【正文】 ，其為手動復位電路，通過接通一按鈕開關，使單片機進入復位狀態(tài)。 定時 /計數(shù)器： C51 有兩個 16 位的可編程定時 /計數(shù)器，以實現(xiàn)定時或計數(shù)產(chǎn)生中斷，用于控制程序轉向。 主控芯片選型及分析 隨著集成電路工藝的發(fā)展，出現(xiàn)了單片機、 DSP、 ARM等多種單片機。此編程工具相比匯編語言具有結構化、適用范圍大、可移植性好等特點。所以本次設計采用 4*4 矩陣式鍵盤。 （一）基本顯示特性 +5V電壓，對比可調度 ； 內(nèi)含復位電路 ； 提供各種控制命令，如：清屏、字符閃爍、光標閃爍、顯示移位等多種功能； 有 80 字節(jié)顯示數(shù)據(jù)存儲器 DDRAM； 內(nèi)建有 160 個 5X7 點陣的字型的字符發(fā)生器 CGROM； 8 個 可由用戶自定義的 5X7的字符發(fā)生器 CGRAM。所以該課題用單片機實現(xiàn)，不僅功能易于實現(xiàn)，而且精確度高，穩(wěn)定性好，抗干擾能力強。可實現(xiàn)各種復雜的邏輯功能，規(guī)模大，密度高，采用并行的輸入輸出方式，系統(tǒng)處理速度高，適合作為大規(guī)模實時系統(tǒng)的控制核心。針對這些，對于控制器的選擇有以下三種方案。此章將硬件電路分為若干模塊，分 別介紹了各模塊的硬件設計電路。即是說此計算器除能夠完成一般計算功能和語音跟蹤之外，還可以根據(jù)用戶喜好自定義一段錄音，然后播放出來。 LCD1602。然后通過 Proteus 對系統(tǒng)進行仿真，最后進行實物焊接與調試。 I 摘 要 近年來隨著科技的飛速發(fā)展，單片機的應用正在不斷深入。硬件電路部分主要包括 AT89C51 單片機控制器模塊、 LCD1602 液晶顯示器模塊、 4*4 矩陣式控制按鍵模塊和語音播放模塊等。s preferences for short time recording and playback. Hardware circuit part mainly consists of AT89C51 controller module, LCD1602 LCD module, 4 * 4 matrix module and voice broadcast module control buttons, etc. Then the system are simulated by Proteus, and finally carries on the real welding and debugging. The simulation and debugging results show that the system can accurately calculate, shorter response time, work more stable. Keywords:AT89C51。本設計正是出于此種創(chuàng)意，制作的計算器不僅能完成基本計算功能，而且還融入了語音系統(tǒng)于其中。第四章為設計的核心，即硬件電路設計。 方案論證與比較 控 制器部分設計方案論證與選擇 根據(jù)設計要求， 控制器主要用于數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送、數(shù)據(jù)的運算和控制液晶屏顯示等。 FPGA 將所有器件集成到一塊芯片上，體積小，節(jié)省空間，直接面向用戶，使用方便，硬件測試和實現(xiàn)方便快捷，開發(fā)效率高，工作可靠性好。而且單片機是可編程芯片，可以運用 C語言編寫，對于一些復雜的計算功能，它可以調用 C 語言庫函數(shù)，使編程工作變得非常簡單。 方案二 :采用 LCD1602 型液晶顯示。 6 這種鍵盤的硬件簡單，使用的 I/O 口比獨立鍵盤減少一半，并且這種鍵盤的編程方法很常見，相對來說比較熟。軟件設計的方法與開發(fā)環(huán)境的選取有著直接的關系，本系統(tǒng)由于是采用 CMS51 系列單片機，因此使用 Keil C 語言進行開發(fā)， Proteus 仿真軟件進行仿真。通過各電路，詳細的介紹了電路組成。 程序存儲器 (ROM)： C51 共有 4096 個 8位掩膜 ROM，用于存放用戶程序，原始數(shù)據(jù)或表格。