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1、河南科技学院新科学院2012届本科毕业论文（设 计）基于单片机智能万年历的设计学生姓名： 何钧锋 所在系别： 机电系 所学专业： 电气工程及其自动化 导师姓名： 仝祥云 邵锋 完成时间：_2012年5月15日 摘 要随着科技的快速发展，自从观太阳、摆钟到现在电子钟，人类不断研究，不断创新纪录。本文主要介绍了基于单片机的智能电子万年历的研制，该万年历能够实时显示公历年、月、日、时、分、秒，以及对应的农历日期，同时还能够实时测取环境温度、使用遥控器对其进行遥控操作以及语音播报功能。本系统的硬件部分主要由AT89C52单片机、AT89C2051单片机、时钟芯片、温度传感器等部件组成，文中给出了详细的
2、硬件设计实现及相关电路图；软件部分主要包含公历转农历的算法设计模块、显示模块、时间的读取、温度的检测模块、红外线的发射与接收模块等，文中给出了系统的软件程序流程图及各功能模块的软件程序清单，最后介绍了整体系统的设计实现、仿真及调试过程，给出了下一步的改进方案等。关键词：单片机，红外遥控，语音播报，万年历，温度AbstractWith the rapid development of science and technology, since the concept of the sun, the pendulum clock to the electronic clock, humans co
3、ntinue to study, and innovative record.This paper describes the development of microcontroller-based intelligent electronic calendar, the calendar to real-time display of the calendar year, month, day, minutes, seconds, and the corresponding lunar date, also be measured in real time to take the ambi
4、ent temperature, use the remote control its remote operation.The hardware part of this system on AT89C52, AT89C2051 microcontroller, clock chip, temperature sensors and other components, the paper gives a detailed hardware design and related circuit;The software part consists mainly of the Gregorian
5、 calendar-lunar calendar algorithm design module, display module, the time to read, the temperature detection module, infrared transmit and receive modules, etc., are given in the software program of a software program flowchart and functional modules list, and finally the overall system design and
6、implementation, simulation and debugging process, given the next step in the improvement program.Keywords：Microcontroller, Infrared Remote Control, Calendar, Temperature目 录1 绪论52 设计要求53 整体硬件设计54 模块电路设计64.1 温度传感器64.1.1 方案论证64.1.2 DS18B20的内部结构64.1.3 DS18B20与单片机的接口电路74.2 日历模块74.2.1 设计方案74.2.2 DS1302芯片特
