【正文】 第三章按照設計方案詳細規(guī)劃語音電子鐘的硬件設計，利用Protell99繪制各個模塊的電路原理圖。同時對本設計的結構進行了安排。本設計的安排如下：第一章簡明扼要的闡述本設計的目的和要求。 本設計的工作本設計是以凌陽單片機為基礎，系統(tǒng)的設計基于單片機的語音電子鐘。同時，SOC也為單片機技術提供了更廣闊的應用領域，使單片機應用技術發(fā)生了革命性的變化。 SOC為各種應用提供了一個新的實現(xiàn)技術。從各個發(fā)展階段看，自HW+SW階段開始，電子技術應用就與單片機緊密地聯(lián)系在一起。自1997年以來，電子技術應用又增加了一個新的層次——片上系統(tǒng)(SOC)層次。隨著單片機的發(fā)展，人們對事物的要求越來越高，單片機的應用軟件技術也發(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，結構性，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)。在線編程目前有ISP和IAP兩種。單片機抗干擾能力加強，使它更加適合工業(yè)控制領域，具有更加廣闊的市場前景。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。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)。單片機將使人類生活更加方便、舒適、豐富多彩。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。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，它們通過串行通信相互聯(lián)系、協(xié)調(diào)工作。單片機的實時數(shù)據(jù)處理能力和控制功能，可使系統(tǒng)保持在最佳工作狀態(tài)，提高系統(tǒng)的工作效率和產(chǎn)品質量。單片機作為產(chǎn)品中的控制器，能充分發(fā)揮它的體積小、可靠性高、功能強等優(yōu)點，可大大提高機器的自動化、智能化程度。機電一體化是機械工業(yè)發(fā)展的方向。由于單片機具有顯著的優(yōu)點，它已成為科技領域的有力工具，人類生活的得力助手。 單片機的應用 單片機作為計算機發(fā)展的一個重要領域。 5）外部總線增加了IC（InterIntegrated Circuit）及SPI（Serial Peripheral Interface）等串行總線方式，進一步縮小了體積，簡化了結構。單片機的邏輯控制功能及運行速度均高于同一檔次的微機。 3）控制功能強。單片機把各功能部件集成在一塊芯片上，內(nèi)部采用總線結構，減少了各芯片之間的連線，大大提高了單片機的可靠性與抗干擾能力。單片機主要有如下特點： 1）有優(yōu)異的性能價格比。其中，地址總線的作用是在進行數(shù)據(jù)交換時提供地址，CPU通過它們將地址輸出到存儲器或I/O接口；數(shù)據(jù)總線的作用是在CPU與存儲器或I/O接口之間，或存儲器與外設之間交換數(shù)據(jù)；控制總線包括CPU發(fā)出的控制信號線和外部送入CPU的應答信號線等。就其組成和功能而言，一塊單片機芯片就是一臺計算機。除了一般必須具有的CPU、ROM、RAM、定時器/計數(shù)器等以外，片內(nèi)集成的部件還有模/數(shù)轉換器、DMA控制器、聲音發(fā)生器、監(jiān)視定時器、液晶顯示驅動器、彩色電視機和錄像機用的鎖相電路等。這也是單片機發(fā)展的主要方向。這類單片機的用途是把以往用數(shù)字邏輯集成電路組成的控制電路單片化，可廣泛用于家電產(chǎn)品。、低價格化。這類單片機的運算速度比標準的單片機高出10倍以上。采用精簡指令集（RISC）結構和流水線技術，可以大幅度提高運行速度。為了適應這種領域的要求，需運用新的工藝，使片內(nèi)存儲器大容量化。以往單片機內(nèi)的ROM為1KB4KB，RAM為64B128B。為提高單片機的抗電磁干擾能力，使產(chǎn)品能適應惡劣的工作環(huán)境，滿足電磁兼容性方面更高標準的要求，各單片廠家在單片機內(nèi)部電路中都采用了新的技術措施。低電壓供電的單片機電源下限已可達12V。幾乎所有的單片機都有WAIT、STOP等省電運行方式。低功耗化的效應不僅是功耗低，而且?guī)砹水a(chǎn)品的高可靠性、高抗干擾能力以及產(chǎn)品的便攜化。目前生產(chǎn)的CHMOS電路已達到LSTTL的速度，傳輸延遲時間小于2ns。采用雙極型半導體工藝的TTL電路速度快，但功耗和芯片面積較大。單片機芯片多數(shù)是采用CMOS（金屬柵氧化物）半導體工藝生產(chǎn)。近年，由于CHMOS技術的進步，大地促進了單片機的CMOS化。單片機的主要發(fā)展趨勢。目前，單片機正朝著高性能和多品種方向發(fā)展。（1990—現(xiàn)在）：微控制器的全面發(fā)展階段。