【導(dǎo)讀】摘要：本系統(tǒng)設(shè)計(jì)了一個(gè)基于A(yíng)T89S52單片機(jī)控制的語(yǔ)音播報(bào)數(shù)字多用表。通常的儀表測(cè)量是通過(guò)諧振法、電橋法或是伏安法。再處理、恢復(fù)出數(shù)據(jù)，測(cè)量誤差比較小，從而提高了儀表的精確度。示測(cè)量數(shù)據(jù)的值后，還用語(yǔ)音芯片電路，將測(cè)量的值通過(guò)語(yǔ)音的方式播報(bào)出來(lái)，從而減小了因視覺(jué)誤差而帶來(lái)的讀數(shù)誤差，進(jìn)一步提高了儀表的測(cè)量精確度。

　　

【正文】 ? ?00,TC ，? ?11,TC …… ? ?nn TC, ，當(dāng)測(cè)量未知電容 xC 得到相應(yīng)的脈沖周期為 T時(shí)，有 )(11 iii iiix TTTT CCCC ????? ?? (4) 從式中可看出，欲測(cè)量的參數(shù)數(shù)值與電路參數(shù)無(wú)關(guān)，從而減小了電路元器件給測(cè)量帶來(lái)的誤差。另外，也可以通過(guò)增加標(biāo)準(zhǔn)電容的測(cè)量個(gè)數(shù)和增加基準(zhǔn)點(diǎn)個(gè)數(shù)來(lái)提供測(cè)量的精度。 在軟件中，我們采用公式 (3)進(jìn)行編程計(jì)算 Cx，其軟件 C編為： /*********************************************************************函數(shù)名稱(chēng) ： Cx() *輸入?yún)?shù) ： *輸出參數(shù) ： *文件說(shuō)明 ： Cx測(cè)量函數(shù)。由公式 TRCx 3)2(ln3 1?決定， ********************************************************************/ double Cx() { double cx,R3, fx。 第 26 頁(yè) 共 55 頁(yè) fx=count/t。 cx=1/[3(log(2))*R3*fx]。 return cx。 } Lx 電感測(cè)量電路 測(cè) 量電感的電容三點(diǎn)式電路如圖 。 R4100kR51kR6100kR72kR81kQ1Q2C422uFC5C71000pFC82200pFC9LxVCCVCCF_Lx 圖 測(cè)量電感 Lx的電容三點(diǎn)式電路 由 ： LxCf ?2 1?，其中 8787 CC CCC ?? 則電感的感抗為 2224 1 kTCfL x ?? ?,其中 Ck24 1?? (5) 同理，通過(guò)對(duì)一些標(biāo)準(zhǔn)電感的測(cè)量 , 可 得 到 一 些 基 準(zhǔn) 點(diǎn)),( 200 TL , ),( 211 TL …… ),( 2nn TL ，當(dāng)測(cè)量未知電容 xL 得到相應(yīng)的脈沖周期的平方為2T 時(shí)，由直線(xiàn)插值法可得 )( 2222 11 iii iiix TTTT LLLL ????? ?? (6) 可看出，所測(cè)量值只與電路中的 C C8 值有關(guān)，可以選擇適當(dāng)?shù)?C C8值和增加標(biāo)準(zhǔn)電感側(cè)量個(gè)數(shù)和測(cè)量基準(zhǔn)點(diǎn)來(lái)減小測(cè)量誤差、提高測(cè)量精度。 在軟件中，我們采 用公式 (5)進(jìn)行編程計(jì)算 Lx， 其軟件 C編為： 第 27 頁(yè) 共 55 頁(yè) /*********************************************************************函數(shù)名稱(chēng)： Lx() *輸入?yún)?shù) ： *輸出參數(shù) ： *文件說(shuō)明 ： Lx 測(cè)量函數(shù)。由公式 2224 1 kTCfL x ?? ?，8787 CC CCC ?? 決定， ********************************************************************/ double Lx() { double lx, fx ,C。 fx=count/t。 C = 1000*2200/(1000+2200)。 lx=1/(4*pi*pi*fx*fx*C)。 return lx。 } V/I 測(cè)量電路 電壓 /電流測(cè)量電路中，電路圖如圖 。 12345678U7LM33112P_V12P_IR_V1100KR_V218KR_V315KR_V41KR_V5100KR_V647R_V5KC_V1 C_V21uFC_V3 VCCVCCVCCR_IVf_V/I 圖 電壓 /電流頻率轉(zhuǎn)換電路 其輸出頻率與電路參數(shù)的關(guān)系為： 第 28 頁(yè) 共 55 頁(yè) Fout=Vx*(R_V3+R_V)/(*R_V2*R_V5*C_V1) (7) 可見(jiàn)，在參數(shù) R_V R_V R_V R_V 、 C_V1 確定后，輸出脈沖頻率Fout 與輸入預(yù)測(cè)電壓 Vx 成正比，從而實(shí)現(xiàn)了電壓 頻率的線(xiàn)性變換。