基于凌陽(yáng)單片機(jī)的多功能電子秘書(shū)軟件的設(shè)計(jì)

1、西南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告學(xué) 院信息工程學(xué)院專業(yè)班級(jí)通信0303姓 名羅佩紅學(xué) 號(hào)20035196題 目基于凌陽(yáng)單片機(jī)的多功能電子秘書(shū)軟件的設(shè)計(jì)題目類(lèi)型設(shè)計(jì)型一、選題背景及依據(jù)（簡(jiǎn)述國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀、生產(chǎn)需求狀況，說(shuō)明選題目的、意義，列出主要參考文獻(xiàn)）1.1 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀單片機(jī)是為了實(shí)現(xiàn)控制功能而設(shè)計(jì)的一種微型計(jì)算機(jī)，它的應(yīng)用首先是控制功能，即實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)控制。目前單片機(jī)滲透到我們生活的各個(gè)領(lǐng)域，幾乎很難找到哪個(gè)領(lǐng)域沒(méi)有單片機(jī)的蹤跡。導(dǎo)彈的導(dǎo)航裝置，飛機(jī)上各種儀表的控制，計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)通訊與數(shù)據(jù)傳輸，工業(yè)自動(dòng)化過(guò)程的實(shí)時(shí)控制和數(shù)據(jù)處理，廣泛使用的各種智能ic卡，民用豪華轎車(chē)的安全保障系統(tǒng)

2、，錄像機(jī)、攝像機(jī)、全自動(dòng)洗衣機(jī)的控制，以及程控玩具、電子寵物等等，這些都離不開(kāi)單片機(jī)。更不用說(shuō)自動(dòng)控制領(lǐng)域的機(jī)器人、智能儀表、醫(yī)療器械了。由于被控制對(duì)象的種類(lèi)繁多，其應(yīng)用也非常廣泛，所以目前有關(guān)單片機(jī)的各方面研究非常迅猛。國(guó)內(nèi)外很多公司加入到單片機(jī)研發(fā)的隊(duì)伍中，并且每個(gè)公司的產(chǎn)品都各具特色，例如：美國(guó)motorola公司從m6800開(kāi)始，開(kāi)發(fā)了廣泛的品種，4位、8位、16位、32位的單片機(jī)都能生產(chǎn)，其單片機(jī)的特點(diǎn)之一是在同樣的速度下所用時(shí)鐘頻率較其他單片機(jī)低，因而它的抗干擾能力強(qiáng)，適應(yīng)于惡劣環(huán)境下。microsoft生產(chǎn)的microchip單片機(jī)重要產(chǎn)品是pic16c系列和17c系列8位單片機(jī)

3、，其cpu采用risc結(jié)構(gòu)，采用harvard雙總線結(jié)構(gòu)，指令簡(jiǎn)單，運(yùn)行速度快，低工作電壓，低功耗等優(yōu)點(diǎn)。我國(guó)的凌陽(yáng)科技公司的單片機(jī)技術(shù)研究也十分迅速，其生產(chǎn)的凌陽(yáng)系列單片機(jī)具有體積小、集成度高、可靠性好、易于擴(kuò)展、較強(qiáng)的中斷能力、出色的語(yǔ)音功能等優(yōu)點(diǎn)被廣泛運(yùn)用在數(shù)字信號(hào)處理，開(kāi)發(fā)便攜式移動(dòng)終端，開(kāi)發(fā)嵌入式計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)等多個(gè)領(lǐng)域。國(guó)內(nèi)外單片機(jī)發(fā)展如此迅速，加快了世界生產(chǎn)自動(dòng)化、數(shù)字化產(chǎn)品的步伐，同時(shí)也加大的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)的力度，更有效地促進(jìn)技術(shù)落后的國(guó)家的發(fā)展。因此，單片機(jī)的學(xué)習(xí)、開(kāi)發(fā)與應(yīng)用將造就一批計(jì)算機(jī)應(yīng)用與智能化控制科學(xué)家、工程師。1.2 選題的目的和意義單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域越來(lái)越廣泛，無(wú)論是在

