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障信息,使系统具有更加良好的操作界面。
在家电中单片机是核心,它是家用电器实现
智能化的心脏和大脑。
本次毕业设计是以AT89C51为核心,利用它的控制功能与语音芯
片ISD1420结合起来具有语音存储和回放的特点来完成具有语音提示的洗衣机控制器的
设计。
利用ISD1420以及它的外围电路组成分段录音电路,把洗衣机工作进程的提示语
音即“进水”、“洗涤”、“脱水”、“排水”,“进水故障”和“排水故障”录进去,通过把
编写的程序烧录进单片机AT89C51实现对提示语音的调用。
该控制器能够使用户知道它
的工作进程,并具有实现简单、操作灵活、放音质量好等特点。
最后的结果实现的是语
音的录放、强洗和弱洗的控制选择以及语音播报工作进程。
本毕业设计首先介绍了毕设
的要求,描述了设计构思和器件选择,接着详细阐述了硬件的设计原理和软件的程序设
计,最后对调试过程也作了一下说明。
关键词:
单片机;
洗衣机控制器;
AT89C51;
ISD1420;
语音存储和回放
_____________________________________________________________________________________________________
第2页
共3页
Abstract
Withtheexaltationofthelevellife,peoplestarttorequestthequalityoflifehigherand
higher.Therefore,thehomewiring'
sintelligenceandtheresearchoftheproductinterface'
s
humanizationmakethenewhomeappliancescontinuouslyflowoutnow.Thecurrentspeech
understandinganddiagramunderstandinggraduallyinfiltrateintothehomewiring,appeared
themanynewproductsandrealizedthespeechhintofoperatingthemistakewhenbreaking
downtheinformation,thismakesthesystemhavemoregoodoperationinterface.Inthehome
wiringmicroprocessoristhecore,itistheheartandthebrainofhomeappliances
realizing
intelligence.AT89C51isthecoreofthisgraduatedesign,inthisgraduatedesign,becausethe
functionofitscontrolandputtingAT89c51andISD1420togetherhasthefunctionofsaving
andreturningtoplaythespeech,Ihavecompletedthedesignofwashingmachinecontroller
withthespeechhints.ImakeuseofISD1420anditsoutercircleelectriccircuitstoconstitute
adividingrecordingelectriccircuit.Irecordthehintingspeechofworkingprogressofthe
washer
namely"
enterwater"
"
washawaydirt"
dehydrate"
drain"
breakdownof
enteringthewater"
and"
breakdownofdraining"
andburnthewrittenprocedureto
themicroprocessorAT89C51torealizetohintthespeech.Thecontrollerenablesthe
customerknowitsworkingprocessandithasseveralcharacteristicsasrealizingsimple,vivid
operation,goodplaybackquantityetc.Finallywhatthesystemcancarryoutistorecordand
toplay,choosestrongwashandweakwashandreporttheworkprogress.Thisgraduate
designfirstintroducestherequestsanddescribestheconceivingofthedesignandthechoices
ofthepieces,afterwhichitdescribesthedesignprincipleofthehardwareandtheprogram
designofthesoftwares,finallyitalsoilluminatesthedebuggingprocess.