改變式中R_V R_V的值，可調(diào)節(jié)電路的轉(zhuǎn)換增益，即 V和 F之間的線(xiàn)性比例關(guān)系。將1～ 5V 的電壓轉(zhuǎn)換成 200～ 1000Hz 的頻率信號(hào)，電路參數(shù)理論值為R_V2=18kΩ， C_V1=， R_V5=100kΩ， (R_V3+R_V )=，由于元器件與標(biāo)稱(chēng)值存在誤差，在電路參數(shù)基本確定后，通過(guò)調(diào)節(jié) Rs 的電位器，可以實(shí)現(xiàn)所需 V/F線(xiàn)性變換。 由 Fout= Vx*(R_V3+R_V)/(*R_V2*R_V5*C_V1)可知，電阻 R_V R_V、R_V R_V5和 電容 C_V1直接影響轉(zhuǎn)換。 在軟件中，我們采用公式 (7)進(jìn)行編程計(jì)算 Vx， 其軟件 C編為： /*******************************************************************************函數(shù)名稱(chēng) ： Vx() *輸入?yún)?shù) ： *輸出參數(shù) ： *文件說(shuō)明 ： Cx測(cè)量函數(shù)。 * 由公式 * Fout= Vx*(R_V3+R_V)/(*R_V2*R_V5*C_V1)決定， * fx=Fout*256 * R_V2=18kΩ， C_V1=， * R_V5=100kΩ， (R_V3+R_V )= kΩ ********************************************************************/ double Vx() { double vx,fx。 fx=256*count/t。 double R_V2=18Kω， C_V1=， R_V5=100kΩ， (R_V3+R_V )= vx=fx/(*R_V2*R_V5*C_V1)/(R_V3+R_V)。 return vx。 } 第 29 頁(yè) 共 55 頁(yè) 在軟件中，我們采用公式 Ix=Vx/R_IV進(jìn)行編程計(jì)算 Ix，其軟件 C編為： /*********************************************************************函數(shù)名稱(chēng) ： Ix() *輸入?yún)?shù) ： *輸出參數(shù) ： *文件說(shuō)明 ： Cx測(cè)量函數(shù)。 * 由公式 Ix=Vx/R_IV決定，取 R_IV=100k ********************************************************************/ double Ix() { double ix,R_IV。 R_IV=100000。 ix=Vx()/R_IV。 return ix。 } 測(cè)量電路選擇原理 在選擇測(cè)量電路的時(shí)，通過(guò)設(shè)置外部的對(duì)應(yīng)系統(tǒng)指示燈處的單刀開(kāi)關(guān)來(lái)控制指示燈的指示狀態(tài)，單片機(jī)通過(guò)對(duì)單刀開(kāi)關(guān)是否閉合來(lái)判斷應(yīng)該選擇哪種測(cè)量電路。單片機(jī)通過(guò)對(duì)多端模擬開(kāi)關(guān) CD4066進(jìn)行控制來(lái)選通相應(yīng)的測(cè)量電路，在單片機(jī)內(nèi)部通過(guò)調(diào)用相應(yīng)的計(jì)算函數(shù)模塊來(lái)完成相應(yīng)的資料轉(zhuǎn)換，然后送到 LED數(shù)碼管顯示和 ISD1420 語(yǔ)音處理模塊播報(bào)。 其軟件設(shè)計(jì)流程圖如圖 所示 ,其軟件 C編設(shè)計(jì) 見(jiàn) chese_mode()所示。 第 30 頁(yè) 共 55 頁(yè) 圖 選擇測(cè)量電路函數(shù)流 程圖 語(yǔ)音錄放 軟件 原理 單片機(jī)通過(guò)對(duì) ISD1420的 RECLED 、 REC 兩個(gè)引腳的控制來(lái)控制 ISD1420錄音，同時(shí)通過(guò) ISD1420的 PLAYL 、 PLAYE 兩個(gè)引腳的控制來(lái)控制 ISD1420放音 。在這里放音和錄音之前都要通過(guò)對(duì) RECLED 、 REC ， PLAYL 、 PLAYE 設(shè)置來(lái)啟動(dòng)錄音和放音的功能， 錄音時(shí)先要給錄音內(nèi)容提供存儲(chǔ)空間， 錄音存儲(chǔ)空間通過(guò) ISD1420的 A0 到 A7 八個(gè)引腳 來(lái)分配 。 這里的 放音程序里也設(shè)置了一個(gè) flag標(biāo)志判斷語(yǔ)句， 用它來(lái)判斷被測(cè)參數(shù)類(lèi)型， 然后調(diào)用相應(yīng)參數(shù)的播報(bào)程序，在播報(bào)程序里的 被測(cè)參數(shù)大小分兩個(gè)有效范圍 ——0~999， 1000~9999 進(jìn)行播報(bào)， 超出這個(gè)范圍讓它播溢出 ，完了再返因 。錄音子程序流程圖如圖 ，放音子程序流程圖如圖 。 