单片机的显示发言器控制系统设计
目 录
一、 引言 1
（一） 限时发言器研究背景 1
（二） 国内外研究现状 1
（三） 本文主要内容 2
二、 方案选择及元器件介绍 3
（一） 主控核心的选择 3
（二） AT89C51单片机简要介绍 3
（三） LCD1602型集成液晶概述 4
（四） 红外遥控系统概述 5
三、 硬件系统设计 7
（一） 系统总体设计 7
（二） 单片机最小系统设计 7
（三） LCD1602外围电路原理图设计 8
（四） 发声电路设计 9
（五） 红外遥控系统电路设计 9
（六） 按键电路设计 10
四、 软件系统设计 11
（一） 主程序流程设计 11
（二） LCD1602液晶屏工作流程图 12
（三） 红外遥控工作流程设计 12
总结 15
参考文献 16
附录一 原理图 17
附录二 PCB图 18
附录三 元件列表 19
附录四 程序 20
致谢 26
引言
限时发言器研究背景
随着智能电子仪器朝着多样化、人性化以及生活化的不断发展，许许多多种功能各异的新型电子仪器正在不断进入人们的视野，无论是在生活中还是工作中，新型智能电子仪器正在发挥着重要的作用。伴随着人们对硅集成技术的不断掌握和发展，智能仪器的手持化已经成为现实，很多大型笨重的电子产品已经被不断地小型化，比如液晶电视已经取代了显像管电视机、平板电脑正在不断地朝着赶超PC机的目标发展。
在众多的智能仪器中，有一种叫做定时发言器的小型电器目前正在不断地引起人们的重视。所谓定时发言器，就是指在开会发言或者竞选发言时，由工作人员对发言器进行时间设置，当发言者开始发言时，定时发言器开始工作，当定时时间到达提醒时间时，发言器通过语音或者相关提示音来进行提示，以此来让发言者尽快组织语言来结束发言内容，当定时时间结束时，发言器立即提示全场发言者的发言完毕，下一位开始发言。虽然发言器在这个过
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在众多的智能仪器中，有一种叫做定时发言器的小型电器目前正在不断地引起人们的重视。所谓定时发言器，就是指在开会发言或者竞选发言时，由工作人员对发言器进行时间设置，当发言者开始发言时，定时发言器开始工作，当定时时间到达提醒时间时，发言器通过语音或者相关提示音来进行提示，以此来让发言者尽快组织语言来结束发言内容，当定时时间结束时，发言器立即提示全场发言者的发言完毕，下一位开始发言。虽然发言器在这个过程中的功能很简单，但是它所发挥的作用却是有意义的，有了发言器的辅助，不但能让发言者对紧凑的时间进行把握，以此来规划发言内容，并且由于发言器的限时作用，让发言者的语言不会显得过分的冗余啰嗦，节约了所有与会人员的时间，因此设计一款定时准确方便、提示音清晰响亮并且操作方便灵活的限时发言器具有深远的意义。
设计一款实用的限时发言器对于器件的把握和软件的设计都有很高的要求，在准确的定时要求上，由于晶振的频率是决定产生秒信号误差的重要因素，因此要选择低频的高稳定晶振作为时钟信号的产生端，另外在产生秒信号时，对于单片机也具有一定的要求，目前单片机内部都集成了高性能的定时器硬件模块，因此在软件上对于定时器的配置也有要求。在提示音方面，主要是考虑定时发言器的成本要求，如果是要设计一款“高大上”的发言器，那么必须选用高保真的语音芯片产生真人发音的效果，这将使得限时发言器能够在一些高级场合派上用场；而如果只看重限时发言器的功能，那么一个蜂鸣器足以解决问题。
国内外研究现状
限时发言器目前正朝着远程化控制、提示音更加悦耳动听的方向发展，在远程化方面，很多研究者正在不断地将蓝牙模块、GSM模块或者其他无线通信模块植入到限时发言器内，有了GSM模块，使用者就可以通过手机短信或者GPRS数据来直接控制限时发言器的工作，蓝牙模块更是为近距离无线控制带来了便利。美国芝加哥大学的一个研究小组开发了一款能够进行语音识别的限时发言器，它的智能在于能够通过语音来控制限时发言器的运行，其中包括对显示时间的设定，开始计时以及停止计时等，该小组目前研究的焦点是将语音识别功能加强，通过语音识别模块对发言者的语音采集，对发言者的内容进行分析，从而对发言者进行相关提示、警告或者提出建议等。目前国内对于限时发言器的研究主要聚集在多传感器化上，这一目的主要是实现限时发言器对于发言者各项参数的采集，比如采集发言者的身高、性别或者年龄等，从而为自动制定发言时间提供了重要参数。
本文主要内容
