of Speech Clock Based on Sunplus Microcontroller 姓名： 指导教师： 职称 学 院： 专 业： 年级： 论文提交日期： 答辩日期： 答辩委员会主任： 目录 摘 要3ABSTRACT41 引言51.1 设计背景51.2 设计目标52 方案设计与论证62.1 方案一62.2 方案二72.3 方案确定73 硬件电路设计83.1 硬件电路总体设计83.2 系统硬件连接93.3 电源电路设计103.4 语音播放电路设计113.5 显示电路设计123.6 键盘输入电路设计134 软件设计144.1 系统主体流
2、程图144.2 2Hz中断服务流程图154.3 语音播放流程图165 测试176 结论19参考文献20致谢21基于凌阳单片机的语音时钟设计摘 要随着人类科技文明的发展，人们对于时钟的要求在不断地提高。时钟已不仅仅被看成一种用来显示时间的工具，在很多实际应用中它还需要能够实现更多其它的功能。在这种趋势下，时钟的数字化、多功能化已经成为现代时钟生产研究的主导设计方向。本设计基于单片机技术原理，以SPCE061A单片机作为核心控制器，通过硬件电路的制作以及软件程序的编制，设计制作一个多功能数字时钟系统。该时钟系统主要由时钟模块、语音播报模块、LED显示模块、键盘控制模块组成。系统具有简单的操作，能够
3、准确显示时间，并且实现整点语音报时功能，可随时进行时间调整。设计以硬件软件化为指导思想，充分发挥单片机功能，大部分功能通过软件编程来实现，电路简单明了，系统稳定性高。同时，该时钟系统还具有功耗小、成本低的特点，具有很强的实用性，而且系统具有一定的扩展性。关键词： 单片机；电子时钟；语音报时；LEDBased on the Design of Sunplus Microcontroller Speech ClockYang changchang（College of Basic Science and Information on Engineering Yunnan Aricultural U
4、niversity,Kunming,650201）ABSTRACTWith the development of technological society, people are required for the clock continue to improve. The clock has not been seen as a tool used to display the time, in many practical applications, it needs to be able to achieve more other functions. In this trend, d
5、igital clock, the clock has become a modern multi-functional production of the direction of the dominant design 1. The design is based on principles of SCM technology to SPCE061A MCU as the core controller, through the production of hardware and software preparation, design a multi-functional digita
6、l clock system 2. The clock system mainly consists of the clock module, voice broadcast module, LED display module, keyboard control module. System is simple and clear interface, able to accurately display the time, and realize the whole point of voice broadcast feature, they can always be time to a
7、djust. Hardware and software design guidelines into full play microcontroller functions, most of the functionality through software programming to implement, simple circuit, the system stability. Meanwhile, the clock system also has the power of small, low cost, and highly practical, and the system
