基于单片机课程设计.doc

摘要 本文的主要内容是将红外遥控装置与51系列单片机相结合，设计成的一种带有语音播报功能的简易电子计算器系统主要由STC12C5A60S2单片机、OLED12864显示屏、语音播报芯片以及红外无线遥控器构成数据的输入方式使用红外遥控器，实现了近距离的无线数据输入系统在进行运算时也同时控制OLED12864显示屏和语音播报芯片WT-588D进行实时的运算式与运算结果的显示与播报关键字：51，OLED12864，WT-588D ，红外无线遥控器Abstract This design is the infrared wireless controller unit combined with 51 series single-chip, designed to be a simple electronic calculator with a voice broadcast capability. System is mainly composed of STC12C5A60S2, OLED12864 screen, WT-588D single-chip voice broadcast IC and IR wireless remote control form. Data is entered using an infrared remote control, for short distance wireless data input. While your system is being evaluated at the same time WT-588D control OLED12864 display and voice broadcast chip for real-time calculation and calculation results are displayed and broadcast. Design by simple arithmetic based on MCU. Keywords: STC12C5A60S2 single-chip，OLED12864，WT588D，The infrared wireless controller 目录第一章 整体设计方案……………………………………………………………11.1 系统概述………………………………………………………………………1 1.2 系统流程图……………………………………………………………………1第二章 硬件设计…………………………………………………………………22.1 单片机系统……………………………………………………………………22.2 所用外设电路…………………………………………………………………4 2.2.1 WT588D语音芯片…………………………………………4 2.2.2红外通信……………………………………………………………5 2.2.3OLED显示屏………………………………………………………5 2.2.电源模块………………………………………………………6第三章 软件设计 ………………………………………………………………73.1 开发环境与调试工具………………………………………………………73.2 各模块软件设计……………………………………………………………83.2.1 语音电路的软件设计…………………………………………83.2.2 红外接收电路的软件设计……………………………………103.2.3 OLED显示模块的软件设计……………………………………123.2.4 计算器软件的设计………………………………………………143.3 程序总体结构………………………………………………………………16参考文献……………………………………………………………………………18第一章 整体设计方案1.1 系统概述本设计是基于51系列单片机的简易计算器的设计，设计内容包括软件设计及硬件设计。

硬件电路设计包括单片机最小系统、红外接收电路、语音模块电路和显示电路软件设计部分涉及计算器算法的实现、单片机外部中断、定时器中断、人机交互模块通信等系统单片机采用STC12C5A60S2，在系统正常工作时单片机通过串行通信方式控制OLED12864显示屏和语音模块WT-588D进行数据的实时显示与播报输入的红外信号通过红外一体接收头HX1838进行红外数据的接收与处理，处理后的信号送入单片机的外部中断口后，单片机进行信号识别与数据处理，并通过算法实现简易计算器的功能1.2 系统流程图系统流程图见图1.1开始红外接收数据语音播报 根据接收数据进行四位十进制运算结束图1.1 流程图第二章 硬件设计2.1 单片机系统图2.1.1为51单片机系统的原理图：（1）单片机I/O口： 所用的开发版把所有I/O口引出方便连接其他外设STC89C52单片机的最小系统由电源、地、时钟电路、复位电路组成，如图2-2所示图中引脚RST所接电路是复位电路，复位电路可以在程序运行出错或操作错误使系统处于死锁状态时手动复位单片机在复位后，单片机内存以及各寄存器的值变为初始值按键手动电平复位是通过RESET端经电阻与电源VCC接通来实现。

单片机使用内部时钟时，时钟引脚XTAL1和XTAL2，外接石英晶体和微调电容，构成了一个稳定的自激振荡电路，电路中的电容C1和C2的典型值通常选择为15~33pF，该电容的大小会影响振荡器频率的高低晶体震荡频率的范围通常是在1.2—40MHz晶体的频率越高，单片机的处理速度也就越快在硬件电路的设计时，晶体和电容尽可能与单片机芯片靠近，以减少寄生电容，可以保证振荡器更稳定、可靠的工作图2.1.1 单片机引脚（2）晶振电路： 图2.1.2为晶振电路本系统对工作频率要求不高，故选用频率为11.0592MHZ的晶振图2.1.2 晶振电路（3） 复位电路：图2.1.3 为复位电路图2.1.3 复位电路 按键瞬间电容放电，所以RST脚为高电平随着时间的飞逝（电容充电），稳定后VCC的电压实际上是加在电容上的电容下极板也就是RST脚最终为0V这样RST持续一段时间高电平后最终稳定在低电平，高电平持续时间由RC时间常数决定这就是上电高电平复位2.2 所用外设电路2.2.1 语音模块图2.2.1 语音模块所使用的管脚，除了电源和地，还包括一个复位引脚，以及一个3线信号传输的IO口，分别为芯片片选端（CS），时钟线（CLK），和数据线（DATA），它通过特殊的时序实现寻址读取信息，实现语音播放。

