單片機應用論文范文

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第1篇

摘要：本文設計一種智能電子解說系統,具有智能化、個性化、高音質、實用性強等特點。讓游客按照設定的經典路線，選擇景點或展位的講解使每個觀眾不但得到每個展位、景點的完整信息,而且感受到高清晰、低噪聲的音響效果，電子旅游解說系統的出現,使看起來簡單的解說系統融入了科技的因素。

本文正是基于凌陽公司的SPCE061A單片機并采用A2000語音壓縮算法對語音信號進行了壓縮存儲以及播放。由游客控制選擇按鍵來播放語音，這樣大大降低了外面的干擾，使每個觀眾不但得到每個展位、景點的完整信息,而且感受到高清晰、低噪聲的音響效果。

關鍵詞：旅游；電子解說；電子導游；凌陽單片機

1緒論

隨著改革開放和經濟的發展，旅游業也獲得了長足的發展，節假日外出旅游已成為人們的首選。對大多數零散游客來說，希望有一種不受制于人的輔助導游手段，迫切需要一種攜帶方便、操作簡便的電子語音導游器。

本文設計一種智能電子解說系統,選用了凌陽公司的SPCE061A單片機并采用A2000語音壓縮算法對語音信號進行了壓縮存儲，經過這樣處理合成后的語音音質良好，放音時間持久，而且機體積很小。

2凌陽單片機簡介

SPCE061A是凌陽科技研發生產的性價比很高的一款十六位單片機。該芯片擁有8路10位精度的ADC，其中一路為音頻轉換通道，并且內置有自動增益電路。這為實現語音錄入提供了方便的硬件條件。

凌陽音頻壓縮算法處理的語音信號范圍是200Hz-3.4KHz的電話語音。根據不同的壓縮比分為以下幾種：SACM_A2000、SACM_S480、SACM_S240。SACM-A2000音頻壓縮算法的壓縮比較小，編碼速率可選擇16kbit/s、20kbit/s、24kbit/s三種之一，具有高質量、高碼率的特點，適于高保真語音或音樂。

3硬件系統設計

本系統的硬件部分主要實現路線的顯示和景點語音的播放。根據景區景點設計一條經典路線，將沿途主要景點用高亮三色LED顯示。紅色表示還沒有聽過解說的最近的景點，黃色表示正在聽取解說詞的景點，綠色表示最后播放過解說詞的景點。語音播放按鍵分為景點相應放音、暫停、繼續放音、結束等。音頻信號存儲在凌陽語音儲存芯片中。語音信號放大由凌陽公司開發的專門用于語音信號放大的芯片SPY0030A完成。整個系統的控制由凌陽單片機SPCE061A實現。具體硬件系統框圖如圖1所示。

4軟件系統設計

本設計選用了SACM-A2000語音壓縮算法對語音信號進行了壓縮存儲。再利用中斷進行鍵盤掃描程序循環掃描按鍵，獲取按鍵信息后和內置的操作碼比較，用來確定播放相應的語音和顯示相應的LED燈。景點的解說詞事先利用凌陽內置提供的工具進行壓縮和存儲。

系統的主程序流程圖如圖2所示，假設主要講解景點共4處，分別由KEY1～KEY4控制播放，KEY5是暫停播放、KEY6是繼續播放、KEY7停止播放。開機時對系統初始化，包含對顯示景點的初始化、對語音播放模塊初始化、對鍵盤初始化等。在鍵盤初始化中設置時基頻率為128Hz的中斷，并打開中斷。這是為在中斷中掃描鍵盤，利用延時法去抖動，延時時間是響應多少次128Hz中斷過程。在KEY1～KEY4鍵控制下播放景點解說詞實際是提取相應景點的語音信息的起始存儲地址，然后執行相應的語音播放程序。由于語音播放中斷服務子程序必須放在TMA-FIQ中斷源上，進入中斷服務程序必須先保護寄存器，接著判斷是不是TMA-FIQ中斷。若是，還要判斷是哪一段語音要播放，也就是要獲取播放語音的起始地址。在TMA-FIQ中斷調用F_FIQ_Service_SACM_A2000函數譯碼播放。

5制作

錄制的語音文件在播放前需轉換為SACM_A2000格式的壓縮文件。語音壓縮可以使用凌陽語音壓縮工具（CompressTool）完成。該壓縮工具支持.wav格式的語音壓縮，但要求壓縮語音資源屬性為8kHz,16位，單聲道。

