畢業(yè)設(shè)計單片機(jī)控制的多聲報警裝置設(shè)計

1、單片機(jī)控制的多聲報警裝置設(shè)計 摘 要目前基于單片機(jī)的語音報警系統(tǒng)的應(yīng)用越來越廣泛。針對各種各樣的報警系統(tǒng)及其報警聲音，本文設(shè)計了由單片機(jī)at89c51及數(shù)碼語音芯片isd2560組成的電腦語音系統(tǒng)，并設(shè)計出了系統(tǒng)的硬件電路，給出了錄、放音實(shí)用的源程序。用單片機(jī)at89c51和錄放時間達(dá)60s的數(shù)碼語音芯片isd2560設(shè)計了一套智能語音錄放系統(tǒng)。本設(shè)計用按鍵來替代不同的觸發(fā)信號，并將信號傳輸進(jìn)c51單片機(jī)。通過程序控制語音芯片2560實(shí)現(xiàn)了語音的分段錄取，通過軟件的修改還可以實(shí)現(xiàn)整段錄取，循環(huán)播放，并可加鎖存器74hc573控制信號的輸出，這樣在遇到不同情況時就可以發(fā)出不同的報警聲音。關(guān)鍵詞：

2、語音報警、at89c51、isd2560、語音錄放系統(tǒng)。the single-chip microcomputer control multiple voice alarm deviceabstract: at present, the application of voice alarm system which is based on microcontroller having more and more widely. according to various kinds of alarm system and its alarm sound, designed a computer

3、voice system by single-chip microcomputer at89c51 and digital voice chip isd2560 composition. and designed a system hardware circuit, gives a source program by the record, playback practical.a set of intelligent voice recording system was designed by single-chip microcomputer at89c51 and recording t

4、ime of isd2560 60s digital voice chip，this design with buttons instead of different trigger signal, and have a signal transmission into c51 microcontroller. through the program control pronunciation chip 256 realized the voice of subsection admissions，and through the software revision also can reali

5、ze segmental admitted and looping，and can add latches 74hc573 control signal output，so that in different conditions can be met when the alarm sound differ.keywords: voice alarm、 at89c51、isd2560 、voice recording system .目錄第一章 前言11.1 本設(shè)計的背景和意義11.2 單片機(jī)的發(fā)展前景11.3 語音芯片的現(xiàn)狀21.4 本文的研究內(nèi)容：4第二章 總體設(shè)計方案52.1 制定不同方

6、案并選擇52.1.1 制定的三種方案52.1.2 最終選定的方案以及理由72.2 硬件選擇72.3 軟件選擇82.4 本設(shè)計的主要任務(wù)和要求9第三章 主要芯片簡介103.1 單片機(jī)at89c51概述103.1.1 主要特性和基本組成103.1.2 結(jié)構(gòu)及主要管腳說明113.2 isd2560 語音芯片的主要功能特性及其引腳功能143.2.1 isd2560 語音芯片的主要功能特性143.2.2 isd2560 語音芯片的結(jié)構(gòu)和引腳功能14第四章 硬件設(shè)計174.1 單片機(jī)的最小系統(tǒng)174.2 at89c51 語音控制電路的原理圖204.3 isd2560語音芯片錄/放音電路的原理圖214.4

7、揚(yáng)聲器和話筒的電路224.5總的電路圖22第五章 軟件設(shè)計245.1本次設(shè)計所用的主要軟件245.2 at89c51 單片機(jī)定時器/控制器控制265.2.1 工作模式寄存器tomd265.2.2 控制寄存器tcon275.3 isd2560 錄放音軟件設(shè)計275.3.1 isd2560 操作模式295.3.2 分段錄放音295.4 程序流程圖305.5 程序設(shè)計的幾個要點(diǎn)32第六章 實(shí)物356.1 實(shí)物制作356.2 實(shí)物總圖36結(jié)論37致謝38參考文獻(xiàn)39附錄40附1：本設(shè)計程序(全)40附2：總電路圖（大圖）4446 第一章 前言1.1 本設(shè)計的背景和意義傳統(tǒng)的報警設(shè)施的方式單一，不能充分

8、體現(xiàn)當(dāng)時的情況，也不能為工作人員及時反應(yīng)當(dāng)時的情況，為避免給日常生活和工作造成不可彌補(bǔ)的損失，設(shè)計了此應(yīng)用。人力防范往往受時間、地域、人員素質(zhì)和精力等因素的影響，亦難免出判斷漏洞和失誤，不能及時做出相應(yīng)的補(bǔ)救措施。此應(yīng)用在家用電器、玩具、安全保衛(wèi)、軍事技術(shù)、工業(yè)控制以及人們的日常生活等多領(lǐng)域的應(yīng)用十分廣泛。本設(shè)計能實(shí)時的反映當(dāng)時的實(shí)際狀況，采用多聲音來報警，在設(shè)計過程中采用大量的現(xiàn)代單片機(jī)科技技術(shù)和信號傳輸技術(shù)實(shí)現(xiàn)此設(shè)計。不僅僅體現(xiàn)了科技的重要性，更為越來越方便的生活與工作創(chuàng)造了無與倫比的財富。語音是人類最自然、方便、快捷的交流方式,讓人和機(jī)器能夠通過自然語音進(jìn)行交流是人們長期以來的夢想。隨著

9、單片機(jī)的技術(shù)的日益發(fā)展，人們已經(jīng)不再滿足于鍵盤輸入，“屏顯輸出”這樣傳統(tǒng)的輸入/輸出方式，希望擁有更友好的人機(jī)界面，更便捷的操作方式。具有語音功能的單片機(jī)多方位報警系統(tǒng)于是應(yīng)運(yùn)而生，而且得到了廣泛的應(yīng)用。近年來計算機(jī)在各行業(yè)的日益普及應(yīng)用，給各行業(yè)帶來了嶄新的面貌。與此同時用戶逐步對各種計算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)提出了更高的要求，他們希望自己的系統(tǒng)有更高的自動化程度和更方便的人機(jī)界面。語音技術(shù)的進(jìn)展給這種應(yīng)用需要提供了一種有力的技術(shù)支持，逐漸被廣大用戶所接受，并廣泛用于各種需要語音響應(yīng)的場合。智能生產(chǎn)、儀表監(jiān)測、監(jiān)控設(shè)備、工業(yè)控制系統(tǒng)等都有這種需求。所以研究語音報警器對生產(chǎn)，生活都有極其重要的意義。1.2

