摘要本文主要涉及語音播報系統(tǒng)的設(shè)計。語音播報系統(tǒng)主要包括單片機(jī)模塊，聲音采集系統(tǒng)和音頻處理模塊相同的控制器模塊。在語音播報過程中，單個控制模塊集通過UART通信與音頻模塊進(jìn)行通信以識別音頻廣播。由于每種聲音都對應(yīng)于一個不同的地址，因此在播報時，需要提交一個需要首先播放的地址，然后再播報。傳統(tǒng)語音播報系統(tǒng)的信號處理過程主要包括音頻捕獲，信號放大和音頻濾波。聲音通過駐極體或麥克風(fēng)傳感器轉(zhuǎn)換為電信號。傳感器收集的電信號被發(fā)送到放大電路，放大到一定范圍，進(jìn)行濾波和組合，然后發(fā)送到音頻模塊。在此設(shè)計中，音頻模塊是不斷變化的，它提取音頻信號電平并將其直接存儲在QJ000M02音頻芯片上，以獲得自然而真實的聲音。QJ000M02內(nèi)部有一個1W8歐姆放大器，可以直接連接到1W8歐姆揚(yáng)聲器進(jìn)行驅(qū)動，而無需LM386進(jìn)行音頻放大和驅(qū)動。STC89C52微處理器是使用Keil編譯器設(shè)計和調(diào)試的，其核心功能是控制音頻模塊和液晶顯示模塊。關(guān)鍵詞：微控制器；語音播報；QJ000M02目錄第一章緒論 41.1研究背景 41.2研究的目的與意義 41.3國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 51.4題目與要求 5第二章工作原理及設(shè)計方案 62.1工作原理 62.2設(shè)計方案的選擇 7第三章硬件設(shè)計 93.1硬件的總體設(shè)計 93.2STC89C52芯片介紹 103.3聲音采集電路 133.4QJ000M02模塊介紹 143.5顯示電路 173.5.1LCD1602工作原理 183.5.2LCD1602的基本參數(shù)及引腳功能 183.5.3LCD1602的指令說明及時序 193.5.4LCD1602的初始化過程 213.6本章小結(jié) 22第四章軟件設(shè)計 234.1UART通信簡介 244.2Keil４軟件的簡單介紹 254.3Protues的簡單介紹 284.4本章小結(jié) 29第五章制作與調(diào)試 305.1硬件電路的布局與焊接 305.1.1總體特點 305.1.2Altiumdesigner軟件畫PCB 305.1.3焊接 305.2調(diào)試 305.2本章小結(jié) 31第六章結(jié)論 32參考文獻(xiàn) 33附錄一 36附錄二 45附錄三 46第一章緒論1.1研究背景隨著我國經(jīng)濟(jì)行業(yè)和經(jīng)濟(jì)改革的飛速發(fā)展，公共安全，鐵路，民航，財政等部門需要更多的話語權(quán)。將語音技術(shù)整合到工業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)，自動回復(fù)系統(tǒng)，多媒體系統(tǒng)，智能設(shè)備，辦公自動化或家用電器中，以便它們具有音頻功能，以便它們可以使用語音報告實時警報、狀態(tài)信息。毫無疑問，它在提高計算機(jī)人機(jī)通信能力，減少錯誤管理疏忽，提高系統(tǒng)性能和降低人員性能方面非常有用。1.2研究的目的與意義用磁帶記錄、存儲和恢復(fù)模擬語音信號的方法有著悠久的歷史，基于這種方法的電子產(chǎn)品也被廣泛使用，但這些產(chǎn)品規(guī)模很大，使用范圍有限。語音播報系統(tǒng)是以數(shù)字電路為基礎(chǔ)的，利用數(shù)字語音電路來實現(xiàn)對語音信號的錄音、存儲、還原等工作。單片機(jī)以其可靠性高、性價比高、低電壓、低功耗等優(yōu)點迅速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，利用單片機(jī)實現(xiàn)語音具有很大的研究和開發(fā)價值。語音集成電路與微處理器的結(jié)合具有體積小、易于擴(kuò)展的特點，具有廣闊的發(fā)展前景。1.3國內(nèi)外研究現(xiàn)狀自1980年以來，美國，日本和其他國家地區(qū)，對數(shù)字音頻技術(shù)的研究進(jìn)入市場后就進(jìn)入了開發(fā)LSI音頻芯片的階段，并且新產(chǎn)品不斷推出。數(shù)字音頻技術(shù)的使用是非常廣泛的，首先也是最重要的數(shù)字通信系統(tǒng)。當(dāng)通過數(shù)字通信系統(tǒng)發(fā)送音頻信號時，需要數(shù)字聲音識別。最終的結(jié)果是語音合成。在我們的日常生活中，數(shù)字音頻和視頻記錄技術(shù)被廣泛使用，例如公共汽車報站器，MP3播放器，移動電話等，這些技術(shù)使產(chǎn)品更高效，消除了傳統(tǒng)的記錄方法，并使生活更輕松，使社會不斷進(jìn)步。1.4題目與要求研究與發(fā)展方向:本系統(tǒng)主要設(shè)計一個可以播放任意段語音的語音播報系統(tǒng)。在現(xiàn)實生活中，該系統(tǒng)可用于汽車倒車系統(tǒng)、家庭安防系統(tǒng)、公交車站報站和醫(yī)院病房等應(yīng)用。技術(shù)關(guān)鍵:了解ISD4004語音芯片的時序圖及操作功能，內(nèi)部地址架構(gòu)，以及與單片機(jī)的通信方式。第二章工作原理及設(shè)計方案2.1工作原理語音播報系統(tǒng)的工作原理是單片機(jī)通??