单片机多功能语音报课表的设计应用Word文件下载.docx
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1.2系统来源
本课题由学院和辅导老师提出，基于8051及所学的专业知识开发多功能语音报课系统，用于人们对各种信息变更、查询，以及获取需要的问题。
2、系统研究的内容及须解决的问题
2.1国内外发展现状
在单片机应用中，可靠性是首要因素为了扩大单片机的应用范围和领域，提高单片机自身的可靠性是一种有效方法。
近年来，单片机的生产厂家在单片机设计上采用了各种提高可靠性的新技术，这些新技术表现在如下几点：
2.1.1、EFT（EllectricalFastTransient）技术
EFT技术是一种抗干扰技术，它是指在振荡电路的正弦信号受到外界干扰时，其波形上会迭加各种毛刺信号，如果使用施密特电路对其整形，则毛刺会成为触发信号干扰正常的时钟，在交替使用施密特电路和RC滤波电路时，就可以消除这些毛否则令其作用失效，从而保证系统的时钟信号正常工作。
这样，就提高了单片机工作的可靠性。
Motorola公司的MC68HC08系列单片机就采用了这种技术。
2.1.2、低噪声布线技术及驱动技术
在传统的单片机中，电源及地线是在集成电路外壳的对称引脚上，一般是在左上、右下或右上、左下的两对对称点上。
这样，就使电源噪声穿过整块芯片，对单片机的内部电路造成干扰。
现在，很多单片机都把地和电源引脚安排在两条相邻的引脚上。
这样，不仅降低了穿过整个芯片的电流，另外还在印制电路板上容易布置去耦电容，从而降低系统的噪声。
现在为了适应各种应用的需要，很多单片机的输出能力都有了很大提高，Motorola公司的单片机I/O口的灌拉电流可达8mA以上，而Microchip公司的单片机可达25mA。
其它公司：
AMD，Fujitsu，NEC，Infineon，Hitachi，Ateml，Tosbiba等基本上可达8～20mA的水平。
这些电流较大的驱动电路集成到芯片内部在工作时带来了各种噪声，为了减少这种影响，现在单片机采用多个小管子并联等效一个大管子的方法，并在每个小管子的输出端串上不同等效阻值的电阻，以降低di/dt，这也就是所谓"
跳变沿软化技术"
，从而消除大电流瞬变时产生的噪声。
2.1.3、采用低频时钟
高频外时钟是噪声源之一，不仅能对单片机应用系统产生干扰，还会对外界电路产生干扰，令电磁兼容性不能满足要求。
对于要求可靠性较高的系统，低频外时钟有利于降低系统的噪声。
在一些单片机中采用内部琐相环技术，则在外部时钟较低时，也能产生较高的内部总线速度，从而保证了速度又降低了噪声。
Motorola公司的MC68HC08系列及其16/32位单片机就采用了这种技术以提高可靠性。
2.1.4课题研究的内容
课题研究的内容是以单片机为核心的一体化控制系统，是通过执行所编写的程序和外部触发的控制条件来控制相应的电子元件，这样就可以让大量的电子设备射到合理的安排和控制。
2.1.5需要解决的关键问题
1、用户信息需求分析；
2、系统整体规划方案及设定；
3、功能模块的划分及设定；
4、利用I\O实现数据的连接和元件的控制；
5、编写程序、完成每个元件的功能；
6、调试、实现系统的整体功能。
3、STC89C52RC介绍及应用
3.1STC89C52RC介绍
随着大规模集成电路的出现及其发展，将计算机的CPU、RAM、ROM、定时/数器和多种I/O接口集成在一片芯片上，形成芯片级的计算机，因此单片机早期的含义称为单片微型计算机，直译为单片机。
3.1.1、单片机的特点：
1、具有优异的性能价格比
2、集成度高、体积小、可靠性高
3、控制功能强
4、低电压、低功耗
3.1.2、单片机的应用：
1、在智能仪器仪表中的应用：
在各类仪器仪表中引入单片机，使仪器仪表智能化，提高测试的自动化程度和精度，简化仪器仪表的硬件结构，提高其性能价格比。
2、在机电一体化中的应用：
机电一体化产品是指集机械、微电子技术、计算机技术于一本，具有智能化特征的电子产品。
3、在实时过程控制中的应用：
用单片机实时进行数据处理和控制，使系统保持最佳工作状态，提高系统的工作效率和产品的质量。
4、在人类生活中的应用：
目前国外各种家用电器已普通采用单片机代替传统的控制电路。