6結論

經過測試，電子語音導游器的性能達到了設計目標，具體如下：各景點語音解說資料、開機歡迎語音信息播放正常，聲音清晰；各按鍵功能正常，各LED管顯示正常。凌陽公司的SPCE061A的結構特點及其相關的開發平臺，為我們開發帶語音特色的產品方案帶來了很大的方便，本系統僅是SPCE061A的一個基本應用，體現了SPCE061A多種資源對產品開發的極大支持，同時體現了其的語音特色。

參考文獻

第2篇

單片機的特點主要有：高集成度，體積小，高可靠性；控制功能強；低電壓，低功耗，便于生產便攜式產品；易擴展；優異的性能價格比。目前，單片機的應用領域主要包括：辦公自動化設備；單片機在機電一體化中的應用；在實時過程控制中的應用；單片機在日常生活及家用電器領域的應用；在各類儀器儀表中引入單片機，使儀器儀表智能化，提高測試的自動化程度和精度，簡化儀器儀表的硬件結構，提高其性能價格比；在計算機網絡和通信領域中的應用；商業營銷設備；單片機在醫用設備領域中的應用；汽車電子產品；航空航天系統和國防軍事、尖端武器等領域，單片機的應用更是不言而喻。

二、單片機開發中的幾個基本技巧

在單片機應用開發中，代碼的使用效率問題、單片機抗干擾性和可靠性等問題仍困擾著。現歸納出單片機開發中應掌握的幾個基本技巧。

1、如何減少程序中的bug。對于如何減少程序的bug，應該先考慮系統運行中應考慮的超范圍管理參數如下。物理參數：這些參數主要是系統的輸入參數，它包括激勵參數、采集處理中的運行參數和處理結束的結果參數。資源參數：這些參數主要是系統中的電路、器件、功能單元的資源，如記憶體容量、存儲單元長度、堆疊深度。應用參數：這些應用參數常表現為一些單片機、功能單元的應用條件。過程參數：指系統運行中的有序變化的參數。

2、如何提高C語言編程代碼的效率。用C語言進行單片機程序設計是單片機開發與應用的必然趨勢。如果使用C編程時，要達到最高的效率，最好熟悉所使用的C編譯器。先試驗一下每條C語言編譯以后對應的匯編語言的語句行數，這樣就可以很明確的知道效率。在今后編程的時候，使用編譯效率最高的語句。各家的C編譯器都會有一定的差異，故編譯效率也會有所不同，優秀的嵌入式系統C編譯器代碼長度和執行時間僅比以匯編語言編寫的同樣功能程度長5-20％。對于復雜而開發時間緊的項目時，可以采用C語言，但前提是要求你對該MCU系統的C語言和C編譯器非常熟悉，特別要注意該C編譯系統所能支持的數據類型和算法。雖然C語言是最普遍的一種高級語言，但由于不同的MCU廠家其C語言編譯系統是有所差別的，特別是在一些特殊功能模塊的操作上。所以如果對這些特性不了解，那么調試起來問題就會很多，反而導致執行效率低于匯編語言。

3、如何解決單片機的抗干擾性問題。防止干擾最有效的方法是去除干擾源、隔斷干擾路徑，但往往很難做到，所以只能看單片機抗干擾能力夠不夠強了。在提高硬件系統抗干擾能力的同時，軟件抗干擾以其設計靈活、節省硬件資源、可靠性好越來越受到重視。單片機干擾最常見的現象就是復位；至于程序跑飛，其實也可以用軟件陷阱和看門狗將程序拉回到復位狀態；所以單片機軟件抗干擾最重要的是處理好復位狀態。一般單片機都會有一些標志寄存器，可以用來判斷復位原因；另外你也可以自己在RAM中埋一些標志。在每次程序復位時，通過判斷這些標志，可以判斷出不同的復位原因；還可以根據不同的標志直接跳到相應的程序。這樣可以使程序運行有連續性，用戶在使用時也不會察覺到程序被重新復位過。

4、如何測試單片機系統的可靠性。當一個單片機系統設計完成，對于不同的單片機系統產品會有不同的測試項目和方法，但是有一些是必須測試的：測試單片機軟件功能的完善性；上電、掉電測試；老化測試；ESD和EFT等測試。有時候，我們還可以模擬人為使用中，可能發生的破壞情況。例如用人體或者衣服織物故意摩擦單片機系統的接觸端口，由此測試抗靜電的能力。用大功率電鉆靠近單片機系統工作，由此測試抗電磁干擾能力等。

