【正文】 在比較復雜的系統(tǒng)中，常采用分布式多機系統(tǒng)。多機系統(tǒng)一般由若干臺功能各異的單片機組成，各自完成特定的任務(wù)，它們通過串行通信相互聯(lián)系、協(xié)調(diào)工作。單片機在這種系統(tǒng)中往往作為一個終端機，安裝在系統(tǒng)的某些節(jié)點上，對現(xiàn)場信息進行實時的測量和控制。單片機的高可靠性和強抗干擾能力，使它可以置于惡劣環(huán)境的前端工作。 自從單片機誕生以后，它就步入了人類生活，如洗衣機、電冰箱、電子玩具、收錄機等家用電器配上單片機后，提高了智能化程度，增加了功能，倍受人們喜愛。單片機將使人類生活更加方便、舒適、豐富多彩。 單片機的應(yīng)用從根本上改變了傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)的設(shè)計思想和設(shè)計方法。以前必須由模擬電路或數(shù)字電路實現(xiàn)的大部分功能，現(xiàn)在已能用單片機通過軟件方法來實現(xiàn)。這種軟件代替硬件的控制技術(shù)也稱為微控制技術(shù)，是傳統(tǒng)控制技術(shù)的一次革命。四、單片機的現(xiàn)狀和未來單片機自70年代問世以來得到蓬勃發(fā)展，目前單片機功能正日漸完善。單片機集成越來越多資源，內(nèi)部存儲資源日益豐富，用戶不需要擴充資源就可以完成項目開發(fā)，不僅是開發(fā)簡單，產(chǎn)品小巧美觀，同時系統(tǒng)也更加穩(wěn)定。單片機抗干擾能力加強，使它更加適合工業(yè)控制領(lǐng)域，具有更加廣闊的市場前景。單片機提供在線編程能力，加速了產(chǎn)品的開發(fā)進程，為企業(yè)產(chǎn)品上市贏得寶貴時間。在線編程目前有ISP和IAP兩種。具備ISP的單片機內(nèi)部集成FLASH存儲器，用戶可以通過下載線以特定的硬件時序在線編程，但用戶程序自身不可以對內(nèi)部存儲器做修改。隨著單片機的發(fā)展，人們對事物的要求越來越高，單片機的應(yīng)用軟件技術(shù)也發(fā)生了巨大的變化，從最初的匯編語言，開始演變到C語言開發(fā)，不但增加了語言的可讀性，結(jié)構(gòu)性，而且對于跨平臺的移植也提供了方便，另外一些復雜的系統(tǒng)開始在單片機上采用操作系統(tǒng)。目前低端定位的單片機仍然走俏，但高端的單片機(微處理器)卻是風起云涌，SOC技術(shù)的發(fā)展。自1997年以來，電子技術(shù)應(yīng)用又增加了一個新的層次——片上系統(tǒng)(SOC)層次。SOC技術(shù)的出現(xiàn)，標志著現(xiàn)代電子技術(shù)應(yīng)用進入了SOC階段。從各個發(fā)展階段看，自HW+SW階段開始，電子技術(shù)應(yīng)用就與單片機緊密地聯(lián)系在一起。在FW階段，作為固件系統(tǒng)的重要核心技術(shù)，單片機又以嵌入式技術(shù)為基礎(chǔ)，再次成為現(xiàn)代電子應(yīng)用技術(shù)的核心技術(shù)之一，并為SOC應(yīng)用技術(shù)提供了基礎(chǔ)。 SOC為各種應(yīng)用提供了一個新的實現(xiàn)技術(shù)。這種新的電子系統(tǒng)實現(xiàn)技術(shù)促使工業(yè)界在近3年中發(fā)生了巨大的變化，為信息技術(shù)的應(yīng)用提供堅實的基礎(chǔ)，因此，完全可以稱之為SOC革命。同時，SOC也為單片機技術(shù)提供了更廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域，使單片機應(yīng)用技術(shù)發(fā)生了革命性的變化。隨著單片機MCU功能集成化的發(fā)展,其應(yīng)用領(lǐng)域也逐漸由傳統(tǒng)的控制擴展到控制處理、數(shù)據(jù)處理以及數(shù)字信號處理(DigitalSignalProcessing,DSP)等領(lǐng)域。第三節(jié) 本設(shè)計的工作本設(shè)計是以凌陽單片機為基礎(chǔ)，系統(tǒng)的設(shè)計基于單片機的語音電子鐘。