Keywords:
Microprocessor;
washingmachinecontroller;
AT89C51;
ISD142;
saveandreturn
toplaythespeech
第3页
目
录
引言……………………………………………………………………………1
1设计方案论证及器件选择…………………………………………………2
1.1系统设计方案论证………………………………………………………………………2
1.2器件选择…………………………………………………………………………………3
2系统原理说明及硬件设计…………………………………………………3
2.1系统电路的原理说明……………………………………………………………………3
2.1.1核心控制MCU的介绍…………………………………………………………………3
2.1.2语音录放模块…………………………………………………………………………6
2.1.3按键控制模块………………………………………………………………………12
2.1.4音频放大电路………………………………………………………………………14
2.2系统电路的硬件设计…………………………………………………………………16
2.2.1洗衣机的原理与构造………………………………………………………………16
2.2.2语音提示洗衣机的设计……………………………………………………………17
3系统软件设计……………………………………………………………………19
3.1程序流程图…………………………………………………………………………19
3.2程序说明……………………………………………………………………………21
4
调试结果及其分析………………………………………………………22
4.1软件调试……………………………………………………………………………22
4.2硬件调试………………………………………………………………………………22
5结论………………………………………………………………………24
谢辞……………………………………………………………………………26
参考文献………………………………………………………………………27
附录……………………………………………………………………………28
第1页共37页
引言
由于产业技术的日益提高,全自动化的洗衣机已经进入千家万户,成为人们生活中
必不可少的家用电器,目前市场上出售的全自动洗衣机按控制器可分为机电式控制器和
微电脑式控制器两大类。
机电式控制器的特点是利用同步电机的旋转来带动控制器系统
工作。
微电脑控制器的特点是单片微型计算机和电子元件组成,控制器根据选定的程序
发出指令,控制洗衣机各个执行部件,例如波轮、水位开关、调速器等,以使各个部件
执行相应的工作,借此,用户只需按一下启动键即可完成全部的洗衣过程。
微电脑控制
器具有结构紧凑,外形美观、操作简便、精度高。
寿命更长等优点,目前,机电式全自
动洗衣机已逐步被微电脑全自动洗衣机所取代。
家用电器的智能化、产品界面的人性化的研究,使得新型家用电器产品不断涌现。
当前语音识别、图像识别等技术逐渐向家用电器中渗透,出现了不少新产品,实现语音
提示操作错误和故障信息,使系统具有更加良好的操作界面。
随着各式各样的语音芯片
的出现,以及具有语音处理功能的微处理芯片,使得语音处理功能在家用电器控制器中
的实现已成为可能。
在家用电器中,单片机是控制核心。
它是家用电器实现智能化的心脏和大脑。
由于
家用电器体积小,故要求其控制器体积更小以便能嵌入其结构之中。
而家用电器品种多,
功能差异较大,所以又要求其控制器有灵活的控制功能。
单片机以微小的体积和编程的
灵活性而产生多种控制功能,完全能够满足家用电器的需要。
所以,单片机在家用电器
领域的广泛应用是必然的和合理的。
本文将要介绍的是基于AT89C51和ISD1420的洗衣机控制器,把AT89C51和语音芯