10、 單片機(jī)的發(fā)展前景單片機(jī)現(xiàn)在已越來越廣泛地應(yīng)用于智能儀表、工業(yè)控制、日常生活等很多領(lǐng)域，可以說單片機(jī)的應(yīng)用已滲透到人類的生活、工作的每一個角落，這說明它和我們每個人的工作、生活密切相關(guān)，也說明我們每個人都有可能和有機(jī)會利用單片機(jī)去改造你身邊的儀器、產(chǎn)品、工作與生活環(huán)境。而對于單片機(jī)未來50年的發(fā)展前景來說，中國使用單片機(jī)的歷史只有短短的30年，在初始的短短五年時間里 發(fā)展極為迅速。1986 年在上海召開了全國首屆單片機(jī)開 發(fā)與應(yīng)用交流會，很多地區(qū)還成立了單片微型計算機(jī)應(yīng)用協(xié)會，那是全國形成的第一次高潮。單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)飛速發(fā)展，我們上因特網(wǎng)輸入一個“單片機(jī)”的搜 索，將會看到上萬個介紹單片機(jī)的網(wǎng)

11、站，這還不包括國外的。電子界，在2003年7月，（91獵頭網(wǎng)）在上海、廣州、北京等大城市所做的一次專業(yè)人才需求報告中，單片機(jī)人才的需求量位居第一。 大家都有些奇怪一塊小小的片子，為何有這樣的魔力？我們首先從它的構(gòu)成說起：單片機(jī)，亦稱單片微電腦 或單片微型計算機(jī)。它是把中央處理器（cpu）、隨機(jī)存取存儲器（ram）、只讀存儲器（rom）、輸入/輸出端口（i/0）等主要計算機(jī)功能部件都集成在一塊集成電路芯片上的微型計算機(jī)，正因?yàn)槿绱怂鸥淖兞宋业纳?。它為我們改變了什么？縱觀我們現(xiàn)在生活的各個領(lǐng)域，從導(dǎo)彈的導(dǎo)航裝置，到飛機(jī)上各種儀表的控制，從計算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)通訊與數(shù)據(jù)傳輸，到工業(yè)自動化過程的實(shí)時控制和

12、數(shù)據(jù)處理，以及我們生活中廣泛使用的各種智能ic卡、電子寵物等，這些都離不開單片機(jī)。以前沒有單片機(jī)時，這些 東西也能做，但是只能使用復(fù)雜的模擬電路，然而這樣做出來的產(chǎn)品不僅體積大，而且成本高，并且由于長期使用，元器件不斷老化，控制的精度自然也會達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)。在單片機(jī)產(chǎn)生后，我們就將控制這些東西變?yōu)橹悄芑?，我們只需要在單片機(jī)外圍接一點(diǎn)簡單的接口電路，核心部分只是由人為的寫入程序來完成。這樣產(chǎn)品的體積變小了，成本也降低了，長期使用也不會擔(dān)心精度達(dá)不到了。所以，它的魔力不僅是在現(xiàn)在，在將來將會有更多的人來接受它、使用它。據(jù)統(tǒng)計，我國的單片機(jī)年容量已達(dá)3億片，且每年以大約20%的速度增長，但相對于世界市

13、場我國的占有率還不到1%。特別是沿海地區(qū)的玩 具廠等生產(chǎn)產(chǎn)品多數(shù)用到單片機(jī)，并不斷地輻射向內(nèi)地。所以，學(xué)習(xí)單片機(jī)在我國是有著廣闊前景的1。 1.3 語音芯片的現(xiàn)狀在聲學(xué)領(lǐng)域，單片機(jī)技術(shù)與各種語音芯片相結(jié)合，即可完成語音的合成技術(shù)，使得單片機(jī)語音系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)成為可能。所謂語音芯片就是在人工或者控制器的控制下可以錄音和放音的芯片。語音信號為模擬量，語音芯片存儲播放聲音的基本工作方式：聲音模擬量a/d存儲d/a模擬量播放。采用這種方式的語音芯片的外圍電路比較復(fù)雜，聲音質(zhì)量也有一定的失真，而另一類語音芯片采用eeprom存儲方法將模擬語音數(shù)據(jù)直接寫入半導(dǎo)體存儲單元中，不需要另加a/d和d/a轉(zhuǎn)換電路，使

14、用方便，且語音音質(zhì)自然。語音芯片的發(fā)展是極其迅速的，語音ic有很多種類，隨著技術(shù)的發(fā)展，新產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)，原來可望而不可及的昂貴品種也能進(jìn)入廉價的市場領(lǐng)域，原來設(shè)計控制都極為復(fù)雜的品種也隨著集成技術(shù)的發(fā)展變得非常簡單，因此，語音ic領(lǐng)域充滿了生機(jī)和活力，如：隨錄隨放型語聲ic。這類ic具有完整的錄音機(jī)功能，和錄音磁帶機(jī)一樣，它可以自由地通過話筒或模擬音頻線路來進(jìn)行錄音，把語聲存儲到ic內(nèi)部，在用戶需要的時候，就可以還原存儲的語聲通過驅(qū)動喇叭放音。這其中又分幾種類型：1、怕斷電且語聲的存儲、保存需要比較大的電流的語聲ic。像外語復(fù)讀機(jī)里的語聲復(fù)讀芯片。這種電路以dram動態(tài)存儲器ic為介質(zhì), 它需

15、要不斷內(nèi)部刷新，要保存其中的語聲還需要比較大的電流消耗，通常需要幾個到幾十個毫安，一斷電內(nèi)部存儲的語聲就全部丟失了。特點(diǎn)是dram的價格便宜，如果使用有個別壞損單元的adram就更便宜。這種adram在電腦等需要精密計算的產(chǎn)品中是不能使用的，但在語聲存儲中只是多了一點(diǎn)點(diǎn)噪音對使用沒有太大影響，因而在復(fù)讀機(jī)中廣泛使用。2、怕斷電且語聲保存需要很小的電流的語聲ic。像一些錄音賀卡，這種語聲ic以sram靜態(tài)存儲器ic為介質(zhì)，斷電時保存的數(shù)碼語聲即丟失，但維持保存的工作電流很小，通常只有幾微安，在錄音賀卡等錄音禮品中常將幾?？凼诫姵厍度氲疆a(chǎn)品中, 這樣可以保存錄音幾個月甚至一年多。特點(diǎn)是只用很小的電

