单片机AT89C51的多功能语音报时数字钟
单片机AT89C51的多功能语音报时数字钟[20200128193923]
摘要
数字钟就是采用数字电路来实现时，分，秒的数字显示的计时用装置。广泛用于家庭，车站, 码头，办公室等公共场所,在人们日常生活中得到广泛应用。由于数字集成电路的发展和石英晶体振荡器的广泛应用,数字钟的精度远远超老式钟表, 钟表的数字化给人们的生活带来极大的方便。
语音报时多功能数字钟主要实现语音报时的多功能数字钟。以单片机作为控制核心并利用其自带的语音芯片实现任意时刻的语音报时。和普通单片机相比较，此方案不需要附加的语音芯片，因此结构简单。可以在线编程在线调试，可直接调用语音播放函数，可大大地简化工作量，缩短开发时间。利用其自带的电池可保证掉电情况下仍可完成计时功能，可以对其方便地进行程序控制。
摘要…………………………………………………………………………………第1页
*查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:数字钟；单片机AT89C51；语音合成；
引言…………………………………………………………………………………第2页
一、绪论第3页
（一）课题的背景与意义第3页
（二）国内外研究现状第3页
（三）设计目标第3页
二、设计内容第4页
（一）显示方案第4页
（二）主要芯片介绍第4页
三、单片机AT89C51说明第5页
四、系统硬件设计第6页
（一）主控制模块第6页
（二）复位模块第7页
（三）语音报时模块第7页
（四）显示模块第8页
（五）按钮开关部分第9页
五、系统软件设计第10页
（一）软件计时的分析与计算第10页
（二）系统设计框图第10页
（三）流程图第11页
六、总结第12页
七、致谢第13页
八、参考文献第13页
附录第14页
（一）系统程序第14页
（二）总电路图第22页
（三）PCB图第23页
引言
在幼儿园、小学、中学、大学，我们经常会听到雷鸣般的铃声，把我们从睡梦中振醒，有可能会影响我们的情绪，时刻都保持在紧张的状态。特别是对正在长身体的小朋友极为不利，他们需要温和亲切带语音功能的小铃声提醒。为此，本项目就是针对在校园范围内课间铃声进行改装设计的。
同时，随着信息时代的不断发展和进步，语音芯片的普及，语音播报被广泛应用于大型商场、公交车、医院、银行等公共场所，并且面向家庭个人使用的方向发展。数字钟未来将呈现出个性化、专业化的两大趋势，而且每个网站在资源方面总是有限的，客户的需求又是全方位的，所以不同类型的网站以战略联盟的形式进行相互协作也是必然趋势。 数字钟的实现，更体现了这一点。在不久的将来，数字钟肯定会逐渐被人们接受。很快会走进千家万户，给人们带来方便。
语音报时具有准确、定时、快速的性能将为人们提供更加快捷、便利的生活。本文采用单片机为核心构成的语音报时功能的数字钟。该系统操作简单，方便，可随时调节时间，制定时间报时。语音报时数字钟各性能指标良好，可靠性、准确性高。
一、绪论
（一）课题的背景与意义
多功能语音报时数字钟就是用数字电路来实现对时间数字显示的装置，广泛应用于家庭、办公室、车站、码头等公共场所，已成为人民生活中或不可缺的物品。由于数字集成电路的发展和石英晶体与振荡器的广泛应用，使数字钟的精度远远超过老式钟表，而且大大扩展了钟表原先仅有的报时功能。随着信息时代的不断发展和进步，语音芯片的普及，语音播报被广泛应用于大型商场、公交车、医院、银行等公共场所，并且面向家庭个人使用的方向发展。语音报时具有准确、定时、快速的性能将为人们提供更加快捷、便利的生活。
意义：数字钟比较直观，易于读懂，它实用于绝大多数人群，方便老人和小孩使用。语音报时数字钟各性能指标良好，可靠性、准确性高。
（二）国内外研究现状
随着现代化技术的发展，我国电子商务的基础设施将日臻完善，三网合一潮流势不可挡，高速宽带互联网将扮演越来越重要的角色，移动通讯将成为进行电子商务的主要媒介。而今，我们已经进入了数字时代，数字钟的使用将会越来越受欢迎。数字钟未来将呈现出个性化、专业化的两大趋势，而且每个网站在资源方面总是有限的，客户的需求又是全方位的，所以不同类型的网站以战略联盟的形式进行相互协作也是必然趋势。 数字钟的实现，更体现了这一点。在不久的将来，数字钟肯定会逐渐被人们接受。很快会走进千家万户，给人们带来方便。
（三）设计目标
设计实现走时精确的数字钟，并且可以通过语音芯片进行整点报时、闹钟提示、备忘提醒等功能。