片ISD1420结合起来实现具有语音提示的洗衣机控制器的设计。
单片机又称为微控制器,
或称为嵌入式微控制器。
顾名思义,单片机作为嵌入式的控制器是理所当然的。
最适合
于嵌入式控制的,而且面广量大的无疑是家用电器,所以,家用电器是单片机应用最多
的领域之一。
共37页
1
设计方案论证及器件选择
课题要求利用AT89C51和ISD1420的结合具有语音处理和控制的特点,设计出具有
语音提示功能的洗衣机控制器。
研究结果表明,该控制器具有实现简单、操作灵活、放
音质量好等特点。
在语音提示的环境下进行操作,系统更具有人性化的操作环境。
本毕业设计是由一种AT89C51作为中央处理器结合ISD1420语音芯片以及相关的外
围电路制作的一台语音提示洗衣机。
利用单片机的控制功能,结合简单的电子电路互相
作用共同完成语音提示洗衣机的功能。
设计出的洗衣机要具有以下特点:
(1)洗衣工作状态功能:
强、弱洗涤
(2)洗衣程序功能:
含4种独立程序,即标准洗衣程序、经济洗衣程序、单次洗衣程
序、排水程序
(3)特殊功能:
故障诊断、安全保护、防震、暂停、间歇工作功能
(4)对于出现故障、进水、洗涤、脱水、排水都有语音提示
1.1系统设计方案论证
在着手设计时,我先选择的是用凌阳61单片机来完成语音提示洗衣机的设计,61
系列单片机不仅具有一般单片机的控制功能,同时具有语音处理的功能。
该控制器具有
操作灵活、使用简单、放音质量好等优点,但是价格也昂贵。
所以我最后选择了同样能
进行语音录放的ISD1420芯片,和61单片机相比,该芯片的价格要低很多,虽然功能
不如61单片机多,但是把它和AT81C51结合起来同样能实现具有语音提示洗衣机控制
器的设计。
外部晶振
电源
显示及按键
电机正转
电机反转
进水阀
排水阀
脱水
双
向
可
控
硅
驱
动
MCU
AT89C51
检测电路
掉电保护
门驱动
ISD1420
图1.1系统硬件结构图
控制器硬件设计语音提示功能洗衣机控制器的硬件线路原理图如图1.1。
主要由七部分
组成:
整流滤波稳压电源电路;
电机正反转、脱水、进水、排水控制线路;
检测电路;
复位电路;
语音提示系统电路;
掉电保护电路。
1.2器件选择
(1)核心器件单片机我采用了AT89C51.MCS-51单片机是目前应用最广、品种最多的
单片机。
它具有集成度高,系统结构简单,扩展方便,可靠性高,处理功能强、
速度快,容易产品化等优点。
更重要的是89C51在国内应用广泛,容易买到,也
是设计者在所有单片机中最为熟悉的,所以选择了89C51单片机。
(2)语音播放选用了ISD1420。
ISD系列语音芯片是美国ISD公司出品的新型优质单
片录放音电路,他采用了直接模拟量存储技术DAST,完成语音的录入、存储及分
段输出,因而失真小,使用方便,不需专用语音开发工具,成本低廉。
因而在现
代技术上得到广泛使用。
ISD1420语音芯片能够录入语音的大小为20S。
本次设计
中,需要录入不到十多秒的信息,所以采用ISD1420比较合适,也没有太多的资
源浪费,而且ISD1420是现在语音领域运用最广泛的一个,所以最后选择了用
ISD1420。
(3)AT89C51的“0”中断和“1”中断外接一个TC4013BP双D触发器。
中断请求信号
可通过TC4013BP的
(2)脚和(12)脚分别加到CPU的P3.2和P3.3口线,由触发
器锁存到CPU响应为止。
(4)从控制要求可知,洗衣机由4种洗衣工作程序,因此有4种不同的显示来加以区
别。
选用74LS139双2-4线译码器仅占用CPU的P3.0和P3.1两口线即可区别4
种不同的显示。
(5)在语音播报时还要考虑到声音的大小,因为播放出来就是要给人提供方便,弥补只
用视觉单一解决问题的缺陷,所以考虑到人的听觉,声音不能太小。
这个声音大小
不能通过语音芯片来改变,所以我在外围电路添加了一个音频功率放大器LM386.