16、力就可以較長期保存語聲。由于sram的需求量很小，其價格比dram要高得多，現(xiàn)在甚至比下面要提到的flashram還要高了，這類產(chǎn)品目前只存在于20秒錄音以下的品種中，多數(shù)就是做錄音賀卡用，已經(jīng)沒有多少發(fā)展前景了。3、不怕斷電的語聲ic，像一些數(shù)碼錄音筆，它以flashram閃爍存儲器ic 為介質(zhì)，完全斷電后語聲還能保存十年以上。這種存儲器是目前最被看好的，它可以反復(fù)使用、不需電流也能長期保存內(nèi)部數(shù)據(jù)，由它制成的語聲ic是一場技術(shù)革命。特點(diǎn)是目前價格較高，但在快速滑落中。美國isd公司專門研制這類產(chǎn)品，并持有多項(xiàng)技術(shù)專利，生產(chǎn)從6秒至16分鐘的一系列單片式語聲芯片產(chǎn)品。由于該公司的嚴(yán)謹(jǐn)作風(fēng)和產(chǎn)

17、品定位，isd2500系列芯片的功能強(qiáng)大、性能質(zhì)量優(yōu)越，幾乎是目前能使用在工業(yè)、車用產(chǎn)品中的極少選擇之一10。1.4 本文的研究內(nèi)容：本文擬采用單片機(jī)at89c51控制語音芯片isd2500系列所存儲的人聲設(shè)計了一套智能語音錄放系統(tǒng)。用按鍵來替代不同的觸發(fā)信號，并將信號傳輸進(jìn)c51單片機(jī)。用c語言編寫單片機(jī)程序，并通過程序控制2500系列語音芯片實(shí)現(xiàn)了語音的分段錄取。在錄音和放音的同時還可以通過軟件的修改還可以實(shí)現(xiàn)整段錄取，循環(huán)播放，這樣在遇到不同情況時就可以發(fā)出不同的報警聲音。 本設(shè)計將大量使用protel 99 se、keil等軟件，設(shè)計電路圖和編寫程序等。而此設(shè)計的意義就在于將傳統(tǒng)的、單

18、一的報警裝置結(jié)合起來，使之發(fā)揮更大的作用，不局限于某個方面，傳統(tǒng)的報警不能充分體現(xiàn)當(dāng)時的情況，也不能為工作人員及時反應(yīng)當(dāng)時的情況，為避免給日常生活和工作造成不可彌補(bǔ)的損失。所以，此應(yīng)用的設(shè)計擁有廣泛的發(fā)展前途。 第二章 總體設(shè)計方案2.1 制定不同方案并選擇在選定題目之初，制定了三種設(shè)計方案，并針對不同方案進(jìn)行了深入的分析，并最終敲定選擇其中一個設(shè)計方案。2.1.1 制定的三種方案2.1.1.1 方案一：利用蜂鳴器產(chǎn)生不同頻率的報警聲音這個方案比較簡單，利用電流或者電壓的大小來代替產(chǎn)生的不同報警信號，將此模擬電壓送入a/d轉(zhuǎn)換器使之成為51單片機(jī)能識別的信息，于是單片機(jī)按照程序?qū)Υ朔治霾l(fā)出不

19、同頻率的數(shù)字信號給蜂鳴器，產(chǎn)生高低音，其大致的流程如圖2-1所示：圖2-1 加蜂鳴器的設(shè)計優(yōu)點(diǎn)：（1）此設(shè)計簡單易懂。（2）在編程、電路組裝和調(diào)試上不容易出錯。（3）設(shè)備選擇上比較容易。缺點(diǎn)：（1）所用元器件比較單一，不能體現(xiàn)出單片機(jī)的強(qiáng)大功能。（2）蜂鳴器只能發(fā)出嘀嗒的聲音，而不能發(fā)出音樂聲或者人聲。2.1.1.2 方案二：利用揚(yáng)聲器產(chǎn)生多種音樂聲（人聲）報警這個方案是在方案一的基礎(chǔ)上改變了一下，增加了d/a模塊，用揚(yáng)聲器替換了蜂鳴器。由于音樂聲的音調(diào)有對應(yīng)的16進(jìn)制代碼，所以直接編寫進(jìn)程序。而人聲沒有相對應(yīng)的16進(jìn)制代碼，所以采用了matlab軟件將聲音采集并量化成16進(jìn)制代碼。其具體操作

20、過程是：at89c51前面部分和方案一是一樣的，在數(shù)字信號進(jìn)入單片機(jī)后經(jīng)過程序判定后發(fā)出相應(yīng)的音樂或者人聲的數(shù)字信號，經(jīng)過d/a轉(zhuǎn)換器處理后變成揚(yáng)聲器能夠識別的模擬信號，于是發(fā)出音樂聲（人聲）。其具體流程如圖2-2所示：圖2-2 ad轉(zhuǎn)換后利用揚(yáng)聲器優(yōu)點(diǎn)：（1）掩蓋了方案一的兩個缺點(diǎn)，使之不僅能實(shí)現(xiàn)單片機(jī)強(qiáng)大的控制功能，還實(shí)現(xiàn)了蜂鳴器不能發(fā)出的音樂聲（人聲）。（2）在硬件選擇上比較容易，在音樂發(fā)聲程序的編譯上較直觀。缺點(diǎn)（難點(diǎn)）：（1）信號經(jīng)過一系列轉(zhuǎn)換容易受到干擾而失真，在調(diào)試實(shí)物時容易出錯。（2）單片機(jī)程序中對人聲沒有相對應(yīng)的16進(jìn)制代碼，故很難編譯出程序。（3）采用matlab軟件13對

21、人聲進(jìn)行采集的數(shù)據(jù)龐大，在量化人聲時失真。2.1.1.3 方案三：利用51單片機(jī)和語音芯片的結(jié)合使之發(fā)出多種人聲報警此方案總結(jié)了前兩個報警裝置的優(yōu)缺點(diǎn)，替換了報警信號的發(fā)生源。替換了a/d、d/a而采用isd2560,這個語音芯片是為實(shí)現(xiàn)人聲報警而設(shè)計的。大致操作過程是：通過按鍵來實(shí)現(xiàn)高低電平從而產(chǎn)生不同的報警信號，此信號可直接傳輸進(jìn)at89c51。此時單片機(jī)控制語音芯片isd2560的錄放功能，通過語音芯片的控制開關(guān)來實(shí)現(xiàn)錄放選擇，通過不同的按鍵作為一種報警信號即可發(fā)出相應(yīng)的人聲報警。如圖2-3所示：圖2-3 單片機(jī)與語音芯片的組合優(yōu)缺點(diǎn)：解決了前兩個方案的一些技術(shù)缺憾，但同時在isd256

