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1、摘 要钟是现代人类日常生活必不可少的工具，语音时钟更是现在电子时钟多功能化发展的一个方向。语音电子钟具有突出的播报时间的功能，它被广泛用在生活中的各种场合。本设计就是从日常生活中常见的事物入手，通过对语音电子钟的设计，让我认识到单片机已经深入到我们生活的每个领域。本文从语音电子钟的设计原理、设计方案入手，详细介绍了系统硬件设计、软件设计与调试。在语音电子钟的设计中，要处理好以下几个关键：D/A（数/模）转换，语音识别，人机接口，程序设计。D/A（数/模）和语音识别技术关系到时间的正确播报，人机接口是播报时间和调整时间的关键。利用凌阳SPCE061A单片机在语音识别和处理方面的优点，结合实践，设
2、计出有特色的语音电子钟。关键字： SPCE061A单片机 SPLC501液晶显示器 语音报时目 录第一章 绪 论11.1 选题的目的和意义11.2 单片机的介绍11.2.1 单片机的发展11.2.2 单片机的组成与特点31.2.3 单片机的应用41.2.4单片机的现状和未来51.3 本设计的工作6第二章 语音电子钟的原理和方案72.1 设计原理72.1.1时钟功能72.1.1语音输出功能72.2 设计方案8第三章 语音电子钟的硬件设计93.1 系统总体硬件结构93.1.1系统结构93.1.2按键的功能描述103.2 SPCE061A芯片113.2.1 SPCE061A性能简介123.2.2 S
3、PCE061A芯片的引脚123.2.3 SPCE061A特性参数143.2.4 SPCE061A核结构153.2.5 SPCE061A中断系统203.2.6 SPCE061A最小系统与开发方法243.3 程序下载区253.4 音频模块263.5 语音输出模块273.6 数/模转换模块283.7 电源模块283.8 SPLC501液晶显示模组293.8.1 SPLC501的组成293.8.2 SPLC501驱动控制器芯片313.8.3 SPLC501的显示RAM 区映射313.8.4 SPLC501行和列地址323.8.5 SPLC501操作时序32第四章 语音电子钟的软件设计334.1 IDE
4、集成开发环境334.1.1 IDE界面的三个窗口344.1.2 IDE工程的操作354.1.3 IDE在线仿真流程384.1.4 IDE软件仿真流程384.2 程序设计394.2.1 软件结构414.2.2主程序414.2.3 中断服务程序43第五章 测试和调试465.1 硬件测试465.2 SPCE061A板的测试485.3 程序调试49总 结54参考文献55第一章 绪 论1.1 选题的目的和意义带有语音功能的电子产品和电子设备近年来广泛地出现在我们的生活中。语音时钟是现在电子时钟多功能化发展的一个方向，将语音引入到时钟中实现时间的语音播报。本设计是一个基于凌阳61A单片机的语音报时系统，利
5、用凌阳61A板这样一种本身就带有语音识别和播放功能的单片机来进行时间的播报。并且用SPLC501液晶显示器显示当前的时间、日期、星期、农历、闹铃开关。单片机是实现各种控制策略和算法的载体。因其功耗低，超小型，低成本，功能完整，非常适用于便携式仪表和就地式显示控制仪表，在国越来越受到用户的重视和广泛的应用。随着单片机集成化程度的不断提高，现代单片机已经具备了数字信号处理功能，使语音信号处理用单片机实现成为可能。SPCE061A是以nSP TM16位微控制器与信号处理器芯片为核的16位单片机，采用模块式集成结构，片集成了2KB RAM、32KB Flash、ADC、DAC、并行I/O等。1.2 单
6、片机的介绍单片机，亦称单片微电脑或单片微型计算机。它是把中央处理器(CPU)、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、输入/输出端口(I/O)等主要计算机功能部件都集成在一块集成电路芯片上的微型计算机。1.2.1单片机的发展如果将8位单片机的推出作为起点，那么单片机的发展历史大致可分为以下几个阶段。1.第一阶段（1976-1978）：单片机的控索阶段。以Intel公司的MCS48为代表。MCS48的推出是在工控领域的控索，参与这一控索的公司还有Motorola 、Zilog等，都取得了满意的效果。这就是SCM的诞生年代，“单机片”一词即由此而来。 2.第二阶段（1978-1982）单片
7、机的完善阶段。Intel公司在MCS48 基础上推出了完善的、典型的单片机系列MCS51。它在以下几个方面奠定了典型的通用总线型单片机体系结构。 1）完善的外部总线。MCS-51设置了经典的8位单片机的总线结构，包括8位数据总线、16位地址总线、控制总线与具有多机通信功能的串行通信接口。 2）CPU外围功能单元的集中管理模式。 3）体现工控特性的位地址空间与位操作方式。 4）指令系统趋于丰富和完善，并且增加了许多突出控制功能的指令。3.第三阶段（1982-1990）：8位单片机的巩固发展与16位单片机的推出阶段，也是单片机向微控制器发展的阶段。Intel公司推出的MCS96系列单片机，将一些用
8、于测控系统的模数转换器、程序运行监视器、脉宽调制器等纳入片中，体现了单片机的微控制器特征。随着MCS51系列的广泛应用，许多电气厂商竞相使用80C51为核，将许多测控系统中使用的电路技术、接口技术、多通道A/D（模/数）转换部件、可靠性技术等应用到单片机中，增强了外围电路的功能，强化了智能控制的特征。4.第四阶段（1990现在）：微控制器的全面发展阶段。随着单片机在各个领域全面深入地发展和应用，出现了高速、大寻址围、强运算能力的8位/16位/32位通用型单片机，以与小型廉价的专用型单片机。目前，单片机正朝着高性能和多品种方向发展。将进一步向着CMOS化、低功耗、小体积、大容量、高性能、低价格和