過UART通信協(xié)議控制QJ000M02音頻芯片的錄取聲音和回放。常見的系統(tǒng)包括單個微計算機(jī)控制模塊，音頻獲取模塊，音頻處理模塊和顯示模塊。駐極體傳感器將自然的連續(xù)聲信號轉(zhuǎn)換成連續(xù)變化的電信號，轉(zhuǎn)發(fā)到音頻芯片。連續(xù)采樣音頻樣本，無需進(jìn)行任何數(shù)字的轉(zhuǎn)換，并將其直接存儲在內(nèi)部存儲中。圖2-1語音信號處理過程語音存儲可以是數(shù)字的或是模擬的。使用數(shù)字技術(shù)，有必要將連續(xù)采樣的音頻信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，即轉(zhuǎn)換A/D，但是在此過程中必須遵循奈奎斯特采樣定律。另一種是使用FLASH將類似的模擬信號存儲在內(nèi)存中。該系統(tǒng)使用直接存儲。QJ000M02音頻芯片是龍華新區(qū)龍華奇佳電子有限公司生產(chǎn)的高級音頻芯片。本設(shè)計總共使用了六個按鈕，用于控制聲音數(shù)據(jù)的播放與停止、上一首曲目、下一首曲目、播放模式的切換、聲音數(shù)據(jù)的錄制和停止以及聲音數(shù)據(jù)的刪除。語音播報系統(tǒng)的用途非常廣泛，可用于通信設(shè)備，智能設(shè)備等，具有很好的實際意義。2.2設(shè)計方案的選擇2.2.1主控制系統(tǒng)選擇方案一：采用STC89C52系統(tǒng)。STC89C52是一款cmos8位的高性能，低功耗的小型單片機(jī)，帶有8K閃存。支持5V電壓。STC89C52采用了經(jīng)典的MCS-51內(nèi)核，但經(jīng)過許多改進(jìn)，該芯片組具有傳統(tǒng)的51芯片單片機(jī)沒有的性能。在單芯片中，STC89C52為多個嵌入式控制系統(tǒng)提供了更加靈活高效的解決方案。方案二：采用STC98C51處理器。STC89C51電壓為4.5V-5.5V，是EPROM，STC89C51具有4K在系統(tǒng)可編程Flash存儲器，且STC89C51沒有定時器，所以說效果功能比較差。鑒于STC89C52是一種低功耗、高性能的微處理器，成本更低，因此本設(shè)計選用方案一。在本系統(tǒng)中，單片機(jī)與QJ000M02之間的通信方式為UART，即通用異步收發(fā)器通信采用通用串行數(shù)據(jù)總線，可實現(xiàn)全雙工傳輸和接收。利用下行端口上的資源，單片機(jī)可以基于UART通信協(xié)議控制音頻芯片播報功能，因此占用了較少單片機(jī)的內(nèi)部資源。2.2.2系統(tǒng)的液晶選擇為了實現(xiàn)更多的功能，系統(tǒng)將添加其他硬件設(shè)備，并且必須選擇選項作為菜單格式。系統(tǒng)擴(kuò)展了兩個LCD1602和兩個LCD12864選件。LCD1602是工業(yè)級顯示器，能夠一次顯示16×20或32個字符。LCD1602液晶顯示器是利用液晶的物理特性通過電壓控制顯示區(qū)域并在通電時進(jìn)行顯示。這樣就可以顯示圖形。12864LCD是點陣圖形液晶顯示模塊，不僅能顯示字符，而且還能顯示漢字和圖形，分帶漢字庫和不帶那字庫兩種，帶漢字庫的12864LCD使用起來非常方便。LCD1602液晶顯示器由于其緊湊的尺寸，低功耗，背光通量，通用接口芯片以及高兼容性而最終被采用。2.3本章小結(jié)本章將簡要介紹廣播系統(tǒng)的工作原理和設(shè)計方案的選擇。選取STC89C52系統(tǒng)和選取LCD1602液晶顯示屏的原因。第三章硬件設(shè)計本次設(shè)計中所用到的元器件清單如表3-1表3-1元器件清單模塊名稱型號數(shù)量（個/塊）51單片機(jī)STC89C521QJ000M02語音模塊QJ000M021液晶顯示屏LCD16021按鍵輕觸按鍵6咪頭MIC113.1硬件的總體設(shè)計大多數(shù)語音播報系統(tǒng)通過微處理器控制QJ000M02芯片完成語音播報功能。記錄的形式下，音頻信號，即聲波信號，通過麥克風(fēng)傳輸并轉(zhuǎn)換為電信號。由于QJ000M02的特性，駐極體直接獲得的聲音信號雖然很微弱，但不需要通過放大濾波，就可以直接送到QJ000M02。在語音播放模式下，在微控制器將播放地址和音頻播放指令發(fā)送到QJ000M02之后，它可以播放相應(yīng)的音頻。播放音樂時，芯片通常由外部濾波器和放大器處理，但是QJ000M2芯片具有1W8歐姆放大器，因此1W8歐姆揚(yáng)聲器可以直接連接到芯片，而無需外部濾波器電路和功率放大器電路。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖3-1所示。單片機(jī)控制電路電源電路液晶顯示電路單片機(jī)控制電路電源電路液晶顯示電路聲音采集電路時鐘電路聲音采集電路時鐘電路復(fù)位電路復(fù)位電路錄音模塊電路錄音模塊電路按鍵電路按鍵電路聲音播放電路聲音播放電路圖3-1系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框圖3.2STC89C52芯片介紹STC89C52是一種高性能的微處理器，是一個8位CMOS8K字節(jié)的isp只讀存儲器，可讀寫1000次。兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)和80C51針結(jié)構(gòu)，STC89C52是一款功能強(qiáng)大的微型計算機(jī)，它與通用的8位CPU和ISPFlash存儲器相結(jié)合，為許多嵌入式控制器提供經(jīng)濟(jì)高效的解決方案STC89C52具有以下功能：40管腳、8K字節(jié)的Flash片內(nèi)存儲器、256字節(jié)的RAM、32個外部輸入/輸出接口（I/O），5個優(yōu)先級的干擾級別，2級嵌套中斷，2個16位可編程定時器，2個完整的通信接口和時鐘接口。此外，STC89C52可以降低到0Hz，運(yùn)行靜態(tài)邏輯，并切換到兩個可選的節(jié)能模式。在空閑模式下，CPU停止工作，允許ram、定時器/計數(shù)器、串行端口和中斷繼續(xù)。在掉電模式下，RAM的內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，所有微控制器的操作被停止，直到下一次崩潰或下一次硬件配置。STC89C52具有四個8位并行I/O端口：端口P0，P1，P2和P3，對應(yīng)的極點為P0.0?P0.7，P1.0?P1.7，P2.0?P27，P3。0?P3.7，共有32條I/O電纜，每根電纜都可以單獨用作輸入或輸出。端口P0：端口P0是具有8位打開和關(guān)閉的I/O端口。作為輸出端口，每位可驅(qū)動8級TTL邏輯。當(dāng)向端口P0寫入“1”時，針的功能是輸入具有嚴(yán)格限制的數(shù)據(jù)。在該模型中，P0沒有內(nèi)部上拉電阻。在編程期間，端口P0還用于接收字節(jié)指令。在程序測試期間，它將發(fā)布結(jié)果作為指南。檢查探頭后，必須存在一個外部上拉電阻。端口P1：端口P1是具有內(nèi)置上拉電阻器的高效8位I/O端口。P1處理器可以驅(qū)動4級TTL邏輯。將“1”寫入端口P1時，內(nèi)部上拉電阻會將端口拉高，并且此時可以將其用作輸入端口。當(dāng)用作輸入時，由于內(nèi)部電阻，針向外拉以產(chǎn)生電流（IIL）。端口P2：端口P2是具有內(nèi)部上拉電阻的8位加速I/O端口，P2輸出緩沖器可驅(qū)動4級TTL邏輯。當(dāng)將“1”寫入端口P2時，內(nèi)部上拉電阻會將端口上拉，此時可以將其用作輸入端口。當(dāng)用作輸入時，由于內(nèi)部電阻，針向外拉以產(chǎn)生電流（IIL）。在此應(yīng)用中，端口P2使用較強(qiáng)的內(nèi)部上拉發(fā)送1。當(dāng)使用8位地址訪問外部存儲器時，端口P2導(dǎo)出P2鎖存器的內(nèi)容。端口P3：端口P3是具有內(nèi)部上拉電阻器的高效8位I/O端口。P3輸出控制器可以驅(qū)動4個TTL邏輯電平。當(dāng)將“1”寫入端口P3時，內(nèi)部上拉電阻將上拉到高位置，此時它可以用作輸入端口。在閃存編程和驗證期間，P3端口還接收一些控制信號。單片機(jī)的引腳圖如圖3-2-1所示。圖3-2-1STC89C52單片機(jī)引腳圖最小的微型單片機(jī)系統(tǒng)是指由最少的組件和單個微型計算機(jī)芯片組成的系統(tǒng)。對于52的微型單片機(jī)產(chǎn)品，最小系統(tǒng)應(yīng)包括：單片機(jī)，晶振和復(fù)位電路。單片機(jī)接口電路主要用于連接計算機(jī)和其他外部設(shè)備。復(fù)位電路：單片機(jī)最小系統(tǒng)復(fù)位電路的極性電容C3的大小直接影響單片機(jī)的復(fù)位時間。CS-51微控制器通常使用兩種復(fù)位方法：自動重置和按鍵重置。這里采用了按鍵重置和上電復(fù)位兩個的組合。晶體電路振蕩器：典型的晶體振蕩器是一個12MHZ的大型晶體振蕩器，單個微芯片的C1和C2上的最小起始電容通常為15-33pF。單片機(jī)最小系統(tǒng)的電路如圖3-2-2所示。圖3-2-2單片機(jī)最小系統(tǒng)的電路3.3聲音采集電路聲音采集電路的設(shè)計是直接使用駐極體進(jìn)行聲音采集。在效應(yīng)晶體管的柵極，柵極和源極之間有一個間接二極管，如圖3-3所示。當(dāng)駐極體膜片本身施加電場時，表面電荷為Q，極板之間的電容為C，并且在極點末端產(chǎn)生電壓U=Q/C。電壓變化的頻率反映了外部聲音的頻率。圖3-2-2駐極體原理圖3.4QJ000M02模塊介紹它是一種新型的高質(zhì)量MP3錄音模塊，可以全方位滿足客戶的需求?？梢允褂梦募A分類，指定要播放的文件名和指定要播放的索引號，從而可以靈活地組織音頻文件。還可以按文件名或索引在指定文件夾中保存和播放，并且可以指定任何文件的刪除。具有讀取內(nèi)存狀態(tài)和查詢內(nèi)存容量的能力，能夠隨時了解內(nèi)存狀態(tài)并靈活使用。圖3-4-1QJ000M02產(chǎn)品特性：1）支持WAV，WMA，MP3高質(zhì)量音頻播放，音質(zhì)優(yōu)美。2）MP3格式的高質(zhì)量音頻錄制，采樣率為48KHz，比特率為32?128Kbps。3）使用內(nèi)部存儲器或外部U盤作為存儲，可以支持32G內(nèi)存和32GU。4）有3種錄音系統(tǒng)，麥克風(fēng)，電纜錄音和兩聲道錄音。5）交換文件名記錄器，最長22個字符。6）連續(xù)錄制時間最多可以使用3個月。7）采用FAT和FAT32文件系統(tǒng)。8）計算機(jī)可以通過USBInternet轉(zhuǎn)換內(nèi)部存儲器的音頻內(nèi)容。9）支持USB音頻功能。