22、0錄放聲音時，在麥克風(fēng)和揚(yáng)聲器的選取和使用上有些困難。2.1.2 最終選定的方案以及理由最終經(jīng)過相互比對和一層層的改進(jìn)，選擇了第三套方案。理由：（1）解決了前面兩個方案設(shè)計的一些缺憾，不僅在元器件的選擇上更為方便，在效果的實(shí)現(xiàn)上也能達(dá)到很好的效果。（2）能充分體現(xiàn)出單片機(jī)at89c51的強(qiáng)大程序編譯功能和輸入輸出的控制作用。（3）抗干擾性能強(qiáng)了許多，由于線路的簡化，使得信號在傳輸過程中通過的一系列轉(zhuǎn)換少，能盡可能的保證信號的完整性。（4）由于選取了isd2560來配合c51單片機(jī)完成語音報警，使得能發(fā)出人聲。在技術(shù)的先進(jìn)性上以及可行性上比前兩個方案要好。2.2 硬件選擇1、單片機(jī)的選擇：本設(shè)計

23、觸發(fā)信號用的是幾個按鍵。所以對處理器的運(yùn)算能力不需要太高。at89c51 是一種高效微控制器，由于將多功能8 位cpu 和閃爍存儲器組合在單個芯片中，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案。at89c51 單片機(jī)雖然和其他新型單片機(jī)相比處理速度和運(yùn)算速度上都比較慢，但它的體積小、質(zhì)量輕、價格便宜，它的速度可以滿足本次實(shí)驗(yàn)的要求，所以我采用at89c51 這款單片機(jī)。關(guān)于at8951單片機(jī)以及整個51系列將在下一章作具體介紹和分析。2、語音芯片的選擇目前市場流行的語音芯片有很多，從性價比的角度來考慮，我選擇了isd2500系列的isd2560語音芯片。因?yàn)閕sd 系列語音芯片具有以下

24、優(yōu)點(diǎn)：（1）采用模擬量數(shù)據(jù)存儲在半導(dǎo)體存儲器直接存儲的專利技術(shù)，即將模擬量數(shù)據(jù)直接寫入單個存儲單元，不需要經(jīng)過a/d，d/a 轉(zhuǎn)換。（2）內(nèi)部集成了大容量的eeprom，不再需要擴(kuò)展存儲器。（3）控制簡單，控制引腳與ttl 電平兼容。（4）集成度高，使用方便。（5）能較好的真時再現(xiàn)語音的自然效果，避免了一般固體語音電路的因?yàn)榱炕蛪嚎s所造成的量化噪聲和失真現(xiàn)象。從以上特點(diǎn)分析而知，我選用isd2500系列的語音芯片isd2560，對于isd2560及其一些重要電路我將在下幾章作具體分析。2.3 軟件選擇根據(jù)設(shè)計需要，在整個設(shè)計的過程中常用的軟件有protel 99 se、keil c51、pr

25、oteus 7(isis)。下面是各個軟件的用途，對于其詳細(xì)信息將在第5章給出。l protel 99 se本設(shè)計利用protel 軟件畫的硬件電路圖主要有單片機(jī)at89c51 的最小系統(tǒng)和語音芯片isd2560 電路及它們的接口電路l keil c51在本設(shè)計中keil c51的主要作用是對單片機(jī)的語音錄音和語音報警兩部分分別構(gòu)成的子函數(shù)進(jìn)行編輯。在編輯中需要用keil c51 軟件。l proteus 7(isis)在本次設(shè)計中遇到的很多方框圖的繪制以及各種電路原理圖的仿真都會用到此軟件，這個軟件使用很方便。2.4 本設(shè)計的主要任務(wù)和要求1、主要任務(wù)綜合本設(shè)計的設(shè)計方案可知：主要的硬件電路

26、有單片機(jī)最小系統(tǒng)和語音模塊的電路及其外圍電路，及其接口電路。其中單片機(jī)最小系統(tǒng)包括電源電路，復(fù)位電路和時鐘電路。所以根據(jù)上面的內(nèi)容，可以將本例的功能硬件和軟件模塊劃分為：.單片機(jī)最小系統(tǒng)：系統(tǒng)的控制電路。.語音錄放電路：包括語音芯片的外圍電路和單片機(jī)的接口電路。.軟件部分用c 語言編寫程序，單片機(jī)程序控制語音芯片的正常工作。并且利用仿真器對單片機(jī)進(jìn)行編程開發(fā)，仿真和調(diào)試。2、任務(wù)要求根據(jù)設(shè)計要求，提出基于單片機(jī)的多聲語音報警器的硬件電路設(shè)計方案，并應(yīng)用protel 軟件完成硬件電路原理圖設(shè)計。通過對單片機(jī)的編程開發(fā)可實(shí)現(xiàn)語音的錄放等基本功能。具體包括如下幾個部分：（1）用protel 軟件設(shè)計

27、出單片機(jī)的最小系統(tǒng)和語音系統(tǒng)的控制電路，使其能可靠工作。（2）利用有關(guān)語音方面的相關(guān)知識，擬采用集成語音芯片來實(shí)現(xiàn)語音的錄放的功能。完成其外圍電路和與單片機(jī)的接口電路，包括話筒和揚(yáng)聲器的電路設(shè)計。（3）用c 程序設(shè)計語言，對單片機(jī)進(jìn)行編程開發(fā)。并完成仿真和調(diào)試，實(shí)現(xiàn)語音報警的基本功能。第三章 主要芯片簡介3.1 單片機(jī)at89c51概述at89c51是一種帶4k字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器（fperomfalsh programmable and erasable read only memory）的低電壓，高性能cmos8位微處理器，俗稱單片機(jī)。at89c51是一種帶2k字節(jié)閃爍可編程可擦

28、除只讀存儲器的單片機(jī)。單片機(jī)的可擦除只讀存儲器可以反復(fù)擦除100次。該器件采用atmel高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的mcs-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位cpu和閃爍存儲器組合在單個芯片中，atmel的at89c51是一種高效微控制器。3.1.1 主要特性和基本組成1、主要特性1）振蕩器特性xtal1和xtal2分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時鐘源驅(qū)動器件，xtal2應(yīng)不接。有余輸入到內(nèi)部時鐘信號要通過一個二分頻觸發(fā)器，因此對外部時鐘信號的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度2。

