盛群复试报告《语音电子日历》.docx

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盛群复试报告《语音电子日历》

2012年“盛群杯”重庆大学生单片机应用设计竞赛

复赛报告

基于盛群单片机的多功能语音电子日历

参赛编号:

20120300

重庆交通大学电子信息工程

指导老师：

参赛队员：

E-mailAddress:

1181630175@

日期:

2012年05月14日

摘要

随着社会的不断发展，数字化、智能化逐渐成为了时代的主题。

数字化、智能化技术在语音电子日历中的应用是现代时钟高精度、多功能、小型化、低成本、低功耗设计的发展趋势。

这些技术让电子日历的应用更加人性化，使其更符合当代人们的需求。

为此我们设计了“基于盛群单片机的多功能语音电子日历”。

本设计主要由控制中心和界面显示两大部分组成，以盛群单片机HT66F50为核心，HB240128液晶为主要显示界面。

通过时钟芯片采集时间信息，并利用软件进行公历与农历的转换，使其更具有普遍性；设计独立键盘，用于调控日历的日期、提示、闹钟等显示信息；通过温度传感器感知当前温度并显示在界面；对液晶显示器进行背光操作，以达到节能目的；利用单片机控制语音芯片进行人性化录音报时、优化闹钟功能。

本设计实现了电子日历的数字化、界面化及多功能化，具有性价比高，结构简单，适用性强等特点。

关键词：

语音电子日历单片机传感器键盘

前言3

1系统工作原理3

1.1信息显示单元3

1.2信息采集单元4

1.2.1环境温度采集4

1.2.2时钟信息采集4

1.2.3语音采集与存储4

1.2.4键盘设计4

1.3使用HOLTEKMCU的主要核心功能4

2作品结构4

2.1系统界面显示5

2.2系统核心控制单元5

2.3系统硬件结构5

2.3.1系统电源设计5

2.3.2时钟模块硬件结构5

2.3.3语音模块硬件结构5

2.3.4键盘设计6

2.4系统软件结构6

2.4.1系统主控流程图6

2.4.2时钟/日历软件设计6

2.4.3语音录放软件设计7

2.4.4按键软件设计7

3系统测试与结果分析8

3.1日历显示界面测试8

3.2时间/日期/闹钟调整测试8

3.3温度/节日测试8

3.4液晶背光测试8

附件9

前言

社会的飞速发展促使智能化产业的发展如日中天，纵观电子市场，电子日历之类的产品很多，可是它们的功能往往很单一，可视化界面效果差。

而作为消费者，如果能够购买到一款物美价廉的产品是求之不得的。

就目前来看，与时钟和日历相关的产品很多，其中时钟产品以电子表与钟表最多，日历类产品以万年历为主；但是它们的可视化界面显示效果并不是太好；为了解决这些问题，我们试想设计集日历显示界面、时钟、语音等为一体，实现多功能、界面化、人性化的电子产品，为此我们设计出了“基于盛群单片机的语音电子日历”。

该系统具有清晰的显示界面，可通过键盘对其显示内容进行设定，增强了系统的可适用性。

本设计实现了日历的界面化显示，智能化管理，具体表现在对时间（时钟）、日期及环境温度的可自动化采集与实时显示，并且具有100年（2000年—2099年）的农历转换、节日提醒功能；通过语音芯片设置录音报时及闹钟功能，赋予优美的语言提示；通过键盘设定时间和日期、闹钟及整点报时时间；另外，对液晶显示器进行背光设置，以达到节能的目的。

界面所有显示以表格划分，显示区域划分合理、清晰，视觉效果较好，体现出本作品的多种功能。

本设计的创新性和实用性主要体现在以下几个方面：

1、采用盛群单片机HT66F50作为主控芯片，系统规模小，低功耗，生产成本低。

2、采用液晶显HB240128作为显示器件，其软件设计简单易行，所有内容以表格形式显示，显示区域划分合理、清晰。

3、采用专用语音芯片为语音提示器件，语音清晰。

4、智能化程度相对较高，视觉效果明显、稳定性较好。

1系统工作原理

本设计以盛群单片机HT66F50为核心，以LCD液晶为主要显示器件，语音芯片为报时器件。

控制中心通过采集时钟信号并对其进行农历转换、通过温度传感器采集实时温度信息、通过键盘设定日历参数，并将所有信息显示在LCD上确定好的位置。

系统总体设计框图如下图所示。

图1.1系统框图

现对系统各个模块工作原理分别做如下叙述。

1.1信息显示单元

本系统所有信息通过HB240128液晶进行显示。

该液晶显示硬件接口有两种模式，即并行接口和串行接口，本次设计选用并行接口，接口协议为请求/应答（REQ/BUSY）握手方式。

其与HT66F50的接线图如下图所示。

图1.1.1HB240128接线图

其中当应答BUSY为高电平时，表示液晶忙于内部处理，不能接收用户命令；BUSY低电平时，表示液晶空闲，等待接收用户命令。

其时序图如下。

图1.1.2HB240128时序图

设计中用到的底层驱动函数有：

Init_LCD（）;//初始化液晶显示器

LCDcode（）;//向lcd发送命令

用户通过输入国标GB2312代码或ASCII码可实现文本显示，人们可以在指定的屏幕位置上以点为单位进行图形和文字显示操作。

通过HB240128液晶显示器的指令集设定日历的显示界面。

系统设计中，以表格划分液晶显示器区域，然后将要显示的信息存放到指定的地址，从而显示在液晶屏设定的区域。

其显示的主要内容有日历表（公历）、实时日期（公历和农历）、实时时间、闹钟时间、温度与温馨提示及节日提醒。

1.2信息采集单元

1.2.1环境温度采集

利用温度传感器DS18B20对环境温度进行监测。

DS18B20温度传感器是美国DALLAS半导体公司最新推出的一种改进型智能温度传感器，与传统的热敏电阻等测温元件相比，它能直接读出被测温度，并且可根据实际要求通过简单的编程实现9～12位的数字值读数方式。