綜上所述，單片機已成為計算機發展和應用的一個重要方面，單片機應用的重要意義還在于，它從根本上改變了傳統的控制系統設計思想和設計方法。從前必須由模擬電路或數字電路實現的大部分功能，現在已能用單片機通過軟件方法來實現了。這種軟件代替硬件的控制技術也稱為微控制技術，是傳統控制技術的一次革命。此外在開發和應用過程中我們更要掌握技巧，提高效率，以便于發揮它更加廣闊的用途。

參考文獻：

[1]何立民.MCS-51系列單片機應用系統設計系統配置與接口技術.北京：北京航空航天大學出版社，1990

[2]蔡美琴等.MCS-51單片機系統及其應用.北京：高等教育出版社，1992

[3]孫涵芳.MCS-51/96系列單片機原理及應用.北京：北京航空航天大學出版社，1996

第3篇

本設計采用MicrochipPIC16C54單片機，選用南通光電器件廠GR40101紅外發射二極管和GD1611硅PIN型光敏二極管作為紅外發射和接收器件，舟山海山電器有限公司生產的微型電機QDB-30-3.0作為泵液晶驅動。系統采用單鍵模式完成暫停、設定泵液量等功能。電路采用節電方式設計，待機電流小于100μA，并可提供微型電機所需的500mA負載電流，可監測電池電壓，欠壓報警。系統原理如圖1所示。

圖中TX（紅外發射管）、R1、R5、Q4組成紅外發射電路，單片機RA1口輸出一定頻率的脈沖控制三極管Q4的通斷，從而控制紅外發射管TX的發射頻率。由單片機RA3口為發射電路提供電源，是為了節能。當RA1口將要發射脈沖時，RA3口置高，發射電路加電。RX（紅外接收管）、R2、R11、R12、R13、R16、Q6、C3組成紅外接收電路，RX接收紅外脈沖，整形后由Q6放大。接收電路必須嚴格控制放大倍數，確保紅外反射接收距離在10cm左右。接收電路電源由單片機RB1口提供，在發射脈沖后，將RB1口置高。R6、R7、R8、Q3組成電池電壓監測電路，當電源電壓降到一定值時，Q3截止，單片機RB3口為高電平，欠壓報警。D2、D3、R9、R10、Q1、Q5組成電機供電電路，提供微型電機所需的3V電壓、500mA負載電流，當需驅動電機泵液時，由單片機RB2口輸出低電平，Q發射極為電機供電。D1、C4、Q2、R3組成電機控制電路，泵液時先為電機供電，然后單片機RA2口輸出高電平驅動電機運轉。LED為工作狀態指示燈，單一按鍵SW為多功能鍵，可完成設定泵液量、暫停、手動泵液等功能。

2軟件設計

本電路硬件設計通過控制各單元電路供電達到節能的目的，軟件上利用PIC單片機的休眼、看門狗溢出喚醒特性以及對發射脈沖個數的控制進一步降低能耗，使其待機電流小于100μA，4節4號堿性電池可提供15000次以上的使用次數或200天以上的使用時間。程序流程如圖2所示。

程序開始先對單片機各端口初始化，并設置好看門狗溢出時間，程序工作一個周期后，自動進入休眠模式，由看門狗溢出喚醒單片機進入下一周期。進入一個工作周期前，首先判斷是電池上電第1次工作，還是看門狗溢出喚醒單片機。如果是電池上電第1次工作，指示燈應給出指示，并對泵液量進行設定。進入工作周期后要判斷按鍵是否按下，若按下按鍵，則判斷是手動泵液還是暫停泵液器工作，這兩者靠按鍵時間長短決定。

紅外收發程序對提高泵液器抗干擾能力、降低泵液器能耗起著關鍵作用。經過實驗選定一個發射脈沖頻率使其對外界光干擾不敏感。為了最大限度地降低能耗，程序對發射脈沖的個數和方法進行設計，先發2個試探脈沖，若接收到，則按選定頻率連續發60個脈沖，然后判斷接收方收到的脈沖數是否在允許的范圍內，是則泵液，否則進入休眠模式；若接收方未收到試探脈沖，則直接進入休眠模式。每次泵液器工作后，都檢查電池電壓，若發現電壓低，立即由指示燈給出報警，提示更換電池。