10）使用無線通訊，UART，通用標(biāo)準(zhǔn)接口，控制更加靈活方便。11）1W音頻放大器，8ohm/1W直揚(yáng)聲器，32級音量大且可調(diào)的音量。12）DC5V電源。圖3-4-2QJ000M2管腳圖管腳號管腳名稱類型功能描述1P34IO普通IO口2GNDPWP與TF卡座連接的GND3P22IO普通IO口4P37IOAUX錄音音頻信號左聲道輸入端5P02IOAUX錄音音頻信號右聲道輸入端6Mie_inI錄音音頻輸入端7P35/RESETIFLASH控制引腳（外部下載器對FLASH進(jìn)行下載時需要對該引腳進(jìn)行控制）8ALODAC音頻輸出9SP=AO喇叭接線端10SP+AO喇叭接線端11FS_DIISPI-FLASH的SPI接口數(shù)據(jù)輸入端12FS_DOOSPI-FLASH的SPI接口數(shù)據(jù)輸出端13FS_CLKISPI-FLASH的SPI接口時鐘信號輸入端14GNDPWP電源地15FS_CSI/OSPI-FLASH的片選端16TXDOUART異步串口數(shù)據(jù)輸出端17RXDIUART異步串口數(shù)據(jù)輸入端18IRDAI紅外信號輸入端19ADC_KEYIADC按鍵連接端20VDD33PWPLDO3.3V電源輸出端21BUSYI/O忙信號22VDDPWP模塊電源端+5V23GNDPWP與TF卡座連接的GND24P12IOP12端口25DMIOUSB數(shù)據(jù)端DM26DPIOUSB數(shù)據(jù)端DP27DNDPWP與TF卡座連接的GND28P13IOP13端口表3-4-1管腳說明技術(shù)規(guī)格：名稱功能支持音頻格式支持采樣頻率8K～44.1K，比特率8~224Kbps的MP3音頻文件。支持采樣頻率8K～44.1K的WAV音頻文件。支持采樣頻率8K～44.1K的WMA音頻文件。支持存儲器容量模塊內(nèi)存最大可達(dá)３２GB最大支持３２GBU盤USB接口全速２.０供電電壓DC３.３～５V額定電流２０～２５０ｍＡ（和負(fù)載有關(guān)）IO端口電平３.３VTTL電平尺寸２１ｍｍ*１８ｍｍ*４ｍｍ工作溫度－40～85度濕度5％～95％表3-4-2技術(shù)規(guī)格圖3-4-3QJ000M2總體電路圖3.5顯示電路液晶是一種液晶是一種有機(jī)化合物，在常溫條件下對其通電時，其內(nèi)部分子排列變得有秩序。光線比較容易通過；不通電時，分子排列混亂，可以阻止光線通過。原理使用液晶顯示的此功能可以通過施加電壓來控制顯示區(qū)域。液晶顯示器具有厚度薄、適用于大尺寸且易于實現(xiàn)全彩的集成電路電動機(jī)。3.5.1LCD1602工作原理1602液晶也叫1602字符型液晶，這是一種特殊的類型，用于顯示字母和數(shù)字。LCD點矩陣模塊，用于字符等，能夠同時顯示16列2行共32個字符。圖3-5-11602液晶顯示器尺寸圖3.5.2LCD1602的基本參數(shù)及引腳功能LCD1602分為帶背光和不帶背光兩種，帶背光的比不帶背光的厚，是否帶背光在應(yīng)用中并沒有什么差別。LCD1602的主要技術(shù)包括：32個字符的顯示功能；芯片工作電壓4,5V?5.5V；工作電流2.0mA（工作電壓為5.0V狀態(tài)下）。LCD內(nèi)部包含以下幾個重要組成部分：（1）DDRAM：顯示數(shù)據(jù)RAM，它用于寄存待顯示的字符，共有80個字節(jié)。（2）CGROM：字體生成器ROM，它存儲160個不同尺寸的圖像以用于字符顯示。（3）CGRAM：RAM緊湊型，由8個用戶定義的5×7點表組成。LCD1602采用標(biāo)準(zhǔn)的14針或16針，16引腳接口功能如下表所示。表3-5-1LCD引腳接口功能表編號符號引腳說明編號符號引腳說明1VSS電源地9DB2數(shù)據(jù)2VDD電源正極10DB3數(shù)據(jù)3VL液晶顯示偏壓11DB4數(shù)據(jù)4RS數(shù)據(jù)/命令選擇12DB5數(shù)據(jù)5R/w讀/寫選擇13DB6數(shù)據(jù)6E使能信號14DB7數(shù)據(jù)7DB0數(shù)據(jù)15BLA背光源正極8DB1數(shù)據(jù)16BLK背光源負(fù)極其中，VL引腳是液體顯示器的對比度調(diào)整端，當(dāng)連接到電源的正極時，對比度是最弱的，而當(dāng)接地時，對比度是最高的。3.5.3LCD1602的指令說明及時序通過在顯示屏上寫入指令，可以識別LCD1602液晶模塊的讀寫性能，切換功能等，如下表所示。序號指令RSR/WDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB01清屏00000000012光標(biāo)復(fù)位000000001*3進(jìn)入模式設(shè)置00000001**4顯示開關(guān)控制0000001DCB5設(shè)置顯示屏或光標(biāo)移動方向000001S/CR/L**6功能設(shè)置00001DLNF**7字符發(fā)生器地址設(shè)置0001字符發(fā)生器地址8DDRAM地址設(shè)置001顯示數(shù)據(jù)庫存儲地址9讀取忙標(biāo)志或AC地址01BF計數(shù)器地址10寫數(shù)據(jù)到CGRAM或DDRAM10要寫入的數(shù)據(jù)內(nèi)容11從CGRAM或DDRAM讀數(shù)據(jù)11讀出的數(shù)據(jù)內(nèi)容表3-5-2LCD1602指令表各指令的具體功能如下：（1）清屏：清除LCD屏幕，將光標(biāo)移動到屏幕的左上角，將AC地址設(shè)置為0，然后將光標(biāo)從左向右移動，且DDRAM的自增量為1。