單片機的語音播報萬用表設(shè)計

1、【W(wǎng)ord版本下載可任意編輯】 單片機的語音播報萬用表設(shè)計 1.引言 萬用表是一種常用的電工測量儀表，目前主要使用的有兩種，即模擬以指針萬用表和數(shù)字式萬用表.這兩種萬用表使用時存在一個共同的問題，就是測量時必須用眼睛觀看被測點和刻度盤或數(shù)據(jù)顯示屏，容易造成在觀測測量結(jié)果時表筆脫離被測點，或者造成表筆金屬極在相鄰電路上短路.隨著語音技術(shù)的發(fā)展，在數(shù)字萬用表中增加語音播報功能，為萬用表使用性能的實質(zhì)性進步開辟了一條新的途徑，有了語音播報數(shù)值功能，可以告訴測量數(shù)值和單位準(zhǔn)確確實認(rèn)讀數(shù)的結(jié)果，大大減少讀數(shù)出錯的可能.不僅如此，本設(shè)計通過高精度A/D轉(zhuǎn)換，提高萬用表的測量精度，對其他電子儀器的改良有著重

2、要的意義. 2.系統(tǒng)硬件設(shè)計 2.1 系統(tǒng)設(shè)計框圖 語音播報萬用表，主要目的是對萬用表測得數(shù)值開展顯示和播放.系統(tǒng)采用模塊構(gòu)造設(shè)計，主要由微處理器模塊.萬用表測量電路.高精度A/D電路.語音電路.顯示電路以及按鍵電路模塊組成，整體框圖如圖1所示. 在圖1 中， 系統(tǒng)微處理器處理器采用AT89S52,它是一種低功耗.高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系統(tǒng)可編程Flash存儲器，使得AT89S52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活.超有效的解決方案.萬用表測量電路將各種測量值轉(zhuǎn)化為電壓信號，在通過高精度A/D電路將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號傳送給單片機，再由單片機開展算法處理后輸出到顯示電路，LC

3、D顯示測得的電壓值，語音播放電路根據(jù)單片機算法運算后尋找存儲該數(shù)值對應(yīng)的語音信號開展播報. 2.2 高精度A/D轉(zhuǎn)換模塊 萬用表的實現(xiàn)采用將各種測量數(shù)值轉(zhuǎn)化為直流電壓值，再將直流電壓值通過高精度A/D轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，進入單片機開展處理及輸出.提高萬用表精度的電壓表的提高A/D轉(zhuǎn)換的精度，系統(tǒng)采用16位A/D轉(zhuǎn)換器AD7705將模擬電壓轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的數(shù)字量，并送入單片機，單片機對該數(shù)字量開展規(guī)格化處理. AD7705是16位AD轉(zhuǎn)換器，外接晶體振蕩器.精細(xì)基準(zhǔn)源和少量去耦電容，即可連續(xù)開展AD轉(zhuǎn)換.它采用了-技術(shù)，可以獲得16位無誤碼數(shù)據(jù)輸出.AD7705采用的三線串行接口，能夠方便地與各種微控制

4、器連接，也比并行接口方式大大節(jié)省了CPU的IO口?采用AT89S52控制AD7705,對橋式傳感信號開展模數(shù)轉(zhuǎn)換，能直接將傳感器測量到的微小信號開展AD轉(zhuǎn)換.該器件還具有高分辨率.寬動態(tài)范圍.自校準(zhǔn).優(yōu)良的抗噪聲性能以及低電壓低功耗等特點，非常適合儀表測量. 采用16位A/D可將測量電壓值精度根據(jù)數(shù)字信號1的誤差，數(shù)據(jù)輸出公式為，1/65535*5V=0.00007V,也就是說在不改變電壓量程時，可到達0.1mV的精度.單片機與A/D轉(zhuǎn)換的連接如圖2所示. 2.3 萬用表測量模塊 萬用表測量范圍包括直流電壓.交流電壓.直流電流.交流電流.電阻及電容等參數(shù).為了擴大萬用表的測量范圍，增加電阻分流

5、.分壓等功能，該部分設(shè)計原理基本相同，本設(shè)計未作改良.在交直流轉(zhuǎn)換及電阻測量方面的設(shè)計開展改良，提高測量穩(wěn)定性. 數(shù)字萬用表中交流電壓測量電路是在直流電壓測量電路的根底上，在分壓器或分流器之后參加交流-直流（AC-DC）變換器形成的，主要由集成運算放大器.整流二極管.RC濾波器等組成，還包含一個能調(diào)整輸出電壓高低的電位器，用來對交流電壓開展校準(zhǔn)之用，如圖3為所示. 系統(tǒng)中的電阻檔采用的是比例測量法，由穩(wěn)壓管ZD提供測量基準(zhǔn)電壓，流過標(biāo)準(zhǔn)電阻0 R和被測電阻X R 的電流基本相等.所以A/D轉(zhuǎn)換器的參考電壓RFE U 和輸入電壓IN U 有如下關(guān)系： 其電路如圖4所示. 2.4 顯示電路模塊 為

6、了能夠更好的現(xiàn)實各種數(shù)字和符號，采用了12864LCD顯示器等組成顯示模塊.AT89S52通過將電壓信號的二進制值開展算法轉(zhuǎn)換后的數(shù)值通過IO口輸出到LCD顯示實時數(shù)值，電路如圖5所示. 2.5 語音播放模塊 語音模塊采用ISD4003語音錄放芯片，是美國ISD公司推出的產(chǎn)品.該系列語音芯片采用多電平直接模擬存儲技術(shù)，聲音不需要A/D轉(zhuǎn)換和壓縮，每個采樣值直接存儲在片內(nèi)的閃爍存儲器中.ISD4003語音芯片采用CMOS技術(shù)，內(nèi)含晶體振蕩器.防混疊濾波器.平滑濾波器.自動靜噪.音頻功率放大器及*度多電平閃爍存儲陳列等，因此只需很少的外圍器件就可構(gòu)成一個完整的聲音錄放系統(tǒng).芯片設(shè)計是基于所有操作由

7、微控制器控制，操作命令通過串行通信接口送入.采樣頻率可為4.0Hz?5.3Hz?6.4Hz?8.0kHz,頻率越低，單片錄放語音時間816min. 語音錄放模塊電路主要由L M 3 8 6功放電路.isd4003語音電路組成.LM386功放電路在放音電路中，輸出端選用低電壓通用集成功率放大器作為揚聲器的驅(qū)動電路.isd4003語音電路，錄音時通過外部按鍵控制錄音的開始和停止.錄完后，每段語音信號都存儲在一個不同的地址段，播放的時候，只要找到該段語音的起始地址就能播放出相應(yīng)的語音信號，語音錄放電路如圖6所示. 3.軟件設(shè)計 萬用表開啟時進入測量及顯示狀態(tài)，并將顯示的數(shù)值及對應(yīng)的測量范圍開展數(shù)字播報，主程序流程圖如圖7所示. 語音播報程序設(shè)計將根據(jù)AD采集的電壓信號開展算法轉(zhuǎn)換后的數(shù)值尋找存儲在語音芯片中的語音信息.每段語音都有一個不同的存儲地址，要播放相應(yīng)的語音信息，只要找到該語音信號的存儲地址即可.流程圖如圖8所示. 4.結(jié)論 通過采用了高精度A/D轉(zhuǎn)