4、生活，生產(chǎn)上，單片機(jī)無(wú)處不在。凌陽(yáng)spce061a單片機(jī)作為一款語(yǔ)音功能卓越的16位單片機(jī)受到越來(lái)越多業(yè)內(nèi)人士的青睞，因此順應(yīng)單片機(jī)發(fā)展的要求，學(xué)習(xí)凌陽(yáng)單片機(jī)的軟件設(shè)計(jì)是我們學(xué)習(xí)的需求，也是適應(yīng)社會(huì)智能化、自動(dòng)化的趨勢(shì)。用以方便人們?nèi)粘Ｉ钏瓒O(shè)計(jì)的電子秘書(shū)，是以能完成對(duì)日常事務(wù)的高效管理為設(shè)計(jì)方向。信息爆炸的時(shí)代，生活節(jié)奏不斷加快，人們每天需要處理大量的文件和數(shù)據(jù)，繁忙的事務(wù)難免會(huì)被遺忘，設(shè)計(jì)具有語(yǔ)音播報(bào)的電子秘書(shū)能做好一周或更長(zhǎng)時(shí)間的工作學(xué)習(xí)計(jì)劃，及時(shí)提醒日程等多種用途，以避免工作生活中出現(xiàn)不必要的失誤?；诹桕?yáng)單片機(jī)的電子秘書(shū)軟件設(shè)計(jì)，該題目拓展思維，結(jié)合實(shí)際生活，將日常生活中常見(jiàn)的單

5、片機(jī)控制電子設(shè)備的功能巧妙的結(jié)合。通過(guò)軟件設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)一臺(tái)具有智能時(shí)鐘、lcd顯示、外擴(kuò)可存儲(chǔ)音樂(lè)、測(cè)溫度或濕度的多功能電子秘書(shū)。進(jìn)而和硬件結(jié)合達(dá)到實(shí)用的目的。通過(guò)這樣的設(shè)計(jì)使我們了解單片機(jī)行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)，使我們能深入理解凌陽(yáng)單片機(jī)的工作原理，使我們能熟練掌握凌陽(yáng)單片機(jī)的ide編程環(huán)境和編程語(yǔ)音，同時(shí)還能使我們了解外接存儲(chǔ)器和lcd顯示模塊等其他外接設(shè)備，另外能培養(yǎng)我們理論分析的能力、檢索資料的能力、電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)的能力、實(shí)際動(dòng)手的能力、分析排除故障的能力以及創(chuàng)新設(shè)計(jì)的能力等。1.3 參考文獻(xiàn)1曾鵬，林贊，朱曉燕16位單片機(jī)的語(yǔ)音信號(hào)處理技術(shù)的研究j江漢大學(xué)學(xué)報(bào)，2003，31（01）2楊靜，施麗

6、婷智能溫度傳感器ds18b20在溫度控制系統(tǒng)下的應(yīng)用j工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，2006，19（06）3鐘寒梅凌陽(yáng)單片機(jī)簡(jiǎn)介j國(guó)外電子元器件，2002，（09）4張向艷常用lcd在（fm12232a）在spca061a上的應(yīng)用j電子質(zhì)量，2004，（03）5雷思孝，李伯成智能語(yǔ)音播報(bào)時(shí)鐘控制器j奔跑的單片機(jī)，2006，（06）6彭宣戈16位單片機(jī)原理及應(yīng)用m北京：北京航空航天大學(xué)出版社，20067何永泰，肖麗仙基于單片機(jī)的通用示波器存儲(chǔ)功能擴(kuò)展設(shè)計(jì)j國(guó)外電子元器件，2006，（01）.8梁光勝，胡紅，王書(shū)勛，李長(zhǎng)春.基于凌陽(yáng)單片機(jī)的漢字點(diǎn)陣條屏的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)j.現(xiàn)在電子技術(shù)，2006，（23）.9胡軍輝，

