時間：2022-12-12 15:27:10
序論：在您撰寫語音播報時，參考他人的優(yōu)秀作品可以開闊視野，小編為您整理的7篇范文，希望這些建議能夠激發(fā)您的創(chuàng)作熱情，引導您走向新的創(chuàng)作高度。
關(guān)鍵詞：重量測量；數(shù)據(jù)采集；語音播報
中圖分類號：TP317.4文獻標識碼：A文章編號：1672-7800（2013）006-0136-04
作者簡介：祝閩瓊（1990-），女，沈陽航空航天大學北方科技學院學生，研究方向為計算機科學與技術(shù)；顧鵬宇（1991-），男，沈陽航空航天大學北方科技學院學生，研究方向為計算機科學與技術(shù)；李佳佳（1991-），女，沈陽航空航天大學北方科技學院學生，研究方向為計算機科學與技術(shù)。
0引言
電子產(chǎn)品智能化是當今社會備受關(guān)注的話題，語音電子秤與傳統(tǒng)的電子秤相比，具有使用方便直觀、稱量準確等優(yōu)點，是電子秤智能化的體現(xiàn)之一。語音電子秤主要適用于生產(chǎn)車間等對質(zhì)量稱量要求比較準確的場所。
隨著微電子技術(shù)和計算機技術(shù)的發(fā)展，單片機微控處理器也有了突飛猛進的發(fā)展。它具有體積小、耗電少、控制簡單、可靠性好、成本低等優(yōu)點。其中基于8051單片機的語音電子秤就是一個典型的例子。本文介紹了語音電子秤的總體方案設(shè)計、硬件電路設(shè)計方案、系統(tǒng)軟件設(shè)計方案、系統(tǒng)綜合調(diào)試過程。
1需求分析
1.1功能需求
要求能夠稱量出物件的重量大小，同時播報出顯示的重量大小，實現(xiàn)語音電子秤的基本功能。
1.2硬件需求
硬件數(shù)據(jù)需求方面，需要壓力測量測得重量，故需要壓力測量模塊。同時還需要語音ISD1420芯片錄制準備播報的數(shù)據(jù)，故需要語音ISD1420芯片。
1.3軟件需求
軟件數(shù)據(jù)需求方面，需要語音錄制播報的數(shù)據(jù)，故需要編制程序錄制語音。
1.4總體設(shè)計框圖
根據(jù)功能需求，總體設(shè)計框圖如圖1所示。
控制器采用PDIP封裝形式THGWM51，稱重傳感器，轉(zhuǎn)換器ADC0809將模擬信號轉(zhuǎn)為數(shù)字信號，語音ISD1420芯片錄制準備播報的數(shù)據(jù)，共陽LED數(shù)碼管顯示。
2硬件電路設(shè)計
2.1壓力測量工作原理
實驗采用的壓力傳感器為電阻應變式壓力（稱重）傳感器。電阻應變式稱重傳感器的原理是：彈性體（彈性元件，敏感梁）在外力作用下產(chǎn)生彈性變形，使粘貼在表面的電阻應變片（轉(zhuǎn)換元件）也隨同產(chǎn)生變形，電阻應變片變形后，它的阻值將發(fā)生變化（增大或減?。俳?jīng)相應的測量電路把這一電阻變化轉(zhuǎn)換為電信號（電壓或電流），從而完成將外力變換為電信號的過程。電阻應變式稱重傳感器有多種形式，使用最多的為橋路形式，如圖2所示。
當橋路中的某臂電阻發(fā)生變化時，橋路就不平衡，橋路輸出的變化量反映了壓力的變化量。該變化量通過二級放大，將微弱信號放大到A/D 轉(zhuǎn)換器可以分辨的模擬信號。A/D 將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，利用CPU 采集并存儲采集到的數(shù)據(jù)。
本實驗使用的壓力傳感器量程為600g，將壓力傳感器輸出的小信號經(jīng)過放大和低通濾波后，送至A/D 轉(zhuǎn)換器ADC0809 轉(zhuǎn)換成8 位數(shù)字量信號。設(shè)定空載時（0.0kg）變換放大電路輸出模擬量為0.0V，510g 輸出模擬量為4.9805V，平均每2g 對應1 LSB 變化量。壓力的報警值為500g。在測量過程中，當壓力超過容限后，通過電壓比較器開通硬件報警電路報警。另外，在當壓力超出量程后，輸入A/D 的模擬信號也有過壓保護，不會損壞A/D 轉(zhuǎn)換器。82加壓和降壓可以采用增加和減少砝碼來實現(xiàn)。
本實驗需要用到 CPU 模塊（F3 區(qū)）、壓力測量模塊（A4 區(qū)）、并行模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊（D7 區(qū)）、8279 顯示模塊（E7 區(qū)）。壓力測量電路原理參見圖3。