本文主要从实际出发，本着对限时发言器计时精准、操作方便简单以及能够实现远程控制为目的，通过对硬件结构的搭建和软件程序的调试，设计出了一个具有实用价值的限时发言器。在硬件上通过对主控芯片的以及外围模块的选择，考虑到了C51单片机内部集成了配置方便、计时精确的定时器模块，并且程序代码使用C语言构建，在软件上主要是对代码编写平台的安装和代码调试，由于C51单片机是经过大学学习后比较熟悉的一款单片机，因此给设计过程带来了方便。为了更加清晰地描述设计过程，本文主要通过对硬件模块电路的设计和软件流程进行两个渠道的阐述，下面为本限时发言器的主要设计指标。
从成本、性能以及稳定度三个方面来选择主控核心，在目前主流的控制芯片中选择出一款适合本设计的芯片。
限时发言器的定时范围为0~30分钟。
能够通过红外遥控器来远程操控发言器。
采用MiniUSB接口对发言器供电，供电电压为+5V直流电源。
采用蜂鸣器作为提示模块。
方案选择及元器件介绍
主控核心的选择
方案一：选择美国ATMEL公司生产的8位单片机AT89C51作为主控核心，根据ATMEL公司公布的资料显示：在存储器方面，AT89C51内部集成了一个加密型的4k字节容量大小的Flash以及一个128字节的RAM；在外围模块方面，ATMEL设计人员给AT89C51配置了一个性能优秀的UART（通用串口）模块，两个16位的高精度定时器，两个具有外部中断功能的管脚，这些资源使得AT89C51能够被应用于大多数场合，在本本所设计的系统中更能发挥出色的性能。在过往的大学学习中，由于单片机课程主要教授了C51单片机内容，因此根据这些掌握的知识能够轻松的设计51单片机应用系统。另外由于AT89C51单片机采用串口下载程序，无需配置造价昂贵的仿真器或者JTAG口，只需要一根USB转串口的下载线即可烧写程序，大大降低了系统的开发成本。
方案二：采用ATMEL公司的AVR系列单片机，AVR单片机也是一种典型的单片机，有着广泛的使用人群。AVR单片机是ATMEL公司为了改进C51单片机速度慢而开发出的，这种单片机在推出后迅速的赢得了市场，因为很多应用已经无法忍受51单片机的处理速度了。由于51单片机在进入市场时还没有一套完善的稳定措施，为了得到较为稳定的性能，因此51单片机采用了机器周期概念，将主频降地非常的低，只有较低的主频才能保证稳定性。随着电子技术的发展，ATMEL公司的设计人员已经迅速的掌握了一套完善的稳定措施，抛弃了机器周期的概
一、 引言 1
（一） 限时发言器研究背景 1
（二） 国内外研究现状 1
（三） 本文主要内容 2
二、 方案选择及元器件介绍 3
（一） 主控核心的选择 3
（二） AT89C51单片机简要介绍 3
（三） LCD1602型集成液晶概述 4
（四） 红外遥控系统概述 5
三、 硬件系统设计 7
（一） 系统总体设计 7
（二） 单片机最小系统设计 7
（三） LCD1602外围电路原理图设计 8
（四） 发声电路设计 9
（五） 红外遥控系统电路设计 9
（六） 按键电路设计 10
四、 软件系统设计 11
（一） 主程序流程设计 11
（二） LCD1602液晶屏工作流程图 12
（三） 红外遥控工作流程设计 12
总结 15
参考文献 16
附录一 原理图 17
附录二 PCB图 18
附录三 元件列表 19
附录四 程序 20
致谢 26
引言
限时发言器研究背景
随着智能电子仪器朝着多样化、人性化以及生活化的不断发展，许许多多种功能各异的新型电子仪器正在不断进入人们的视野，无论是在生活中还是工作中，新型智能电子仪器正在发挥着重要的作用。伴随着人们对硅集成技术的不断掌握和发展，智能仪器的手持化已经成为现实，很多大型笨重的电子产品已经被不断地小型化，比如液晶电视已经取代了显像管电视机、平板电脑正在不断地朝着赶超PC机的目标发展。
在众多的智能仪器中，有一种叫做定时发言器的小型电器目前正在不断地引起人们的重视。所谓定时发言器，就是指在开会发言或者竞选发言时，由工作人员对发言器进行时间设置，当发言者开始发言时，定时发言器开始工作，当定时时间到达提醒时间时，发言器通过语音或者相关提示音来进行提示，以此来让发言者尽快组织语言来结束发言内容，当定时时间结束时，发言器立即提示全场发言者的发言完毕，下一位开始发言。虽然发言器在这个过
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5^1^9^1^6^0^7^2^*