29、2）芯片擦除整個perom陣列和三個鎖定位置的電擦除可通過正確的控制信號組合，并保持ale管腳處于低電平10ms來完成。在芯片擦除操作中，代碼陣列全被寫“1”且在任何非空存儲字節(jié)被重復(fù)編程以前，該操作必須被執(zhí)行。此外，at89c51設(shè)有穩(wěn)態(tài)邏輯，可以在低到零頻率的條件下靜態(tài)邏輯，支持兩種軟件可選的掉電模式。在閑置模式下，cpu停止工作。但ram，定時器，計數(shù)器，串口和中斷系統(tǒng)仍在工作。在掉電模式下，保存ram的內(nèi)容并且凍結(jié)振蕩器，禁止所用其他芯片功能，直到下一個硬件復(fù)位為止4。2、51單片機(jī)的基本組成4：它由cpu、存儲器（包括ram和rom）、i/o接口、定時/計數(shù)器、中斷控制功能等均集成在

30、一塊芯片上，片內(nèi)各功能通過內(nèi)部總線相互連接起來。輸入/輸出引腳 p0、p1、p2、p3的功能：p0.0p0. 7： p0口是一個8位漏極開路型雙向i/o端口。在訪問片外存儲器時，它分時作低8位地址和 8位雙向數(shù)據(jù)總線用。在eprom編程時，由p0輸入指令字節(jié)，而在驗(yàn)證程序時，則輸出指令字節(jié)。驗(yàn)證程序時，要求外接一個上拉電阻。p0能以吸收電流的方式驅(qū)動8個lsttl負(fù)載。p1. 0 p1. 7（18腳）: p1是一內(nèi)部帶上拉電阻的8位雙向 i/o口。在 eprom編程和驗(yàn)證程序時，低8位地址由它輸入。p1能驅(qū)動4個lsttl負(fù)載。在8032/8052中，p1. 0還相當(dāng)于專用功能端t2 ，即定時

31、器的計數(shù)觸發(fā)輸入端；p1. 1還相當(dāng)于專用功能端t2ex，即定時器t2的外部控制端。p2.0p2.7 （2128腳）： p2也是一內(nèi)部帶上拉電阻的8位雙向 i/o口。在訪問外部存儲器時，由它輸出高8位地址。在對 eprom 編程和程序驗(yàn)證時，由它輸入高8位地址。p2可以驅(qū)動4個 lsttl 負(fù)載。p3. 0 p3. 7（1017腳）： p3也是一內(nèi)部帶上拉電阻的雙向 i/o口。在mcs-51中，這 8個引腳還用于專門的第二功能。3.1.2 結(jié)構(gòu)及主要管腳說明1) 外部結(jié)構(gòu)圖4：圖3-1 單片機(jī)外部接口2) 主要管腳說明：vcc：供電電壓。gnd：接地。p0口：p0口為一個8位漏級開路雙向i/o

32、口，每個腳可吸收8ttl門電流。當(dāng)p1口的管腳第一次寫1時，被定義為高阻抗輸入。p0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在fiash編程時，p0 口作為原碼輸入口，當(dāng)fiash進(jìn)行校驗(yàn)時，p0輸出原碼，此時p0外部必須被拉高。p1口：p1口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向i/o口，p1口緩沖器能接收輸出4ttl門電流。p1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，p1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在flash編程和校驗(yàn)時，p1口作為第八位地址接收。p2口：p2口為一個內(nèi)部上拉電阻的8位雙向i/o口，p2口緩沖器可接收，輸出4個ttl門電

33、流，當(dāng)p2口被寫“1”時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時，p2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。當(dāng)p2口用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行存取時，p2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行讀寫時，p2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。 p2口在flash編程和校驗(yàn)時接收高八位地址信號和控制信號。p3口：p3口管腳是8個內(nèi)部帶上拉電阻的雙向i/o口，可接收輸出4個ttl門電流。當(dāng)p3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，p3口將輸出電流（ill

34、）這是由于上拉的緣故。p3口也可作為at89c51的一些特殊功能口，如下表所示：p3.0 rxd（串行輸入口）p3.1 txd（串行輸出口）p3.2 /int0（外部中斷0）p3.3 /int1（外部中斷1）p3.4 t0（記時器0外部輸入）p3.5 t1（記時器1外部輸入）p3.6 /wr（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通）p3.7 /rd（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通）p3口同時為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號。i/o口 作為輸入口時有兩種工作方式：即所謂的讀端口與讀引腳。讀端口時實(shí)際上并不從外部讀入數(shù)據(jù)，而是把端口鎖存器的內(nèi)容讀入到內(nèi)部總線，經(jīng)過某種運(yùn)算或變換后再寫回到端口。鎖存器只有讀端口時才真正地把

35、外部的數(shù)據(jù)讀入到內(nèi)部總線，上面圖中的兩個三角形表示的就是輸入緩沖器cpu將根據(jù)不同的指令分別發(fā)出讀端口或讀引腳信號，以完成不同的操作這是由硬件自動完成的不需要我們操心。讀引腳時也就是把端口作為外部輸入線時，首先要通過外部指令把端口鎖存器置1，然后再實(shí)行讀引腳操作否則就可能讀入出錯，如果上面的圖不對端口置1，端口鎖存器原來的狀態(tài)有可能為0q端為0q為1，加到場效應(yīng)管柵極的信號為1，該場效應(yīng)管就導(dǎo)通對地呈現(xiàn)低阻抗，此時即使引腳上輸入的信號為1，也會因端口的低阻抗而使信號變低，使得外加的1信號讀入后不一定是1，若先執(zhí)行置1操作則可以使場效應(yīng)管截止引腳信號直接加到三態(tài)緩沖器中實(shí)現(xiàn)正確的讀入。由于在輸入

36、操作時還必須附加一個準(zhǔn)備動作，所以這類i/o口被稱為準(zhǔn)雙向口。89c51的p0/p1/p2/p3口作為輸入時都是準(zhǔn)雙向口，接下來讓我們再看另一個問題從圖中可以看出這四個端口還有一個差別除了p1口外p0p2p3口都還有其他的功能。rst：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時，要保持rst腳兩個機(jī)器周期的高電平。/ea/vpp：當(dāng)/ea保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（0000h-ffffh），不管是否有內(nèi)部程序存儲器。注意加密方式1時，/ea將內(nèi)部鎖定為reset；當(dāng)/ea保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。在flash編程期間，此引腳也用于施加12v編程電源（vpp）。xtal1：反向振蕩放大器的

