基于單片機(jī)的語音存儲與播報系統(tǒng)的軟件系統(tǒng)設(shè)計與調(diào)試分析第1章軟件設(shè)計2.1軟件總設(shè)計思路該系統(tǒng)設(shè)計中，總的設(shè)計思路是通過掃描按鍵的通電情況控制此時的系統(tǒng)工作情況，系統(tǒng)一共有三個運(yùn)行狀態(tài)，分別是錄音、放音、停止，分別由不同的鍵位控制。當(dāng)錄音鍵脈沖有效，放音鍵無效，此時處于錄音狀態(tài)；當(dāng)放音鍵脈沖有效，錄音鍵無效時，此時處于放音狀態(tài)；當(dāng)停止鍵脈沖有效，錄音鍵、放音鍵無效時，此時處于停止?fàn)顟B(tài)。以下是系統(tǒng)程序主流程圖。圖2.1程序主流程圖2.2錄音程序設(shè)計錄音子程序的關(guān)鍵就是找出錄音語音數(shù)據(jù)的首地址。存程序執(zhí)行中通過段數(shù)變量，在地址數(shù)組中查找到對應(yīng)該序號的首地址數(shù)據(jù)，向ISD芯片發(fā)出SETREC<地址>和REC指令，就可以開始錄音。圖2.2為錄音子程序流程圖。圖2.2錄音子程序流程圖其具體程序為：rec_count=read_add(0x28); sound_time[rec_count]=0; isd_powerup();//AN鍵按下，ISD上電并延遲50ms isd_stopwrdn(); isd_powerup(); LED1=1;//錄音指示燈亮，表示進(jìn)入錄音模式 LCD_Write_String(0,0,"RECORDING:"); LCD_Write_String(0,1,"REC_time:"); isd_setrec(adds[rec_count]&0x00ff,adds[rec_count]>>8);//從指定地址 LCD_Write_Char(12,0,(rec_count)/10+0x30); LCD_Write_Char(13,0,(rec_count)%10+0x30); if(INT==1)//判定芯片有沒有溢出 { isd_rec();//發(fā)送錄音指令 } t0_init(); while(set_key==0);//等待本次錄音結(jié)束 TR0=0; rec_isdto24c02();//記錄錄音時的時間 t0_count=0; isd_stop();//發(fā)送4004停止命令2.3放音程序設(shè)計要將錄制好的語音音頻重新播放出來，首先將存儲在ISD4004語音芯片里面的音頻數(shù)據(jù)取出來。因此執(zhí)行放音子程序的時候，同樣需要將存儲在EEPROM中的該序號段的音頻數(shù)據(jù)的首地址信息取出來。為了能夠達(dá)到音頻的重復(fù)播報，在程序執(zhí)行中對從ISD4004輸出的信號數(shù)據(jù)進(jìn)行信號的檢測和數(shù)據(jù)的分析。圖2.3為放音子程序流程圖。圖2.3放音子程序流程圖 具體程序為：voidplay(uintaddr){ uinty; SS=0; MOSI=0;//發(fā)送開始 SCLK=0; for(y=0;y<8;y++) { SCLK=0; if((0x20>>y)&0x01)MOSI=1; elseMOSI=0; _nop_(); _nop_(); _nop_(); SCLK=1; _nop_(); _nop_(); _nop_(); }//發(fā)送結(jié)束 SS=1;//上電結(jié)束 delayms(50); SS=0; MOSI=0;//發(fā)送地址 SCLK=0; for(y=0;y<16;y++) { SCLK=0; if((addr>>y)&0x01)MOSI=1; elseMOSI=0; _nop_(); _nop_(); _nop_(); SCLK=1; _nop_(); _nop_(); _nop_(); }//發(fā)送地址結(jié)束 MOSI=0;//放音 SCLK=0; for(y=0;y<8;y++) { SCLK=0; if((0xe0>>y)&0x01)MOSI=1; elseMOSI=0; _nop_(); _nop_(); _nop_(); SCLK=1; _nop_(); _nop_(); _nop_(); } SS=1; SS=0; MOSI=0;//放音 SCLK=0; for(y=0;y<8;y++) { SCLK=0; if((0xf0>>y)&0x01)MOSI=1; elseMOSI=0; _nop_(); _nop_(); _nop_(); SCLK=1; _nop_(); _nop_(); _nop_(); } SS=1; } 2.4按鍵部分程序設(shè)計按鍵有三個，連接了一個外部中斷IO口。