在众多的智能仪器中，有一种叫做定时发言器的小型电器目前正在不断地引起人们的重视。所谓定时发言器，就是指在开会发言或者竞选发言时，由工作人员对发言器进行时间设置，当发言者开始发言时，定时发言器开始工作，当定时时间到达提醒时间时，发言器通过语音或者相关提示音来进行提示，以此来让发言者尽快组织语言来结束发言内容，当定时时间结束时，发言器立即提示全场发言者的发言完毕，下一位开始发言。虽然发言器在这个过程中的功能很简单，但是它所发挥的作用却是有意义的，有了发言器的辅助，不但能让发言者对紧凑的时间进行把握，以此来规划发言内容，并且由于发言器的限时作用，让发言者的语言不会显得过分的冗余啰嗦，节约了所有与会人员的时间，因此设计一款定时准确方便、提示音清晰响亮并且操作方便灵活的限时发言器具有深远的意义。
设计一款实用的限时发言器对于器件的把握和软件的设计都有很高的要求，在准确的定时要求上，由于晶振的频率是决定产生秒信号误差的重要因素，因此要选择低频的高稳定晶振作为时钟信号的产生端，另外在产生秒信号时，对于单片机也具有一定的要求，目前单片机内部都集成了高性能的定时器硬件模块，因此在软件上对于定时器的配置也有要求。在提示音方面，主要是考虑定时发言器的成本要求，如果是要设计一款“高大上”的发言器，那么必须选用高保真的语音芯片产生真人发音的效果，这将使得限时发言器能够在一些高级场合派上用场；而如果只看重限时发言器的功能，那么一个蜂鸣器足以解决问题。
国内外研究现状
限时发言器目前正朝着远程化控制、提示音更加悦耳动听的方向发展，在远程化方面，很多研究者正在不断地将蓝牙模块、GSM模块或者其他无线通信模块植入到限时发言器内，有了GSM模块，使用者就可以通过手机短信或者GPRS数据来直接控制限时发言器的工作，蓝牙模块更是为近距离无线控制带来了便利。美国芝加哥大学的一个研究小组开发了一款能够进行语音识别的限时发言器，它的智能在于能够通过语音来控制限时发言器的运行，其中包括对显示时间的设定，开始计时以及停止计时等，该小组目前研究的焦点是将语音识别功能加强，通过语音识别模块对发言者的语音采集，对发言者的内容进行分析，从而对发言者进行相关提示、警告或者提出建议等。目前国内对于限时发言器的研究主要聚集在多传感器化上，这一目的主要是实现限时发言器对于发言者各项参数的采集，比如采集发言者的身高、性别或者年龄等，从而为自动制定发言时间提供了重要参数。
本文主要内容
本文主要从实际出发，本着对限时发言器计时精准、操作方便简单以及能够实现远程控制为目的，通过对硬件结构的搭建和软件程序的调试，设计出了一个具有实用价值的限时发言器。在硬件上通过对主控芯片的以及外围模块的选择，考虑到了C51单片机内部集成了配置方便、计时精确的定时器模块，并且程序代码使用C语言构建，在软件上主要是对代码编写平台的安装和代码调试，由于C51单片机是经过大学学习后比较熟悉的一款单片机，因此给设计过程带来了方便。为了更加清晰地描述设计过程，本文主要通过对硬件模块电路的设计和软件流程进行两个渠道的阐述，下面为本限时发言器的主要设计指标。
从成本、性能以及稳定度三个方面来选择主控核心，在目前主流的控制芯片中选择出一款适合本设计的芯片。
限时发言器的定时范围为0~30分钟。
能够通过红外遥控器来远程操控发言器。
采用MiniUSB接口对发言器供电，供电电压为+5V直流电源。
采用蜂鸣器作为提示模块。
方案选择及元器件介绍
主控核心的选择
方案一：选择美国ATMEL公司生产的8位单片机AT89C51作为主控核心，根据ATMEL公司公布的资料显示：在存储器方面，AT89C51内部集成了一个加密型的4k字节容量大小的Flash以及一个128字节的RAM；在外围模块方面，ATMEL设计人员给AT89C51配置了一个性能优秀的UART（通用串口）模块，两个16位的高精度定时器，两个具有外部中断功能的管脚，这些资源使得AT89C51能够被应用于大多数场合，在本本所设计的系统中更能发挥出色的性能。在过往的大学学习中，由于单片机课程主要教授了C51单片机内容，因此根据这些掌握的知识能够轻松的设计51单片机应用系统。另外由于AT89C51单片机采用串口下载程序，无需配置造价昂贵的仿真器或者JTAG口，只需要一根USB转串口的下载线即可烧写程序，大大降低了系统的开发成本。
方案二：采用ATMEL公司的AVR系列单片机，AVR单片机也是一种典型的单片机，有着广泛的使用人群。AVR单片机是ATMEL公司为了改进C51单片机速度慢而开发出的，这种单片机在推出后迅速的赢得了市场，因为很多应用已经无法忍受51单片机的处理速度了。由于51单片机在进入市场时还没有一套完善的稳定措施，为了得到较为稳定的性能，因此51单片机采用了机器周期概念，将主频降地非常的低，只有较低的主频才能保证稳定性。随着电子技术的发展，ATMEL公司的设计人员已经迅速的掌握了一套完善的稳定措施，抛弃了机器周期的概
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