二、设计内容
（一）显示方案
选择液晶显示器：液晶显示器，或称LCD，为平面超薄的显示设备，它具有功耗低、体积小、辐射低等特点。这对于整天在电脑前工作的人来说是一个福音。 画面柔和不伤眼，不同于CRT技术，液晶显示器画面不会闪烁，可以减少显示器对眼睛的伤害，眼睛不容易疲劳。
（二）主要芯片介绍
1. ISD4000芯片：ISD4000系列语音芯片是美国ISD公司生产的2.7V~3.3V单电源单片语音录放电路。ISD4000系列语音芯片有ISD4003、ISD4004、 ISD4002三个系列，共16种不同型号，不同型号的引脚功能和应用电路相同，只是录音时间等参数有些差异。ISD4000系列的工作电压仅3V,单片录放的时间4至8分钟,音质良好,适合移动电话和其他便携式的电子产品中。芯片采用的是CMOS技术,内含振荡器、平滑滤波器、音频放大器、防混淆滤波器、自动静噪以及高密度多电平闪烁存贮阵列。芯片的所有操作都由微控制器控制,操作命令可以通过串行通信接口送入。芯片同时采用多电平直接模拟量存储技术, 每个采样值都是直接存贮在片内闪烁存贮器中,所以能够很真实地再现各种声音和效果,避免了一般固体录音电路因为量化和压缩所造成的量化噪声和“金属声”。采样频率分为 4.0,5.3,6.4,8.0kHz,频率越低,录放时间越长,但音质却会有所下降,片内信息储存在闪烁存贮器中,可一在停电情况下存放100年,重复录音10万次。
2、AT89C51: AT89C51是一种带4K字节FLASH存储器（FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压、高性能CMOS 8位微处理器，俗称单片机。AT89C2051是一种带2K字节闪存可编程可擦除只读存储器的单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除1000次。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，AT89C51是它的一种精简版本。AT89C51单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。
三、单片机AT89C51说明
AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51 指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中， ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。单片机AT89C51引脚图如图1所示：
图1单片机AT89C51引脚图
四、系统硬件设计
（一）主控制模块
SPCE061A是继μ’nSP?（Microcontroller and Signal Processor）系列产品SPCE500A等之后凌阳科技推出的又一款16位结构的微控制器。与SPCE500A不同的是，在存储器资源方面考虑到用户的较少资源的需求以及便于程序调试等功能，SPCE061A里只内嵌32K字的闪存（FLASH）。较高的处理速度使μ’nSP?能够非常容易地、快速地处理复杂的数字信号。因此，与SPCE500A相比，以μ’nSP?为核心的SPCE061A微控制器是适用于数字语音识别产品的一种较为经济的选择。主控制模块如图2所示：
图2主控制模块
（二）复位模块
在本设计中的时钟电路采用内部时钟方式，此方式是在XTAL1和XTAL2两端跨接晶体或陶瓷谐振器。在本设计中XTAL1和XTAL2两端跨接12MHz晶体振荡器，其发出的脉冲直接送入内部时钟电路。本设计采用按键手动复位的按键电平复位。按下按键S1使系统恢复初始状态，复位模块如图3所示：
图3复位模块
（三）语音报时模块
LM386新型单片优质语音录放电路，较之过去的语音电路，具有专利技术的模拟处理存储方式，使录放的音质更好，没有较为常见的背景噪声，而且电路断电以后语音内容仍然不会丢失。电路主体由振荡器、语音存储单元、自动增益控制电路、抗干扰滤波器、前置放大器、输出放大器组成。最小的录放系统可以仅依靠一个麦克风、一个喇叭、两个按钮、一个电源、少数电阻电容组成。整点报时等语音功能全部在这一模块实现。语音报时模块如图4所示：
摘要