（2）光標(biāo)復(fù)位：將光標(biāo)移至顯示屏左上角，地址計數(shù)器AC設(shè)置為00H，DDRAM內(nèi)容保持不變。（3）輸入設(shè)置模式：設(shè)定每次進(jìn)入1位數(shù)據(jù)后光標(biāo)移位方向及寫入的字符是否移動。①I/D：指定光標(biāo)的移動方向。I/D=1，光標(biāo)向右移動，I/D=0，光標(biāo)向左移動。②S：顯示屏上畫面向左或向右全部平移一個字符位。S=0時顯示不移動；S=1時有效。③當(dāng)S=1，I/D=1時，顯示向左移動；當(dāng)S=1，I/D=0時，顯示向右移動。（4）顯示開關(guān)控制，控制顯示，光標(biāo)和光標(biāo)閃爍的開關(guān)。①D：控制顯示的開與關(guān)。②C：光標(biāo)控制，C=1，表示有光標(biāo)；C=0，表示沒有光標(biāo)。③B：控制光標(biāo)是否閃爍，B=1，表示閃爍。B=0，表示不閃爍。（5）設(shè)置顯示屏或光標(biāo)的移動方向；設(shè)置顯示屏的整個屏幕移動或光標(biāo)移動模式。①當(dāng)S/C=0，R/L=0時，光標(biāo)移至左側(cè)，并且AC地址減少1。②當(dāng)S/C=0且R/L=1時，光標(biāo)向右移動，直接AC地址增加1。③當(dāng)S/C=1且R/L=0時，顯示的內(nèi)容向左移動，并且光標(biāo)不移動。④S/C=1，R/L=1時，顯示內(nèi)容向右移動，光標(biāo)不移動（6）功能設(shè)置：設(shè)置數(shù)據(jù)總線的數(shù)量，行數(shù)和顯示的字符。①DL=1，數(shù)據(jù)總線8位；DL=0，數(shù)據(jù)總線為4位。②N=0，表示半條線；N=1，代表兩行。③F=0，字母為5×7點；（7）設(shè)置字符的CGRAM地址：設(shè)置要存儲在數(shù)據(jù)中的下一個CGRAM地址。DB5?DB3是字母數(shù)字字符，即要顯示的字符DB2?DB0使用的字符的地址。（8）DDRAM地址配置。（9）讀取業(yè)務(wù)標(biāo)記或AC地址：業(yè)務(wù)標(biāo)記字段為BF，BF=1表示模塊此時處于繁忙狀態(tài)，無法接收信息或命令，BF=0表示此時模塊不忙。（10）寫數(shù)據(jù)：向DDRAM或CGRAM寫入數(shù)據(jù)。①寫指令時，RS=0，R/w=0，E為下降沿，此時DB0?DB7中裝入的是指令碼。②寫數(shù)據(jù)時，RS=1，R/w=0，E為下降沿，此時DB0?DB7中裝入的是數(shù)據(jù)。（11）讀數(shù)據(jù)：從DDRAM或CGRAM讀出數(shù)據(jù)。①讀取狀態(tài)時，RS=0，R/w=1，E=1，此時DB0?DB7中輸入狀態(tài)字。②讀數(shù)據(jù)時，RS=1，R/w=1，E=1，此時DB0?DB7中輸入數(shù)據(jù)。圖3-5液晶顯示電路圖3.5.4LCD1602的初始化過程LCD1602初始化時需要使用清屏指令、功能設(shè)置指令、顯示開關(guān)控制指令以及輸入方式設(shè)置指令等，單片機(jī)在向液晶顯示模塊發(fā)送指令之前，請確保模塊業(yè)務(wù)（BF）是否為低電平。LCD1602的初始化過程如下：寫入命令38H：顯示屏幕設(shè)置指令，確定顯示屏幕數(shù)據(jù)總線，行數(shù)和顯示的字符。DL=1，及設(shè)置數(shù)據(jù)總線為8位；N=0表示只顯示一行；F=0表示字形為5×8點陣字符。寫入命令08H：有關(guān)開關(guān)控制的說明。寫入命令01H：清除屏幕的說明。寫入命令06H：輸入模式設(shè)置，I/D=1表示光標(biāo)右移，S=0表示整個屏幕不移位。寫入命令0CH：顯示開關(guān)控制指令，D=1表示打開顯示功能。3.6本章小結(jié)本章主要介紹了語音播報系統(tǒng)的硬件總體設(shè)計，STC89C52芯片的詳細(xì)介紹，聲音采集電路的詳細(xì)介紹，語音模塊QJ000M02的介紹及產(chǎn)品特性，顯示電路的工作原理及LCD1602的工作原理。

第四章軟件設(shè)計在本設(shè)計中，通過單片機(jī)控制聲音的播報，也可以將聲音存儲在TF卡和U卡上以進(jìn)行播放，將數(shù)據(jù)發(fā)送到QJ000M2芯片，然后用一個微控制鍵控制QJ000M2執(zhí)行正確的數(shù)據(jù)處理操作，最后顯示在LCD屏幕上。軟件設(shè)計采用KeiluVision4，C51編程。KeilC51是一個與51單片機(jī)兼容的C語言開發(fā)系統(tǒng)。與匯編語言相比，C語言在功能，結(jié)構(gòu)，閱讀能力，保留能力等方面具有明顯的優(yōu)勢。KeilC51開發(fā)的目標(biāo)代碼功能強(qiáng)大，大多數(shù)新聞稿生成的代碼緊湊且易于理解，在開發(fā)大型軟件時可以體現(xiàn)出高級語言的表達(dá)。所以本系統(tǒng)采用C51編程語言。圖4-1整體程序流程圖此設(shè)計使用六個按鈕的組合，用于控制音頻數(shù)據(jù)的播放和暫停，播放前的歌曲，下一首歌曲，更改播放模式，記錄和暫停音頻數(shù)據(jù)以及刪除音頻數(shù)據(jù)。