基于A(yíng)T89C51的語(yǔ)音數字電壓表設計

一、概述

在眾多測量?jì)x表中，數字電壓表應該是比較先進(jìn)的一類(lèi)表，工作人員在測量電路電壓時(shí)，其測量值能通過(guò)液晶顯示器直觀(guān)地讀出而不需工作人員再認真仔細地察看測量檔次，換算及估計測量值，但在觀(guān)察使用過(guò)程中， 仍可發(fā)現工作人員在測量過(guò)程中因要注意測量點(diǎn)而無(wú)法顧及顯示器的現象。而本文介紹的語(yǔ)音電壓表則能較好地解決上述問(wèn)題， 它在工作人員測量電壓時(shí)， 能用標準的漢語(yǔ)讀出測量值，這樣就大大方便了工作人員操作過(guò)程。

二、設計方案

語(yǔ)音電壓表的組成框圖見(jiàn)圖1.

圖1語(yǔ)音電壓表的組成框圖

它是以AT89C51 單片機為核心， 由ICL7126 31/2 位數字電壓表、語(yǔ)音電路、功放電路、電源等組成。

設計中， 先將語(yǔ)音電壓表需用的"0、1、2?? 十、百、點(diǎn)、伏、負、超量程"等十幾個(gè)音節的特征語(yǔ)音信號通過(guò)語(yǔ)音電路錄音，生成十幾段數據語(yǔ)音塊，以此作為讀出電壓值的音源。輸入的模擬信號經(jīng)過(guò)數字表中A/D 轉換進(jìn)入單片機， 由單片機進(jìn)行分析判斷，找出語(yǔ)音塊中對應的音源， 送到功放電路進(jìn)行放大輸出， 讀出電壓值， 從而實(shí)現智能測量。

三、硬件設計

(一) 單片機

單片機采用AT8951 型， 它是一種帶4K 字節閃爍可編程可擦除只讀存儲器的低電壓、高性能CMOS8 位微處理器， 它與工業(yè)標準的MCS- 51 指令和輸出管腳相兼容， 由于將多功能CPU 和閃爍存儲器組合在單個(gè)芯片中， 因而AT89C51 是一種高效微控制器， 為很多嵌入控制系統所采用。

(二) A/D 轉換電路

A/D 轉換電路由兩部分組成。

1.量程轉換電路是用7126 組裝構成的四量程數字電壓表實(shí)用電路。四個(gè)量程分別是：200mV、2V、20V、200V.電壓量程的選擇是通過(guò)雙刀五擲轉換開(kāi)關(guān)S1 來(lái)控制的， 當S1 打到哪一量程端時(shí)，如200V 端，則該數字電壓表的測量范圍就確定了為0- 200V.

2.A/D 電路用ICL7126 芯片作為A/D 電路的核心元件。被測電壓輸入后，經(jīng)ICL7126 內部電路進(jìn)行數模轉換、譯碼驅動(dòng)后，送至液晶顯示器顯示被測電壓的電壓值。

(三) 語(yǔ)音電路

語(yǔ)音電路采用ISD1420 芯片，其最大特點(diǎn)是：采用了直接模擬量存貯技術(shù)DAST,完成語(yǔ)音的錄入，存貯以及分段調出，而無(wú)需像其他語(yǔ)音電路那樣，要經(jīng)過(guò)A/D、D/A 轉換，數字壓縮和語(yǔ)音合成等復雜的數字量信息處理及變換環(huán)節，因而可以較好地保留模擬量中的有效成分減少失真， 提高錄放音質(zhì)量。它使用方便，無(wú)需專(zhuān)用語(yǔ)音開(kāi)發(fā)系統，由麥克風(fēng)錄入存貯; 可隨意改寫(xiě)刪除; 有多種信息取址方式供用戶(hù)選擇; 分段靈活，抗干擾能力強。當89S51 判斷出某個(gè)數字時(shí)，只要把該數字對應的地址碼送到單片機的P1 口， 產(chǎn)生一個(gè)中斷，于是該數字的語(yǔ)音便放了出來(lái)。

四、軟件設計

(一) 主程序

初始化工作主要是對累加器A 和P1 口清零， 然后等待報數啟動(dòng)鍵SB 按下。采樣程序是將顯示驅動(dòng)信號變換為段選數據鎖存起來(lái)，并讀入片內RAM.由于被測值的變化，在采樣瞬間可能因顯示數字的跳變"空顯"而造成報數出錯，在程序中防止空顯出錯的方法是，只有個(gè)位、十位和百位全有顯示(非00H)或全無(wú)顯示(均為00H)才確認正常，否則返回重新采樣。根據使用要求，每報完一遍被測值應間隔2S,以便于改換下一個(gè)被測點(diǎn)并使讀數穩定。在2S 延時(shí)內，有重報請求就再調用一次放音子程序，否則轉向重新采樣。

(二) 語(yǔ)言編輯子程序

這一程序是對段選數據和小數點(diǎn)進(jìn)行判斷后，散轉到各個(gè)編輯處理程序，再按照"智能化"報數的要求，將所要發(fā)出的語(yǔ)音地址碼送P1 口，通過(guò)ISD1420 發(fā)音。

漢語(yǔ)報數的"智能化"是指對所顯示的數值能夠自動(dòng)插入或刪去數位語(yǔ)音，以適合人們的讀數習慣。例如：對顯示值220, 應報為"二、百、二、十".對顯示值"10.05"應報為"十、點(diǎn)、零、五".所以在每個(gè)編輯程序中，是通過(guò)對各位數據的逐次判"0"來(lái)確定是否要插入或刪去其數位語(yǔ)言，并編好發(fā)音順序。部分程序如下：

功能： 發(fā)音子程序

TALK:MOVR7, ARL A

MOVDPTR, #FYTIME

MOVC A, @A+DPTR

MOVR6, AINC R6

MOVA, R7RL ANC AMOVC, @A+DPTR

MOVR5, AINC R5

MOVA, R7MOVDPTR, #FYADRR

MOVC A, @A+DPTR

MOVR7, ALCALL PLAY

MOVR7, #30

WAIT: LCALL DELAY1ms

DJNZ R7,WAIT RET

(三) 放音子程序PLAY

在進(jìn)入該程序后再調用延時(shí)程序DELAY1 , 當所有語(yǔ)音放完后，通過(guò)判斷發(fā)出停止信號，返回主程序。部分程序如下：

入口; R7( 開(kāi)始地址) , R6( H) R5( L) 為放音時(shí)間

PLAY;MOVP1, R7 CLR PLL

PLAY1: LCALL DELAY1ms

JNB RECLED,PLAY2

DJNZ R5, PLAY1

DJNZ R6, PLAY1

PLAY2:SETB PLLRET

(四) 延時(shí)程序

延時(shí)程序是利用循環(huán)來(lái)編寫(xiě)的， 延時(shí)1ms.

入口： R4 功能： 延時(shí)1ms

DELAY1ms:MOVR4, #0FAH

NOPNOP

DJNZ R4,DELAY1ms

五、結束語(yǔ)

本設計方案關(guān)鍵部分在語(yǔ)音芯片， 它的質(zhì)量決定了發(fā)音效果，所以要選用優(yōu)音質(zhì)、高智能的語(yǔ)音芯片。