7、性84.2.3 DS1302数据操作原理84.2.4 DS1302芯片引脚及引脚功能表94.2.5 内部寄存器地址和内容94.2.6 阳历程序94.2.7 时间调整程序94.2.8 阴历程序94.3 红外遥控模块114.3.1 设计方案114.3.2 遥控发射器的设计124.3.3 遥控码的编码格式124.3.4 遥控接收系统的设计134.4 显示模块144.4.1 设计方案144.4.2 显示电路的设计174.5 语音模块174.5.1 设计方案174.5.2 语音模块电路194.6 电源模块194.6.1 设计方案194.6.2 稳压电源电路214.7组合调试与性能分析214.7.1 调试
8、214.7.2 性能指标225 结束语22致谢23参考文献24附录1 总体电路图25附录2 源程序261 绪论数字万年历作为电子类的小产品以其方便、实用等优势成为市场上的宠儿，同时也成为单片机设计培训中一个很实用的课题。然而，纵观市场，数字万年历千篇一律，多年来并没有多少创新，在当今时代，智能家居理念已深入人心，所以我们设计的产品更应该加智能化，功能更加多样化，在未来的让我们的生活更加和谐。本设计采用了单片机进行控制，单片机芯片的微小体积和极低的成本科广泛地嵌入到如玩具、家用电器、机器人、仪器仪表、汽车电子系统、工业控制单元、办公自动化设备、金融电子系统、舰船、个人信息终端及通信产品中，成为现
9、代电子系统中最重要的智能化工具。单片机丰富的内部资源可以供我们进行各种扩展，因此对设计者的要求比较高，不仅考察了对单片机的掌握能力更加强调了对单片机扩展的应用。而且要求设计的智能万年历在操作上力求简洁，功能上尽量齐全，显示界面也要出色。所以智能万年历无论从实用还是从培养能力的角度都很有价值。针对当前市场上现有万年历功能单一，不够人性化的现状，设计一款以单片机为核心控制器，除了传统的功能可遥控操作的、具备语音播报功能的万年历，提高智能家居的水平，丰富人们的日常生活情趣，真正让科技融入现在智能家居理念。2 设计要求 系统的具体设计要求为：（1）采用数码显示，可显示时间、日期、温度等信息；（2）时间
10、日误差1S；（3）具备语音播报功能，可播报当前时间、日期、温度等信息；（4）可遥控操作查询和修改时间、日期、温度等信息；（5）温度精确到0.1度。基于以上要求，所设计的系统必须有以下结构模块：温度传感器单元1、参数的数码管串行显示单元2、红外遥控发射与接收单元3、语音芯片单元4、电源电路单元5。3 整体硬件设计设计原理图如图1所示：系统的工作原理是:主控制器每隔一段时间(小于一秒钟)读一次时钟芯片的内部寄存器的值，将读出的日历、时间信息实时的显示在LED数码显示器上。同时，主控制器不断的扫描按键电路、温度测量电路、红外遥控解码电路及语音播报电路，当有键按下时，识别出按键的值并按照相应的程序设计
11、执行不同的功能。温度数据由测量电路(DS1280)获得的温度值送入显示电路显示。实时时钟芯片红外遥控发射电源电路 单片机控制器AT89S52数码显示管按键电路温度测量电路语音电路图1 整体硬件原理图4 模块电路设计4.1 温度传感器4.1.1 方案论证在日常生活中及工农业生产中，经常要用到温度的检测及控制，传统的测温元件有热电偶和热电阻。而热电偶和热电阻测出的一般都是电压，再转换成对应的温度，需要比较多的外部硬件支持。其缺点如下：（1） 硬件电路复杂；（2） 软件调试复杂；（3） 制作成本高。本温度传感器单元设计采用美国DALLAS半导体公司继DS1820之后推出的一种改进型只能温度传感器DS