5、在其它方面的应用：
单片机除以上各方面的应用，它还广泛应用于办公自动化领域、商业营销领域、汽车及通信、计算机外部设备、模糊控制等各领域中。
3.1.3、单片机的基本组成：
它由CPU、存储器（包括RAM和ROM）、I/O接口、定时/计数器、中断控制功能等均集成在一块芯片上，片内各功能通过内部总线相互连接起来。
输入/输出引脚P0、P1、P2、P3的功能：
P0.0~P0。
7：
P0口是一个8位漏极开路型双向I/O端口。
在访问片外存储器时，它分时作低8位地址和8位双向数据总线用。
在EPROM编程时，由P0输入指令字节，而在验证程序时，则输出指令字节。
验证程序时，要求外接上拉电阻。
P0能以吸收电流的方式驱动8个LSTTL负载。
P1.0~P1.7（1~8脚）：
P1是一上带内部上拉电阻的8位双向I/O口。
在EPROM编程和验证程序时，由它输入低8位地址。
P1能驱动4个LSTTL负载。
在8032/8052中，P1.0还相当于专用功能端T2，即定时器的计数触发输入端；
P1.1还相当于专用功能端T2EX，即定时器T2的外部控制端。
P2.0~P2.7（21~28脚）：
P2也是一上带内部上拉电阻的8位双向I/O口。
在访问外部存储器时，由它输出高8位地址。
在对EPROM编程和程序验证时，由它输入高8位地址。
P2可以驱动4个LSTTL负载。
P3.0~P3.7（10~17脚）：
P3也是一上带内部上拉电阻的双向I/O口。
在MCS-51中，这8个引脚还用于专门的第二功能。
P3能驱动4个LSTTL负载。
P3.0RXD（串行口输入）
P3.1TXD（串行口输出）
P3.2INT0（外部中断0输入）
P3.3INT1（外部中断1输入）
P3.4T0（定时器0的外部输入）
P3.5T1（定时器1的外部输入）
P3.6WR（片外数据存储器写选通）
P3.7RD（片外数据存储器读选通）
3.1.4、MCS-51的寻址方式：
1、立即寻址如：
MOVA，#40H
2、直接寻址如：
MOVA，3AH
3、寄存器寻址如：
MOVA，Rn
4、寄存器间接寻址如：
MOVA，@Rn
5、基址加变址寻址如：
MOVCA，@A+DPTR
6、相对寻址如：
SJMP08H
7、位寻址MOV20H，C
3.1.5、指令：
MOV：
片内RAM传送
MOVX：
片外RAM传送
MOVC：
ROM传送
XCH：
交换（和A交换）
SWAP：
A内半字节交换
ADD：
不带进位加
ADDC：
带进位加
SUBB：
带进位减
INC：
加1
DEC：
减1
MUL：
乘法
DIV：
除法
DAA：
调整
3.1.6、计数初值的计算
定时或计数方式下计数初值如何确定，定时器选择不同的工作方式，不同的操作模式其计数值均不相同。
若设最大计数值为M，各操作模式下的M值为：
模式0：
M=213=8192
模式1：
M=216=65536
模式2：
M=28=256
模式3：
M=256，定时器T0分成2个独立的8位计数器，所以TH0、TL0的M均为256。
3.2STC89C52RC应用
1、在现单片机的应用已经非常广泛了，并且种类繁多，功能齐全。
例如：
89S51、PIC、AVR凌阳等，可根据应用的要求使用不的单片机。
因此，本文主要介绍宏晶STC89C52RC单片机。
2、89C52单片机在本文中主要是作为一个主控制器来使用的，它通过I\O去控制时钟芯片1302、语音芯片ISD4004、夜间显示器12864、数字温度计18B20等。
例图1
例图2
例图3
图4
4、DS1302的介绍及应用
4.1DS1302的介绍
4.1.1DS1302的结构及工作原理
DS1302是美国DALLAS公司推出的一种高性能、低功耗、带RAM的实时时钟电路，它可以对年、月、日、周日、时、分、秒进行计时，具有闰年补偿功能，工作电压为2.5V～5.5V。
采用三线接口与CPU进行同步通信，并可采用突发方式一次传送多个字节的时钟信号或RAM数据。
DS1302内部有一个31×
8的用于临时性存放数据的RAM寄存器。
DS1302是DS1302的升级产品，与DS1302兼容，但增加了主电源/后背电源双电源引脚，同时提供了对后背电源进行涓细电流充电的能力。
4.1.2引脚功能及结构
图1示出DS1302的引脚排列，其中Vcc1为后备电源，VCC2为主电源。
