基于89C51單片機(jī)的語(yǔ)音播報(bào)伏特表系統(tǒng)設(shè)計(jì)

傳統(tǒng)的伏特表在我們的日常生活及科學(xué)研究中起到了其獨(dú)特的作用，但是在科學(xué)技術(shù)日新月異、集成芯片在日常生活中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛的今天顯得比較落伍：①它們的量程往往在出廠以前就限定好的，不能根據(jù)具體使用場(chǎng)合進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整;②測(cè)量精度有限;③不能夠?qū)y(cè)量結(jié)果用語(yǔ)音播放出來(lái)。本文將介紹一種由單片機(jī)最小系統(tǒng)、模-數(shù)轉(zhuǎn)換電路 、語(yǔ)音電路、LED顯示電路組成的單片機(jī)式語(yǔ)音播報(bào)伏特表。

　　1、硬件設(shè)計(jì)

　　整個(gè)系統(tǒng)的組成可以分成四大部分：?jiǎn)纹瑱C(jī)、模-數(shù)轉(zhuǎn)換電路、語(yǔ)音電路、LED顯示電路。下面就主要的部分進(jìn)行具體介紹。

　　1.1、單片機(jī)

　　目前流行的單片機(jī)很多,其中89C51自帶有片內(nèi)ROM和一定數(shù)量的RAM，一般不需要擴(kuò)展片外的存儲(chǔ)器，并且能和MCS—51產(chǎn)品兼容。本設(shè)計(jì)選擇89C51單片機(jī)，如下圖所示：

　　圖1 89C51單片機(jī)

　　本設(shè)計(jì)選用簡(jiǎn)單基本的經(jīng)典復(fù)位電路，它利用電容和電阻的充放電來(lái)產(chǎn)生一個(gè)達(dá)到時(shí)間要求的連續(xù)低電壓，并輸入到單片機(jī)的復(fù)位管腳。

　　1.2、 模-數(shù)轉(zhuǎn)換電路

　　模-數(shù)轉(zhuǎn)換選擇8位的ADC即AD0809，模塊分布如圖 1-2，測(cè)量范圍由REF(-)和REF(+)接的電壓決定，使用的時(shí)候可以根據(jù)具體的需求更改測(cè)量量程。

　　工作原理如下：首先，地址控制模塊中，由單片機(jī)送來(lái)“通道控制信號(hào)”選擇我們所需要的通道，隨后ALE信號(hào)鎖定該通道。此時(shí)，外界的模擬輸入就可以通過(guò)“模擬輸入開關(guān)”進(jìn)入AD轉(zhuǎn)換器。這時(shí)，只要START信號(hào)一有效馬上就開始進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換。

　　AD轉(zhuǎn)換的過(guò)程其實(shí)就是一個(gè)“和參考電壓比較，逐次逼近”的過(guò)程。由“256電阻階梯”模塊提供參考電壓，并在“開關(guān)陣列”的控制下，和輸入進(jìn)行比較，直到在“S.A.R.”模塊中得到一個(gè)比較精確的數(shù)字化輸出值，這時(shí)由“控制/定時(shí)模塊”發(fā)送EOC信號(hào)通知外部AD轉(zhuǎn)換完畢。所的到的數(shù)字信號(hào)存于“輸出鎖存模塊”中，只要單片機(jī)來(lái)一個(gè)OUTPUT ENABLE信號(hào)即可輸出數(shù)據(jù)。

　　ADC芯片如下：

　　圖 1-3 ADC芯片圖
　模-數(shù)轉(zhuǎn)換工作主要是由硬件完成的，其軟件部分相當(dāng)簡(jiǎn)單。

　　1.3、 語(yǔ)音播報(bào)

　　從設(shè)計(jì)的要求、芯片的性能等方面考慮，設(shè)計(jì)時(shí)選擇了ISD1400。它的功能齊全，控制信號(hào)只使用89C51的I/O控制線。內(nèi)含64K/128K EEPROM存儲(chǔ)器、消除噪聲的話筒前置放大器和自動(dòng)增益調(diào)節(jié)AGC電路、適合語(yǔ)音的專用濾波電路、具有極高溫度穩(wěn)定性能的時(shí)鐘振蕩電路及全部語(yǔ)音處理電路。這種電路還提了多種應(yīng)用方式選擇和接口，并可方便地應(yīng)用到各種集成化電子語(yǔ)音系統(tǒng)中。語(yǔ)音錄放組件可用于各種一段式語(yǔ)音留言裝置、語(yǔ)音報(bào)警及語(yǔ)音提示裝置中，能夠在電源斷開的情況下，長(zhǎng)期保存信息。設(shè)計(jì)時(shí)具體的連接如下：

　　圖 1-4 語(yǔ)音系統(tǒng)

　　ISD1420可分段存貯20秒語(yǔ)音信息，按每秒鐘可讀3個(gè)漢字計(jì)算，20秒可分段貯存609多個(gè)漢字語(yǔ)音。將ISD1420的A2～A7與單片機(jī)CPU的I/O口連接，這樣可單獨(dú)提取64段語(yǔ)音信息，并在軟件的支持下可自動(dòng)組合成若干段完整的長(zhǎng)短語(yǔ)句。接通電源，電路自動(dòng)進(jìn)入節(jié)電準(zhǔn)備狀態(tài)。按住錄音鍵(REC保持低電平)，電路進(jìn)入錄音狀態(tài)，錄音指示燈亮，直至REC變高或存儲(chǔ)器錄滿，錄音結(jié)束進(jìn)入準(zhǔn)備狀態(tài)。錄音完畢即可使用。

　　1.4、 LED顯示方案

　　顯示方案常用的有兩種：串口和并口。由于設(shè)計(jì)中，對(duì)于89C51的I/O口利用緊張的關(guān)系，我們選用串口來(lái)顯示。為了能夠同時(shí)顯示3個(gè)LED數(shù)碼管，本系統(tǒng)需要增加三個(gè)74LS164做串——并轉(zhuǎn)換。同時(shí)，由于電壓的關(guān)系，還需要加上限流電阻。在譯碼方面有硬件和軟件兩種方式，為了減小硬件的復(fù)雜程度，設(shè)計(jì)采用軟件查表譯碼的方法。

　　2 軟件設(shè)計(jì)

　　軟件的設(shè)計(jì)實(shí)行模塊化，主要由模數(shù)轉(zhuǎn)換、誤差判斷(如果一直測(cè)同一值即誤差很小就不二次播報(bào))、碼制轉(zhuǎn)換、LED顯示、語(yǔ)音播報(bào)幾大模塊構(gòu)成。軟件流程圖如下：