37、輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。xtal2：來自反向振蕩器的輸出。3.2 isd2560 語音芯片的主要功能特性及其引腳功能3.2.1 isd2560 語音芯片的主要功能特性（1）易實(shí)現(xiàn)單片語音錄音、放音。（2）高質(zhì)量，自然的語音還原技術(shù)。（3）人工控制或者微控制器控制聲音播放，內(nèi)置微控制器串行通信接口。（4）錄音時間可達(dá)60s。（5）錄音存放在芯片上的非易失內(nèi)存單元，提供零功耗信息存儲，去除了電池備份電路。（6）直接級聯(lián)可以實(shí)現(xiàn)更長的錄音時間。（7）信息可無電保存100 年。（8）重復(fù)錄音最多可達(dá)十萬次。（9）具有多段信息處理功能，最大可分為600 段。（10）自動節(jié)電模式，此時電流僅為1ua

38、。（11）+5v 供電。3.2.2 isd2560 語音芯片的結(jié)構(gòu)和引腳功能isd2560 共有三種封裝形式：32 引腳的tsop 封裝，28 引腳的dip 封裝和28引腳的soic 封裝。本設(shè)計選用soic 封裝，其引腳分布如圖3-2所示10：圖3-2 isd2560引腳圖ao/mo-a6/m6,a7-a9(1-10 引腳)：地址線/模式輸入。共有1024種組合狀態(tài)。最前面的600個狀態(tài)作為狀態(tài)內(nèi)部存儲器的尋址用，最后256個狀態(tài)作為操作模式。當(dāng)a8或a9有一個為零時，作為地址線，作為當(dāng)前錄音/放音操作的起始地址，地址端直用作輸入，不輸出操作過程中的內(nèi)部地址信息，地址輸入在ce 的下降沿被鎖

39、存。當(dāng)a8和a9均為1時，為模式輸入，共有6種操作模式，由m0-m6 決定，允許多種模式同時存在。sp+,sp-(14,15 引腳）：揚(yáng)聲器輸出?？沈?qū)動16歐以上的揚(yáng)聲器（內(nèi)存放音時功率為12.2mw,auxin 放音是功率為50mw）。isd2500系列的所有的器件在芯片上都有一個差分揚(yáng)聲器驅(qū)動器。揚(yáng)聲器輸出端在錄音和節(jié)電模式是保持為vssa電平，因此多個isd2500系列器件同時使用時，它們的揚(yáng)聲器輸入端不能并接，并行連接可能會造成芯片的損壞。單端輸出是必須在sp 輸出端和揚(yáng)聲器間接耦合電容，雙端輸出即不用電容又能將輸出功率提高4倍。vcca,vccd(16,28 引腳）：模擬和數(shù)字電源，

40、為了最大限度地減小噪聲，芯片內(nèi)部的模擬和數(shù)字電路使用不同的電源總線，并且分別引到外封裝上。模擬和數(shù)字電源端最好分別走線，并應(yīng)當(dāng)盡可能在靠近供電端相連，而去藕電容則應(yīng)盡當(dāng)量靠近芯片。mic in（17 引腳）：話筒輸入引腳。麥克的輸入通過此引腳將信號送至片內(nèi)的前置放大器，片內(nèi)自動增益控制電路（agc）將此前置放大器的增益控制在-1524db。外接話筒應(yīng)該通過一系列電容交流耦合進(jìn)此引腳，耦合電容值和芯片內(nèi)部該引腳的10千歐輸入阻抗共同決定了isd2560芯片頻帶的低頻截至點(diǎn)。mic ref（18 引腳）：話筒參考輸入引腳。此引腳是前置放大器的反向輸入，當(dāng)以差分形式連接話筒時，可減小噪聲，提高共模抑

41、制比。agc(19 引腳）：自動增益控制引腳。agc可動態(tài)調(diào)整前置增益以補(bǔ)償話筒輸入電平的寬幅變化，使得錄制變化很大的音量（從耳語道喧囂聲）時失真都保持最小。響應(yīng)時間取決于該端內(nèi)置的5千歐電阻和從該端到vssa端所接電容的時間常數(shù)。釋放時間取決于該端外接的并聯(lián)對地電容和電阻設(shè)定的時間常數(shù)。選用標(biāo)稱值分別為470千歐的電阻和4.7uf的電容可以得到滿意的效果。ana in（20 引腳）：模擬輸入引腳。此引腳為芯片錄音信號輸入端。對話筒輸入來說，應(yīng)將ana out引腳通過外接電容連至此引腳，該電容和本端的3千歐輸入阻抗決定了芯片頻帶的附加低端截至頻率。其他音源可以通過交流耦合直接連至該引腳ana

42、out(21 引腳）：模擬輸出引腳。此引腳為前置放大器的輸出，其前置電壓增益取決于agc引腳的電平。ce(23 引腳）：芯片使能輸入引腳，低電平有效。此引腳為低電平使能所有的錄音和播放操作。芯片在該引腳的下降沿和鎖存地址線和p/r引腳的狀態(tài)。另外，此引腳在模式6也有特殊的意義。pd(24 引腳）：節(jié)電控制引腳。此引腳變高后可使芯片停止而進(jìn)入節(jié)電狀態(tài)。芯片發(fā)生溢出，即ovf引腳輸出低電平后，應(yīng)將此引腳變高以將地址指針復(fù)位到錄音/放音空間的開始位置。另外，此引腳在模式6中也與特殊的用途。eom(25 引腳）：信息結(jié)尾標(biāo)志輸出引腳，低電平有效。eom標(biāo)志在錄音時由芯片自控插入到該信息段的結(jié)尾。當(dāng)放音

43、遇到eom時，此引腳輸出低電平脈沖。另外，isd2560芯片內(nèi)部會自動檢測電源電壓以維護(hù)信息的完整性，當(dāng)電壓低于3.5v時此引腳變低，此時芯片只能放音。在模式6狀態(tài)下，可用來驅(qū)動led，以指示芯片當(dāng)前的工作狀態(tài)。xclk(26 引腳）：外部時鐘輸入引腳。此引腳內(nèi)部與下拉元件，不用時應(yīng)接地。芯片內(nèi)部的采樣時鐘在出廠前已經(jīng)調(diào)節(jié)標(biāo)準(zhǔn)，誤差在1%以內(nèi)。isd2560的采樣頻率為8khz，需要1024khz的外部時鐘。p/r(27 引腳）：錄音/放音模式選擇引腳。此引腳在ce的下降沿鎖存。高電平選擇放音，低電平選擇錄音。錄音時，由地址線提供起始地址，直到錄音持續(xù)到ce或pd變高，或內(nèi)存溢出；如果是前一種