利用了外部中斷將使按鍵更加精準(zhǔn)。中斷鍵盤一按下，INT0口由高電平開始觸發(fā)至低電平（外部中斷0設(shè)為下降沿觸發(fā)），此時進(jìn)入外部中斷0中斷程序中，將按鍵的狀態(tài)從0改變?yōu)?，在主程序中被檢測到按鍵狀態(tài)變?yōu)?后，執(zhí)行相關(guān)的程序源代碼，然后該狀態(tài)再由0改變?yōu)?。具體中斷程序為：voidISR_Key(void)interrupt0using1{k1=1;k2=1;k3=1;k4=1;if(k1==0){ pic_flag++; if(pic_flag==3)pic_flag=0;}if(k2==0){ if(pic_flag==0) { time_cut++; if(time_cut==8)time_cut=0; } if(pic_flag==1) { clock_cut++; if(clock_cut==8)clock_cut=0; }}if(k3==0){ k3_stata=1; if(time_cut==0&&pic_flag==0)k3_stata=0; if(clock_cut==0&&pic_flag==1)k3_stata=0;}if(k4==0){ k4_stata=1; if(time_cut==0&&pic_flag==0)k4_stata=0; if(clock_cut==0&&pic_flag==1)k4_stata=0;}} 按鍵在按下后接地，主程序檢測其相應(yīng)IO端口的工作狀態(tài)，當(dāng)IO端口顯示為低電平得時候就表示此時有按鍵被按下。由于所選擇的按鍵開關(guān)具有機(jī)械特性，所以必須消除按鍵開關(guān)的抖動，不然影響程序?qū)Π存I開關(guān)的識別。以下選擇的是軟件延時消除按鍵開關(guān)抖動的方法。其原理是當(dāng)按鍵按下時，按鍵對應(yīng)的端口為低電平，延時大概10ms，檢測此時端口是否為低電平，如果任然是低電平，說明此按鍵確實按下。當(dāng)按鍵松開時，原理與此相同。其程序代碼為：If(K1==0){Delay10ms();If(K1==0){……}}第2章系統(tǒng)調(diào)試2.1實物電路的焊接2.1.1準(zhǔn)備元器件和工具準(zhǔn)備了電路焊接所需要的所有元器件以及相關(guān)工具，萬用板、各種元器件、導(dǎo)線、電洛鐵、焊絲。如下圖所示。2.1元器件圖2.2電焊筆圖2.1.2布線焊接在萬用板上面對各種元器件進(jìn)行了簡單的布局，計劃好大致焊接步驟，然后開始焊接工作。值得注意的是，因為電洛鐵金屬部分溫度很高，很容易不小心被燙傷，所以在焊接工作中要十分仔細(xì)小心，加強(qiáng)自己的安全意識。另外，焊接過程中，應(yīng)該先放電洛鐵在目標(biāo)位置，再將焊錫絲放過去，離開的時候先移開焊錫絲再拿走電洛鐵。對于引腳數(shù)量不同的元器件焊接方式稍有不同，對引腳數(shù)量較少的元器件，可以直接焊接；對于引腳數(shù)量較多的元器件，可以先焊接對角引腳，然后調(diào)整好元器件與萬用板直接的位置后再將其他引腳進(jìn)行焊接，這樣可以盡可能保證焊接的可靠性。還有一點(diǎn)需要注意，焊接過程需防止漏焊、虛焊、短路等。如果發(fā)生短路焊接，可以用電洛鐵適當(dāng)取走一些焊錫，亦或者在加熱的時候用牙簽類似物品撥開連接在一起的焊錫，這樣就可以解決了短路的問題。完成焊接工作后也要仔細(xì)檢查，保證每一個地方都是焊接成功。以下我介紹幾個在焊接過程能夠用到的小技巧：初步確定電源、地線布局，電源始終貫穿整個電路，合理的電源布局對簡化電路有很大幫助，另外對電源線和地線有個初步的規(guī)劃。器件引腳要做到善于利用。萬用板在進(jìn)行焊接焊的過程中就經(jīng)常需要引腳進(jìn)行大量的的跨接、跳線等,所以不應(yīng)該急于進(jìn)行切割或者直接剪斷一個新的元器件多余的引腳,有時甚至可能是直接將其通過跨線焊接在另一個新的元器件上面,這樣焊接才能事半功倍。另外,本著盡量節(jié)省使用材料的主要目標(biāo),我們就希望可以將一些容易剪斷的元器件引腳進(jìn)行收集組合，如此可以當(dāng)做整個跳線電路使用的主要材料。善于設(shè)置跳線，多設(shè)置跳線，不僅能夠簡化連線，而且更加美觀。善于利用元器件自身結(jié)構(gòu)，有些元器件形狀不規(guī)則，如果能夠很好利用起來，不僅能夠節(jié)省更多空間，而且更加美觀。硬件接線圖如下。2.3硬件背面連線圖2.4硬件正面組裝圖2.2開發(fā)環(huán)境介紹本次設(shè)計中所運(yùn)用的程序編寫語言主要是C

