【正文】 ........................................... 23 算術(shù)運(yùn)算程序設(shè)計(jì) ........................................... 23 按鍵程序設(shè)計(jì) ............................................... 24 顯示程序設(shè)計(jì) ............................................... 24 ii 錯(cuò)誤處理及提示程序設(shè)計(jì) ..................................... 25 語音播報(bào)軟件 設(shè)計(jì) ................................................. 25 分段錄放音 ................................................. 26 程序流程圖 ................................................. 26 軟件仿真與實(shí)物調(diào)試 ............................................... 29 KEIL uVision 調(diào)試 .......................................... 29 四則運(yùn)算、除數(shù)為 0 和數(shù)值溢出仿真演示： ..................... 33 實(shí)物調(diào)試 ................................................... 34 5 結(jié)論與展望 ............................................................. 35 致謝 ..................................................................... 36 參考文獻(xiàn) ................................................................. 37 附錄 ..................................................................... 38 電路整體原理圖 ....................................................... 38 計(jì)算器源程序 ......................................................... 39 語音播報(bào)源程序 ....................................................... 50 1 1 緒論 系統(tǒng)開發(fā)背景 隨著社會(huì)的發(fā)展，科學(xué)的進(jìn)步，人們的生活水平在逐步的提高，尤其是微電子技的術(shù)的發(fā)展，猶如雨后春筍的變化。 設(shè)計(jì)主要內(nèi)容 隨著嵌入式系統(tǒng)（ 以應(yīng)用為中心， 以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)，且軟硬件可裁剪，適應(yīng)應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)功能、可靠性、成本、體積、功耗有嚴(yán)格要求的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng) ）的快速發(fā)展，單片機(jī)本著它簡單，功能強(qiáng)大，易于設(shè)計(jì)等優(yōu)點(diǎn)被設(shè)計(jì)者廣泛使用。通過這幾章的介紹，完成簡易計(jì)算器的設(shè)計(jì)。 用計(jì)算器專用芯片進(jìn)行設(shè)計(jì)并編程實(shí)現(xiàn)。又由于其集成度高，成本偏高。更重要的是本人經(jīng)過四年的學(xué)習(xí)，對(duì)單片機(jī)已有深刻的理解，使用起來更加方便靈活。該液晶有 16 個(gè)引腳， 它能顯示 32 個(gè)字符，并且硬件電路設(shè)計(jì)簡單，顯示美觀。 通過擴(kuò)展必要的外圍接口電路，實(shí)現(xiàn)對(duì)計(jì)算器的設(shè)計(jì)。 AT 89 C 51 控制器擴(kuò)展模塊按鍵模塊語音模塊運(yùn)算模塊顯示模塊 7 在設(shè)計(jì)中采用 AT89C51 單片機(jī)作為微處理器，低電壓、高性能 CMOS 8 位單片機(jī)，片內(nèi)含 4K bytes 的可反復(fù)擦寫的 Flash只讀程序存儲(chǔ)器和 128 bytes 的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 （ RAM） ，兼容標(biāo)準(zhǔn) MCS51 指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用 8 位中央處理器 （ CPU） 和 Flash 存儲(chǔ)單元。 ARM：是 32位單片機(jī)，適合做中高級(jí)工控或簡單語音 /圖片（不含視頻）的處理。 