7、王蓓蕾，李晶皎.基于凌陽(yáng)單片機(jī)的語(yǔ)音信號(hào)實(shí)時(shí)采集j.單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用，2003，（04）.10劉毅敏.基于凌陽(yáng)單片機(jī)的嵌入式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)j.現(xiàn)代電子技術(shù)，2005，（12）.11張平均，陳志華.spce061a單片機(jī)與液晶顯示模塊hs12864-1的接口及其編程j.微計(jì)算機(jī)信息，2005，（05）.12馬忠梅，李月香.單片機(jī)內(nèi)部資源的c語(yǔ)言編程j.微計(jì)算應(yīng)用，1997，（03）.13zhang hai-li，li jun-desimilarities and dissimilarities between single-chip microcomputer language

8、c and high-level programming language cjjournal of hunan padio and febevision university,2002,(04).14gong dong-meic-language implemented data processing by one-chip microprocessor and its applicationjjournal of huaqiao university(natural science),2003,(01)15he yu-kaitth application of scm in control

9、 systemjjournal of jinzhou teachers college (natural sciences edition),2003,(03)二、主要研究（設(shè)計(jì)）內(nèi)容、研究（設(shè)計(jì)）思想及工作方法或工作流程2.1 研究?jī)?nèi)容基于凌陽(yáng)單片機(jī)的電子秘書(shū)軟件設(shè)計(jì)，參照相關(guān)電子儀器，常用傳感器，常用家用電氣的功能和目前凌陽(yáng)單片機(jī)的各種產(chǎn)品，以編程為主開(kāi)發(fā)一套能實(shí)現(xiàn)多種功能的電子秘書(shū)，包括智能時(shí)鐘功能，lcd顯示功能，外擴(kuò)可存儲(chǔ)音樂(lè)功能，可測(cè)溫度或濕度功能的。開(kāi)發(fā)該多功能電子秘書(shū)軟件需要使用凌陽(yáng)公司的ide集成開(kāi)發(fā)軟件，此ide開(kāi)發(fā)環(huán)境操作簡(jiǎn)單，提供了多種編程語(yǔ)言。在本次電子秘書(shū)軟件的開(kāi)發(fā)

10、中，我將使用c語(yǔ)言進(jìn)行開(kāi)發(fā)，在ide編輯器中編寫(xiě)智能時(shí)鐘，lcd驅(qū)動(dòng)，溫度監(jiān)控等功能的軟件部分，使該電子秘書(shū)的軟件調(diào)試無(wú)誤，并且能有效的結(jié)合電子秘書(shū)的硬件部分實(shí)現(xiàn)所有功能，使該電子秘書(shū)成為一臺(tái)集智能的、實(shí)用的、方便的多功能電子秘書(shū)。2.1.1 基本要求1）學(xué)習(xí)凌陽(yáng)單片機(jī)的硬件編程語(yǔ)言和單片機(jī)編程實(shí)錄和流程；2）實(shí)現(xiàn)智能時(shí)鐘功能，包括鬧鈴，整點(diǎn)和半點(diǎn)報(bào)時(shí)，具有不同語(yǔ)音，有短時(shí)斷電記憶功能。利用它可以簡(jiǎn)單做好一周或更長(zhǎng)時(shí)間的工作學(xué)習(xí)計(jì)劃；3）完成lcd驅(qū)動(dòng)、lcd顯示（以多種模式顯示時(shí)鐘）；4）對(duì)硬件采集到的溫度或濕度信號(hào)的處理，并對(duì)溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控、語(yǔ)音播報(bào)等；5）外擴(kuò)存儲(chǔ)器可存儲(chǔ)音樂(lè)。2.1.