在主电源关闭的情况下，也能保持时钟的连续运行。
DS1302由Vcc1或Vcc2两者中的较大者供电。
当Vcc2大于Vcc1＋0.2V时，Vcc2给DS1302供电。
当Vcc2小于Vcc1时，DS1302由Vcc1供电。
X1和X2是振荡源，外接32.768kHz晶振。
RST是复位/片选线，通过把RST输入驱动置高电平来启动所有的数据传送。
RST输入有两种功能：
首先，RST接通控制逻辑，允许地址/命令序列送入移位寄存器；
其次，RST提供终止单字节或多字节数据的传送手段。
当RST为高电平时，所有的数据传送被初始化，允许对DS1302进行操作。
如果在传送过程中RST置为低电平，则会终止此次数据传送，I/O引脚变为高阻态。
上电运行时，在Vcc≥2.5V之前，RST必须保持低电平。
只有在SCLK为低电平时，才能将RST置为高电平。
I/O为串行数据输入输出端（双向），后面有详细说明。
SCLK始终是输入端。
4.1.3DS1302的控制字节
DS1302的控制字如图2所示。
控制字节的最高有效位（位7）必须是逻辑1，如果它为0，则不能把数据写入DS1302中，位6如果为0，则表示存取日历时钟数据，为1表示存取RAM数据;
位5至位1指示操作单元的地址;
最低有效位（位0）如为0表示要进行写操作，为1表示进行读操作，控制字节总是从最低位开始输出。
4.1.4数据输入输出（I/O）
在控制指令字输入后的下一个SCLK时钟的上升沿时，数据被写入DS1302，数据输入从低位即位0开始
同样，在紧跟8位的控制指令字后的下一个SCLK脉冲的下降沿读出DS1302的数据，读出数据时从低位0位到高位7。
4.1.5DS1302的寄存器
DS1302有12个寄存器，其中有7个寄存器与日历、时钟相关，存放的数据位为BCD码形式
其日历、时间寄存器及其控制字见表1。
此外，DS1302还有年份寄存器、控制寄存器、充电寄存器、时钟突发寄存器及与RAM相关的寄存器等
时钟突发寄存器可一次性顺序读写除充电寄存器外的所有寄存器内容。
DS1302与RAM相关的寄存器分为两类：
一类是单个RAM单元，共31个，每个单元组态为一个8位的字节，其命令控制字为C0H～FDH，其中奇数为读操作，偶数为写操作；
另一类为突发方式下的RAM寄存器，此方式下可一次性读写所有的RAM的31个字节，命令控制字为FEH（写）、FFH（读）
4.1.6DS1302实时显示时间的软硬件
DS1302与CPU的连接需要三条线，即SCLK（7）、I/O（6）、RST（5）。
4.1.7DS1302与CPU的连接
实际上，在调试程序时可以不加电容器，只加一个32.768kHz的晶振即可
只是选择晶振时，不同的晶振，误差也较大
另外，还可以在上面的电路中加入DS1302，同时显示实时温度
只要占用CPU一个口线即可
LCD还可以换成LED，还可以使用北京卫信杰科技发展有限公司生产的10位多功能8段液晶显示模块LCM101，内含看门狗（WDT）/时钟发生器及两种频率的蜂鸣器驱动电路，并有内置显示RAM，可显示任意字段笔划，具有3－4线串行接口，可与任何单片机、IC接口
功耗低，显示状态时电流为2μA（典型值），省电模式时小于1μA，工作电压为2.4V～3.3V，显示清晰
4.2DS1302的应用
DS1302与微处理器进行数据交换时，首先由微处理器向电路发送命令字节，命令字节最高位MSB（D7）必须为逻辑1，如果D7=0，则禁止写DS1302，即写保护；
D6=0，指定时钟数据，D6=1，指定RAM数据；
D5～D1指定输入或输出的特定寄存器；
最低位LSB（D0）为逻辑0，指定写操作（输入），D0=1，指定读操作（输出）。
在DS1302的时钟日历或RAM进行数据传送时，DS1302必须首先发送命令字节。
若进行单字节传送，8位命令字节传送结束之后，在下2个SCLK周期的上升沿输入数据字节，或在下8个SCLK周期的下降沿输出数据字节。
DS1302与RAM相关的寄存器分为两类:
再一类为突发方式下的RAM寄存器，在此方式下可一次性读、写所有的RAM的31个字节。
要特别说明的是备用电源B1，可以用电池或者超级电容器（0.1F以上）。
虽然DS1302在主电源掉电后的耗电很小，但是，如果要长时间保证时钟正常，最好选用小型充电电池。