44、情況，芯片將自動在錄音結(jié)束處寫入eom標(biāo)志。放音時，由地址輸入提供起始地址，放音持續(xù)到eom標(biāo)志。如果ce 一直為低，或芯片工作在某些操作模式，放音則會忽略eom而繼續(xù)進(jìn)行下去，知道發(fā)生溢出為止。第四章 硬件設(shè)計4.1 單片機(jī)的最小系統(tǒng)單片機(jī)最小系統(tǒng)，或者稱為最小應(yīng)用系統(tǒng)，是指用最少的元件組成的單片機(jī)可以工作的系統(tǒng)。單片機(jī)的最小化系統(tǒng)是指單片機(jī)能正常工作所必須的外圍元件，主要可以分成時鐘電路和復(fù)位電路，我們采用的是at89c51芯片，它內(nèi)部自帶4k的flash程序存儲器，一般情況下，這4k的存儲空間足夠我們使用，所以我們將at89c51芯片的第31腳固定接高電平（pcb畫板時已經(jīng)接死），所以我

45、們只用芯片內(nèi)部的4k程序存儲器。單片機(jī)的時鐘電路有一個12m的晶振和兩個30p的小電容組成，它們決定了單片機(jī)的工作時間精度為1微秒。復(fù)位電路由22uf的電容和1k的電阻及in4148二極管組成，以前教科書上常推薦用10uf電容和10k電阻組成復(fù)位電路，這里我們根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)選用22uf的電容和1k的電阻，其好處是在滿足單片機(jī)可靠復(fù)位的前提下降低了復(fù)位引腳的對地阻抗，可以顯著增強(qiáng)單片機(jī)復(fù)位電路的抗干擾能力。二極管的作用是起快速泄放電容電量的功能，滿足短時間多次復(fù)位都能成功。對51系列單片機(jī)來說,最小系統(tǒng)一般應(yīng)該包括:單片機(jī)電源電路、晶振電路、復(fù)位電路。三種電路如下圖4-1、4-2、4-3所示3：(

46、1) at89c51 單片機(jī)電源電路圖4-1 單片機(jī)電源電路如圖4-1：在電源引腳并聯(lián)一個0.1uf的小電容目的是濾波，引入濾波電容的原因是要獲得平滑穩(wěn)定的電壓，因?yàn)殡娙輧啥说碾妷翰荒芡蛔?，所以它能抑制電壓的波動，使電壓變得平穩(wěn)光滑主要作用有兩個：1.去除器件之間的交流射頻耦合，它能將器件的電源端上瞬間的尖峰、毛刺對地短路掉。2. 去耦，也叫退耦。(2) at89c51 單片機(jī)復(fù)位電路圖4-2 單片機(jī)復(fù)位電路如圖4-2所示：at89c51單片機(jī)在啟動時都需要復(fù)位，使cpu及系統(tǒng)各部件處于確定的初始狀態(tài)，并從初態(tài)開始工作。89系列單片機(jī)的復(fù)位信號是從rst引腳輸入到芯片內(nèi)部的斯密特觸發(fā)器的。當(dāng)系

47、統(tǒng)處于正常工作狀態(tài)時，且振蕩器穩(wěn)定后，如rst引腳上有一個高電平并維持2個機(jī)器周期（24個振蕩周期），則cpu就可以響應(yīng)并將系統(tǒng)復(fù)位。上圖為手動復(fù)位電路，通過接通按鈕開關(guān)，使單片機(jī)進(jìn)入復(fù)位狀態(tài)。(3) at89c51 單片機(jī)時鐘電路圖4-3 單片機(jī)時鐘電路如圖4-3所示：at89c51芯片內(nèi)部有一個高增益反相放大器，用于構(gòu)成振蕩器，反相放大器的輸入端為xtal1，輸出端為xtal2,兩端跨接石英晶體及兩個電容就可以構(gòu)成穩(wěn)定的自激振蕩器。電容器c1和c2通常取22pf左右，可穩(wěn)定頻率并對振蕩頻率有微調(diào)作用。振蕩脈沖頻率范圍為024mhz。下面給出一個51單片機(jī)的最小系統(tǒng)電路圖，如圖4-4所示:圖

48、4-4單片機(jī)的最小系統(tǒng)單片機(jī)最小系統(tǒng)說明：復(fù)位電路：由電容串聯(lián)電阻構(gòu)成，由圖并結(jié)合“電容電壓不能突變”的性質(zhì)，可以知道，當(dāng)系統(tǒng)一上電，rst腳將會出現(xiàn)高電平，并且這個高電平持續(xù)的時間由電路的rc值來決定。典型的51單片機(jī)當(dāng)rst腳的高電平持續(xù)兩個機(jī)器周期以上就將復(fù)位，所以適當(dāng)組合rc的取值就可以保證可靠的復(fù)位。一般教科書推薦c取10ur取8.2k。當(dāng)然也有其他取法的，原則就是要讓rc組合可以在rst腳上產(chǎn)生不少于2個機(jī)周期的高電平。至于如何具體定量計算，可以參考電路分析相關(guān)書籍。晶振電路：典型的晶振大小為11.0592mhz(因?yàn)榭梢詼?zhǔn)確地得到9600波特率和19200波特率，用于有串口通訊的

49、場合)/12mhz(產(chǎn)生精確的us級時歇，方便定時操作)。單片機(jī)：一片at89s51/52或其他51系列兼容單片機(jī)。特別注意：對于31腳(ea/vpp)，當(dāng)接高電平時，單片機(jī)在復(fù)位后從內(nèi)部rom的0000h開始執(zhí)行；當(dāng)接低電平時；復(fù)位后直接從外部rom的0000h開始執(zhí)行。因此可以看出，其實(shí)要熟悉51單片機(jī)的40個引腳功能也很容易：總共40個腳，電源用2個(vcc和gnd)，晶振用2個，復(fù)位1個，ea/vpp用1個，剩下還有34個29腳psen，30腳ale為外擴(kuò)數(shù)據(jù)/程序存儲器時才有特定用處,一般情況下不用考慮，這樣就只剩下32個引腳，對于初學(xué)者，這32個引腳就是要經(jīng)常跟它們打交道的了。它們

50、是：p0端口p0.0p0.7共8個；p1端口p1.0p1.7共8個；p2端口p02.0p2.7共8個；p3端口p3.0p3.7共8個。4.2 at89c51 語音控制電路的原理圖圖4-5單片機(jī)最小系統(tǒng)與控制錄放的按鍵在圖4-5中，ui為單片機(jī)芯片at89c51，工作于11.0592mhz的時鐘。單片機(jī)的p0端口和p2.0、p2.1引腳提供語音芯片isd2560的地址/模式輸入，通過p2.1和p2.2引腳，單片機(jī)可以配置isd2560操作模式。單片機(jī)的p1.5引腳控制語音芯片isd2560的錄音/放音模式的選擇，低電平置isd2560為錄音狀態(tài)，高電平置isd2560為放音狀態(tài)。單片機(jī)的p1.6

