电子语音记事播报器.docx

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电子语音记事播报器

东华理工学院长江学院

毕业设计（论文）

题目语音播报记事器

英文题目Thepronunciationdisseminatesthenewsrecord

学生姓名毕永锋

班级023122

指导教师罗先喜

专业自动化

二零零六年六月

摘要

传统的记事提醒方法在生活节奏越来越快的今天显的力不从心，而高智能化、高自动化的高端的语音记事提醒工具的研究在随着单片机技术的进步于成熟早已提到议事日程上来了，目前国内外许多电子产品如手机、电子词典、商务通已经增加了此相功能来满足人们的更高的要求，但是生产商也只是刚刚开始尝试，并没有深入的去研究。

目前，高智能的语音播报记事器还处于刚刚起步阶段，所以本论文对它的研究有其技术的发展与成熟有着十分重大的意义。

本论文运用的是MCS-51系列单片机为核心器件，系统由实时时钟、语音录放控制、当前时间调整、提醒时间设置、LED译码/驱动、时间显示和语音处理等模块组成。

对时间的显示、标准、调整，语音的录放，按键电路的使用方法以及功能进行了详细的介绍。

本论文从系统的各个组成部件以及相应的硬件介绍上着手，挖掘了其软件方面的程序，对目前的技术进行了总结。

本论文在结合目前国内外比较成功的经验的基础上，针对其存在的问题进行了比较详细的论述。

语音播报记事器目前被广泛的应用与智能火灾报警、智能防盗门、公交报站器、录音电话、ATM智能提示等诸多方面，正在慢慢的改变着人们的生活。

关键词

语音录放控制；单片机；调整

ABSTRACT

Thetraditionalrecordremindermethodlackingtheabilitytodowhatonewouldlikewhichrevealsinrhythmoflifemoreandmorequicktoday,Buthighintellectualized,thehighautomatedhightechpronunciationrecordmaturelyremindsthetooltheresearchinalongwiththemonolithicintegratedcircuittechnologyprogresstoalreadytomentiontheagendacameup.Atpresentthedomesticandforeignmanyelectronicproductslikehandset,theelectronicdictionary,thecommercepassedalreadyincreasesthisfunctiontosatisfypeople'shigherrequest.ThepresentpaperutilizesistheMCS-51seriesmonolithicintegratedcircuitforthecorecomponent,Thesystembythereal-timeclock,thepronunciationrecordingandsendingoutcontrol,thecurrenttimeadjustment,theremindertimeestablishment,theLEDdecoding/actuation,thetimedemonstratedandmoduleandsoonpronunciationprocessingcomposes.Tothetimedemonstration,thestandard,theadjustment,pronunciationrecordingandsendingout,thepressedkeyelectriccircuitapplicationmethodaswellasthefunctionhavecarriedonthedetailedintroduction[10].

Thepresentpaperfromthesystemeachcompositionpartaswellasthecorrespondinghardwareintroducedonbegan,toexcavateitssoftwareaspectprocedure,hascarriedonthesummarytothepresenttechnology.

Thepresentpaperatpresentdomesticandforeigncomparesthesuccessfulexperienceintheunioninthefoundation,hascarriedonthequitedetailedelaborationinviewofitsexistencequestion.

Thepronunciationdisseminatesnewstherecordatpresentreportstothepolice,theintelligentburglar-proofdoorbythewidespreadapplicationandtheintelligentfire,thepublictransportationnewspaperstands,recordsthetelephone,theATMintelligencepromptandsoonmanyaspects,slowlychangepeople'slife.