4.1UART通信簡介通用異步收發(fā)傳輸器，通常稱作UART，是一種異步收發(fā)傳輸器。同步通信是指，發(fā)送方發(fā)出數(shù)據(jù)之后，該通信方法在發(fā)送下一個分組之前等待接收者發(fā)送答復(fù)。異步通信意味著在發(fā)送者不等待之后，接收者發(fā)送答復(fù)，然后發(fā)送下一個數(shù)據(jù)集和通信方法。同步通信就是阻塞方式，異步通信就是非阻塞方式。UART不規(guī)則地發(fā)送數(shù)據(jù)，這意味著沒有時鐘信號可以使發(fā)送的UART的小輸出與接收的UART樣本同步。UART傳輸不是時鐘信號，而是在傳輸?shù)臄?shù)據(jù)集中添加了開始和停止位。UART數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)取決于UART總線。數(shù)據(jù)總線通過其他設(shè)備將數(shù)據(jù)發(fā)送到UART。數(shù)據(jù)從數(shù)據(jù)總線傳輸?shù)酵瑫r發(fā)送的UART。UART傳輸從數(shù)據(jù)總線接收并行數(shù)據(jù)后，它會添加一個開始位，奇偶校驗位和停止位以創(chuàng)建數(shù)據(jù)集。接下來，在PINTX按鈕上輸出一點數(shù)據(jù)。UART接收器將數(shù)據(jù)的每一位讀入其Rx引腳。接收到的UART將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為并行格式，并消除了起始點，奇偶校驗位和停止位。最后，接收到的UART同時作為數(shù)據(jù)集接收。圖4-1-1UART發(fā)送的數(shù)據(jù)被組織成數(shù)據(jù)集。每個數(shù)據(jù)集都有1個起始位，5到9個數(shù)據(jù)位（取決于UART），可選的奇偶校驗位和1或2個停止位：

圖4-1-2開始位：當(dāng)UART不傳輸數(shù)據(jù)時，通常處于高電壓電平。為了開始發(fā)送數(shù)據(jù)，UART發(fā)送器將發(fā)送器從高電平拉低到低電平持續(xù)一個時鐘。當(dāng)UART檢測到高電壓到低電壓時，它將開始以波特率讀取數(shù)據(jù)幀中的位置。數(shù)據(jù)框：包含傳輸中的實際數(shù)據(jù)。如果使用奇偶校驗位，則其長度可以為5到8位。如果不使用奇偶校驗值，則框架的最大長度為9位。奇偶性描述數(shù)字的均勻性或奇數(shù)。位奇偶校驗是一種用于接收UART以確定傳輸期間哪些數(shù)據(jù)已更改的方法。信息可能會由于電磁輻射，不一致的利率或長距離傳輸而發(fā)生變化。UART讀取數(shù)據(jù)幀后，它將計算數(shù)字1，并檢查數(shù)字是偶數(shù)還是奇數(shù)。如果奇偶校驗值為0（偶數(shù)奇偶校驗），則數(shù)據(jù)幀中的1位應(yīng)為整數(shù)。如果奇偶校驗數(shù)為1（奇校驗），則數(shù)據(jù)幀中的1位應(yīng)為奇偶數(shù)。當(dāng)奇偶校驗位與數(shù)據(jù)匹配時，UART知道沒有轉(zhuǎn)發(fā)錯誤。但是，如果奇偶校驗位為0，但1位應(yīng)為奇數(shù)或奇偶校驗位為1，并且即使數(shù)據(jù)幀中的位發(fā)生更改，1位也應(yīng)為數(shù)字。停止位：為了向數(shù)據(jù)集的結(jié)尾發(fā)出信號，UART發(fā)送器將驅(qū)動傳輸線至少從低電壓到高電壓兩位。4.2Keil４軟件的簡單介紹KeilC51是由KeilSoftware在美國開發(fā)的51卷微機(jī)語言軟件開發(fā)系統(tǒng)。Keil提供了完整的開發(fā)程序，包括C編譯器，宏匯編，集成，庫管理和強(qiáng)大的仿真解決方案等，這些程序通過集成開發(fā)環(huán)境集成在一起。這里以KeilμVision2界面為例，簡要介紹如何設(shè)置Keil項目。（1）創(chuàng)建一個項目，在菜單欄中的【Project】下的【NewProject】，菜單欄如圖3-8所示。圖3-8菜單欄（2）選擇要保存項目的路徑，然后輸入項目名稱。以創(chuàng)建音頻廣播節(jié)目為例。如圖所示。圖3-6“保存新工程”對話框（3）如圖3-7所示，選擇要在系統(tǒng)中使用的MCU，然后選擇添加默認(rèn)文件。圖3-7“選擇單片機(jī)”對話框（4）創(chuàng)建一個文件，選擇【File】在【New】菜單下，將出現(xiàn)如圖3-8所示的界面。圖3-8新建文件界面（5）將文件另存為“*.*”文件，并將該文件添加到創(chuàng)建的項目中。右鍵單擊SourceGroup以添加。圖3-9保存文件界面圖3-10添加文件界面4.3Protues的簡單介紹Proteus是英國LabCenterElectronics發(fā)布的EDA工具軟件?，F(xiàn)在，它是模擬微型計算機(jī)，芯片和線束的絕佳工具，并且可以仿真常用的微型計算機(jī)，例如51系列，AVR，PIC，ARM等。在PROTEUS繪制示意圖后，將其加載到已編譯的目標(biāo)代碼文件中：*.HEX，您可以查看在示意性示意圖中模擬的狀態(tài)和物理操作過程。（1）Keil生成的*.HEX界面如圖3-11所示。