當系統(tǒng)處于正常工作狀態(tài)時，且振蕩器穩(wěn)定后，如 RST 引腳上有一個高電平并維持 2 個機器周期（ 24 個振蕩周期），則 CPU就可以 響應并將系統(tǒng)復位。 12 圖 35 顯示電路 LCD部分 語音電路 ISD2560 選型及分析 目前市場流行的語音芯片有很多，從性價比的角度來考慮，美國 ISD 公司的 ISD 系列語音芯片可謂是一只獨秀。 ISD2560 采用多電平直接模擬量存儲專利技術，每個采樣值可直接存儲在片內(nèi)單個EEPROM 單元中，因此能夠非常真實，自然得再現(xiàn)語音，音樂，音調和效果聲，從而避免了一般固體錄音電路因量化和壓縮造成的量化噪聲和“金屬聲”。 ISD2560 內(nèi)部原理圖如圖36 所示： 內(nèi)部時鐘 定時器采樣時鐘放大器放大器前置防混淆濾波器自動增益控制 解碼器模擬收發(fā)器存儲器陣列平滑濾波器（ AGC ）電 源 地 址 緩 沖 器 器件控制線混合揚聲器驅動器X C L KA N A I NA N A O U TM I CM I C R E FA G CV c c A V s s A V s s D V c c D A0 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 PD O V F P / R CE E O M A U X I NS P +S P 模擬輸入A91 2 3 4 5 6 7 8 9 10 111213141516171819202122 2324 252627284 8 0 K 圖 36 ISD2560內(nèi)部原理圖 由內(nèi)部框圖可知其內(nèi)部集成了高精度的時鐘電路，無需外部配置晶振， ISD2560可進行錄、放兩種操作。 P/R 引腳控制語音芯片 ISD2560 的錄音 /放音模式的選擇， P/R 引腳為低， ISD2560 為錄音狀態(tài)，為高 ISD2560 為放音狀態(tài)。當A8 或 A9 有一個為零時，作為地址線，作為當前錄音 /放音操作的起始地址，地址端一直用作輸 入，不輸出操作過程中的內(nèi)部地址信息，地址輸入在 CE 的下降沿被鎖存。 ISD2500 系列的所 有的器件在芯片上都有一個差分揚聲器驅動器。 芯片在該引腳的下降沿和鎖存地址線和 P/R 引腳的狀態(tài)。當放音遇到 EOM 時，此引腳輸出低電平脈沖。錄音時，由地址線提供起始地址，直到錄音持續(xù)到 CE 或 PD變高，或內(nèi)存溢出；如果是前一種情況，芯片將自動在錄音結束處寫入 EOM 標志。 (2) X1X4（腳 1 7）： 4*4 鍵盤第一行至第四行。而 C 語言雖然執(zhí)行效率沒有匯編語言高，但語言簡潔，使用方便，靈活，運算豐富，表達化類型多樣化，數(shù)據(jù)結構類型豐富，具有結構化的控制語句，程序設計自由度大，有很好的可重用性，可移植性等特點。 表 42 LCD1602字符碼顯示圖 21 LCD1602 顯示數(shù)據(jù) 寄存器（ DDRAM） 1 清屏指令 如表 43 所 示 表 43 清屏指令 指令功能 指令編碼 RS R/W DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 清屏 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 功能：清除液晶顯示器，即 清屏操作數(shù)為 0x01。原因就是如果你要想在 DDRAM 的 00H地址處顯示數(shù)據(jù)，則必須將 00H 加上 80H，即 80H，若要在 DDRAM 的 01H 處顯示數(shù)據(jù)，則必須將 01H 加上 80H 即 80H+01H。當參與計算的數(shù)值或結果超出范圍時，計算器會在 LCD 上提示 overflow。 程序流程圖 本設計主要通過單片機對 ISD2560 的控制實現(xiàn)指定地址入口的錄音和循環(huán)播放。語音播報流程如圖 43 所示 27 開 始 鍵 按 下 ？單 片 機 參 數(shù)初 始 化L C D 初 始 化打 開 播 放 函 數(shù)調 用 錄 音 函 數(shù)延 時打 開 外 部 中 斷開 始 鍵 是 否 松 開 ？NYN開 始 圖 43語音播報系統(tǒng)總流程圖 在預先設定的時間內(nèi)，（小于 60s）結束錄音，松開“開始”鍵單片機控制 P/R 引腳回到高電平，即完成一段語音的錄制。