DS18B20是常用的数字传感器，其为

总线接口，并且不需要增加其他外围器件，可以通过简单的数学运算得到环境实时温度值。

主要功能代码：

a=ReadOneChar（）;//读取温度值低位

b=ReadOneChar（）;//读取温度值高位

Temp_value=b<<4;

Temp_value+=（a&0xf0）>>4;//换算后得到温度值存于Temp_value中

其与HT66F50的接线图如下图1.2.1所示。

图1.2.1温度采集电路

1.2.2时钟信息采集

本系统采用时钟芯片PCF8563采集时间信息。

PCF8563是低功耗的CMOS实时时钟/日历芯片，它提供一个可编程时钟输出，一个中断输出和掉电检测器，所有的地址和数据通过

总线接口串行传递。

系统设计过程中对时钟/日历芯片所采集的数据进行软件处理。

其主要算法有：

write_pcf8563（）;//向PCF8563对应的地址写数据，

read_pcf8563（）;//读当前的时分秒。

读到正确的实时时间后依据相应的算法进行公历和农历的转换。

其转化的主要功能代码为;

voidConversion（）;//转换函数，其输入输出数据均为BCD数据

1.2.3语音采集与存储

本系统设计整点报时、闹钟等语音提示功能。

利用ISD4004语音芯片进行语音的采集与存储，通过单片机控制使其录制特定的语音片段并存储，然后在系统达到一定的状态时播报相应的语音片段。

ISD4004语音芯片工作在3V左右，单片录放时间8分钟，音质好，其操作指令可通过串行通信接口（SPI）送入。

系统设计中，语音的采集是通过柱体极话筒将声音信号输送至芯片的ANAIN管脚；录音过程中通过按键控制录音——按键按下开始录音，弹起后停止录音。

录放音过程通过4004的指令集进行控制，主要指令函数有：

power_up（）；//上电指令函数

isdstop（）；//停止当前操作指令函数

power_down（）；//掉电指令函数

rec（）；//录音指令函数

play（）；//放音指令函数

set_rec（uintadd）；//设置录音地址

set_play（uintadd）；//设置放音地址

在放音时，由于ISD4004引脚输出音频信号功率低，故通过LM386对其进行音频放大，将放大后的信号输出至喇叭。

1.2.4键盘设计

本系统中对于时间、日期和闹钟的设定采用独立式键盘进行设置。

本次设计共有三个模式选择按键，即Timemode、Daymode和Clockmode，分别对应时间、日期和闹钟的设定。

例如，当按下时间设定模式时，用户可对系统时间进行人为调整。

另外设计退出键EQ，当设定完成后按EQ键退出，系统按设定后的参数运行。

调整显示信息时，利用两个按键分别加（UP）、减（DOWN）调整值，一个按键控制光标右移，使其移动至到待设置的位置处。

1.3使用HOLTEKMCU的主要核心功能

本系统用到HOLTEKMCU的普通I/O口，其主要核心功能分以下四部分：

★模拟SPI总线控制语音播报；

★模拟

总线进行时钟信息和DS18B20数据的采集与传输；

★用于读取按键信息；

★用于液晶显示等的数据传输。

2作品结构

下面按系统界面显示、核心控制单元、硬件及软件四面对本系统结构分别进行说明。

2.1系统界面显示

本语音电子日历界面显示如下表所示。

表2.1日历界面显示

龙年腊月初八

日期：

12-01-01

一

二

三

四

五

六

日

时间：

08:

00:

闹钟：

06:

30:

温度：

04℃

节日：

元旦节

2.2系统核心控制单元

本系统以盛群单片机HT66F50为核心控制芯片，该单片机是一款A/D型具有8位高性能精简指令集的Flash单片机。

其具有一系列功能和特性，其Flash存储器可多次编程的特性给用户提供了极大的方便。

存储器方面，还包含了一个RAM数据存储器和一个可用于存储序号、校准数据等非易失性数据的EEPROM存储器。

本次设计中采用HT66F50内部晶振，单片机最小系统只外接复位电路，如下图所示。

图2.2HT66F50引脚图

2.3系统硬件结构

本系统硬件结构由系统电源、HT66F50控制系统、温度、键盘、时钟/日历、显示及语音六大模块组成。

现对系统电源、时钟/日历、键盘和语音四个模块做如下详细说明。

2.3.1系统电源设计

由于本系统中HT66F50采用内部晶振，

=12MHz，此时单片机工作电压范围在2.7V至5.5V之间。

故本系统采用9V电池供电，利用三端集成稳压器LM317进行降压处理，使其输出稳定5V直流电压供单片机工作，其电路图如下。

图2.3.1系统电源设计

系统上电后，LM317输出电压可由下式计算，

=1.25

（1+

）V

设计中取

=1k，

采用1K电阻与2K滑阻串联，使输出电压达到标准的5V，此时有

=1.25

（1+

）V=5V

2.3.2时钟模块硬件结构

系统设计中采用时钟/日历芯片PCF8563，与DS1302相比，该芯片内部具有四种报警功能（小时报警、天报警、月报警和星期报警）和定时器功能，有利于本设计中的整点报时和闹钟功能，其外围电路如下图。

图2.3.2PCF8563应用电路

芯片采用外部振荡器，外部晶振连接为皮尔斯振荡器，其大小为32.76

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