简易语音计算器系统毕业设计Word文档格式.docx
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LCD1602;
ISD2560;
4*4矩阵式控制按键
II
ABSTRACT
Inrecentyears,withtherapiddevelopmentofscienceandtechnology,SCMapplicationsaredeepening.Inreal-timedetectionandautomaticcontrolofmicrocomputerapplicationsystem,thesinglechipmicrocomputeroftenasacorecomponenttouse.ButonlySCMknowledgeisnotenough,stillshouldaccordingtothespecifichardwareextension,andthesoftwaredesign,toimprovethefunctionofthemicrocontroller.CalculatorismorecommoninPeople'
sDailylifeofoneoftheelectronicproducts.Speechtechnologyprogressforthisapplicationneedstoprovideapowerfultechnicalsupport,isgraduallyacceptedbythemassesofusers,andarewidelyappliedtovariousneedsvoiceresponse.Thissimplecalculatorsystem,basedontheAT89C51MCS-51seriesmicrocontrollerasthecore,throughkeyboardinput,thearithmetictoimplementasimpleaddition,subtraction,multiplication,anddivision,andwillresultintheLCD1602LCDdisplay.Inadditionthissystemextendsthevoicerecordingfunction,canaccordingtouser'
spreferencesforshorttimerecordingandplayback.
HardwarecircuitpartmainlyconsistsofAT89C51controllermodule,LCD1602LCDmodule,4*4matrixmoduleandvoicebroadcast modulecontrolbuttons,etc.ThenthesystemaresimulatedbyProteus,andfinallycarriesontherealweldinganddebugging.Thesimulationanddebuggingresultsshowthatthesystemcanaccuratelycalculate,shorterresponsetime,workmorestable.
Keywords:
4*4matrixcontrolbuttons
目录
1绪论 1
1.1系统开发背景 1
1.2系统开发意义 1
1.3设计主要内容 1
2系统方案总体设计 3
2.1简易计算器的功能介绍 3
2.1.1基本功能 3
2.1.2扩展功能 3
2.2方案论证与比较 3
2.2.1控制器部分设计方案论证与选择 3
2.2.2显示电路部分设计方案论证与选择 4
2.2.3键盘设计方案与选择 5
2.3系统组成 6
3硬件电路设计 8
3.1主控芯片选型及分析 8
3.2复位电路 10
3.3时钟电路 11
3.4显示电路 11
3.5语音电路 12
3.6按键电路 17
4软件设计 19
4.1AT89C51单片机中断允许控制 19
4.2LCD1602控制 19
4.2.1LCD1602字符发生存储器（CGROM） 20
4.2.2LCD1602显示数据寄存器（DDRAM） 21
4.3计算器软件设计 22
4.3.1系统总流程图 23
4.3.2算术运算程序设计 23
4.3.3按键程序设计 24
4.3.4显示程序设计 24
ii
4.3.5错误处理及提示程序设计 25
4.4语音播报软件设计 25
4.4.1分段录放音 26
4.4.2程序流程图 26
4.5软件仿真与实物调试 29
4.5.1KEILuVision调试 29
4.5.2四则运算、除数为0和数值溢出仿真演示：
33
4.5.3实物调试 34
5结论与展望 35
致谢 36
参考文献 37
附录 38
电路整体原理图 38
计算器源程序 39
语音播报源程序 50
1绪论
1.1系统开发背景