12、18B20作为检测元件，测温范围从-55125，最高分辨率可达0.0625。DS18B20可以直接独处被测温度值，而且采用三线制与单片机相连，减少了外部硬件电路，具有低成本和易使用的特点。4.1.2 DS18B20的内部结构 DS18B20采用3脚PR-35封装或8脚SOIC封装，其内部结构框图如图2所示。64位ROM和单线接口存储器与控制逻辑I/O温度传感器高速缓存C高温触发器TH低温触发器TL配置寄存器8位CRC发生器VDD图2 DS18B20内部结构框图 64位ROM的位结构如表1所示，开始8位是产品类型的编号；接着是每个器件的唯一序号，共有48位；最后8位是前面56位的CRC检验码，这
13、也是多个DS18B20可以采用单线进行通信的原因。非易失性温度报警触发器TH和TL，可通过软件写入用户报警上下线数据。 表1 64位ROM结构框图8位校验码CRC48位序列号8位工厂代码MSBLSBMSBLSBMSBLSB4.1.3 DS18B20与单片机的接口电路 DS18B20可以采用两种方式供电：一种是采用电源供电方式，此时DS18B20的第1脚接地，第2脚作为信号线，第3脚接电源如图3所示；另一种是寄生电源供电方式。4.2 日历模块4.2.1 设计方案 按照系统设计功能的要求，要求时钟走时准确，可靠性高，能耗低，且具有时间自动调整功能，因此时钟芯片选用美国DALLAS公司推出的一种高性
14、能、低功耗、带RAM的实时时钟DS1302。采用该芯片作为时钟芯片可以做到计时准确。更重要的是该芯片可以在很小电流的后备电源（2.55.5V电源，在2.5V时耗电小于300nA）下继续计时，而且该芯片可以编程选择多种充电电流来对后备电源进行慢速充电，可以保证后备电源基本不消耗电能。4.2.2 DS1302芯片特性（1）实时时钟可以对秒、分、时、日、周、月以及带闰年补偿的年进行计数；图3 DS18B20与单片机接口电路（2）用于高速数据暂存的31*8位RAM；（3）最少引脚的串行I/O；（4）2.55.5V电压工作范围；（5）简单的三线接口；（6）可选的慢速充电（VCC1）的能力；（7）用于时钟
15、或RAM数据读/写的单字节或多字节数据传送方式。4.2.3 DS1302数据操作原理 DS1302作为本设计的核心部分，应采用可靠的设计方案，该芯片能耗低，使用方便。在任何数据传送时必须先初始化，把RST脚置为高电平，然后把8引脚号引脚名称功能1Vcc2主电源2,3X1，X2振荡源，外接32768Hz晶振4GND地线5RST复位/片选6I/O串行数据输入/输出端（双向）7SCLK串行数据输入端8Vcc1后备电源表2 DS1302引脚功能图4 DS1302封装图位地址和命令字装入移位寄存器，数据在SCLK的上升沿被输入。无论是读周期还是写周期，开始8位指定40个寄存器中哪个将被访问到。在开始的8
16、个时钟周期，把命令字节装入移位寄存器后，另外的时钟周期在读操作时输出数据，在写操作时写入数据。4.2.4 DS1302芯片引脚及引脚功能表 芯片封装图如图4所示，引脚功能表如表2所示。4.2.5 内部寄存器地址和内容 DS1302共有12个寄存器，其中有7个寄存器与日历、时钟相关，存放的数据位为BCD码形式。其日历、时间寄存器及其控制字如表3所列，其中奇数为读操作，偶数为写操作。表3 内部寄存器地址和内容寄存器名命令字节取值范围寄存器内容写读76543210秒寄存器80H81H0059CH10SECSEC分寄存器82H83H0059010MINMIN小时寄存器84H85H0023或011212
17、/24010A/PHRHR日期寄存器86H87H0128、29、30、310010DATEDATE月份寄存器88H89H011200010MMONTH周寄存器8AH8BH010700000DAY年寄存器8CH8DH009910YEARYEAR4.2.6 阳历程序 因为使用了时钟芯片DS1302，阳历程序只需从DS1302各个寄存器中读出年、周、月、日、时、分、秒等数据，再处理即可。在首次对DS1302进行操作前，必须对它进行初始化，然后从DS1302中读出数据，在经过处理后，送给显存缓村单元。阳历程序流程图如图5所示。4.2.7 时间调整程序调整时间用3个调整按钮，1个作为移位按钮，一个作为选