Keywords

Pronunciationrecordingandsendingoutcontrol;Monolithicintegratedcircuit;Adjustment

摘要与关键词………………………………………………………………………………I

英文摘要与关键词………………………………………………………………………II

绪论…………………………………………………………………………………………1

1、系统设计方案…………………………………………………………………………3

1.1设计要求…………………………………………………………………………3

1.2系统硬件电路设计框图…………………………………………………………3

1.3设计思路…………………………………………………………………………4

2、语音播报记事器的硬件设计…………………………………………………………5

2.1系统的主要组成模块……………………………………………………………5

2.2MCS-51单片机的介绍……………………………………………………………5

2.3LED显示模块设计………………………………………………………………8

2.3.1LED显示器的介绍…………………………………………………………9

2.3.2LED的段驱动芯片介绍…………………………………………………10

2.3.3ULN2003驱动芯片的功能…………………………………………………11

2.3.4LED驱动电路与单片机的连接……………………………………………12

2.4按键电路模块的设计……………………………………………………………13

2.4.1键盘结构…………………………………………………………………13

2.4.2键盘与单片机的接口电路………………………………………………13

2.4.3键盘与单片机的连接……………………………………………………14

2.5蜂鸣电路的模块设计……………………………………………………………15

2.6语音录放模块的设计……………………………………………………………16

2.6.1ISD1420芯片的介绍………………………………………………………16

2.6.2ISD1420芯片与单片机的连接……………………………………………21

2.7串行时钟模块设计………………………………………………………………22

2.7.1DS1302芯片的介绍………………………………………………………22

2.7.2DS1302芯片与单片机的连接……………………………………………25

3、语音播报记事器的软件设计………………………………………………………27

3.1主程序的主要组成……………………………………………………………27

3.1.1主程序的设计……………………………………………………………28

结论………………………………………………………………………………………29

致谢………………………………………………………………………………………30

参考文献…………………………………………………………………………………31

附录1……………………………………………………………………………………32

附录2……………………………………………………………………………………33

绪论

（1）语音播报记事器的背景及其意义

随着社会的发展和科技的不断进步,人们的生活节奏变的越来越快，日常处理的琐碎的事情也越来越多，合理的时间安排、遵守按计划去处理该处理的事情如：

准时上课、上班、赴约、到会、洽谈等是十分需要也是十分必要的。

但是随着生活节奏的加快在充满压力的生活中，人们往往很容易因一时的疏忽就耽误了早已安排好的事情。

这时如能有一个可以随时随地的及时的提醒人们此时要做的事情，人们也的生活也就不会因一时的疏忽而错过了对自己十分重要的事情而变得轻松舒适的多了。

随着科学技术的发展现在单片机把这一设想变成了现实。

单片微型计算机简称单片机,又称微控制器。

它是在一块半导体芯片上,集成了CPU,ROM.RAM,I/O接口,定时器/计数器,中断系统等功能部件,构成了一台完整的数字电子计算机。

由于集成电路技术的进步,片内甚至还可以包括含A/D转换器,PWM等称为“片内外设”的特殊功能部件。

随着单片机功能的增强,由单片机构成的计算机应用系统的功能日益增强,配合大功率晶体管的应用,有了波形发生器,拓展了在电气传动领域的应用等。

这进一步深化了单片机在工业控制,自动检测,智能仪器仪表,家用电器等领域的突出地位。

单片机的历史非常短暂,然而发展十分迅猛[1]。

（2）语音播报记事器的功能及应用

目前人们最常用的用来提示自己的方法不外乎两种：

一种是把要做的事情合理安排下来做成日程表，如课程表、工作安排、值班表，这种方法虽然有效但到时候也难免因种种繁忙或大脑疲劳而忘记去按日程表去做该在做的事情；另一种是把要做的事情记录到电子仪器如电子表、手机、商务通等，等到时间到时仪器便会以蜂鸣的形式进行提醒但如果时间太久了，虽然知道了事情的时间，却又容易想不起是什么事情。

所以本设计语音播报记事器将采用语音播报的形式对人们进行主动提醒，不管时间有多久，它也能准确、及时地进行提醒。

语音播报记事器不仅具有放音功能，还具有录音的功能，当你有什么重要的事情而又担心忘记时，你就可以对其进行录音，并设置好提醒时间，到时，它就会将录音内容播报出来，并在最后进行蜂鸣提醒。

采用的DS1302芯片是美国DALLAS公司推出的一种高性能、低功耗、带RAM的实时时钟芯片，它可以对年、月、日、周、日、时、分、甚至是秒进行计时，保证了时间标准性和实时性。