Intel公司推出的MCS–96系列單片機，將一些用于測控系統(tǒng)的模數(shù)轉換器、程序運行監(jiān)視器、脈寬調(diào)制器等納入片中，體現(xiàn)了單片機的微控制器特征。 4）指令系統(tǒng)趨于豐富和完善，并且增加了許多突出控制功能的指令。 2）CPU外圍功能單元的集中管理模式。 1）完善的外部總線。Intel公司在MCS–48 基礎上推出了完善的、典型的單片機系列MCS–51。這就是SCM的誕生年代，“單機片”一詞即由此而來。以Intel公司的MCS–48為代表。如果將8位單片機的推出作為起點，那么單片機的發(fā)展歷史大致可分為以下幾個階段。 單片機的介紹單片機，亦稱單片微電腦或單片微型計算機。SPCE061A是以μ39。因其功耗低，超小型，低成本，功能完整，非常適用于便攜式儀表和就地式顯示控制儀表，在國內(nèi)越來越受到用戶的重視和廣泛的應用。并且用SPLC501液晶顯示器顯示當前的時間、日期、星期、農(nóng)歷、鬧鈴開關。語音時鐘是現(xiàn)在電子時鐘多功能化發(fā)展的一個方向，將語音引入到時鐘中實現(xiàn)時間的語音播報。利用凌陽SPCE061A單片機在語音識別和處理方面的優(yōu)點，結合實踐，設計出有特色的語音電子鐘。在語音電子鐘的設計中，要處理好以下幾個關鍵：D/A（數(shù)/模）轉換，語音識別，人機接口，程序設計。本設計就是從日常生活中常見的事物入手，通過對語音電子鐘的設計，讓我認識到單片機已經(jīng)深入到我們生活的每個領域。摘 要鐘是現(xiàn)代人類日常生活必不可少的工具，語音時鐘更是現(xiàn)在電子時鐘多功能化發(fā)展的一個方向。語音電子鐘具有突出的播報時間的功能，它被廣泛用在生活中的各種場合。本文從語音電子鐘的設計原理、設計方案入手，詳細介紹了系統(tǒng)硬件設計、軟件設計及調(diào)試。D/A（數(shù)/模）和語音識別技術關系到時間的正確播報，人機接口是播報時間和調(diào)整時間的關鍵。關鍵字： SPCE061A單片機 SPLC501液晶顯示器 語音報時目 錄第一章 緒 論 1 選題的目的和意義 1 單片機的介紹 1 單片機的發(fā)展 1 單片機的組成及特點 3 單片機的應用 4 5 本設計的工作 6第二章 語音電子鐘的原理和方案 7 設計原理 7 7 7 設計方案 8第三章 語音電子鐘的硬件設計 9 系統(tǒng)總體硬件結構 9 9 10 SPCE061A芯片 11 SPCE061A性能簡介 12 SPCE061A芯片的引腳 12 SPCE061A特性參數(shù) 14 SPCE061A內(nèi)核結構 15 SPCE061A中斷系統(tǒng) 20 SPCE061A最小系統(tǒng)及開發(fā)方法 24 程序下載區(qū) 25 音頻模塊 26 語音輸出模塊 27 數(shù)/模轉換模塊 28 電源模塊 28 SPLC501液晶顯示模組 29 SPLC501的組成 29 SPLC501驅動控制器芯片 31 SPLC501的顯示RAM 區(qū)映射 31 SPLC501行和列地址 32 SPLC501操作時序 32第四章 語音電子鐘的軟件設計 33 IDE集成開發(fā)環(huán)境 33 IDE界面的三個窗口 34 IDE工程的操作 35 IDE在線仿真流程 38 IDE軟件仿真流程 38 程序設計 39 軟件結構 41 41 中斷服務程序 43第五章 測試和調(diào)試 46 硬件測試 46 SPCE061A板的測試 48 程序調(diào)試 49總 結 54參考文獻 55 第一章 緒 論 選題的目的和意義帶有語音功能的電子產(chǎn)品和電子設備近年來廣泛地出現(xiàn)在我們的生活中。本設計是一個基于凌陽61A單片機的語音報時系統(tǒng)，利用凌陽61A板這樣一種本身就帶有語音識別和播放功能的單片機來進行時間的播報。單片機是實現(xiàn)各種控制策略和算法的載體。隨著單片機集成化程度的不斷提高，現(xiàn)代單片機已經(jīng)具備了數(shù)字信號處理功能，使語音信號處理用單片機實現(xiàn)成為可能。nSP TM16位微控制器及信號處理器芯片為內(nèi)核的16位單片機，采用模塊式集成結構，片內(nèi)集成了2KB RAM、32KB Flash、ADC、DAC、并行I/O等。它是把中央處理器(CPU)、隨機存取存儲器(RAM)、只讀存儲器(ROM)、輸入/輸出端口(I/O)等主要計算機功能部件都集成在一塊集成電路芯片上的微型計算機。（19761978）：單片機的控索階段。MCS–48的推出是在工控領域的控索，參與這一控索的公司還有Motorola 、Zilog等，都取得了滿意的效果。 （19781982）單片機的完善階段。它在以下幾個方面奠定了典型的通用總線型單片機體系結構。MCS51設置了經(jīng)典的8位單片機的總線結構，包括8位數(shù)據(jù)總線、16位地址總線、控制總線及具有多機通信功能的串行通信接口。 3）體現(xiàn)工控特性的位地址空間及位操作方式。（19821990）：8位單片機的鞏固發(fā)展及16位單片機的推出階段，也是單片機向微控制器發(fā)展的階段。