圖3-11生成HEX文件界面（2）在Protues中加載HEX文件，在Protues界面中雙擊AT89C51芯片，界面如圖3-12所示。圖3-12加載HEX文件界面4.4本章小結(jié)本章簡單介紹了UART傳輸協(xié)議以及UART如何工作，Keil４和Protues的使用方法。第五章制作與調(diào)試5.1硬件電路的布局與焊接5.1.1總體特點與系統(tǒng)有關(guān)的硬件電路的一般特征是：（1）大多數(shù)控制器和電阻器都使用貼片，從而節(jié)省了板材并降低了成本；（2）為便于故障檢測，電路由子模塊組成，即單片機(jī)控制模塊和音頻模塊；（3）在電路布局中，盡量合理安排空間，優(yōu)化硬件電路；因此，應(yīng)合理設(shè)計布局，以減少焊接難度，降低錯誤率并防止干擾。5.1.2Altiumdesigner軟件畫PCB在這種設(shè)計中，繪制PCB時需要考慮一些位置。首先，在將圖轉(zhuǎn)換為PCB之后，不要急于連接，而要布置組件的子組件以減少跳線的問題。其次，在布置完零件后，下一步就是接線。接線時，盡量不要自動接線。遵循一些規(guī)則，導(dǎo)纜線更加合理，美觀。最后，線寬設(shè)計更為重要，電源線和地線應(yīng)盡可能寬。5.1.3焊接焊接之前，您應(yīng)該熟悉每個芯片的引腳，焊接時請參考電路圖，并小心地連接引腳。根據(jù)以下原則進(jìn)行焊接：（1）首先進(jìn)行每個芯片的布線和地線，以確保每個芯片具有正確的電壓；（2）同類芯片應(yīng)有序焊接。在一片焊接并檢查好之后，其他的同類芯片便可以參照第一片進(jìn)行焊接。這樣可以節(jié)省時間并降低錯誤率。5.2調(diào)試（1）制作完電路后，請勿立即打開電源，請使用萬用表測量每個電路，以確保電線連接到每條電線。最后，要確保電源的正極和負(fù)極都已連接，這非常重要，因為短路電流可能會導(dǎo)致電流過大，短路，并且還需要硬件來拆卸底板。（2）如果單個微型計算機(jī)芯片組的輸出端口具有電流電阻，請盡量不要將此端口用作另一個控制端口。這是因為電流流經(jīng)電阻，并且一半的電壓降落在電阻上，因此，輸出應(yīng)為高，但輸出仍為低，無法很好地控制其他設(shè)備。（3）硬件生產(chǎn)應(yīng)盡可能分成多個模塊，使檢查更加方便。該設(shè)計分為單片機(jī)控制模塊，音頻模塊，濾波器模塊和下載模塊。首先，已經(jīng)對單片機(jī)模塊和下載模塊進(jìn)行升級，允許下載器下載程序，并且可以使用單片機(jī)系統(tǒng)。其次，在測試音頻模塊時，在記錄模式下，使用示波器檢查ISD4004音頻輸入處是否有聲波。5.2本章小結(jié)本章介紹了如何使用電路的布局與焊接和如何進(jìn)行調(diào)試。第六章結(jié)論本畢業(yè)設(shè)計方案達(dá)到了任務(wù)書上的要求，實現(xiàn)了單片機(jī)控制控制QJ000M2的語音功能，而且具有模式選擇功能。系統(tǒng)的主要特點如下：使用QJ000系列芯片做語音播報；分析語音文件存儲、播放設(shè)置、語音播報系統(tǒng)控制等；結(jié)合單片機(jī)技術(shù)和語音播報技術(shù)，進(jìn)行總體方案的設(shè)計；進(jìn)行語音播報系統(tǒng)電路設(shè)計，對該系統(tǒng)所涉及的元器件的進(jìn)行選型；完成語音播報系統(tǒng)組裝及調(diào)試，并進(jìn)行測試驗證?？梢酝饨覶F卡以及U盤兩種存儲設(shè)備；使用液晶顯示相關(guān)信息；像播放音樂一樣具有最低兩種播放模式。

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附錄一本次設(shè)計的程序：#include"reg52.h"#include"stdio.h"#include"string.h"#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedintucharcount_chaxun；#include"sbit.h"#include"lcd.h"#include"uart.h"#include"mp3.h"#include"key.h"voiddisplay(){switch(zhuangtai) { case1:write_string(0x80,"PLAY")； break； case2:write_string(0x80,"STOP")； break； case3:write_string(0x80,"PAUSE")； break； case4:write_string(0x80,"RECORD")； break； } if(dangqianqumu>zongqumu)dangqianqumu=zongqumu； write_1602com(0xc0)； write_1602dat(dangqianqumu/100+0x30)；write_1602dat(dangqianqumu%100/10+0x30)；write_1602dat(dangqianqumu%10+0x30)； write_1602dat('/')； write_1602com(0xc4)； write_1602dat(zongqumu/100+0x30)； write_1602dat(zongqumu%100/10+0x30)； write_1602dat(zongqumu%10+0x30)； write_1602com(0xc8)； write_1602dat('V')； write_1602dat(':')； write_1602dat(yinliang/10+0x30)； write_1602dat(yinliang%10+0x30)； write_string(0,"M:")； switch(moshi) { case0: write_1602dat('N')； break； case1: write_1602dat('O')； break； case2: write_1602dat('A')； break； case3: write_1602dat('R')； break； } // write_1602dat(moshi+0x30)；}voidmain(){Uart_init()；lcd_init()； delay(1000)； write_1602com(0x01)； write_1602com(0xcf)；write_1602dat(moshi+0x30)； shezhiyinliang(10)； delay(100)；chaxunyinliang()； delay(100)； chaxunzongmu()； delay(100)； luyinqumu=zongqumu+1； while(1) { keyscan()； display()； if(count_chaxun==25) { count_chaxun=0； TR0=0； chaxundangmu()； delay(100)； count_chaxun=0； chaxun()； //查詢當(dāng)前播放狀態(tài) TR0=1； } }}voidtimer0()interrupt1{ TH0=0x4c； TL0=0x00； //T0賦初值40ms count_chaxun++； if(count_chaxun>25) count_chaxun=25；}unsignedcharmoshi；unsignedchardangqianqumu；unsignedcharluyinqumu；voidsczdsy(uchardat) //刪除指定索引{SendASC(0x7e)； SendASC(0x05)； SendASC(0xda)； SendASC(0x00)； SendASC(dat)； SendASC(0x05+0xda+dat)； SendASC(0xef)；}voidtingzhiluyin(){SendASC(0x7e)； SendASC(0x03)； SendASC(0xd9)； SendASC(0xdc)； SendASC(0xef)；}voidluyin(uchardat){ uchara,b,c；a=dat%1000/100+0x30； b=dat%100/10+0x30； c=dat%10+0x30；SendASC(0x7e)； SendASC(0x07)； SendASC(0xd6)； SendASC(0x54)； SendASC(a)； SendASC(b)； SendASC(c)； SendASC(a+b+c+0x07+0xd6+0x54)； SendASC(0xef)；}voidchaxun(){SendASC(0x7e)； SendASC(0x03)； SendASC(0xc2)； SendASC(0xc5)； SendASC(0xef)；}voidshezhiyinliang(ucharvalue){ SendASC(0x7e)； SendASC(0x04)； SendASC(0xae)； SendASC(value)； SendASC(value+0x04+0xae)； SendASC(0xef)；}voidbofang(){SendASC(0x7e)； SendASC(0x03)； SendASC(0xaa)； SendASC(0xad)； SendASC(0xef)；}voidtingzhi(){SendASC(0x7e)； SendASC(0x03)； SendASC(0xab)； SendASC(0xae)； SendASC(0xef)；}voidchaxunyinliang() //查詢音量返回c1音量值（00-1f）{SendASC(0x7e)； SendASC(0x03)； SendASC(0xc1)； SendASC(0xc4)； SendASC(0xef)；}voidchaxunzongmu() //查詢文件總數(shù)返回c5音量值（00-1f）{SendASC(0x7e)； SendASC(0x03)； SendASC(0xc5)； SendASC(0xc8)； SendASC(0xef)；}voidchaxundangmu() //查詢當(dāng)前曲目返回c5音量值（00-1f）{SendASC(0x7e)； SendASC(0x03)； SendASC(0xc9)； SendASC(0xcc)； SendASC(0xef)；}voidxiayiqu(){SendASC(0x7e)； SendASC(0x03)； SendASC(0xac)； SendASC(0xaf)； SendASC(0xef)；}voidshangyiqu(){SendASC(0x7e)； SendASC(0x03)； SendASC(0xad)； SendASC(0xb0)； SendASC(0xef)；}voidxunhuanmoshi(uchara){SendASC(0x7e)； SendASC(0x04)； SendASC(0xaf)； SendASC(a)； SendASC(a+0xaf+0x04)； SendASC(0xef)；