基于凌陽單片機的多功能電子秘書軟件的設(shè)計

1、西南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告學(xué) 院信息工程學(xué)院專業(yè)班級通信0303姓 名羅佩紅學(xué) 號20035196題 目基于凌陽單片機的多功能電子秘書軟件的設(shè)計題目類型設(shè)計型一、選題背景及依據(jù)（簡述國內(nèi)外研究現(xiàn)狀、生產(chǎn)需求狀況，說明選題目的、意義，列出主要參考文獻）1.1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀單片機是為了實現(xiàn)控制功能而設(shè)計的一種微型計算機，它的應(yīng)用首先是控制功能，即實現(xiàn)計算機控制。目前單片機滲透到我們生活的各個領(lǐng)域，幾乎很難找到哪個領(lǐng)域沒有單片機的蹤跡。導(dǎo)彈的導(dǎo)航裝置，飛機上各種儀表的控制，計算機的網(wǎng)絡(luò)通訊與數(shù)據(jù)傳輸，工業(yè)自動化過程的實時控制和數(shù)據(jù)處理，廣泛使用的各種智能ic卡，民用豪華轎車的安全保障系統(tǒng)

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

3、，其cpu采用risc結(jié)構(gòu)，采用harvard雙總線結(jié)構(gòu)，指令簡單，運行速度快，低工作電壓，低功耗等優(yōu)點。我國的凌陽科技公司的單片機技術(shù)研究也十分迅速，其生產(chǎn)的凌陽系列單片機具有體積小、集成度高、可靠性好、易于擴展、較強的中斷能力、出色的語音功能等優(yōu)點被廣泛運用在數(shù)字信號處理，開發(fā)便攜式移動終端，開發(fā)嵌入式計算機應(yīng)用系統(tǒng)等多個領(lǐng)域。國內(nèi)外單片機發(fā)展如此迅速，加快了世界生產(chǎn)自動化、數(shù)字化產(chǎn)品的步伐，同時也加大的國際競爭的力度，更有效地促進技術(shù)落后的國家的發(fā)展。因此，單片機的學(xué)習(xí)、開發(fā)與應(yīng)用將造就一批計算機應(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的應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣泛，無論是在

4、生活，生產(chǎn)上，單片機無處不在。凌陽spce061a單片機作為一款語音功能卓越的16位單片機受到越來越多業(yè)內(nèi)人士的青睞，因此順應(yīng)單片機發(fā)展的要求，學(xué)習(xí)凌陽單片機的軟件設(shè)計是我們學(xué)習(xí)的需求，也是適應(yīng)社會智能化、自動化的趨勢。用以方便人們?nèi)粘Ｉ钏瓒O(shè)計的電子秘書，是以能完成對日常事務(wù)的高效管理為設(shè)計方向。信息爆炸的時代，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)難免會被遺忘，設(shè)計具有語音播報的電子秘書能做好一周或更長時間的工作學(xué)習(xí)計劃，及時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。基于凌陽單片機的電子秘書軟件設(shè)計，該題目拓展思維，結(jié)合實際生活，將日常生活中常見的單

5、片機控制電子設(shè)備的功能巧妙的結(jié)合。通過軟件設(shè)計，設(shè)計一臺具有智能時鐘、lcd顯示、外擴可存儲音樂、測溫度或濕度的多功能電子秘書。進而和硬件結(jié)合達(dá)到實用的目的。通過這樣的設(shè)計使我們了解單片機行業(yè)的發(fā)展趨勢，使我們能深入理解凌陽單片機的工作原理，使我們能熟練掌握凌陽單片機的ide編程環(huán)境和編程語音，同時還能使我們了解外接存儲器和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)計的能力、實際動手的能力、分析排除故障的能力以及創(chuàng)新設(shè)計的能力等。1.3 參考文獻1曾鵬，林贊，朱曉燕16位單片機的語音信號處理技術(shù)的研究j江漢大學(xué)學(xué)報，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)控制計算機，2006，19（06）3鐘寒梅凌陽單片機簡介j國外電子元器件，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，李伯成智能語音播報時鐘控制器j奔跑的單片機，2006，（06）6彭宣戈16位單片機原理及應(yīng)用m北京：北京航空航天大學(xué)出版社，20067何永泰，肖麗仙基于單片機的通用示波器存儲功能擴展設(shè)計j國外電子元器件，2006，（01）.8梁光勝，胡紅，王書勛，李長春.基于凌陽單片機的漢字點陣條屏的設(shè)計與實現(xiàn)j.現(xiàn)在電子技術(shù)，2006，（23）.9胡軍輝，