11、2 擴(kuò)展部分 1）通過(guò)usb設(shè)備系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)spce061a與pc機(jī)之間的簡(jiǎn)單通訊，借此實(shí)現(xiàn)外擴(kuò)存儲(chǔ)器存儲(chǔ)音樂(lè)的功能； 2）通過(guò)語(yǔ)音識(shí)別使單片機(jī)語(yǔ)音播報(bào)，實(shí)現(xiàn)音樂(lè)播放； 3）spce061a的io端口擴(kuò)展。2.2 設(shè)計(jì)思想基于凌陽(yáng)單片機(jī)的多功能電子秘書(shū)軟件的設(shè)計(jì)中，是采用凌陽(yáng)十六位spce061a單片機(jī)。spce061a是凌陽(yáng)科技研發(fā)生產(chǎn)的一款高性價(jià)比十六位單片機(jī)，可以非常方便靈活的實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音的錄放功能，該芯片擁有8路10位精度的adc，其中一路為音頻轉(zhuǎn)換通道，并且內(nèi)置有自動(dòng)增益電路。這為實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音錄入提供了方便的硬件條件。兩路10精度的dac，只需要外接功放即可完成語(yǔ)音的播放。電子秘書(shū)所要求的語(yǔ)音

12、播報(bào)、溫度實(shí)時(shí)監(jiān)控等功能，基于spce061a單片機(jī)設(shè)計(jì)都可以達(dá)到理想的效果。凌陽(yáng)十六位單片機(jī)具有高效率的指令系統(tǒng)和集成開(kāi)發(fā)環(huán)境ide，該開(kāi)發(fā)環(huán)境支持標(biāo)準(zhǔn)c語(yǔ)言，可以實(shí)現(xiàn)c語(yǔ)言與凌陽(yáng)匯編語(yǔ)言的互相調(diào)用，并且，提供了語(yǔ)音錄放的庫(kù)函數(shù)。對(duì)于以編程為主的軟件設(shè)計(jì)，ide集成開(kāi)發(fā)環(huán)境為電子秘書(shū)的軟件設(shè)計(jì)提供方便，高效的環(huán)境。在本設(shè)計(jì)中，用c語(yǔ)言進(jìn)行編程。c語(yǔ)言是一種結(jié)構(gòu)化語(yǔ)言，它層次清晰，便于按模塊化方式組織程序，易于調(diào)試和維護(hù)。電子秘書(shū)的軟件設(shè)計(jì)按其功能分為若干個(gè)模塊，每個(gè)模塊又有若干個(gè)子程序組成，以求做到思路清晰，便于調(diào)試。c語(yǔ)言具有豐富的運(yùn)算符和數(shù)據(jù)類(lèi)型，便于實(shí)現(xiàn)各類(lèi)復(fù)雜的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，因此便于利用

13、spce061a單片機(jī)的2hz時(shí)基計(jì)時(shí)，進(jìn)行年歷計(jì)算。lcd顯示可以c語(yǔ)言設(shè)計(jì)結(jié)合硬件器件實(shí)現(xiàn)。對(duì)溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，語(yǔ)音播報(bào)功能的實(shí)現(xiàn)，是利用ds18b20智能傳感器提供溫度數(shù)字信號(hào)，采用spce061a進(jìn)行溫度控制。2.3 設(shè)計(jì)方法與工作流程2.3.1 基于spce061a單片機(jī)的智能時(shí)鐘設(shè)計(jì)本課題設(shè)計(jì)的智能時(shí)鐘，是利用spce061a單片機(jī)的2hz時(shí)基計(jì)時(shí)，進(jìn)行年月日時(shí)分秒計(jì)時(shí)、根據(jù)設(shè)定時(shí)間進(jìn)行語(yǔ)音報(bào)時(shí)、可按照設(shè)定的時(shí)間進(jìn)行相應(yīng)的控制。另外智能時(shí)鐘的斷電記憶功能是利用一個(gè)io端口監(jiān)控電源脈沖，若無(wú)脈沖，及時(shí)保存數(shù)據(jù)。智能時(shí)鐘的整個(gè)程序分為主程序、鍵盤(pán)掃描子程序、萬(wàn)年歷計(jì)算子程序、校時(shí)子程序