而本设计也可以在当作钟表、闹钟来使用，完全可以代替手表以及闹钟，你可以录下父母、情侣、偶像的声音或者干脆可以录下歌曲、乐曲、各种动物的声音、各种经典电影的经典对白作为提示音，如果条件允许的话可以把录音作成彩铃，比较适合年轻人追求时尚的口味。

本设计也考虑到了时间的误差产生的情况，因此我们采用设置了五个独立式键盘按键既“PLAY”、“REC”、“SET”、“ALM”、“＋1”、“RET”键，五个按键的配合使用可以随时随地地调整时间，当时间发生差错时也可以按照一定的方法进行及时的调整，所以根本不会有错误提醒的。

当备忘事情超过一件时，也不必担心没有办法录制，因为本设计能够进行五组录音，当某件事情已过去时，可以将以前的语音信息覆盖，再次进行录音。

而语音播记事器对时间的设置是随意的，要求随时随地都可以方便的设置提醒，因为该设计具有标准的日历/时钟，即年、月、日、星期、时、分和秒，遇到闰年还可以进行自动修正。

这样我们就省下了大量的时间和精力投入到工作和学习当中，无形之中节省出了大量的业余时间去尽情的享受生活的乐趣了。

说了这么多你会觉得语音播报记事器离自己很遥远，其实生活中很多地方都有它的身影：

公交车语音报站器，以前初到一个陌生的城市，很多人都会在坐公交车时坐过站，而现在车上的语音播报会提前提醒你，做好下车的准备，这样就给常出差的朋友以很大的帮助；留言电话，很多家庭都装上了可以录音的电话，当主人不在时你可以用简单话语把事情录到录音电话上，主人回来时可以及时的跟你联系；语音提示防跑水自来水水龙头，语音提示防跑水自来水水龙头，是一种半智能化产品，特殊功能是正值停水时打开水龙头，语音提示器就会发出“无水，请关闭阀门”等语。

能有效地防止因停水时打开水龙头而忘记关闭，造成跑水现象的发生。

它主要由水龙头、感压器和语音提示器等几个部分有机组合而成，是一种新颖实用会说话的水龙头，开创了智能化水龙头的先河，一补已有水龙头无语音提示易跑水的不足。

它适用于各种液体和气体。

技术成熟可靠，论证合理，可行性强。

这样看来语音播报记事器的应用可谓是相当广泛的。

1、系统设计方案

为了得到合格的语音播报记事器，我们进行了大量的市场调查，对语音提示这一产品的历史，现状以及发展有了一定的了解，对语音记事器目前所存在的问题和技术上的缺陷有了一定了了解，最后我们对本设计提出了以下的几点设计要求：