7、王蓓蕾，李晶皎.基于凌陽單片機的語音信號實時采集j.單片機與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用，2003，（04）.10劉毅敏.基于凌陽單片機的嵌入式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)j.現(xiàn)代電子技術(shù)，2005，（12）.11張平均，陳志華.spce061a單片機與液晶顯示模塊hs12864-1的接口及其編程j.微計算機信息，2005，（05）.12馬忠梅，李月香.單片機內(nèi)部資源的c語言編程j.微計算應(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）內(nèi)容、研究（設(shè)計）思想及工作方法或工作流程2.1 研究內(nèi)容基于凌陽單片機的電子秘書軟件設(shè)計，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單片機的各種產(chǎn)品，以編程為主開發(fā)一套能實現(xiàn)多種功能的電子秘書，包括智能時鐘功能，lcd顯示功能，外擴可存儲音樂功能，可測溫度或濕度功能的。開發(fā)該多功能電子秘書軟件需要使用凌陽公司的ide集成開發(fā)軟件，此ide開發(fā)環(huán)境操作簡單，提供了多種編程語言。在本次電子秘書軟件的開發(fā)

10、中，我將使用c語言進行開發(fā)，在ide編輯器中編寫智能時鐘，lcd驅(qū)動，溫度監(jiān)控等功能的軟件部分，使該電子秘書的軟件調(diào)試無誤，并且能有效的結(jié)合電子秘書的硬件部分實現(xiàn)所有功能，使該電子秘書成為一臺集智能的、實用的、方便的多功能電子秘書。2.1.1 基本要求1）學(xué)習(xí)凌陽單片機的硬件編程語言和單片機編程實錄和流程；2）實現(xiàn)智能時鐘功能，包括鬧鈴，整點和半點報時，具有不同語音，有短時斷電記憶功能。利用它可以簡單做好一周或更長時間的工作學(xué)習(xí)計劃；3）完成lcd驅(qū)動、lcd顯示（以多種模式顯示時鐘）；4）對硬件采集到的溫度或濕度信號的處理，并對溫度進行實時監(jiān)控、語音播報等；5）外擴存儲器可存儲音樂。2.1.

11、2 擴展部分 1）通過usb設(shè)備系統(tǒng)，實現(xiàn)spce061a與pc機之間的簡單通訊，借此實現(xiàn)外擴存儲器存儲音樂的功能； 2）通過語音識別使單片機語音播報，實現(xiàn)音樂播放； 3）spce061a的io端口擴展。2.2 設(shè)計思想基于凌陽單片機的多功能電子秘書軟件的設(shè)計中，是采用凌陽十六位spce061a單片機。spce061a是凌陽科技研發(fā)生產(chǎn)的一款高性價比十六位單片機，可以非常方便靈活的實現(xiàn)語音的錄放功能，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)置有自動增益電路。這為實現(xiàn)語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音的播放。電子秘書所要求的語音

12、播報、溫度實時監(jiān)控等功能，基于spce061a單片機設(shè)計都可以達(dá)到理想的效果。凌陽十六位單片機具有高效率的指令系統(tǒng)和集成開發(fā)環(huán)境ide，該開發(fā)環(huán)境支持標(biāo)準(zhǔn)c語言，可以實現(xiàn)c語言與凌陽匯編語言的互相調(diào)用，并且，提供了語音錄放的庫函數(shù)。對于以編程為主的軟件設(shè)計，ide集成開發(fā)環(huán)境為電子秘書的軟件設(shè)計提供方便，高效的環(huán)境。在本設(shè)計中，用c語言進行編程。c語言是一種結(jié)構(gòu)化語言，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。電子秘書的軟件設(shè)計按其功能分為若干個模塊，每個模塊又有若干個子程序組成，以求做到思路清晰，便于調(diào)試。c語言具有豐富的運算符和數(shù)據(jù)類型，便于實現(xiàn)各類復(fù)雜的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，因此便于利用

13、spce061a單片機的2hz時基計時，進行年歷計算。lcd顯示可以c語言設(shè)計結(jié)合硬件器件實現(xiàn)。對溫度進行實時監(jiān)控，語音播報功能的實現(xiàn)，是利用ds18b20智能傳感器提供溫度數(shù)字信號，采用spce061a進行溫度控制。2.3 設(shè)計方法與工作流程2.3.1 基于spce061a單片機的智能時鐘設(shè)計本課題設(shè)計的智能時鐘，是利用spce061a單片機的2hz時基計時，進行年月日時分秒計時、根據(jù)設(shè)定時間進行語音報時、可按照設(shè)定的時間進行相應(yīng)的控制。另外智能時鐘的斷電記憶功能是利用一個io端口監(jiān)控電源脈沖，若無脈沖，及時保存數(shù)據(jù)。智能時鐘的整個程序分為主程序、鍵盤掃描子程序、萬年歷計算子程序、校時子程序