圖3中，RW5A為測壓系統(tǒng)零點調(diào)節(jié)器，用戶可以利用該電位器調(diào)節(jié)零點。調(diào)零方法：用萬用表測量壓力測量模塊的P-Detect端電壓，調(diào)節(jié)電位器RW5A，使之為零伏。RW6A為測壓系統(tǒng)放大倍數(shù)調(diào)節(jié)器，系統(tǒng)出廠時已設(shè)定好，用戶不要隨意調(diào)節(jié)。放大倍數(shù)調(diào)節(jié)方法：先調(diào)零，托盤放200g法碼，用萬用表測量P-Detect端電壓，調(diào)節(jié)電位器RW6A，使之為 2.00伏。
2.2語音芯片
現(xiàn)在以系列中的ISD1420芯片為例，介紹語音電路與單片機的應用接口。其它系列型號芯片與此基本相同。
（1）ISD1420芯片的特點。①組件簡單，僅需少量阻容組件、麥克風即可組成一完整錄放系統(tǒng)；②模擬信息存儲重放音質(zhì)極好，并有一定混響效果；③待機時低功耗（0.5μA），典型放音電流15mA；④放音時間20s，可擴充級聯(lián)；⑤可持續(xù)放音，也可分段放音，最小分段20s/160 段=0.125s/段，可分段數(shù)160 段；⑥錄放次數(shù)達10 萬次；⑦斷電信息存儲，無需備用電池，信息可保100 年；⑧操作簡單，無需專用編程器及語音開發(fā)器；⑨高優(yōu)先級錄音，低電平或負邊沿觸發(fā)放音；⑩單電源供電，典型電壓+5V。
（2）ISD1420 的內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)。ISD1420 系列語音集成電路的內(nèi)部結(jié)構(gòu)由內(nèi)部時鐘電路、自動增益控制電路、前置控制電路、濾波器、差動功率放大電路、電源電路、內(nèi)存EEPROM、地址譯碼電路、存儲控制電路等組成。
（3）ISD1420 的封裝引腳及含義。ISD1420 系列語音芯片最后2 位數(shù)字表示語音錄放時間的長度，錄放時間最長為20s。ISD1420 系列語音芯片的封裝引腳如圖4 所示。它是有28 條引腳的雙列直插式芯片。各條引腳的功能含義說明如下。
A0～A7：引腳1～6，9，10，地址輸入端或控制命令輸入端。A7，A6 同時為高電平時，A4～A0 為控制命令；否則，A7～A0 為地址。
SP-，SP+：揚聲器連接端，輸出音頻信號。
DGND：引腳12，數(shù)字信號地線。
AGND：引腳13，模擬信號地線。
V+：模擬信號電源，+5V。
MIC：引腳17，話筒輸入端。
MIC REF：引腳18，話筒參考輸入端。
AGC：引腳19，自動增益控制端。
ANA IN：引腳20，模擬信號輸入端。
ANA OUT：引腳21，模擬信號輸出端。
PLAYL/：引腳23，放音控制電平觸發(fā)端。當該端為低電平時，芯片進入放音周期；當該端為高電平時，停止放音。
PLAYE/：引腳24，放音控制脈沖觸發(fā)端。該端輸入由高電平向低電平跳變的下降沿時，芯片進入放音周期。
RECLED/：引腳25，錄音顯示端。該端接發(fā)光二極管，在錄音時作錄音指示燈。
XCLK：引腳26，時鐘控制端。
REC/：引腳27，錄音控制端。該端為低電平時，芯片進入錄音狀態(tài)，錄音期間該端必須保持低電平。REC/信號的優(yōu)先級高與PLAYL/和PLAYE/兩種放音信號。
2.3硬件系統(tǒng)框圖
2.4功能模塊設(shè)計
根據(jù)分析，整個系統(tǒng)劃分為兩個主模塊，即：語音芯片模塊和壓力測量模塊，功能模塊如圖5所示。
（1）語音芯片模塊。該模塊實現(xiàn)設(shè)置播報數(shù)據(jù)存儲的地址和延時的子程序模塊。
（2）壓力測量模塊。該模塊實現(xiàn)將壓力轉(zhuǎn)換成數(shù)字在LED上顯示出來。
（3）調(diào)用子程序模塊。
①設(shè)置初始地址模塊，語句如下：
MOVA，R7
LCALL ADDR_OUT：設(shè)定開始播放地址
②延時50 ms模塊，語句如下：
MOV R7，#250：延時50ms
PLAYE1：LCALL DELAY1MS
DJNZ R7，PLAYE1
③8279初始化模塊，語句如下：
MOV LEDDBuf，#12H
LCALLINIT8279
④顯示字符模塊，語句如下：
MOVR7，A
CALLM125D64：ADHEX*500/256 =*125/64