全雙工串行口： C51 內(nèi)置一個(gè)全雙工串行通信口，用于與其它設(shè)備間的串行數(shù)據(jù)傳送，該串行口既可以用作異步通信收發(fā)器，也可以當(dāng)同步移位器使用。電容器 C1 和 C2 通常取 22pf 左右，可穩(wěn)定頻率并對(duì)振蕩頻率有微調(diào)作用。 （ 3）控制簡單，控制引腳與 TTL 電平兼容。 ISD2560 省去了 A/D 和 D/A 轉(zhuǎn)換器，集成度較高，內(nèi)部包括前置放大器，內(nèi)部時(shí)鐘，定時(shí)器，采樣時(shí)鐘，濾波器，自動(dòng)增益控制，邏輯控制，模擬收發(fā)器，解碼器和 480k字節(jié)的 EEPROM。 ISD2560 的采樣頻率 8K， 故實(shí)際應(yīng)用中，為存儲(chǔ)不失真音頻信息，放大后的信號(hào)必須經(jīng)過一個(gè)低通濾波器后方可送入存儲(chǔ)單元，該濾波器為一五極點(diǎn)抗干擾濾波器，高頻頻限為 ，完全滿足奈奎斯特定律，該器件典型 14 帶寬為 。單片機(jī)的 （ INT1）引腳、 引腳和 ISD2560DE 的 EOM 標(biāo)志輸出相連， EOM 標(biāo)志在錄音時(shí)由芯片自動(dòng)插入到錄音信息的結(jié)尾處，放音遇到 EOM 時(shí)，會(huì)產(chǎn)生低電平脈沖（約 )觸發(fā)單片機(jī)中斷，單片機(jī)在檢測(cè)到此輸出的上升沿后播放新的錄音。 AUX IN(11 引腳）：輔助輸入。麥克的輸入通過此引腳將信號(hào)送至片內(nèi)的前置放大器，片內(nèi)自動(dòng)增益控制電路（ AGC）將此前置放大器的增益控制在 15— 24dB。響應(yīng)時(shí)間取決于該端內(nèi)置的 5 千歐電阻和從該端到 VSSA 端所接電容的時(shí)間常數(shù)。 此引腳變高后可使芯片停止而進(jìn)入節(jié)電狀態(tài)。此引腳內(nèi)部與下拉元件，不用時(shí)應(yīng)接地。 按鍵電路 計(jì)算機(jī)輸入數(shù)字和其他功能按鍵時(shí)要用到很 多按鍵，在這種情況下，編程會(huì)很簡單，但是會(huì)占用大量的 I/O 口資源，因此在很多情況下都不采用這樣的方式，而是采用矩陣鍵盤的方式。任一按鍵按下時(shí)，此腳位會(huì)輸出高電位，按鍵釋放后此腳又會(huì)恢復(fù)為低電位。所以在本設(shè)計(jì)中采用 C 語言編寫軟件程序。 參數(shù)設(shè)定的情況如下所示： 位名 設(shè)置 I/D 0=寫入新數(shù)據(jù)后光標(biāo)左移 1=寫入新數(shù)據(jù)后光標(biāo)右移 S 0=寫入新數(shù)據(jù)后顯示屏不移動(dòng) 1=寫入新數(shù)據(jù)后顯示屏整體右移 1 個(gè)字符 3 顯示開關(guān)控制指令 如表 45 所示 表 45 開關(guān)控制指令 指令功能 指令編碼 RS R/W DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 顯示開關(guān)控制 0 0 0 0 0 0 1 D C B 功能：控制顯示器開 /關(guān)、光標(biāo)顯示 /關(guān)閉以及光標(biāo)是否閃爍。 系統(tǒng)總流程圖 初 始 化有 鍵 輸 入 ？語 音 錄 放開 始讀 取 鍵 值數(shù) 字 鍵狀 態(tài) 清 零輸 入 數(shù) 值功 能 鍵清 零 鍵根 據(jù) 上 次 功 能 鍵和 輸 入 的 數(shù) 值 計(jì)算 結(jié) 果數(shù) 值 送 顯 示緩 存結(jié) 果 送 顯 示緩 存本 次 功 能 鍵L C D 顯 示YN 圖 41 系統(tǒng)總流程圖 算術(shù)運(yùn)算程序設(shè)計(jì) 算術(shù)運(yùn)算程序的過程為：先判斷輸入的運(yùn)算符是 +、 、 *、 / 中的哪一個(gè)，輸入數(shù)值是否溢出，若溢出規(guī)定范圍，則顯示錯(cuò)誤信息，若是 /，則要先判斷除數(shù)是否為零，為零就顯示錯(cuò)誤信息，不為零則顯示運(yùn)算結(jié)果， 結(jié)果可顯示小數(shù)點(diǎn)后 3位，若是 ，則直接顯示運(yùn)算結(jié)果，可顯示負(fù)數(shù)。特別值得注意的是，錄音時(shí)間不能超過預(yù)先設(shè)定的每段語音的時(shí)間。 //片選有效 PD = 0。 // 非節(jié)電模式 PR = 1。 圖 46 Keil軟件打開新工程界面 點(diǎn)開后，在出現(xiàn)的對(duì)話框中選擇工程存在路徑，單擊“保存”后，出現(xiàn)如圖 47 所示界面。如圖 4 411 所示： 圖 410 計(jì)算器編譯圖 32 圖 411 語音編譯圖 對(duì)于本設(shè)計(jì)， 進(jìn)入 proteus ISIS 集成環(huán)境，繪制原理圖，將 Keil 編譯過的 HEX 文件加載到單片機(jī)中，運(yùn)行即可。通過做本設(shè)計(jì)，鍛煉了我使用 Proteus 軟件的能力，加深了我對(duì)原理圖的設(shè)計(jì)、繪制、仿真和調(diào)試工作更進(jìn)一步的了解。最終在指導(dǎo)老師的幫助下終于完成。 36 致謝 本次設(shè)計(jì)是在劉老師的悉心指導(dǎo)下完成的，在我的論文前期，遇到了很多問題，包括選題，寫報(bào)告，寫程序和仿真調(diào)試的整個(gè)過程，每一步走的都很艱難。也許這就是集思廣益的內(nèi)涵所在吧。//延時(shí) void clearLCD()。 