可以用老式电脑主板上的3.6V充电电池。
如果断电时间较短（几小时或几天）时，就可以用漏电较小的普通电解电容器代替。
100μF就可以保证1小时的正常走时。
DS1302在第一次加电后，必须进行初始化操作。
初始化后就可以按正常方法调整时间。
结论：
DS1302存在时钟精度不高，易受环境影响，出现时钟混乱等缺点。
DS1302可以用于数据记录，特别是对某些具有特殊意义的数据点的记录，能实现数据与出现该数据的时间同时记录。
这种记录对长时间的连续测控系统结果的分析及对异常数据出现的原因的查找具有重要意义。
传统的数据记录方式是隔时采样或定时采样，没有具体的时间记录，因此，只能记录数据而无法准确记录其出现的时间；
若采用单片机计时，一方面需要采用计数器，占用硬件资源，另一方面需要设置中断、查询等，同样耗费单片机的资源，而且，某些测控系统可能不允许。
但是，如果在系统中采用时钟芯片DS1302，则能很好地解决这个问题。
5、12864液晶介绍及应用
5.112864液晶介绍及应用
12864是一种具有4位/8位并行、2线或3线串行多种接口方式，内部含有国标一级、二级简体中文字库的点阵图形液晶显示模块；
由该模块构成的液晶显示方案与同类型的图形点阵液晶显示模块相比，不论硬件电路结构或显示程序都要简洁得多，且该模块的价格也略低于相同点阵的图形液晶模块。
5.1.1基本特性:
●
低电源电压（VDD:
+3.0--+5.5V）
显示分辨率:
128×
64点
内置汉字字库，提供8192个16×
16点阵汉字（简繁体可选）
内置128个16×
8点阵字符
2MHZ时钟频率
显示方式：
STN、半透、正显
驱动方式：
1/32DUTY，1/5BIAS
视角方向：
6点
背光方式：
侧部高亮白色LED，功耗仅为普通LED的1/5—1/10
通讯方式：
串行、并口可选
内置DC-DC转换电路，无需外加负压
无需片选信号，简化软件设计
●工作温度:
0℃-+55℃,存储温度:
-20℃-+60℃
方框图
3、外形尺寸图
5.1.2模块接口说明
2.2并行接口
管脚号
管脚名称
电平
管脚功能描述
1
VSS
0V
电源地
2
VCC
3.0+5V
电源正
3
V0
-
对比度（亮度）调整
4
RS（CS）
H/L
RS=“H”,表示DB7——DB0为显示数据
RS=“L”,表示DB7——DB0为显示指令数据
5
R/W（SID）
R/W=“H”,E=“H”,数据被读到DB7——DB0
R/W=“L”,E=“H→L”,DB7——DB0的数据被写到IR或DR
6
E（SCLK）
使能信号
7
DB0
三态数据线
8
DB1
9
DB2
10
DB3
11
DB4
12
DB5
13
DB6
14
DB7
15
PSB
H：
8位或4位并口方式，L：
串口方式（见注释1）
16
NC
空脚
17
/RESET
复位端，低电平有效（见注释2）
18
VOUT
LCD驱动电压输出端
19
A
VDD
背光源正端（+5V）（见注释3）
20
K
背光源负端（见注释3）
5.1.3模块主要硬件构成说明
控制器接口信号说明：
1、1、RS，R/W的配合选择决定控制界面的4种模式：
RS
R/W
功能说明
L
MPU写指令到指令暂存器（IR）
H
读出忙标志（BF）及地址记数器（AC）的状态
MPU写入数据到数据暂存器（DR）
MPU从数据暂存器（DR）中读出数据
2、E信号
E状态
执行动作
结果
高——>
低
I/O缓冲——>
DR
配合/W进行写数据或指令
高
DR——>
I/O缓冲
配合R进行读数据或指令
低/低——>
无动作
●忙标志:
BF
BF标志提供内部工作情况.BF=1表示模块在进行内部操作,此时模块不接受外部指令和数据.BF=0时,模块为准备状态,随时可接受外部指令和数据.
利用STATUSRD指令,可以将BF读到DB7总线,从而检验模块之工作状态.
●字型产生ROM（CGROM）
字型产生ROM（CGROM）提供8192个此触发器是用于模块屏幕显示开和关的控制。
DFF=1为开显示（DISPLAYON）,DDRAM的内容就显示在屏幕上，DFF=0为关显示（DISPLAYOFF
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