18、择按钮，另外一个作为调整用。在调整时间过程中，要调整的位与其他位应有所区别，所以增加了闪烁功能。4.2.8 阴历程序阴历程序的实现是要靠阳历日期来推算的良药根据阳历来推算阴历日期，首先要设计方法。推算方法是，根据阳历当前日期在一年中的天数来计算阴历日期。阴历一个月不是30天就是31天（2月除外，闰年2月位29天，平年2月位28天）。阴历一年又12个月或13个月（含闰月），一个月位30天或29天。如果把一个只有29天的月成为小月，用1为标志，把30天的月成为大月用0为开始初始化13021302开始振荡从1302中读出年、周、月、日、时、分、秒读出的数据都为BCD码，将其高地位分离送显存缓冲单元图
19、5 阳历程序流程图标志，那么12位二进制就能表示一年12个月的大小。如果有闰月，则把闰月的月份作为一字节的高4位，低4位表示闰月大小，大月为0小月为1。这样，一字节就包含了所有闰月的信息。阴历春节和阳历元旦相差的天数也可用一字节表示。总共4字节就可以储存一年中任何一天阳历与阴历对应关系的有关数据，例如2004年的阴历与阳历对应关系如表4所列。表4 2004年的阴历与阳历对应关系表月份123456789101112闰2月大小小大大大小大小大小大小大小天数293030302930293029302930二进制1000101010101十六进制4222212004年春节和元旦差21天，这样2004年
20、的信息表示为：21,42H，52H，21H。其中表示12个月大小信息的字节，第4位和第7位不用。第一字节位十进制，其他的都为十六进制。按此方法，50年的阳历和阴历对应关系总共使用200字节。20002050年的关系表：35,15H,51H,00H（2000） 23,11H,52H,41H（2001） 42,12H,65H,00H（2002）31,11H,32H,00H（2003） 21,42H,52H,21H（2004） 39,52H,25H,00H（2005）28,25H,04H,71H（2006） 48,66H,42H,00H（2007） 37,33H,22H,00H（2008）25,15
21、H,24H,51H（2009） 44,05H,52H,21H（2010） 33,22H,65H,00H（2011）22,21H,25H,41H（2012） 40,24H,52H,00H（2013） 30,52H,42H,91H（2014）49,55H,05H,00H（2015） 38,26H,44H,00H（2016） 27,53H,50H,60H（2017）46,53H,24H,00H（2018） 35,25H,54H,00H（2019） 24,41H,52H,41H（2020）42,45H,25H,00H（2021） 31,24H,52H,00H（2022） 21,51H,12H,21H（
22、2023）40,55H,11H,00H（2024） 28,26H,21H,61H（2025） 47,26H,61H,00H（2026）36,13H,31H,00H（2027） 25,05H,31H,51H（2028） 43,12H,54H,00H（2029）33,51H,25H,00H（2030） 22,42H,25H,31H（2031） 41,32H,22H,00H（2032）30,55H,02H,71H（2033） 49,55H,22H,00H（2034） 38,26H,62H,00H（2035）27,13H,64H,60H（2036） 45,13H,32H,00H（2037） 34,12
23、H,55H,00H（2038）23,10H,53H,51H（2039） 42,22H,45H,00H（2040） 31,52H,22H,00H（2041）21,52H,44H,21H（2042） 40,55H,44H,00H（2043） 29,26H,50H,71H（2044）47,26H,64H,00H（2045） 36,25H,32H,00H（2046） 25,23H,32H,50H（2047）44,44H,55H,00H（2048） 32,24H,45H,00H（2049） 22,55H,11H,30H（2050）有了算法和数据后就可以设计软件了。先要根据当前阳历的日期，算出阳历位该年中