,C語言是廣泛應(yīng)用的一種程序設(shè)計類語言。而目前我們在大學(xué)期間所接觸到的計算機(jī)程序編程語言最多的就是

C語言,相對于其他語言,對這門語言比較熟悉。另外,C語言可以以簡單的形式對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行編譯、處理低級數(shù)據(jù)庫,C語言一直都保持著其跨平臺的優(yōu)勢和特性,即使它們也提供著許多較低級別處理的功能,以標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格編寫出來的C語言應(yīng)用程序也可在電腦以及某些單片機(jī)等多個作業(yè)平臺的電子計算機(jī)或者軟件平臺上同時進(jìn)行編譯。

C語言在我國的應(yīng)用極為普遍,它具有很強(qiáng)的大量數(shù)據(jù)處理功能,不但只是在計算機(jī)程序軟件開發(fā)上,而且許多科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域還是需要使用到C語言,比如在設(shè)計和編寫一個系統(tǒng)軟件、三維、二維的圖形和動漫等方面。本次設(shè)計主要運(yùn)用C語言在語音存儲與播報系統(tǒng)設(shè)計的調(diào)試和編程當(dāng)中。

而要是想很好地掌握運(yùn)用一門基于平臺計算機(jī)的編程語言技術(shù)來在平臺進(jìn)行一個應(yīng)用程序的運(yùn)行編程及其運(yùn)行,就必然需要一個好的開發(fā)環(huán)境作為開發(fā)平臺,在本次的程序設(shè)計當(dāng)中,我們考慮借助keil軟件系統(tǒng)來對本設(shè)計進(jìn)行一個應(yīng)用程序的運(yùn)行編寫。keilc51是由一家美國keilsoftware公司專門自主設(shè)計研制開發(fā)出品的51系列基于java和c編程語言的一個集成軟件開發(fā)應(yīng)用系統(tǒng)。這個軟件開發(fā)系統(tǒng)主要包含c語言軟件編譯器、宏文件匯編、鏈接器、庫數(shù)據(jù)管理以及軟件模擬編程仿真和軟件調(diào)試器,再通過整個集成軟件開發(fā)系統(tǒng)環(huán)境(μvision)將這些組成部分直接地組合在一起。keill生成代碼的工作效率很高,在一些大型軟件的開發(fā)上面更能體現(xiàn)出它的優(yōu)勢,而且它還能夠與Proteus軟件聯(lián)調(diào)。所以它優(yōu)越的功能讓很多單片機(jī)愛好者都趨之若鶩。2.3程序的編譯和調(diào)試（1）在開始編寫一個新的應(yīng)用程序之前,首先我們需要自己構(gòu)建一個全新的工程項目(