随着社会的发展，科学的进步，人们的生活水平在逐步的提高，尤其是微电子技的术的发展，犹如雨后春笋的变化。
计算器在人们的日常中视比较常见的电子产品之一，如何将常见的计算器技术更加成熟，充分利用已有的软件和硬件条件，设计出更加出色的计算器，使其更好的为各行业服务，成了如今电子领域重要的研究课题。
1.2系统开发意义
人们的日常生活中已经离不开计算器了，社会的各个角落几乎都充斥着它的身影，比如各类商店，超市和办公场所等等。
因此设计一款方便实用的计算器有很大的实际意义。
我们常见的计算器一般只有计算功能，和简单的语音跟踪，并不能根据用户自身喜好进行录音。
本设计正是出于此种创意，制作的计算器不仅能完成基本计算功能，而且还融入了语音系统于其中。
即是说此计算器除能够完成一般计算功能和语音跟踪之外，还可以根据用户喜好自定义一段录音，然后播放出来。
这种根据自己喜好录放音的计算器将会受到大家的喜欢。
1.3设计主要内容
随着嵌入式系统（以应用为中心，以计算机技术为基础，且软硬件可裁剪，适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格要求的专用计算机系统）的快速发展，单片机本着它简单，功能强大，易于设计等优点被设计者广泛使用。
本设计使用单片机作为中央控制器件，另附计算系统与语音系统为扩展完成。
第一章为设计的背景、意义介绍，简明扼要的阐述设计的目的和成果。
第二章为系统方案设计，主要从设计的功能，方案的确定及选择原因和系统组成来介绍。
第三章为主要芯片介绍，详细阐述了芯片的内部结构和引脚分布。
第四章为设计的核心，即硬件电路设计。
此章将硬件电路分为若干模块，分别介绍了各模块的硬件设计电路。
第五章为软件设计，主要介绍了语言的选择，控制字的确定，流程图和最后的仿真与调试。
通过这几章的介绍，完成简易计算器的设计。
52
2系统方案总体设计
2.1简易计算器的功能介绍
2.1.1基本功能
根据所学知识，自行设计一个计算器，要求该计算器能够实现加减乘除四则混合运算，能够实现连续计算。
2.1.2扩展功能
（1）该计算器可显示负数。
（2）该计算器带有语音播报系统，可自定义录、放音。
（3）该计算器能够进行错误提示和数据溢出提示。
2.2方案论证与比较
2.2.1控制器部分设计方案论证与选择
根据设计要求，控制器主要用于数据的接收和发送、数据的运算和控制液晶屏显示等。
针对这些，对于控制器的选择有以下三种方案。
方案一：
采用计算器专用芯片实现。
用计算器专用芯片进行设计并编程实现。
这种设计方案计算效率高、速度快、而且成本也相对较低，是厂家做计算器的最佳方案。
但是计算器专用芯片的使用最主要是规范和专业，适用于复杂领域计算。
现设计的计算器只需完成基本计算功能和语音模块扩展，并且由于专用芯片的使用繁琐复杂，价格昂贵，所以这个方案不可取。
方案二：
采用FPGA（现场可编程门阵列）作为系统的控制器。
FPGA将所有器件集成到一块芯片上，体积小，节省空间，直接面向用户，使用方便，硬件测试和实现方便快捷，开发效率高，工作可靠性好。
可实现各种复杂的逻辑功能，规模大，密度高，采用并行的输入输出方式，系统处理速度高，适合作为大规模实时系统的控制核心。
由于本设计对数据处理速度的要求不是很高，FPGA的高速处理的优
势得不到充分体现。
又由于其集成度高，成本偏高。
而且其芯片的引脚较多，实物电路板布线复杂，加重了电路的实际焊接的工作。
这样一来FPGA的性价比太低，所以这个方案不考虑。
方案三：
用单片机实现。
由于单片机集成了运算器电路、控制电路、存储器、中断系统、定时器/计数器以及输入/输出口电路等，所以用单片机设计控制电路省去了很多分立元器件。
而且单片机是可编程芯片，可以运用C语言编写，对于一些复杂的计算功能，它可以调用C语言库函数，使编程工作变得非常简单。
所以该课题用单片机实现，不仅功能易于实现，而且精确度高，稳定性好，抗干扰能力强。
并且由于其成本低、体积小、技术成熟和功耗小，技术比较成熟，性价比也相当高。
更重要的是本人经过四年的学习，对单片机已有深刻的理解，使用起来更加方便灵活。
综上所述，通过各个方面综合比较，为达到最佳效果，我们采用方案三用单片机来设计此控制器。
2.2.2显示电路部分设计方案论证与选择
数码管显示方案。
使用两个四位一体动态数码管显示，具有程序简单，对外界环境要求低，易于维护，精确可靠，操作简单，显示直观的特点。
但由于数码管只能显示数字和代码，不能显示汉字及常用符号等，所以此方案不考虑。
方案二:
采用LCD1602型液晶显示。
（一）基本显示特性
1、+5V电压，对比可调度；
2、内含复位电路；
3、提供各种控制命令，如：
清屏、字符闪烁、光标闪烁、显示移位等多种功能；
4、有80字节显示数据存储器DDRAM；
5、内建有160个5X7点阵的字型的字符发生器
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