本設(shè)計利用凌陽16位單片機處理速度快、具備語音功能、方便的集成開發(fā)環(huán)境等優(yōu)點，結(jié)合SPLC501強大的顯示功能，設(shè)計出多功能、高精度的語音電子鐘。本設(shè)計的安排如下：第一章簡明扼要的闡述本設(shè)計的目的和要求。介紹單片機的發(fā)展、特點以及目前在國內(nèi)外的應(yīng)用和前景。同時對本設(shè)計的結(jié)構(gòu)進行了安排。第二章根據(jù)設(shè)計要求結(jié)合單片機原理提出設(shè)計原理和方案。第三章按照設(shè)計方案詳細規(guī)劃語音電子鐘的硬件設(shè)計，利用Protell99繪制各個模塊的電路原理圖。第四章在硬件設(shè)計的基礎(chǔ)上，通過深入研究語音電子鐘的功能。畫出各個部分的程序流程圖，然后根據(jù)流程圖編寫源程序。第五章進行硬件的測試和軟件的調(diào)試。通過集成開發(fā)環(huán)境IDE對編寫的源程序進行調(diào)試。第六章對全文進行總結(jié)，并寫出設(shè)計的體會和本設(shè)計的不足。簡單的敘述對本設(shè)計的前景和展望。第二章 語音電子鐘的原理和方案第一節(jié) 設(shè)計原理根據(jù)設(shè)計要求，語音電子鐘要具備的功能：。、日期、農(nóng)歷、星期、鬧鐘。 。 。一、時鐘功能時鐘功能是利用SPCE061A芯片的時鐘頻率和定時/計數(shù)器設(shè)計。SPCE061A芯片為語音電子鐘提供一個頻率穩(wěn)定準確的32768Hz方波信號，此外還有一校正電容可以對溫度進行補償，以提高頻率準確度和穩(wěn)定度，可保證語音電子鐘的走時準確及穩(wěn)定。整個系統(tǒng)工作時，秒信號產(chǎn)生器是整個系統(tǒng)的時基信號，它直接決定計時系統(tǒng)的精度，將標準秒信號送入“秒計數(shù)器”，“秒計數(shù)器”采用60進制計數(shù)。每累計60秒發(fā)出一個“分脈沖”信號，該信號將作為“分計數(shù)器”的時鐘脈沖?！胺钟嫈?shù)器”也采用60進制計數(shù)器，每累計60分鐘，發(fā)出一個“時脈沖”信號，該信號將被送到“時計數(shù)器”?！皶r計數(shù)器”采用24進制計時器，可實現(xiàn)對一天24小時的累計, 每累計24小時，發(fā)出一個“星期脈沖”信號，該信號將被送到“星期計數(shù)器”，“星期計數(shù)器” 采用7進制計時器，可實現(xiàn)對一周7天的累計。每累計24小時發(fā)出一個“天脈沖”信號。該信號將作為“年計數(shù)器”的時鐘脈沖信號。由中斷程序控制“年計數(shù)器”采用365或366進制計數(shù)，實現(xiàn)對年的累計。顯示電路將“時”、“分”、“秒”、“星期”、“年”計數(shù)器的輸出狀態(tài)送到SPLC501液晶顯示器顯示出來。二、語音輸出功能語音輸出功能利用SPY0030A芯片和外接喇叭進行音頻輸出。SPY0030A是凌陽公司開發(fā)的專門用于語音信號放大的芯片。J3是語音輸出接口，一個2pin的插針外接喇叭，由DAC 輸出引腳21 或22經(jīng)語音集成放大器SPYOO30A放大，然后輸出。SPY0030A相當于LM386，但是比386 音質(zhì)好， 范圍內(nèi)，最大輸出功率可達700mW。第二節(jié) 設(shè)計方案通過對設(shè)計要求和設(shè)計原理的仔細分析，本次設(shè)計采用模塊結(jié)構(gòu)實現(xiàn)。語音電子鐘主要由系統(tǒng)初始化模塊、輸入按鍵信息模塊、語音輸入與A/D（模/數(shù)）轉(zhuǎn)換模塊、壓縮編碼模塊和D/A（數(shù)/模）轉(zhuǎn)換模塊、SPLC501液晶模組組成。實現(xiàn)單獨播報年、月、日和時、分，實現(xiàn)定時功能，并且能夠?qū)λ鼈兎謩e進行調(diào)整。設(shè)計復位鍵對設(shè)定值進行清零操作。組成電路板各模塊應(yīng)具有如下功能: : 輸入一些變量與子小模塊,進行賦初值等處理，輸出變量和模塊的初始狀態(tài)。