14、、語(yǔ)音播放子程序幾部分。程序按照結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)，所有功能都可通過(guò)調(diào)用子程序完成。主程序不復(fù)雜，流程圖如圖1所示。spce061a具有低功耗的睡眠模式，在睡眠模式下功耗電流可降到幾個(gè)，睡眠模式可以通過(guò)按鍵中斷喚醒。鍵盤(pán)掃描子程序主要是利用主程序的循環(huán)掃描，主程序循環(huán)依次，掃描一次按鍵。當(dāng)連續(xù)n次掃描到的鍵值都一樣時(shí)，則說(shuō)明是穩(wěn)定的按鍵值；萬(wàn)年歷計(jì)算子利用2hz中斷做時(shí)鐘源進(jìn)行計(jì)時(shí)，每?jī)纱沃袛嗝爰?，并進(jìn)行年歷計(jì)算；校時(shí)子程序中系統(tǒng)擴(kuò)展三個(gè)按鍵用于報(bào)時(shí)及校正時(shí)間；報(bào)時(shí)是利用凌陽(yáng)語(yǔ)音壓縮與播報(bào)技術(shù)，根據(jù)設(shè)置的語(yǔ)音函數(shù)實(shí)現(xiàn)播放和事件提示。2.3.2 lcd顯示 lcd顯示選用市場(chǎng)上常見(jiàn)的內(nèi)藏sed15

15、20控制器的圖形液晶顯示模塊，所選擇的液晶屏型號(hào)為fm12232a（能提供漢字顯示和圖片顯示），sed1520集行、列驅(qū)動(dòng)器和控制器于一體，被廣泛用于小規(guī)模液晶顯示模塊，內(nèi)置2560位顯示ram區(qū)。具有16個(gè)行驅(qū)動(dòng)輸出和61個(gè)列驅(qū)動(dòng)輸出。應(yīng)用lcd（fm12232a）的軟件程序結(jié)構(gòu)包括：系統(tǒng)初始化，lcd初始化，漢字顯示，動(dòng)態(tài)圖片顯示，語(yǔ)音播放。主程序流程圖如圖2所示。 無(wú)鍵 有鍵 初始化鍵掃描按鍵處理調(diào)整萬(wàn)年歷進(jìn)入睡眠2hz中斷喚醒鍵喚醒圖1 智能時(shí)鐘主程序流程圖2.3.3 基于凌陽(yáng)單片機(jī)測(cè)溫度對(duì)溫度的測(cè)量中主要利用傳感器進(jìn)行溫度信號(hào)采集。在本設(shè)計(jì)中，溫度測(cè)量系統(tǒng)由ds18b20提供溫度數(shù)字

16、信號(hào)（ds18b20是dallas公司推出的智能傳感器，它具有轉(zhuǎn)換速度快，轉(zhuǎn)換精度高的特點(diǎn)），采用凌陽(yáng)十六位單片機(jī)spceo61a進(jìn)行溫度測(cè)量，具有溫度數(shù)字實(shí)時(shí)顯示、語(yǔ)音播報(bào)等功能。本系統(tǒng)由三大部分組成：數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)輸出。其中溫度信號(hào)由智能型溫度傳感器ds18b20采集，ds18b20在其內(nèi)部直接完成a/d轉(zhuǎn)換，通過(guò)單線總線輸出數(shù)字信號(hào)，送入凌陽(yáng)單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。凌陽(yáng)單片機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)處理，采用c語(yǔ)言和凌陽(yáng)匯編語(yǔ)言結(jié)合的方法完成軟件設(shè)計(jì)。數(shù)據(jù)輸出部分完成溫度數(shù)字實(shí)時(shí)顯示、語(yǔ)音播報(bào)。主程序是整個(gè)軟件設(shè)計(jì)的主干線，完成低層的溫度傳感器、音頻輸出和lcd顯示等硬件接口驅(qū)動(dòng)工作。主程序開(kāi)始先