24、的第几天。图6所示为计算阳历中任何一天在该年中为第几天的流程图。计算出阳历总天数后就可以根据它来推算阴历日期。推算方法是，先用总天数减去春节和元旦的日差，如果结果为1，则改天正好是春节（因为春节在元旦之后，在计算春节和元旦日差时，假设元旦为0天，春节为n天，则日差位n，而前面计算的引力总天数是该天在该年中的第几天，是以元旦为1而得到的，与计算春节和元旦日差这种方法相比，其数值少了1，所以要在原来本应该以0作为该天就是春节的依据的基础上加1，即以1作为该天是春节的标志）；如果结果小于1，则引力应该是阳历的前一年；如果结果大于1，说明阳历和阴历为同一年。再根据查表所的的该年的阴历的闰月和大小月的信
25、息，就可以推算出该天的阴历日期了。图7所示为有总天数推算出阴历日期的程序流程图。4.3 红外遥控模块4.3.1 设计方案 采用单片机进行遥控系统的应用设计，具有编程灵活多样，操作码个数可随意设定等优点。红外遥控设计是本设计的核心部分，是体现智能的模块之一，因此采用AT89C2051芯片作为红外遥控发射部分的控制芯片。本单片机遥控应用系统采用红外线脉冲个数编码，单片机软件解码，实现了对智能万年历设置的远程控制，使我们更加接近智能的家居生活。遥控系统电路分遥控发射电路和遥控接收电路两部分组成。图9是该应用系统的遥控设计原理框图及接收控制系统设计原理框图。4.3.2 遥控发射器的设计 遥控信息码由A
26、T89C2051单片机的定时器1中断产生40KHz红外线方波信号，由P3.5口输出，经过三极管9013放大，有红外线发射管发送。改变电阻R3的大小可以改变发射距离。图10为遥控发射电路。遥控采用脉冲个数编码，不同的脉冲个数代表不同的码，最小为2个脉冲最计算阳历天数结束，总天数中的数据位当前日期所在阳历年中第几天置阳历总天数为0当前月为1？总天数中加入该月天数月数加1与当前月相同？当前号数是总天数总天数中加入号数YYNN图6 计算阳历天数程序流程图 大为17个脉冲。为了使接收可靠，第一位码宽为3ms，其余为1ms，遥控码数据间隔大于10ms。 当某个操作按键按下时，单片机先读出键值，然后根据键值
27、设定遥控码的脉冲个数，在调制成40KHz方波有红外线发光管发射出去。 遥控发射器主程序、键扫描程序、遥控码发射程序流程图如图11所示。4.3.3 遥控码的编码格式 遥控码采用脉冲个数编码，不同的脉冲个数代表不同的码，最小为2个脉冲，最大为17个脉冲。为了使接受可靠，第一位马宽位3ms，其余为1ms，遥程序入口R2减1个月的天数够减？下个月为闰月？减去闰月天数月加1R3=0？R2=R2+R3R3=0R2=0?月份为当前正在建的月份的前一个月的最后一天月份为当前正在减的月份，号数为R2中的值YNYNYNYN图7 推算阴历日期的程序流程图控码数据帧间隔大于10ms。当某个操作按键按下时，单片机先读出
28、键值，然后根据键值设定遥控码的脉冲个数，再调制成40KHz方波由红外线发光管发射出去。P3.5端口的输出调制波形如图8所示。4.3.4 遥控接收系统的设计 红外遥控是本设计的核心部分，是体现智能的关键部分之一，因此红外遥控部分也可以让我作为设计者做论文浓重的一笔。红外遥控接收部分采用38KHZ的红外接收头，价格低廉，可靠性好。遥控器发射的红外信号经红外接收处理传给单片机，单片机根据不同的信息码对万年历设置进行操作。当红外线接收器输出脉冲帧数据时，第一位码的低电平将启动中断程序，实时接收数据帧。在数据帧接收时，将对一位（起始位）码的码宽进行验证，若第一位低电平码的脉宽小于2ms，将作为错误码处理
29、，当间隔位的高电平脉宽大于3ms是，结束接收，然后根据累加器A中的脉冲个数，执行相应输出口的操作。图12所示为红外线接收器输出的一帧遥控码波形。4.4 显示模块4.4.1 设计方案 显示部分采用普通的共阳数码管显示，采用动态扫描，以减少硬件电路，UtMENU键遥控输出波形t移位键遥控输出波形UUt加1键遥控输出波形Ut语音报时键遥控输出波形3ms图8 P3.5端口输出编码波形图AT89C2051单片机红外发射电路独立键盘+5V电源图9 单片机遥控器设计考虑到一次扫描21位数码管显示时会出现闪烁秦光，设计时21个数码管分3排同时扫描。显示时采用串行口输出数码段，用3片74LS164来驱动3排数码