9、外围电路装化等几个方面发展。单片机的主要发展趋势。1.CMOS化。近年，由于CHMOS技术的进步，促进了单片机的CMOS化。CMOS芯片除了低功耗特性之外，还具有功耗的可控性，使单片机可以工作在功耗精细管理状态。单片机芯片多数是采用CMOS（金属栅氧化物）半导体工艺生产。CMOS电路的特点是低功耗、高密度、低速度、低价格。采用双极型半导体工艺的TTL电路速度快，但功耗和芯片面积较大。随着技术和工艺水平的提高，又出现了HMOS（高密度、高速度MOS）和CHMOS工艺。目前生产的CHMOS电路已达到LSTTL的速度，传输延迟时间小于2ns。因而，在单片机领域CMOS正在逐渐取代TTL电路。2.低功
10、耗化。单片机的功耗已从Ma级，甚至1uA以下；使用电压在3V-6V之间，完全适应电池工作。低功耗化的效应不仅是功耗低，而且带来了产品的高可靠性、高抗干扰能力以与产品的便携化。3.低电压化。几乎所有的单片机都有WAIT、STOP等省电运行方式。允许使用的电压围越来越宽，一般在3V-6V围工作。低电压供电的单片机电源下限已可达1-2V。目前0.8V供电的单片机已经问世。4.低噪声与高可靠性。为提高单片机的抗电磁干扰能力，使产品能适应恶劣的工作环境，满足电磁兼容性方面更高标准的要求，各单片厂家在单片机部电路中都采用了新的技术措施。5.大容量化。以往单片机的ROM为1KB-4KB，RAM为64B-12
11、8B。但在需要复杂控制的场合，该存储容量是不够的，必须进行外接扩充。为了适应这种领域的要求，需运用新的工艺，使片存储器大容量化。目前，单片机ROM最大可达64KB，RAM最大为2KB。6.高性能化。主要是指进一步改进CPU的性能，加快指令运算的速度和提高系统控制的可靠性。采用精简指令集（RISC）结构和流水线技术，可以大幅度提高运行速度。现指令速度最高者已达100MIPS（Million Instruction Per Seconds，即兆指令每秒），并加强了位处理功能、中断和定时控制功能。这类单片机的运算速度比标准的单片机高出10倍以上。由于这类单片机有极高的指令速度，就可以用软件模拟其I/
12、O功能，由此引入了虚拟外设的新概念。7.小容量、低价格化。以4位、8位机为中心的小容量、低价格化也是发展动向之一。这类单片机的用途是把以往用数字逻辑集成电路组成的控制电路单片化，可广泛用于家电产品。8.外围电路装化。这也是单片机发展的主要方向。随着集成度的不断提高，有可能把众多的各种处围功能器件集成在片。除了一般必须具有的CPU、ROM、RAM、定时器/计数器等以外，片集成的部件还有模/数转换器、DMA控制器、声音发生器、监视定时器、液晶显示驱动器、彩色电视机和录像机用的锁相电路等。1.2.2 单片机的组成与特点单片机是微型机的一个主要分支，在结构上的最大特点是把CPU、存储器、定时器和多种输
13、入/输出接口电路集成在一块超大规模集成电路芯片上。就其组成和功能而言，一块单片机芯片就是一台计算机。1.单片机的组成它通过部总线把计算机的各主要部件接为一体，其部总线包括地址总线、数据总线和控制总线。其中，地址总线的作用是在进行数据交换时提供地址，CPU通过它们将地址输出到存储器或I/O接口；数据总线的作用是在CPU与存储器或I/O接口之间，或存储器与外设之间交换数据；控制总线包括CPU发出的控制信号线和外部送入CPU的应答信号线等。2.单片机的特点 由于单片机的这种结构形式与它所采取的半导体工艺，使其具有很多显著的特点，因而在各个领域都得到了迅猛的发展。单片机主要有如下特点： 1）有优异的性
14、能价格比。 2）集成度高、体积小、有很高的可靠性。单片机把各功能部件集成在一块芯片上，部采用总线结构，减少了各芯片之间的连线，大大提高了单片机的可靠性与抗干扰能力。另外，其体积小，对于强磁场环境易于采取屏蔽措施，适合在恶劣环境下工作。 3）控制功能强。为了满足工业控制的要求，一般单片机的指令系统中均有极丰富的转移指令、I/O口的逻辑操作以与位处理功能。单片机的逻辑控制功能与运行速度均高于同一档次的微机。 4）低功耗、低电压，便于生产便携式产品。 5）外部总线增加了IC（Inter-Integrated Circuit）与SPI（Serial Peripheral Interface）等串行总线
15、方式，进一步缩小了体积，简化了结构。 6）单片机的系统扩展和系统配置较典型、规，容易构成各种规模的应用系统。1.2.3 单片机的应用 单片机作为计算机发展的一个重要领域。根据目前发展情况，从不同角度单片机大致可以分为通用型/专用型、总线型/非总线型与工控型/家电型。由于单片机具有显著的优点，它已成为科技领域的有力工具，人类生活的得力助手。它的应用遍与各个领域，主要表现在以下几个方面：1.单片机在智能仪表中的应用单片机广泛地用于各种仪器仪表，使仪器仪表智能化，并可以提高测量的自动化程度和精度，简化仪器仪表的硬件结构，提高其性能价格比。2.单片机在机电一体化中的应用机电一体化是机械工业发展的方向。机电一体化产品是指集机械技术、微电子技术、计算机技术于一体，具有智能化特征的机电产品。单片机作为产品中的控制器，能充分发挥它的体积小、可靠性高、功能强等优点，可大大提高机器的自动化、智能化程度。3.单片机在实时控制中的应用