它是美国国家半导体公司生产的音频功率放大器,主要应用于低电压消费类产品。
所以用在此电路中用LM386既能实现声音的放大,又简单容易实现,价钱也不贵。
2
系统原理说明及硬件设计
控制硬件设计语音提示功能洗衣机控制器的硬件线路框图如图1.1所示。
主要由七
部分组成:
显示及键输入电路;
电机正反转、脱水、进水、排
水控制线路;
在本次毕业设
计种,用了3个发光二极管代表洗涤\脱水、进水、排水4种工作状态,主要体现的是
如何应用AT89C51来控制洗衣机的工作,所以电机部分被去掉。
2.1系统电路的原理说明
2.1.1核心控制MCU的介绍
单片机自问世以来,性能不断提高和完善,其资源又能满足很多应用场合的需要,
加之单片机具有集成度高、功能强、速度快、体积小、功耗低、使用方便、性能可靠、
第4页
价格低廉等特点,因此在工业控制、智能仪器仪表、数据采集和处理、通信系统、高级
计算器、家用电器等领域的应用日益广泛,并且正在逐步取代现有的多片微机应用系统。
单片机的潜力越来越被人们所重视。
特别是当前用CMOS工艺制成的各种单片机,由于
功耗低,使用的温度范围大,抗干扰能力强、能满足一些特殊要求的应用场合,更加扩
大了单片机的应用范围,也进一步促使单片机性能的发展。
它已经被广泛得应用在产品
智能化和工业自动化上。
本毕业设计中所用的单片机AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储
器(FPEROM—FalshProgrammableandErasableReadOnlyMemory)的低电压,高性
能CMOS8位微处理器,俗称单片机。
单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除1000次。
该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造,与工业标准的MCS-51指令集和
输出管脚相兼容。
由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中,ATMEL的
AT89C51是一种高效微控制器,AT89C2051是它的一种精简版本。
AT89C单片机为很多嵌
入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。
(1)主要特性
①与MCS-51兼容
②4K字节可编程闪烁存储器
寿命:
1000写/擦循环
数据保留时间:
10年
③全静态工作:
0Hz-24Hz
④三级程序存储器锁定
⑤128*8位内部RAM
⑥32可编程I/O线
⑦两个16位定时器/计数器
⑧5个中断源
⑨可编程串行通道
⑩低功耗的闲置和掉电模式
(2)管脚说明
VCC:
供电电压。
GND:
接地。
P0口:
P0口为一个8位漏级开路双向I/O口,每脚可吸收8TTL门电流。
当P1口
的管脚第一次写1时,被定义为高阻输入。
P0能够用于外部程序数据存储器,它可以被
定义为数据/地址的第八位。
在FIASH编程时,P0口作为原码输入口,当FIASH进行校
验时,P0输出原码,此时P0外部必须被拉高。
P1口:
P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口,P1口缓冲器能接收输出
4TTL门电流。
P1口管脚写入1后,被内部上拉为高,可用作输入,P1口被外部下拉为
第5页
低电平时,将输出电流,这是由于内部上拉的缘故。
在FLASH编程和校验时,P1口作为
第八位地址接收。
图2.1AT89C51芯片引脚排列
P2口:
P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口,P2口缓冲器可接收,输出4个TTL
门电流,当P2口被写“1”时,其管脚被内部上拉电阻拉高,且作为输入。
并因此作为
输入时,P2口的管脚被外部拉低,将输出电流。
这是由于内部上拉的缘故。
P2口当用
于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时,P2口输出地址的高八位。
在给出地址“1”时,它利用内部上拉优势,当对外部八位地址数据存储器进行读写时,
P2口输出其特殊功能寄存器的内容。
P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号
和控制信号。
表2.1P3口的特殊功能
P3口:
P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口,可接收输出4个TTL门电
流。
当P3口写入“1”后,它们被内部上拉为高电平,并用作输入。
作为输入,由于外
第6页
部下拉为低电平,P3口将输出电流(ILL)这是由于上拉的缘故。
P3口也可作为AT89C51
的一些特殊功能口,如表2.1所示。
RST:
复位输入。
当振荡器复位器件时,要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。
ALE/PROG:
当访问外部存储器时,地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。
在FLASH编程期间,此引脚用于输入编程脉冲。
在平时,ALE端以不变的频率周期输出
正脉冲信号,此频率为振荡器频率的1/6。
因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时
目的。
然而要注意的是:
每当用作外部数据存储器时,将跳过一个ALE脉冲。
如想禁止
ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。
此时,ALE只有在执行MOVX,MOVC指令是ALE才
起作用。
另外,该引脚被略微拉高。
如果微处理器在外部执行状态ALE禁止,置位无效。
/PSEN:
外部程序存储器的选通信号。
在由外部程序存储器取指期间,每个机器周
期两次/PSEN有效。
但在访问外部数据存储器时,这两次有效的/PSEN信号将不出现。
/EA/VPP:
当/EA保持低电平时,则在此期间外部程序存储器(0000H-FFFFH),不
管是否有内部程序存储器。
注意加密方式1时
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