隨著MCS–51系列的廣泛應用，許多電氣廠商競相使用80C51為內(nèi)核，將許多測控系統(tǒng)中使用的電路技術、接口技術、多通道A/D（模/數(shù)）轉換部件、可靠性技術等應用到單片機中，增強了外圍電路的功能，強化了智能控制的特征。隨著單片機在各個領域全面深入地發(fā)展和應用，出現(xiàn)了高速、大尋址范圍、強運算能力的8位/16位/32位通用型單片機，以及小型廉價的專用型單片機。將進一步向著CMOS化、低功耗、小體積、大容量、高性能、低價格和外圍電路內(nèi)裝化等幾個方面發(fā)展。CMOS芯片除了低功耗特性之外，還具有功耗的可控性，使單片機可以工作在功耗精細管理狀態(tài)。CMOS電路的特點是低功耗、高密度、低速度、低價格。隨著技術和工藝水平的提高，又出現(xiàn)了HMOS（高密度、高速度MOS）和CHMOS工藝。因而，在單片機領域CMOS正在逐漸取代TTL電路。單片機的功耗已從Ma級，甚至1uA以下；使用電壓在3V6V之間，完全適應電池工作。允許使用的電壓范圍越來越寬，一般在3V6V范圍內(nèi)工作。但在需要復雜控制的場合，該存儲容量是不夠的，必須進行外接擴充。目前，單片機內(nèi)ROM最大可達64KB，RAM最大為2KB。主要是指進一步改進CPU的性能，加快指令運算的速度和提高系統(tǒng)控制的可靠性?，F(xiàn)指令速度最高者已達100MIPS（Million Instruction Per Seconds，即兆指令每秒），并加強了位處理功能、中斷和定時控制功能。由于這類單片機有極高的指令速度，就可以用軟件模擬其I/O功能，由此引入了虛擬外設的新概念。以4位、8位機為中心的小容量、低價格化也是發(fā)展動向之一。隨著集成度的不斷提高，有可能把眾多的各種處圍功能器件集成在片內(nèi)。 單片機的組成及特點單片機是微型機的一個主要分支，在結構上的最大特點是把CPU、存儲器、定時器和多種輸入/輸出接口電路集成在一塊超大規(guī)模集成電路芯片上。它通過內(nèi)部總線把計算機的各主要部件接為一體，其內(nèi)部總線包括地址總線、數(shù)據(jù)總線和控制總線。 由于單片機的這種結構形式及它所采取的半導體工藝，使其具有很多顯著的特點，因而在各個領域都得到了迅猛的發(fā)展。 2）集成度高、體積小、有很高的可靠性。另外，其體積小，對于強磁場環(huán)境易于采取屏蔽措施，適合在惡劣環(huán)境下工作。為了滿足工業(yè)控制的要求，一般單片機的指令系統(tǒng)中均有極豐富的轉移指令、I/O口的邏輯操作以及位處理功能。 4）低功耗、低電壓，便于生產(chǎn)便攜式產(chǎn)品。 6）單片機的系統(tǒng)擴展和系統(tǒng)配置較典型、規(guī)范，容易構成各種規(guī)模的應用系統(tǒng)。根據(jù)目前發(fā)展情況，從不同角度單片機大致可以分為通用型/專用型、總線型/非總線型及工控型/家電型。它的應用遍及各個領域，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：單片機廣泛地用于各種儀器儀表，使儀器儀表智能化，并可以提高測量的自動化程度和精度，簡化儀器儀表的硬件結構，提高其性能價格比。機電一體化產(chǎn)品是指集機械技術、微電子技術、計算機技術于一體，具有智能化特征的機電產(chǎn)品。 單片機廣泛地用于各種實時控制系統(tǒng)中。 在比較復雜的系統(tǒng)中，常采用分布式多機系統(tǒng)。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。 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。 單片機的應用從根本上改變了傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)的設計思想和設計方法。這種軟件代替硬件的控制技術也稱為微控制技術，是傳統(tǒng)控制技術的一次革命。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。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。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技術的發(fā)展。SOC技術的出現(xiàn)，標志著現(xiàn)代電子技術應用進入了SOC階段。在FW階段，作為固件系統(tǒng)的重要核心技術，單片機又以嵌入式技術為基礎，再次成為現(xiàn)代電子應用技術的核心技術之一，并為SOC應用技術提供了基礎。這種新的電子系統(tǒng)實現(xiàn)技術促使工業(yè)界在近3年中發(fā)生了巨大的變化，為信息技術的應用提供堅實的基礎，因此，完全可以稱之為SOC革命。隨著單片機MCU功能集成化的發(fā)展,其應用領域也逐漸由傳統(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