51、引腳和isd2560 的節(jié)電控制輸入相連，單片機(jī)通過此引腳可以控制芯片的開關(guān)。單片機(jī)的p1.7引腳用于控制語音芯片的片選，低電平時選中芯片。單片機(jī)的int0 引腳，p1.4引腳和isd2560de的eom標(biāo)志輸出相連，eom標(biāo)志在錄音時由芯片自動插入到錄音信息的結(jié)尾處，放音遇到eom時，會產(chǎn)生低電平脈沖（約12.5ms)觸發(fā)單片機(jī)中斷，單片機(jī)必須在檢測到此輸出的上升沿后才播放新的錄音，否則播放的語音就不連續(xù)，而且會產(chǎn)生啪啪聲。4.3 isd2560語音芯片錄/放音電路的原理圖圖4-6 isd2560錄放電路圖如圖4-6所示：u2為語音芯片isd2560，sp和mp分別為揚(yáng)聲器和話筒。u2的外圍

52、電路圖中已經(jīng)詳細(xì)給出，包括具體的電阻和電容的數(shù)值。由于isd2560是數(shù)模的混合芯片，因此對數(shù)字信號和模擬信號的處理是pcb設(shè)計需要著重考慮的問題。在芯片內(nèi)部使用不同的模擬地和數(shù)字地，模擬電源和數(shù)字電源，他們分別通過vssa，vssd，vcca和vccd引出，vssa，vssd兩引腳最好通過低電阻抗通路連接到平面；vcca和vccd最好也分別走線，并應(yīng)盡可能在靠近供電端處相連，電源腳附近的去耦電容應(yīng)盡量靠近芯片8。4.4 揚(yáng)聲器和話筒的電路（1）揚(yáng)聲器輸出（sp、sp）：可驅(qū)動16以上的喇叭（內(nèi)存放音時功率為12.2mwaux1n放音時功率為50mv）。單端輸出時必須在輸出端和喇叭間接耦合電容

53、而雙端輸出則不用電容就能將功率提高至4倍。（2）話筒輸入（mic）：該端連至片內(nèi)前置放大器。片內(nèi)自動增益控制電路（agc）可將增益控制在15-24db。外接話筒應(yīng)通過串聯(lián)電容耦合到該端。耦合電容值和該端的10k 輸入阻抗決定了芯片頻帶的低頻截止點(diǎn)。（3）話筒參考（mic ref）：該端是前置放大器的反向輸入。當(dāng)以差分形式連接話筒時，可減小噪聲，并提高共模抑制比。圖4-7 isd2560語音芯片話筒和揚(yáng)聲器電路4.5 總的電路圖圖4-8為設(shè)計的電路總原理圖，去掉了d/a、a/d還有鎖存器，進(jìn)一步簡化了整個焊接過程。大圖請看附錄2：圖4-8 總電路原理圖第五章 軟件設(shè)計5.1本次設(shè)計所用的主要軟件

54、(1) protel 99 se 介紹protel99se是protel公司近10年來致力于windows平臺開發(fā)的最新結(jié)晶，能實(shí)現(xiàn)從電學(xué)概念設(shè)計到輸出物理生產(chǎn)數(shù)據(jù)，以及這之間的所有分析、驗(yàn)證和設(shè)計數(shù)據(jù)管理。因而今天的protel最新產(chǎn)品已不是單純的pcb（印制電路板）設(shè)計工具，而是一個系統(tǒng)工具，覆蓋了以pcb為核心的整個物理設(shè)計。最新版本的protel軟件可以毫無障礙地讀orcad、pads、accel(pcad)等知名eda公司設(shè)計文件，以便用戶順利過渡到新的eda平臺。protel 99 se就是由早期protel版本發(fā)展而來的基于windows95/98/2000環(huán)境的新一代電路原理圖

55、輔助設(shè)計與繪制軟件，其功能模塊包括電原理圖設(shè)計，印制電路板設(shè)計，無網(wǎng)絡(luò)布線器，可編輯邏輯器件設(shè)計，電路圖模擬、仿真等，它集成電路設(shè)計與開發(fā)環(huán)境于一體化。利用protel進(jìn)行電路設(shè)計需要三個步驟，如圖5-1所示：圖5-1 pcb繪制過程本設(shè)計利用protel軟件畫的硬件電路圖主要有單片機(jī)at89c51的最小系統(tǒng)和語音芯片isd2560電路及它們的接口電路。(2) keil c51 介紹及其程序說明本次設(shè)計的語音報警系統(tǒng)是以at89c51為核心建立的系統(tǒng)，在軟件編輯方面，需要對語音錄和語音報警兩部分分別構(gòu)成的子函數(shù)進(jìn)行編輯。在編輯中需要用keil c51軟件。keil c51是美國keil sof

56、tware公司出品的51系列兼容單片機(jī)c語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比，c語言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢，因而易學(xué)易用。用過匯編語言后再使用c來開發(fā)，體會更加深刻。keil c51軟件提供豐富的庫函數(shù)和功能強(qiáng)大的集成開發(fā)調(diào)試工具，全windows界面。另外重要的一點(diǎn)，只要看一下編譯后生成的匯編代碼，就能體會到keil c51生成的目標(biāo)代碼效率非常之高，多數(shù)語句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。在開發(fā)大型軟件時更能體現(xiàn)高級語言的優(yōu)勢。下面詳細(xì)介紹keil c51開發(fā)系統(tǒng)各部分功能和使用。keil c51工具包的整體結(jié)構(gòu)中uvision與ishell分別是c51 for windows和for dos的集成開發(fā)環(huán)境(ide)，可以完成編輯、編譯、連接、調(diào)試、仿真等整個開發(fā)流程。開發(fā)人員可用ide本身或其它編輯器編輯c或匯編源文件。然后分別由c51及a51編譯器編譯生成目標(biāo)文件(.obj)。目標(biāo)文件可由lib51創(chuàng)建生成庫文件，也可以與庫文件一起經(jīng)l51連接定位生成絕對目標(biāo)文件(.abs)。abs文件由oh51轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的hex文件，以供調(diào)試器dscope51或tscope51使用進(jìn)行源代碼級調(diào)試，也可由仿真器使用直接對目標(biāo)板進(jìn)行調(diào)試，也可以直接寫入程序存貯器如eprom中。keilc編程時用到如下的定義：unsigned cha