1.1设计要求

以MCS-51系列单片机为核心器件组成一个语音提示系统。

系统具有标准的日历/时钟，既年、月、日、星期、时、分和秒，遇到闰年自动修正的功能。

系统显示器由4位数字型数码管组成。

显示时间值和日期，常态下显示时间，利用一个按键控制日期的显示。

能够随时对当前时间进行调整。

能够随时输入定时播报（闹钟）时间。

到了定时播报（闹钟）的时间，发出语音提醒信号和蜂鸣器提示信号。

1.2系统硬件电路设计框图

为了使本设计符合以上的要求我们此次的设计将采用单片机作为核心控制部件，采用可擦除、可分段语音处理芯片ISD1420记录语言以及其他外围电路组成语音提示系统。

系统由串行时钟、语音录放控制、当前时间调整、提醒时间设置、LED译码/驱动、时间显示和语音处理等模块组成。

由调查情况针对语音播报记事器的现状又综合设计要求，我们得出系统设计框图如图1－1所示。

图1－1语音播报记事器的设计框图

实时时钟RTC：

可以保证时间标准；本设计采用DS1302与单片机连接来实现；

提醒时间的设置：

适时的对提醒时间进行随意的设置和及时的调整；本设计采用是用按键电路与单片机连接来实现；

语音录放控制：

将录入的语音播报出来提醒人们此时要做的事是什么，本设计采用的是DS1420语音处理芯片与单片机连接来实现；

当前时间调整：

由与单片机连接的按键电路的5个按键来调整；

四位时钟LED显示：

采用4位LED数码管与单片机连接实现；

语音处理：

由ISD1420、74LS377与单片机相连接组成的语音处理模块来实现；

蜂鸣器控制：

由HA2、三极管VT1、R9组成的蜂鸣电路与单片机连接来实现；

同时本电路的LED显示还要通过74LS48芯片与单片机连接来驱动[2~3]。

1.3设计思路

语音录入与播放功能采用ISD1420实现，通过P0口与单片机连接；

系统的标准时间采用日历/时钟芯片DS1302实现，通过P2口与单片机连接；

时间显示采用4位LED数码管接入。

LED数码管的段码输入，由并行断口P1低4位产生。

LED数码管的位码输入，由并行端口P1高4位产生；

时间调整与定时时间的输入，通过接入键盘电路实现。

系统共设计5个按键，通过P3口与单片机连接；

报警声用蜂鸣器产生，蜂鸣器接入P3口的P3.7引脚。

2、语音播报记事器的硬件设计

本设计的硬件设计可以分为LED显示电路模块、按键电路模块、蜂鸣电路模块、语音录放模块和串行时钟模块六个模块。

设计过程中主要以硬件为主，所以我对当前市场上主流硬件进行了调查，由于成本问题很多厂商多用低端的芯片，而使的语音播报产品的质量大打折扣，针对这个问题本设计主要介绍了模块中所用到的重要芯片、硬件连线电路原理和各模块所实现的功能。

2.1系统的主要组成模块

本设计的语音播报系统采用AT89S51单片机作为控制核心器件，AT89S51单片机是ATMEL公司的最新产品，具有可下载在线编程等功能容易操作，使用起来十分方便。

由B1、C8C9组成系统工作时钟，由S1、R7、R8、C10组成系统复位电路。

系统语音处理模块由ISD1420、74LS377、HA1、MIC1、R1~R6、R10和C1~C6、S2、R14、VD1、VD2组成模块，实现语音录入和语音播报功能。

通过锁存器74LS377与单片机的P0口连接。

系统的时间模块由DS1302、B2、C11、C12和BAT1组成，产生系统的标准时间。

DS1302内部具有事时时钟/日历和31B的静态RAM，给系统提供秒、分、时、日、月和年等信息，对小与31他的月末的日期进行调整，还包括闰年的校正功能。

时钟的运行可选择24小时或带AM和PM的12小时格式。

DS1302是一个串行接口芯片，既RST（复位线）、I/O（数据线）及SCLK（串行时钟线）通过P2口P2.0、P2.1、P2.2与单片机连接。

采用4位一体时钟型LED显示器，用与显示系统时间和一些提示信息。

由74LS48、ULN2003、R15和DISP1组成时间显示模块，通过P1口与单片机连接。

由5个独立式按键REC、SET、ALM、+1、RET，上拉电阻R13和中断扩展电路74LS08组成按键输入控制电路，与单片机的P3口的相应引脚连接，实现该系统的提示语音录入、定时时间设置和时间调整功能。

由蜂鸣器HA2、三极管VT1、R9、组成蜂鸣器控制电路，完成闹钟功能，通过编程可以实现时间到时发出“嘟、嘟……”的提示音。

系统电源由电源变压器T1（220V/9V）、桥式整流模块2W06、稳压模块7805以及C13~C16组成，提供系统所需的+5V电源。

2.2MCS-51单片机介绍

自1971美国Intel公司首先研制出4位单片机4004以来，它的发展可粗略划分为四个阶段:

第一阶段1971~1976年,属于萌芽阶段.发展了各种4位单片机,多用于家用电器,计数器,高级玩具。

第二阶段1976~1980年,高8位机阶段,发展了各种中,低档8位单片机,典型的如MCS-48系列单片机,片内含有多个8位并行I/O接口,一个8位定时器/计数器,不带串行I/O接口,其功能可满足一般工业控制和智能化仪器仪表等的需要。

第三阶段1980~1983年,高8位机阶段,发展了高性能的8位单片机,例如MCS-51系列单片机,它带有串行I/O接口和多个16位定时器/计数器,具有多级中断功能.这一阶段进一步拓宽了单片机的应用范围,使之能用于智能终端,局部网络的接口,并挤入了个人计算机领域。