開(kāi) 始 判斷測(cè)量參數(shù)類(lèi)型 選擇判斷測(cè)量參數(shù)電路，關(guān)閉其它測(cè)量電路 flag賦值，測(cè) Rx flag置 1，測(cè) Cx flag置 2，測(cè) Lx flag置 3，測(cè) V/Ix置 4 調(diào)用相應(yīng)參數(shù)頻率轉(zhuǎn)換函數(shù) 返 回測(cè)量參數(shù)值 第 31 頁(yè) 共 55 頁(yè) 圖 錄音子程序流程圖 圖 放音子程序流程圖 整個(gè)系統(tǒng)軟件描述 經(jīng)過(guò)上面的敘述，結(jié)合整個(gè)設(shè)計(jì)的要求，現(xiàn)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)作一個(gè)總的描述。 對(duì)于本設(shè)計(jì)，在欲測(cè)量某個(gè)參數(shù)時(shí)，需對(duì)根據(jù)測(cè)量的參數(shù)來(lái)設(shè)定控制對(duì)應(yīng)的指示燈亮，通過(guò)編程來(lái)控制多端模擬開(kāi)關(guān)來(lái)選擇測(cè)量電路，待參數(shù)轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)頻率發(fā)送到單片機(jī)后，在由單片機(jī)控制輸出顯示并播報(bào)。軟件設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)流程圖如 圖 。 錄音結(jié)束 是否繼續(xù)錄音 開(kāi) 始 是 否 是 否 功能引腳初始化 設(shè)置錄音存放空間 錄 音 返 回 開(kāi) 始 功能引腳初始化 根據(jù) flag標(biāo)志判斷測(cè)量參數(shù)類(lèi)型 被測(cè)數(shù)據(jù)大小范圍 1000~9999 其 它 播報(bào)數(shù)據(jù)及單位 返 回 0~999 播報(bào)“溢出” 第 32 頁(yè) 共 55 頁(yè) 圖 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)流程圖 系統(tǒng)軟件 C編設(shè)計(jì) 系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)編寫(xiě)主要包括編寫(xiě)引腳定義頭文件、各模塊處理 C 函數(shù)文件以及主函數(shù)。下面分別介紹說(shuō)明： 開(kāi)始 系統(tǒng)初始化 測(cè)電容？ 測(cè)電阻？ 測(cè)電感？ 測(cè)電壓？ 選擇電阻測(cè)量電路，調(diào)用電阻測(cè)量模塊程序測(cè)電阻 選擇電容測(cè)量電路，調(diào)用電容測(cè)量模塊程序測(cè)電容 選擇電壓 測(cè)量電路，調(diào)用電壓測(cè)量模塊程序測(cè)電壓 /流 顯示所測(cè)參數(shù)的值，并語(yǔ)音播報(bào) N N N N 測(cè)電流 轉(zhuǎn)換成電壓 選擇電感測(cè)量電路，調(diào)用電感測(cè)量模塊程序測(cè)電感 Y Y Y Y 刷新顯示 第 33 頁(yè) 共 55 頁(yè) 引腳定義頭文件編寫(xiě) 在進(jìn)行軟件編寫(xiě)時(shí)，需要對(duì)單片機(jī)埠進(jìn)行重定義，所以編寫(xiě)引腳定義頭檔。在編寫(xiě)軟件程序時(shí)，只需要在程序程序開(kāi)始處定義包含此頭檔，便可以使用此頭文件中定義的變量。 ： /*********************************************************************函數(shù)名稱(chēng)： *創(chuàng)建日期： *創(chuàng) 建：陳美鳳 *文件說(shuō)明：?jiǎn)纹瑱C(jī)引腳端口使用定義 ********************************************************************/ include sbit ISD_A0=P0^0。 //定義 ISD1420的 A0引腳 sbit ISD_A1=P0^1。 //定義 ISD1420的 A1引腳 sbit ISD_A2=P0^2。 //定義 ISD1420的 A2引腳 sbit ISD_A3=P0^3。 //定義 ISD1420的 A3引腳 sbit ISD_A4=P0^4。 //定義 ISD1420的 A4引腳 sbit ISD_A5=P0^5。 //定義 ISD1420的 A5引腳 sbit ISD_A6=P0^6。 //定義 ISD1420的 A6引腳 sbit LED_V/Ix=P0^7。 //定義 V/I測(cè)量時(shí)指示燈，用于檢測(cè)單刀開(kāi)關(guān) //是否閉合 sbit S_Rx=P1^0。 //定義 sbit S_Cx=P1^1。 //定義 sbit S_Lx=P1^2。 //定義 sbit LED_S1=P1^3。 //定義 LED數(shù)碼管個(gè)位位選信號(hào) sbit LED_S2=P1^4。 //定義 LED數(shù)碼管十位位選信號(hào) sbit LED_S3=P1^5。 //定義 LED數(shù)碼管百位位選信號(hào) sbit LED_S4=P1^6。 //定義 LED數(shù)碼管千位位選信號(hào) sbit LED_Rx=P1^7。 //定義 ，用于檢測(cè)單刀開(kāi)