char overflow[8]=overflow。 40 display(0)。 break。839。 case 7: return 39。 break。/39。 case 15: return 39。amp。 } else x=num。 y=0。: arithmetic()。 operators=1。 break。/39。amp。num100000000) { display(num)。amp。 if(num100000000amp。 num=x。 break。 operators=2。+39。 case 39。c39。 if (operators0) { y=num。939。39。 break。 case 9: return 39。239。 break。 case 1: return 39。 IT0=1。 char key。//寫數(shù)據(jù) void write_(char mand)。以前總認(rèn)為遇到什么問題了自己翻翻 資料上上網(wǎng)就能解決，但這次之后我改變了以前的看法。同時(shí)在設(shè)計(jì)的過程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，對(duì)以前所學(xué)過的知識(shí)理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固。在查詢資料 的過程中我對(duì)單片機(jī) C 語言知識(shí)有了更深入的了解，深深的感受到 能把學(xué)到的知識(shí)用活，的確需要付諸很大的耐心和精力。 如圖 417 所示 如圖 417 除數(shù)為 0的情況仿真 （ 6）數(shù)值溢出情況仿真 :以 88888888 乘以 66666666 為被乘數(shù)和乘數(shù)，結(jié)果為 overflow。出現(xiàn)如圖 49 所示對(duì)話框，選擇“ Target”“ Output”按圖示，進(jìn)行更改，點(diǎn)“確定”。 KEIL uVision 調(diào)試 圖 45 Keil軟件主界面 KEIL 是目前 51 單片機(jī)開發(fā)最常用的編譯軟件，操作如上圖 47 所示。之后打開外部中斷 1，啟動(dòng)放音，放音函數(shù)為： Void playback(void) { CE = 0。程序要實(shí)現(xiàn)下面的過程： “開始”鍵按下后，即系統(tǒng)上電后，系統(tǒng)初始化，然后判斷開始鍵是否按下，如果按下則單片機(jī)控制 PD， P/R 引腳低電平，并指向錄音地址，啟動(dòng)錄音過程。 語音播報(bào)軟件設(shè)計(jì) 錄音時(shí)，按下錄音鍵，單片機(jī)通過口線設(shè)置語音段的起始地址，再使 PD 端、 P /R端和 CE 端為低電平啟動(dòng)錄音；結(jié)束時(shí)，松開按鍵，單片機(jī)又讓 CE 端回到高電平，完成一段語音的錄制。依次類推 。 2 進(jìn)入模式設(shè)置指令 如表 44 所示 表 44 模式設(shè)置指令 指令功能 指令編碼 RS R/W DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 進(jìn)入模式設(shè)置 0 0 0 0 0 0 0 1 I/D S 功能：設(shè)定每次定入 1 位數(shù)據(jù)后光標(biāo)的移位方向，并且設(shè)定每次寫入的 一個(gè)字符是否移動(dòng)。 由于現(xiàn)在單片機(jī)的發(fā)展已經(jīng)達(dá)到了 很高的水平，內(nèi)部的各種資源相當(dāng)?shù)呢S富， CPU的處理速度非常的快。 18 (3) DOA DOD（ Dataout AD，腳 1417）：按鍵之 BCD 碼輸出 (4) KBM（ Keyboard Mask，腳 6）：內(nèi)部消除開關(guān)彈跳電路所外加電容的 引腳 。放 17 音時(shí)，由地址輸入提供起始地址，放音持續(xù)到 EOM 標(biāo)志。 ANA OUT(21 引腳）：模擬輸出引腳。 AGC(19 引腳）：自動(dòng)增益控制 引腳。 當(dāng)A8 和 A9 均為 1 時(shí)，為模式輸入。 PD 引腳和 ISD2560 的節(jié)電控制輸入相連，通過此引腳可以控制芯片的開關(guān)。錄入時(shí)，語音信號(hào)經(jīng)過換能器 MIC 轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，該信號(hào)經(jīng)過隔直電容去除直流分量后送入前置放大器，微弱的電信號(hào)經(jīng)過前置放大后由ANAOUT 腳輸出，經(jīng)過隔直電容后送入 ANAIN 腳，既而信號(hào)進(jìn)入自動(dòng)增益 AGC 放大器，信號(hào)電平得到調(diào)理，使其符合存儲(chǔ)電路的動(dòng)態(tài)范圍。 13 ISD2560 的采樣頻率為 8kHZ，同一系列的產(chǎn)品采樣頻率越低，錄音 /放音時(shí)間越長，但同頻帶和音質(zhì)會(huì)有所降。 ISD 系列語音芯片具有以下優(yōu)點(diǎn)： （ 1）采用模擬量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在半導(dǎo)體存儲(chǔ)器直接存儲(chǔ)的專利技術(shù)，即將模擬量數(shù)據(jù)直接寫入單個(gè)存儲(chǔ)單元，不需要經(jīng)過 A/D， D/A 轉(zhuǎn)換。如圖33 所示