WT588D软件操作方式简洁易懂，高度集成了语音拟合技术，大大减少了语音模块的开发时间并且完全支持下载，即WT588D在通电的情况下，一样可以通过下载器给关联的SPI-Flash下载信息，下载完成后只要给WT588D单片机语音芯片电路复位一下，就能更新到新下载的控制模式这一优点给操作人员带来极大的方便2.2.2 红外发送接收模块图2.2.2 这是一个比较麻烦的模块，因为他没有实际的信号传输导线，只依靠红外线传输信号它利用调制解调的原理，实现信息的获取但红外传输模块的最大好处就是大大节约了51单片机本就不充裕的IO口资源按照传统理念，一个计算器10个数字，运算符5个，小数点1个，就要占用8个IO口现在只需要1个但软件处理相对复杂，会在之后进行解释HX1838的三个管脚分别是GND端、＋5V电源端、解调信号输出端，本设计将其电源端与GND端分别和单片机的电源与GND端相连，解调信号输出端接到单片机的P3.2端口，由此红外接收头输出信号时将通过P3.2端口触发单片机外部中断，引导单片机进行数据接收、解码红外接收电路如图2.2.2所示2.2.3 12864oledOLED，集分辨率高，体积小，占用资源少于一身，应用十分广泛，用它作为计算器的显示部分，再合适不过。

自身SPI通信使用4个引脚即可实现包括数字，图像，字母，汉字等各式图形，功能十分强大本设计选用的OLED分辨率为12864，即有128×64个像素点就显示内容而言，OLED和普通的LCD12864并没有区别，且由于屏幕尺寸较小，显示效果显得极其细腻本设计使用的OLED采用的驱动器为SSD1306SSD1306是一个128×64矩阵像素的OLED/PLED段式驱动器，其拥有5种接口方式，本设计中对于显示的实时性与操作频率均比较低，所以选用的是4线SPI串行通信方式，使用的是OLED的SCL（SCLK）、SDA（MOSI）、RST、D/C四个端口，分别接至单片机的P2.0、P2.1、P2.2、P2.3端口图2.2.3 OLED显示屏与单片机的接口原理图2.2.4 电源模块本文所设计的硬件电路除了OLED使用3.3v供电，其余供电电压均为5V，因此本设计使用的是5V的串口供电来给整个系统供电，将5V输入电压通过由AMS1117三端稳压器构成的稳压电路将输入电压转换为3.3V供给整个系统使用电源电路设计如图2.2.4所示：图2.2.4第三章 软件设计3.1 开发环境与调试工具软件设计所用的开发环境是Keil uVision4下的keil C51 V9.52. 它的用户界面可以更好地利用屏幕空间和更有效地组织多个窗口，提供一个整洁，高效的环境来开发应用程序。

开发环境界面如下图图3.1.1 开发环境界面代码烧写工具选用STC-ISP V4.88. STC-ISP 是一款单片机下载编程烧录软件，是针对STC系列单片机而设计的，可下载STC89系列、12C2052系列和12C5410等系列的STC单片机，使用简便，现已被广泛使用 3.1.2 烧录软件3.2 各模块软件设计 3.2.1 语音模块 语音模块作为计算器的辅助功能，在软件过程中相对独立本设计采用的语音芯片WT588D，通信方式在其上为端已设置为三线串口模式，该模式由三条通信线组成，分别是片选CS，数据DATA，时钟CLK，时序符合标准SPI通信方式通过三线串口可以实现对WT588D语音模块的命令控制和语音播放语音模块控制时序如图3.2.1（a）所示当系统需要进行语音播报时，单片机直接发送地址数据即可触发语音模块进行播放语音图中D0-D7表示一个地址或一个命令数据 图3.2.1（a） 当需要语音模块播报时，软件操作流程先将芯片片选端拉低（低电平有效）并且语音模块在时钟的上升沿到来时接收数据，时钟周期介于100us—2ms之间数据成功接收后，语音播放BUSY输出在20ms之后做出响应。

程序如图：图3.2.1（b）注：CLK_3A为时钟端，CS_3A为芯片片选端，sda为数据端，rst为复位端3.2.2 红外发射接收模块遥控器调制信号接收器解调信号单片机记录数据时间（解码）得到最终信号图3.2.2（a）接收端采用HX1838一体化红外接收头接收红外信号，接收。