数字钟就是采用数字电路来实现时，分，秒的数字显示的计时用装置。广泛用于家庭，车站, 码头，办公室等公共场所,在人们日常生活中得到广泛应用。由于数字集成电路的发展和石英晶体振荡器的广泛应用,数字钟的精度远远超老式钟表, 钟表的数字化给人们的生活带来极大的方便。
语音报时多功能数字钟主要实现语音报时的多功能数字钟。以单片机作为控制核心并利用其自带的语音芯片实现任意时刻的语音报时。和普通单片机相比较，此方案不需要附加的语音芯片，因此结构简单。可以在线编程在线调试，可直接调用语音播放函数，可大大地简化工作量，缩短开发时间。利用其自带的电池可保证掉电情况下仍可完成计时功能，可以对其方便地进行程序控制。
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*查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:数字钟；单片机AT89C51；语音合成；
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一、绪论第3页
（一）课题的背景与意义第3页
（二）国内外研究现状第3页
（三）设计目标第3页
二、设计内容第4页
（一）显示方案第4页
（二）主要芯片介绍第4页
三、单片机AT89C51说明第5页
四、系统硬件设计第6页
（一）主控制模块第6页
（二）复位模块第7页
（三）语音报时模块第7页
（四）显示模块第8页
（五）按钮开关部分第9页
五、系统软件设计第10页
（一）软件计时的分析与计算第10页
（二）系统设计框图第10页
（三）流程图第11页
六、总结第12页
七、致谢第13页
八、参考文献第13页
附录第14页
（一）系统程序第14页
（二）总电路图第22页
（三）PCB图第23页
引言
在幼儿园、小学、中学、大学，我们经常会听到雷鸣般的铃声，把我们从睡梦中振醒，有可能会影响我们的情绪，时刻都保持在紧张的状态。特别是对正在长身体的小朋友极为不利，他们需要温和亲切带语音功能的小铃声提醒。为此，本项目就是针对在校园范围内课间铃声进行改装设计的。
同时，随着信息时代的不断发展和进步，语音芯片的普及，语音播报被广泛应用于大型商场、公交车、医院、银行等公共场所，并且面向家庭个人使用的方向发展。数字钟未来将呈现出个性化、专业化的两大趋势，而且每个网站在资源方面总是有限的，客户的需求又是全方位的，所以不同类型的网站以战略联盟的形式进行相互协作也是必然趋势。 数字钟的实现，更体现了这一点。在不久的将来，数字钟肯定会逐渐被人们接受。很快会走进千家万户，给人们带来方便。
语音报时具有准确、定时、快速的性能将为人们提供更加快捷、便利的生活。本文采用单片机为核心构成的语音报时功能的数字钟。该系统操作简单，方便，可随时调节时间，制定时间报时。语音报时数字钟各性能指标良好，可靠性、准确性高。
一、绪论
（一）课题的背景与意义
多功能语音报时数字钟就是用数字电路来实现对时间数字显示的装置，广泛应用于家庭、办公室、车站、码头等公共场所，已成为人民生活中或不可缺的物品。由于数字集成电路的发展和石英晶体与振荡器的广泛应用，使数字钟的精度远远超过老式钟表，而且大大扩展了钟表原先仅有的报时功能。随着信息时代的不断发展和进步，语音芯片的普及，语音播报被广泛应用于大型商场、公交车、医院、银行等公共场所，并且面向家庭个人使用的方向发展。语音报时具有准确、定时、快速的性能将为人们提供更加快捷、便利的生活。
意义：数字钟比较直观，易于读懂，它实用于绝大多数人群，方便老人和小孩使用。语音报时数字钟各性能指标良好，可靠性、准确性高。
（二）国内外研究现状
随着现代化技术的发展，我国电子商务的基础设施将日臻完善，三网合一潮流势不可挡，高速宽带互联网将扮演越来越重要的角色，移动通讯将成为进行电子商务的主要媒介。而今，我们已经进入了数字时代，数字钟的使用将会越来越受欢迎。数字钟未来将呈现出个性化、专业化的两大趋势，而且每个网站在资源方面总是有限的，客户的需求又是全方位的，所以不同类型的网站以战略联盟的形式进行相互协作也是必然趋势。 数字钟的实现，更体现了这一点。在不久的将来，数字钟肯定会逐渐被人们接受。很快会走进千家万户，给人们带来方便。
（三）设计目标
设计实现走时精确的数字钟，并且可以通过语音芯片进行整点报时、闹钟提示、备忘提醒等功能。
二、设计内容
（一）显示方案