:輸入鍵值,等待系統(tǒng)中斷并進行相應(yīng)的中斷處理，輸出為調(diào)用相應(yīng)的鍵處理程序。 （模/數(shù)）轉(zhuǎn)換模塊:輸入語音信號,進行A/D（模/數(shù)）轉(zhuǎn)換，輸出語音的數(shù)字信號。 :輸入語音的數(shù)字信號,經(jīng)過語音壓縮函數(shù)的處理，輸出語音的壓縮編碼。 （數(shù)/模）轉(zhuǎn)換模塊:輸入語音的數(shù)字信號,進行D/A（數(shù)/模）轉(zhuǎn)換輸出語音的模擬信號。：顯示當前的時間、日期、農(nóng)歷、星期、鬧鐘。 第三章 語音電子鐘的硬件設(shè)計第一節(jié) 系統(tǒng)總體硬件結(jié)構(gòu)一、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，61板作為整個系統(tǒng)的控制中心，負責控制鍵盤掃描；年、月、日、星期以及時間的計算； SPLC501A 液晶顯示的驅(qū)動；并根據(jù)按鍵值播報當前的日期或者時間。SPLC501A 液晶顯示模組主要用來顯示當前的時間，日期，以及顯示功能選擇菜單和時間日期調(diào)整菜單。 語音電子鐘的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖硬件功能模塊連接：用61板控制語音電子鐘系統(tǒng)，使用IOA 口的高八位、IOB 的6 共11 個I/O 口連接SPLC501A液晶模組，另外使用了61板的語音輸出模塊；以及61 板上的三個按鍵。 所示： 語音電子鐘的電路連接圖，IOA 的高八位接到液晶模組的八個數(shù)據(jù)端，同時也連接了液晶模組的電源，即直接用一根10pin 的排線連接61 板“+”、IOA81“”與SPLC501A 液晶顯示模組的“+”、DB0“”，主要用來向液晶模組傳送命令和數(shù)據(jù)；IOB6 接EP，IOB5 接R/W，IOB4接AO，用來控制液晶的顯示和工作方式。二、按鍵的功能描述,按KEY1鍵：進入功能選擇界面。按KEY2 鍵：播報當前的時間。按KEY3鍵：播報當前的日期。KEYKEY3 鍵同時按下：控制鬧鐘的開與關(guān)。 在時間顯示界面上按KEY1鍵會進入功能選擇菜單，功能菜單界面上有4個選項。分別是時間日期調(diào)整、鬧鐘設(shè)置、秒表功能、返回。功能選擇菜單界面里KEY1為確定鍵，KEY2為下翻鍵，KEY3為上翻鍵?？梢噪S意選擇所要實現(xiàn)的操作。時間日期調(diào)整界面里KEY1為確定鍵，KEY2為加一鍵，KEY3為減一鍵，SPLC501液晶顯示器上閃爍的部分表示當前正在調(diào)整的選項，當設(shè)置完成后，按KEY1會自動退出設(shè)置界面。鬧鐘設(shè)置界面里KEY1為確定鍵，KEY2為下翻鍵，KEY3為上翻鍵。鬧鐘設(shè)置界面里有鬧鐘時間設(shè)置和鬧鐘鈴聲選擇兩個選項。鬧鐘時間設(shè)置界面KEY1為確定鍵，KEY2為加一鍵，KEY3為減一鍵，SPLC501液晶顯示器上閃爍的部分表示當前正在調(diào)整的選項，當設(shè)置完成后，按KEY1會自動退出設(shè)置界面。.鬧鐘鈴聲設(shè)置界面里KEY1為確定鍵，KEY2為選擇鍵，KEY3為播放當前選擇的鈴聲鍵。當鬧鐘響時，按下三個鍵中的任何一個都可以關(guān)閉鬧鐘。 秒表功能界面里KEY1為退出鍵，KEY2為開始/暫停鍵，KEY3為清零鍵，只有當秒表停止運行時KEY3 才有效。 返回功能里KEY1為確認鍵，按下后，系統(tǒng)會回到顯示界面。 語音電子鐘的按鍵功能結(jié)構(gòu)圖硬件設(shè)計按照SPCE061A、程序下載區(qū)、音頻輸出、語音輸入、數(shù)模轉(zhuǎn)換、電源分模塊設(shè)計。利用Protel 99來繪制各個部分的電路原理圖。第二節(jié) SPCE061A芯片SPCE061A 芯片內(nèi)部集成了ICE (在線實時仿真/除錯器)、FLASH (閃存)、SRAM (靜態(tài)內(nèi)存)、通用I/O 端口、定時器/計數(shù)器、中斷控制、CPU 時鐘鎖相環(huán)(PLL)、ADC (模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器)、DAC (數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器)輸出、UART (同步串行輸入輸出接口)、SIO (串行輸入輸出接口)、低電壓監(jiān)測/低電壓復位模塊。