Project

)。打開Keil軟件,在上方的菜單欄里面找到“project

”,然后再選擇下拉欄里面的“new

project

”,然后彈出“Create

New

Project”窗口。在窗口中的文件名中填入自己想要進(jìn)行創(chuàng)建的一個項目名稱,然后選擇保存后的一個文件擴(kuò)展名是“.

uv2

”,選擇好這個文件路徑,以后就能夠直接通過點(diǎn)擊此文件即可打開自己想要創(chuàng)建的一個項目。如圖2.5。2.5新建工程圖（2）選擇單片機(jī)，本次設(shè)計選擇的是深圳宏晶科技的STC89C52RC芯片。因為在KEIL軟件中STC系列芯片是不能直接尋找到的，我們需要下載一個小助手STC-ISP將STC系列芯片的資料庫傳輸?shù)終EIL軟件中。首先打開STC-ISP,找到KEIL仿真設(shè)置，將STC芯片導(dǎo)入到安裝KEIL軟件的文件夾中，這樣我們在創(chuàng)建新項目之后就能找到STC芯片了。如圖所示。2.6導(dǎo)入芯片資料圖2.7選擇單片機(jī)點(diǎn)擊新建一個文件,項目創(chuàng)建工作完成后,點(diǎn)擊菜單欄“File”中的“New”即可創(chuàng)建一個新文件,或者點(diǎn)擊快捷鍵創(chuàng)建文件也行。之后保存這份空白文件，保存的文件名后綴必須加.c。2.8新建文件添加已創(chuàng)建文件，c文件完成后，雙擊擊項目窗口中的“SourceGroup1”,出現(xiàn)“AddFiletoGroup‘SourceGroup1’”窗口，在該窗口選擇添加剛剛創(chuàng)建的.c文件，點(diǎn)擊Add后關(guān)閉窗口，這樣文件就算添加成功，之后就可以進(jìn)行程序的編寫了，編寫程序過程中最好牢記保存，這樣下次打開文件就不會丟失代碼。2.9添加已創(chuàng)建文件程序調(diào)試，當(dāng)程序編寫完成之后，就可以進(jìn)行運(yùn)行測試，當(dāng)最終出現(xiàn)0Error和0Warning的時候，說明程序已經(jīng)沒有錯誤。之后點(diǎn)擊魔法棒標(biāo)志的快捷鍵,出現(xiàn)“options

for

target

1”窗口,在

target

的界面將晶振的頻率設(shè)置改為22.0,在

output

的界面中點(diǎn)擊“

create

hex

file

”之后再次單擊確定,此時.hex文件就生成成功了。hex文件是可執(zhí)行代碼文件，用于單片機(jī)的燒錄過程。2.10程序檢測結(jié)果2.4實物調(diào)試（1）實物調(diào)試的第一步先燒錄程序，將事先編寫好且編譯沒有錯誤的程序燒錄到單片機(jī)當(dāng)中去。在開始燒錄之前，先介紹一個小轉(zhuǎn)換工具，因為大部分計算機(jī)都不自帶串口，所以需要這個轉(zhuǎn)換工具將PC機(jī)上的USB口轉(zhuǎn)換成單片機(jī)的TTL電平。插入硬件后提示出現(xiàn)安裝驅(qū)動，完成后查看設(shè)備管理器端口會多出一個串口，記住這個串口，之后燒錄程序時需要用。2.11轉(zhuǎn)換工具單片機(jī)的板子與轉(zhuǎn)換器連接線相互對應(yīng)連接上后就已經(jīng)可以直接插入PC機(jī)端口了,值得注意的一點(diǎn)就是,轉(zhuǎn)換器由于只有PC機(jī)進(jìn)行供電,而且對外只能夠提供很少的一個電源供應(yīng)能力,因此我們建議使用單獨(dú)一個的電源進(jìn)行供電,切忌外接的電源和萬用電源同時向PC機(jī)進(jìn)行供電,否則將有可能發(fā)生燒壞一臺設(shè)備或者是計算機(jī)的風(fēng)險。打開一個燒錄單片機(jī)程序軟件,在操作界面上選擇已選定的單片機(jī)型號STC89C52RC。打開前面由軟件編譯程序自動生成的hex文件,之后選擇連接的