17、對(duì)io口及ds18b20鍵盤(pán)進(jìn)行初始化，啟動(dòng)中斷，取鍵值，進(jìn)入鍵值處理子程序，若是處于溫度確定狀態(tài)，則進(jìn)入測(cè)量溫度處理子程序，顯示測(cè)量溫度，進(jìn)行語(yǔ)音播報(bào)。主程序流程圖如圖3。開(kāi)始系統(tǒng)初始化lcd初始化漢字顯示語(yǔ)音播放初始化動(dòng)態(tài)圖片顯示圖2 lcd顯示主程序 有鍵無(wú)鍵io端口初始化ds18b20鍵盤(pán)初始化顯示測(cè)量溫度鍵掃描語(yǔ)音播報(bào)鍵值處理圖3 溫度測(cè)量主程序流程圖2.3.4擴(kuò)展部分 擴(kuò)展部分包括io端口的擴(kuò)展、擴(kuò)展存儲(chǔ)器、語(yǔ)音識(shí)別功能擴(kuò)展和音樂(lè)播放功能擴(kuò)展，運(yùn)用spba01b可對(duì)spce061a進(jìn)行io擴(kuò)展和存儲(chǔ)器擴(kuò)展。由凌陽(yáng)開(kāi)發(fā)的由凌陽(yáng)公司開(kāi)發(fā)的可級(jí)連的單片總線擴(kuò)展芯片spba01b具有接口簡(jiǎn)

18、單、擴(kuò)展能力強(qiáng)、易于應(yīng)用的特點(diǎn)，極大的適應(yīng)了語(yǔ)音、圖像處理系統(tǒng)和需要總線擴(kuò)展的其它系統(tǒng)之需求。spba01b芯片用11個(gè)io口可擴(kuò)展4mbytes的memory或25個(gè)io口；可最多7個(gè)spba01b級(jí)聯(lián)；支持支持各種memory類(lèi)型的擴(kuò)展，比如：sram、rom、eprom、eeprom 和flash。 io端口的擴(kuò)展部分的軟件設(shè)計(jì)要完成io端口的初始化和io端口的驅(qū)動(dòng)，以及各芯片連接接口的驅(qū)動(dòng)。spce061a使用spba01b外擴(kuò)存儲(chǔ)器的時(shí)候，可以外擴(kuò)flash w29c040，其主程序如圖4所示。語(yǔ)音識(shí)別過(guò)程首先要濾除輸入語(yǔ)音信號(hào)的噪音和進(jìn)行預(yù)加重處理，提升高頻分量，然后用線形預(yù)測(cè)系數(shù)等方法進(jìn)行頻譜分析，找出語(yǔ)音的特征參數(shù)作為未知模式，接著與預(yù)先存儲(chǔ)的標(biāo)準(zhǔn)式進(jìn)行比較，當(dāng)輸入的未知模式與標(biāo)準(zhǔn)式的特征相一致時(shí)，便被機(jī)器識(shí)別，產(chǎn)生識(shí)別結(jié)果輸出。 音樂(lè)播放是將存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)的語(yǔ)音數(shù)據(jù)順序取出，解碼后，以8khz的速率進(jìn)行d/a轉(zhuǎn)換輸出，經(jīng)電容濾波后，恢復(fù)原始語(yǔ)音波形，經(jīng)過(guò)三極管驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器放音。放音的解碼是靠調(diào)用庫(kù)函數(shù)完成的，我們只需要完成數(shù)據(jù)的存入和讀出即可。i/o設(shè)置ci置高（ci為片選信號(hào)）（）（設(shè)置volume id（寄存器$000dh）設(shè)置cfg（文件格式）（）設(shè)置bank讀/寫(xiě)操作end圖4 外擴(kuò)存儲(chǔ)器主程序2.3.5設(shè)計(jì)平臺(tái) 硬件環(huán)境：凌陽(yáng)spce