选择液晶显示器：液晶显示器，或称LCD，为平面超薄的显示设备，它具有功耗低、体积小、辐射低等特点。这对于整天在电脑前工作的人来说是一个福音。 画面柔和不伤眼，不同于CRT技术，液晶显示器画面不会闪烁，可以减少显示器对眼睛的伤害，眼睛不容易疲劳。
（二）主要芯片介绍
1. ISD4000芯片：ISD4000系列语音芯片是美国ISD公司生产的2.7V~3.3V单电源单片语音录放电路。ISD4000系列语音芯片有ISD4003、ISD4004、 ISD4002三个系列，共16种不同型号，不同型号的引脚功能和应用电路相同，只是录音时间等参数有些差异。ISD4000系列的工作电压仅3V,单片录放的时间4至8分钟,音质良好,适合移动电话和其他便携式的电子产品中。芯片采用的是CMOS技术,内含振荡器、平滑滤波器、音频放大器、防混淆滤波器、自动静噪以及高密度多电平闪烁存贮阵列。芯片的所有操作都由微控制器控制,操作命令可以通过串行通信接口送入。芯片同时采用多电平直接模拟量存储技术, 每个采样值都是直接存贮在片内闪烁存贮器中,所以能够很真实地再现各种声音和效果,避免了一般固体录音电路因为量化和压缩所造成的量化噪声和“金属声”。采样频率分为 4.0,5.3,6.4,8.0kHz,频率越低,录放时间越长,但音质却会有所下降,片内信息储存在闪烁存贮器中,可一在停电情况下存放100年,重复录音10万次。
2、AT89C51: AT89C51是一种带4K字节FLASH存储器（FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压、高性能CMOS 8位微处理器，俗称单片机。AT89C2051是一种带2K字节闪存可编程可擦除只读存储器的单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除1000次。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，AT89C51是它的一种精简版本。AT89C51单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。
三、单片机AT89C51说明
AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51 指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中， ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。单片机AT89C51引脚图如图1所示：
图1单片机AT89C51引脚图
四、系统硬件设计
（一）主控制模块
SPCE061A是继μ’nSP?（Microcontroller and Signal Processor）系列产品SPCE500A等之后凌阳科技推出的又一款16位结构的微控制器。与SPCE500A不同的是，在存储器资源方面考虑到用户的较少资源的需求以及便于程序调试等功能，SPCE061A里只内嵌32K字的闪存（FLASH）。较高的处理速度使μ’nSP?能够非常容易地、快速地处理复杂的数字信号。因此，与SPCE500A相比，以μ’nSP?为核心的SPCE061A微控制器是适用于数字语音识别产品的一种较为经济的选择。主控制模块如图2所示：
图2主控制模块
（二）复位模块
在本设计中的时钟电路采用内部时钟方式，此方式是在XTAL1和XTAL2两端跨接晶体或陶瓷谐振器。在本设计中XTAL1和XTAL2两端跨接12MHz晶体振荡器，其发出的脉冲直接送入内部时钟电路。本设计采用按键手动复位的按键电平复位。按下按键S1使系统恢复初始状态，复位模块如图3所示：
图3复位模块
（三）语音报时模块
LM386新型单片优质语音录放电路，较之过去的语音电路，具有专利技术的模拟处理存储方式，使录放的音质更好，没有较为常见的背景噪声，而且电路断电以后语音内容仍然不会丢失。电路主体由振荡器、语音存储单元、自动增益控制电路、抗干扰滤波器、前置放大器、输出放大器组成。最小的录放系统可以仅依靠一个麦克风、一个喇叭、两个按钮、一个电源、少数电阻电容组成。整点报时等语音功能全部在这一模块实现。语音报时模块如图4所示：
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