181?！痭SP的核心由總線、ALU算術(shù)邏輯運算單元、寄存器組、中斷系統(tǒng)及堆棧等部分組成。一、SPCE061A性能簡介’nSP 微處理器 。（CPU），（I/O）。 ：。 。 。 。 （時鐘處于停止狀態(tài)），耗電僅為2uA/ 。（可自動預置初始計數(shù)值）。 （數(shù)/模轉(zhuǎn)換）輸出通道。 。 、時基、2個外部時鐘源輸入和鍵喚醒。 。 。 。 132768Hz實時時鐘。（ADC）和單通道聲音模/數(shù)轉(zhuǎn)換器。 ，并具有自動增益控制（AGC）功能。 。 。 。二、SPCE061A芯片的引腳。 SPCE061A實物排列圖： SPCE061A的PLCC84封裝引腳。引腳說明IOA0IOA15(41455460)I/O口A，共16個IOB0IOB15(58176864)I/O口B，共16個OSCI（13腳）32768Hz 晶振輸入管腳OSCO（12腳）32768Hz 晶振輸出管腳RES_B(6腳)復位輸入XICE（16腳）ICE使能端，接PROBE的使能腳ICE_ENXICECLK（17腳）ICE時鐘端，接PROBE的時鐘腳ICE_SCKXICESDA（18腳）ICE數(shù)據(jù)端，接PROBE的數(shù)據(jù)腳ICE_SDAPVIN（20腳）程序保密設(shè)定腳PFUSE（29腳）程序保密設(shè)定腳DAC1（21腳）音頻輸出通道1DAC2（22腳）音頻輸出通道2VREF2（23腳）2V參考電壓輸出腳AGC（25腳）語音輸入自動增益控制引腳OPI（26腳）Microphone的第二運放輸入腳MICOUT（27腳）Microphone的第一運放輸出腳MICN（28腳）Microphone的負向輸入腳MICP（33腳）Microphone的正向輸入腳VRT（35腳）A/D轉(zhuǎn)換外部參考電壓輸入腳VCM（34腳）ADC參考電壓輸出腳VMIC（37腳）Microphone的電源XSLEEP（63腳）睡眠狀態(tài)指示腳VCP（8腳）鎖相環(huán)壓控振蕩器的阻容輸入XROMT、PVPP、XTEXST（6614）出廠測試引腳，懸空即可VDDH（5575腳）I/O電平參考。VDD（7腳）PLL鎖相環(huán)電源VSS（9腳）鎖相環(huán)地VSS（124腳）模擬地VSS（3450、62腳）數(shù)字地VDD（136腳）數(shù)字電源注：在PLCC84封裝中，有15個空余腳，使用時這15個空余腳懸浮。可將PFUSE接5V, PVIN接GND并維持1s以上即可將內(nèi)部保險絲熔化，此后就無法讀取和向閃存加載數(shù)據(jù)。 SPCE061A的PLCC84封裝管腳說明三、SPCE061A特性參數(shù)：特性參數(shù)SPCE061A工作電壓最大工作速率CPU16 位SRAM 容量2K字ROM容量(字)32K閃存并行I/O端口AIOA150并行I/O端口BIOB150音頻輸出DAC2中斷源TimerA/B 時基信號發(fā)生器 外部中斷 觸鍵喚醒喚醒源IOA70其它中斷定時器/計數(shù)器雙16位加計數(shù)定時器/計數(shù)器雙通道PWM輸出UART7通道10位電壓模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC) 單通道聲音模數(shù)轉(zhuǎn)換器 (ADC)串行SRAM接口具備晶振具備低電壓復位具備低電壓監(jiān)測具備內(nèi)置ICE接口具備上電復位具備麥克風放大器和自動增益控單通道節(jié)電功能具備中斷控制功能具備觸鍵喚醒功能具備 系統(tǒng)特性參數(shù)四、SPCE061A內(nèi)核結(jié)構(gòu)SPCE061A的內(nèi)核由總線、算術(shù)邏輯運算單元、寄存器組、中斷系統(tǒng)及堆棧等部分組成。算術(shù)邏輯運算單元ALU：SPCE061A的ALU在運算能力