14、、語音播放子程序幾部分。程序按照結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計，所有功能都可通過調(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，睡眠模式可以通過按鍵中斷喚醒。鍵盤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，則說明是穩(wěn)定的按鍵值；萬年歷計算子利用2hz中斷做時鐘源進行計時，每兩次中斷秒加1，并進行年歷計算；校時子程序中系統(tǒng)擴展三個按鍵用于報時及校正時間；報時是利用凌陽語音壓縮與播報技術(shù)，根據(jù)設(shè)置的語音函數(shù)實現(xiàn)播放和事件提示。2.3.2 lcd顯示 lcd顯示選用市場上常見的內(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為fm12232a（能提供漢字顯示和圖片顯示），sed1520集行、列驅(qū)動器和控制器于一體，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個行驅(qū)動輸出和61個列驅(qū)動輸出。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，動態(tài)圖片顯示，語音播放。主程序流程圖如圖2所示。 無鍵 有鍵 初始化鍵掃描按鍵處理調(diào)整萬年歷進入睡眠2hz中斷喚醒鍵喚醒圖1 智能時鐘主程序流程圖2.3.3 基于凌陽單片機測溫度對溫度的測量中主要利用傳感器進行溫度信號采集。在本設(shè)計中，溫度測量系統(tǒng)由ds18b20提供溫度數(shù)字

16、信號（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），采用凌陽十六位單片機spceo61a進行溫度測量，具有溫度數(shù)字實時顯示、語音播報等功能。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，通過單線總線輸出數(shù)字信號，送入凌陽單片機進行數(shù)據(jù)處理。凌陽單片機實現(xiàn)數(shù)據(jù)處理，采用c語言和凌陽匯編語言結(jié)合的方法完成軟件設(shè)計。數(shù)據(jù)輸出部分完成溫度數(shù)字實時顯示、語音播報。主程序是整個軟件設(shè)計的主干線，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)動工作。主程序開始先

17、對io口及ds18b20鍵盤進行初始化，啟動中斷，取鍵值，進入鍵值處理子程序，若是處于溫度確定狀態(tài)，則進入測量溫度處理子程序，顯示測量溫度，進行語音播報。主程序流程圖如圖3。開始系統(tǒng)初始化lcd初始化漢字顯示語音播放初始化動態(tài)圖片顯示圖2 lcd顯示主程序 有鍵無鍵io端口初始化ds18b20鍵盤初始化顯示測量溫度鍵掃描語音播報鍵值處理圖3 溫度測量主程序流程圖2.3.4擴展部分 擴展部分包括io端口的擴展、擴展存儲器、語音識別功能擴展和音樂播放功能擴展，運用spba01b可對spce061a進行io擴展和存儲器擴展。由凌陽開發(fā)的由凌陽公司開發(fā)的可級連的單片總線擴展芯片spba01b具有接口簡

18、單、擴展能力強、易于應(yīng)用的特點，極大的適應(yīng)了語音、圖像處理系統(tǒng)和需要總線擴展的其它系統(tǒng)之需求。spba01b芯片用11個io口可擴展4mbytes的memory或25個io口；可最多7個spba01b級聯(lián)；支持支持各種memory類型的擴展，比如：sram、rom、eprom、eeprom 和flash。 io端口的擴展部分的軟件設(shè)計要完成io端口的初始化和io端口的驅(qū)動，以及各芯片連接接口的驅(qū)動。spce061a使用spba01b外擴存儲器的時候，可以外擴flash w29c040，其主程序如圖4所示。語音識別過程首先要濾除輸入語音信號的噪音和進行預(yù)加重處理，提升高頻分量，然后用線形預(yù)測系數(shù)等方法進行頻譜分析，找出語音的特征參數(shù)作為未知模式，接著與預(yù)先存儲的標(biāo)準(zhǔn)式進行比較，當(dāng)輸入的未知模式與標(biāo)準(zhǔn)式的特征相一致時，便被機器識別，產(chǎn)生識別結(jié)果輸出。 音樂播放是將存儲器中存儲的語音數(shù)據(jù)順序取出，解碼后，以8khz的速率進行d/a轉(zhuǎn)換輸出，經(jīng)電容濾波后，恢復(fù)原始語音波形，經(jīng)過三極管驅(qū)動揚聲器放音。放音的解碼是靠調(diào)用庫函數(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）（）（設(shè)置volume id（寄存器$000dh）設(shè)置cfg（文件格式）（）設(shè)置bank讀/寫操作end圖4 外擴存儲器主程序2.3.5設(shè)計平臺 硬件環(huán)境：凌陽spce