外部中斷服務子程序流程圖如圖 44 所示： 圖 44 外部中斷服務子程序流程圖 29 軟件 仿真與實物調試 下面用 KEIL uVision 與 proteus 仿真軟件實現(xiàn)簡易計算器的仿真與調試。如圖 48 所示： 圖 48 添加文件到工程中 建立工程的時候，默認是不生成 HEX 文件的，得在編譯做如下設置：單擊 ，或者在 Project Workspace 里 Target 1 上右擊，選擇“ Options for Target ?Target 1?”。 如圖 416所示 如圖 416 除法仿真 （ 5）除數(shù)為 0 的情況仿真：以 378 和 0 為被除數(shù)和除數(shù)，結果為 error。在圖書館和網(wǎng)上查閱資料使我了解了更多知識，也方便了我以后的學習和使用。 通 過這次 的課程 設計使我懂得了理論與實際相結合的重要性，只有理論知識是遠遠不夠的，只有把所學的理論知識與實踐相結合起來，從而才能提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力。 在這三個多月的時間里，讓我感觸最深的就是商討問題的巨大用途。//初始化 void write_data(char ddata)。 int operators,input,iny=0。 EX0=1。 break。c39。 case 6: 41 return 39。 break。=39。 case 14: return 39。 if(key=39。)。 } else { switch(key) { case 39。 break。 case 39。: if (operators) arithmetic()。 num=0。 } } } /*算術運算函數(shù) */ void arithmetic() { if (iny) { switch(operators) { case 1: x=x+y。 num=x。 if(num100000000amp。 } else 45 dataoverflow()。num100000000) { display(num)。: if (operators) arithmetic()。 case 39。 num=0。 iny=0。 num=0。 if(num1000000000amp。key=39。+39。 break。 case 10: return 39。039。 break。 case 2: return 39。 init_LCD()。 sbit EN=P3^4。//清屏 void display(long a)。當然在這里，同時很感謝學校圖書館給我們提供的豐富的圖書庫和便捷的實驗條件，特別要感謝這一直以來都和我同甘共苦的王真真同學，是她的鼓勵和堅持給了我靈感，讓我有更加充足的力量去尋找潛在的各種資源，以至于商討解決現(xiàn)有的問題。是劉老師的耐心引導和幫助，讓我有勇氣 查閱相關資料和書籍的同時一路勇敢的走了下來。如果不是屢敗屢戰(zhàn)的精神，真怕我當時就把它半途而廢了。也使我感覺到 AT89C51 單片機強大的兼容性。 Protues 軟件仿真如圖 412 所示 圖 412 Proteus軟件仿真圖 33 四則運算、除數(shù)為 0 和數(shù)值溢出仿真演示： （ 1） 加法仿真：以 666 和 222 作為加數(shù)和被加數(shù)運算，結果為 888。在此界面上選擇電路板上所用的 單片機型號，單擊“確定”。 } // 放音 當 CE=0 時芯片使能輸入引腳，使能所有的的錄音操作。 //非節(jié)電模式 PR = 0 。放音時，根據(jù)需播放的語音內(nèi)容，找到相應的語音段起始地址，并通過口線送出。其流程圖如圖 42所示。 此設計規(guī)定顯示功能開、無光標、光標 不閃爍，操作數(shù)為 0x0c。 AT89C51 單片機中斷允許控制 IE：中斷允許控制寄存器 如表 41 所示： 表 41 中斷允許控制寄存器 位地址 AF AE AD AC AB AA A9 A8 位符號 EA / ET2 ES ET1 EX1 ET0 EX0 寄存器地址 A8H，位尋址 AFH～ A8H。 (6) OE（ Output Enable，腳 13）：芯片 使 能腳，接低電位可使芯片 選通。矩陣鍵盤采用四條 I/O 線作為行線，四條 I/O 線作為列線組成鍵盤，在行線和列線的每個交叉點上設置一個按鍵。 芯片發(fā)生溢出，即 OVF 引腳輸出低電平后，應將此引腳變高以將地址指針復位到錄