第四阶段1983年以后,16位单片机阶段。

发展了MCS-96系列等16位单片机。

功能很强,价格却迅速下降.片内有A/D转换器;可以快速输入,输出;可用于电机控制;网络通信能力有显著提高。

在国际市场上,单片机的类型很多。

其中Intel公司的产品比较领先和占有较大销售份额.在我国,Intel公司MCS-48系列,MCS-51系列,MCS-96系列的各种机型用的最多,占主流地位。

随着大规模集成电路技术的演进,单片机的性能仍在快速提高。

其生产工艺经历PMOS,NMOS，HMOS.CMOS等各个阶段,正朝着CHMOS（高速型CMOS）工艺的发展方向发展并继续提高集成度;增大RAM,ROM;增多功能模块;提高速度;降低功耗。

（1）单片机的特点

单片机的集成度很高,它将微型计算机的主要功能部件都集中在一块芯片上,具有一下特点:

体积小,重量轻,价格便宜,耗电少。

根据工控环境要求设计,且许多功能部件集成在芯片内部,其信号通道受外界影响小,故可靠性高,抗干扰性能优于采用一般的CUP。

制功能强,运行速度快.其结构组成与指令系统都着重满足工控要求.有极丰富的条件分支转移指令,有很强的位处理功能和I/O口逻辑操作功能。

储器容量可能不大;引脚也嫌少,I/O引脚常不够用,且兼第二功能以至第三功能.但存储器和I/O接口都易于扩展。

（2）单片机的应用:

由于上述单片机特点,可推知其应用最多的领域为

它具有“小,轻,廉,省”的特点,尤其耗电少,又可使供电电源的体积小,重量轻,所以特别适用于“电脑型产品”,在家用电器,玩具,游戏机,声像设备,电子称,收银机,办公设备,厨房设备等许多产品上得到应用。

于仪器,仪表,不仅能完成测量,还具有处理（运算,误差修正,线性化）,监控等功能,易于实现数字化和智能化。

利于“机电一体化”技术的发展,多用于数控机械,缝纫机械,医疗设备,汽车等。

泛应用于打印机,绘图仪等许多计算机外围设备,特别是用于智能终端,可大大减轻主机负担。

于各种工业控制,如温度控制,液面控制,生产线顺序控制等[4、5]。

于多机应用。

例如机床加工中心,其各种功能可分散由各个单片机子系统分别完成,上级主机则负责统管协调.又如要求较高的数据检测采集系统,每一采集通道如是一个单片机子系统,可实现多点同时快速采集和预处理,然后再由主机进行集中处理和控制,以构成大型的实时测控系统。

2.2.1MCS-51单片机的结构与功能

MCS-51的结构框图如图2-1所示。

图2-1MCS-51的结构框图

MCS-51是标准的40引脚双列直插式集成电路芯片，引脚分布如上图：

P0.0~P0.7P0口8位双向口线（在引脚的39~32号端子）。

P1.0~P1.7P1口8位双向口线（在引脚的1~8号端子）。

P2.0~P2.7P2口8位双向口线（在引脚的21~28号端子）。

P3.0~P3.7P2口8位双向口线（在引脚的10~17号端子）。

（1）P0口有三个功能

外部扩展存储器时，当做数据总线（如图1中的D0~D7为数据总线接口）

外部扩展存储器时，当作地址总线（如图1中的A0~A7为地址总线接口）

不扩展时，可做一般的I/O使用，但内部无上拉电阻，作为输入或输出时应在外部接上拉电阻。

P1口只做I/O口使用：

其内部有上拉电阻。

（b）P2口有两个功能

扩展外部存储器时，当作地址总线使用

做一般I/O口使用，其内部有上拉电阻；

（c）P3口有两个功能

有内部EPROM的单片机芯片（例如8751），为写入程序需提供专门的编程脉冲和编程电源，这些信号也是由信号引脚的形式提供的，即：

编程脉冲：

30脚（ALE/PROG），编程电压（25V）：

31脚（EA/Vpp）接触过工业设备的兄弟可能会看到有些印刷线路板上会有一个电池，这