CALLHB2：換成bcd
CALLTODISP：拆開顯示
LCALLDISPLAY：顯示在LED上
⑤延時模塊，語句如下：
Lcall delay：一段時間的延時
3系統(tǒng)軟件設(shè)計
3.1編程軟件介紹
THGMW-51軟件是集編輯、編譯/連接、加載、調(diào)試等為一體的集成開發(fā)環(huán)境（IDE）。用戶可以在同一界面環(huán)境中完成所有任務。
THGMW-51集成開發(fā)環(huán)境全面支持匯編語言、C51語言、PL/M51語言的編輯、編譯/連接、加載、調(diào)試。
主界面 ：THGMW-51軟件主界面大致如圖7所示。
編輯窗口 ：THGMW-51軟件提供一個多窗口的源文件編輯器。該編輯器不受文件大小限制，允許無限的撤銷/重復功能。編輯器全面支持匯編、C51和PL/M51語言的語法加亮著色。用戶可以自定義各種類型文本的顏色和不同語言的關(guān)鍵詞。相應的關(guān)鍵詞文件名為asm.kwd、c51.kwd、plm51.kwd。這些文件都保存在THGMW-51安裝目錄下。編輯器還支持書簽、拷貝、剪切、粘貼，全程查找、替換、拖動編輯等功能。
工作區(qū)窗口 ：工作區(qū)窗口有兩個頁面窗口。工程頁面窗口以樹型結(jié)構(gòu)顯示工程中的項目文件等內(nèi)容。沒有打開工程時，該頁面窗口為空。資源管理器頁面窗口和Win9x中的資源管理器中的左面窗口相同。
輸出窗口 ：輸出窗口顯示用戶編譯連接過程中的輸出信息，用戶雙擊某條編譯出錯信息提示即可直接定位到源文件的對應行。
觀察窗口 ： 觀察窗口中顯示調(diào)試過程中長期觀察的變量項。用戶可添加、刪除、修改、刷新觀察項。相應命令在右鍵菜單中。
數(shù)據(jù)窗口 ：數(shù)據(jù)窗口中成批顯示實驗機相應存儲區(qū)域的整塊數(shù)據(jù)內(nèi)容。用戶可以察看、修改相應地址單元的數(shù)據(jù)。相應命令在右鍵菜單中。
對話窗口 ：用戶通過對話窗口直接用監(jiān)控命令和實驗機對話。
3.2主程序和各子程序的設(shè)計流程
3.2.1地址分配
通過硬件電路原理圖可知，單片機THGWM51的P1口直接與ISD1420連接，實現(xiàn)對ISD1420的多種控制與操作，其語音接口地址為P1口。P1.6置低電平為放音（同時P1.7為高電平），P1.7置低電平為錄音（同時P1.6為高電平），A0、A1固定接地，單片機輸出數(shù)據(jù)P1.0～P1.7與ISD1420錄放控制碼對應關(guān)系如表1。地址11段，每段時間長度為1s。
3.2.2錄音與放音
當語言播報芯片進入地址模式時，A0-A7由低位向高位排列，每位地址代表125ms的尋址，160個地址覆蓋20s的語音范圍。
當電動機向語音芯片傳遞一個信號時，語音芯片先判斷其起始地址，然后將其中的內(nèi)容播報出來。如圖11所示為錄音，圖12所示為放音，圖13為播報流程。
4系統(tǒng)綜合調(diào)試
（1）將一段語音存儲到單片機內(nèi)，在稱重時調(diào)用。
（2）對照硬件原理圖，搭接硬件系統(tǒng)。硬件實物如圖14所示。
（3）連接完電路后，啟動PC機，輸入準備好的程序，并編譯程序，無誤后下載程序運行。
（4）壓力測量模塊遇到的問題：顯示的值和砝碼的值不一樣。解決方法：經(jīng)過查閱資料不斷地改進程序，了解到測量時會產(chǎn)生誤差，所以顯示的值和所放的砝碼值不一致，通過對顯示進行修正，使顯示正確。
（5）語音芯片模塊遇到的問題：在錄制語音時不同地址播報一樣的數(shù)據(jù)。解決方法：經(jīng)過查閱資料不斷地改進程序，了解到地址分配是不一樣的，所以在選擇地址時要注意前四位變化，后四位均為0，以解決此問題。
經(jīng)過調(diào)試，系統(tǒng)達到設(shè)計要求。
5結(jié)語
本文針對傳統(tǒng)電子秤只能通過視覺察看稱重結(jié)果而不能通過其它方式知道稱重結(jié)果的問題，設(shè)計出了語音播報電子秤。該電子秤使用控制器單片機THGWM51、稱重傳感器、A/D轉(zhuǎn)換器、共陰極LED數(shù)碼管、語音芯片等器件。本文介紹了壓力傳感器的工作原理、語音芯片等，通過實驗證明語音電子秤體積小、控制簡單，能較好地應用于實際工作中。
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