8、has certain scalability. Key words ：Microcontroller；Electronic Clock；Voice Tell Time；LED 基于凌阳单片机的语音时钟设计1 引言1.1 设计背景由于科学技术的快速发展，电子技术在20世纪取得了惊人的进步，特别是近几十年来单片机技术和其他高技术的飞速发展，致使工业、农业、科技和国防等领域以及人们的社会生活发生了令人瞩目的变革。单片机具有体积小、功耗低、控制功能强、扩展灵活、微型化和使用方便等优点，广泛应用于仪器仪表中，结合不同类型的传感器，可实现诸如电压、功率、频率、湿度、温度、厚度、角度、长度、硬度、元素、压
9、力等物理量的测量。采用单片机控制使得仪器仪表数字化、智能化、微型化，且功能比起采用电子或数字电路更加强大1。例如精密的测量设备（功率计，示波器，各种分析仪）。用单片机可以构成形式多样的控制系统、数据采集系统。例如工厂流水线的智能化管理，电梯智能化控制、各种报警系统等。现在的家用电器基本上都采用了单片机控制，从洗衣机、电冰箱、空调机、彩电、其他音响视频器材、再到电子秤量设备，无所不在。电子钟是一种利用数字电路来显示秒、分、时的计时装置，与传统的机械钟相比，它具有走时准确、显示直观、无机械传动装置等优点，因而得到广泛应用。随着人们生活环境的不断改善和美化，在许多场合可以看到数字电子钟2。在城市的主
10、要营业场所、车站、码头等公共场所使用数字电子钟已经成为一种时尚。但目前市场上各式各样的数字电子钟大多数用全硬件电路实现，电路结构复杂，功率损耗大等缺点3。因此有必要对数字电子钟进行改进。凌阳单片机就是在这样的环境下发展起来，SPCE061A 单片机在语音方面也有了很大的发展，在消费电子中除了显示之外再加上语音的功能可以让产品更具人性化，本文将设计一个基于凌阳单片机的具有语音功能的电子钟。1.2 设计目标 本次设计是基于单片机基础，以凌阳公司SPCE061A为核心硬件设计的一个语音时钟，该时钟能够实现整点语音报时，按键修改时间等。开发环境采用集成开发环境（也称IDE），程序采用C语言编程。该时钟
11、系统主要由时钟模块、语音播报模块、数码管显示模块、键盘控制模块组成。系统具有简单的操作，能够准确显示时间，并且实现整点报时功能，可随时利用按键进行时间调整。2 方案设计与论证2.1 方案一本方案采用凌阳SPCE061A十六位单片机，通过单片机控制实时时钟芯片进行读写，并对数码管、矩阵键盘进行扫描，语音报时采用凌阳单片机自带的语音系统。键盘控制电路 语音播放凌阳SPCE061A单片机实时时钟 数码管显示 图2.1 系统总体设计图Figure 2.1 The whole system design2.2 方案二本方案采用AT89C51单片机，AT89C51是一种带4K字节FLASH存储器的低电压、
12、高性能CMOS 8位微处理器。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，AT89C单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案4。亦是控制对实时时钟的读写，并对数码管、矩阵键盘进行扫描，语音报时系统采用ISD语音系列芯片，键盘采用矩阵键盘。图2.2 系统总体设计图Figure 2.2 The whole system design2.3 方案确定比较两个方案，如果是不考虑语音报时系统，则采用方案二，但本系统要进行语音报时。凌阳单
13、片机本身具备语音识别功能，不需要外扩语音识别模块。凌阳压缩算法中SACM_A2000、SACM_S480、SACM_S240主要是用来放音，可用于语音提示，而DVR则用来录放音5。凌阳的SPCE061A是16位单片机，有很强的信息处理能力，最高时钟频率可达到49MHz，具备运算速度高的优势等等，这些都无疑为语音的播放、录放、合成及辨识提供了条件，综上所述本次设计最后确定采用方案一。3 硬件电路设计3.1 硬件电路总体设计硬件总体电路如图3.1所示。主控元件采用凌阳SPCE061A单片机，属于凌阳unSP.系列产品的一个16位结构的微控制器。在存储器资源方面考虑到用户的较少资源的需求以及便于程序
14、调试等功能，SPCE061A里只内嵌32K字的闪存（FLASH），但用在此系统上已经足够。较高的处理速度使unSP.能够非常容易地、快速地处理复杂的数字信号。因此以unSP.为核心的SPCE061A微控制器也适用在数字语音识别应用领域6。 SPCE061A在2.6V3.6V工作电压范围内的工作速度范围为0.32MHz49.152MHz，较高的工作速度使其应用领域更加拓宽。2K字SRAM和32K字FLASH仅占一页存储空间，32位可编程的多功能I/O端口；两个16位定时器/计数器；32768Hz实时时钟；低电压复位/监测功能；8通道10位模-数转换输入功能并具有内置自动增益控制功能的麦克风输入方式；双通道10位DAC方式的音频输出功能，这就为本系统的语音播报打下了基础，整体系统框架如图3.1。 图3.1 系统设计框图Figure 3.1 System block diagram3.2 系统硬件连接图3.2 系统硬件连接图Figure 3.2 The system hardware connection diagram 本设计采用LED键盘