30、管，这样一次扫描只需7ms。 74LS164内部位8个D触发器，用以实现数据的串行移位。74LS164的特性如表5所列，单片机以串行口方式0（移位寄存器方式）输出数据，3片74LS164作为3排数码管的串/并转换显示接口。74LS164位TTL单项8位移位寄存器，图10 遥控发射电路开始初始化按键号转至相应的发射程序装入发射脉冲个数发3ms脉冲停发1ms发完？发1ms脉冲停发1ms返回Y键盘按下？NYN图11 遥控发射器主程序、键扫描程序、遥控码发射程序流程图10ms3ms10ms图12 红外线接收器输出的一帧遥控码波形可实现串行输入，并行输出。其中A、B位串行数据输入端，两个引脚按逻辑与运算
31、规律输入信号，只有一个输入信号时可并接，共同作为输入脚。CP位时钟输入端，可连接到串行口的TXD端。每一个时钟信号的上升沿加到CP端时，移位寄存器移一位。8个时钟脉冲过后，8位二进制数全部移入74LS164中。MR表5 74LS164特性表操作模式输入输出复位MRABQ0Q1Q7移位L/LQ0Q6HLLLQ0Q6HLHLQ0Q6HHLLQ0Q6HHHHQ0Q6脚位复位端，当该脚位低电平时，移位寄存器各位复0；只有当它为高电平时，时钟脉冲才起作用。Q1Q8并行输出端分别接数码管的h、g、f、e、d、c、b、a各段对应的引脚上。在给出了8个脉冲后，最先进入74LS164的第一字节数据到达了最高位。
32、再来一个脉冲，第一个脉冲就会从最高位移出，进入下个74LS164的第一位。3片74LS164首尾相串，而始终端则接在一起。这样，当输入8个脉冲时，从单片机RXD端输出的第一字节数据就进入到了第一篇74LS164中，而当第二个8个脉冲到来后，第一字节数据就进入了第二片74LS164，而随后的第二字节的数据则进入了第一片74LS164。这样，当第三次8个脉冲完成后，首次送出的数据被送到了最下面的164中，其他数据一次出现在第二、第一片74LS164中，实现了数据在74LS164中的串行输入、并行输出。 在方式0 状态下，串行口为同步移位寄存器方式，其波特率是固定的，为fosc/12；数据有RXD端
33、输入或输出，同步移位脉冲有TXD端输出；发送、接收数据时，低位在先。因此，根据本章节下面提供的硬件电路图，在编写程序时， 表6 共阳极数码管字形编码表显示数字共阳顺序小数点暗Dp g f e d c b a16进制00 1 0 0 0 0 0 040H10 1 1 1 1 0 0 179H20 0 1 0 0 1 0 024H30 0 1 1 0 0 0 030H40 0 0 1 1 0 0 119H50 0 0 1 1 0 1 012H60 0 0 0 0 0 1 002H70 1 1 1 1 0 0 078H80 0 0 0 0 0 0 000H90 0 0 1 1 0 0 010H查共阳
34、极数码管的数断码的二进制数据应该将正常的共阳极数码管09的二进制值按位反序排列。共阳极数码管字形编码如表6所示。共阳极数码管的8个发光二极管的阳极（二极管正端）连接在一起。通常，公共阳极接高电平（一般接电源），其它管脚接段驱动电路输出端。当某段驱动电路的输出端为低电平时，则该端所连接的字段导通并点亮。根据发光字段的不同组合可显示出各种数字或字符。此时，要求段驱动电路能吸收额定的段导通电流，还需根据外接电源及额定段导通电流来确定相应的限流电阻。4.4.2 显示电路的设计 根据系统设计的要求，本电路采用21位共阳极数码管作为显示，通过3片74LS164进行串/并行输出，电路图如图13所示。图13
35、显示电路4.5 语音模块4.5.1 设计方案 硬件选择ISD4003语音芯片，ISD4003是美国ISD公司继ISD33000系列之后最新推出的时限为8分钟的长时语音录放电路。这种录放电路采用了多电平直接模拟量存储技术，将每个采样值直接存储在片内的快闪存储器中，因此能够非常真实、自然地再现语音、音乐，音调和效果声，避免了一般固体录音电路因量化和压缩造成的量化噪声和金属声。ISD4003芯片内部结构框图如图14所示，ISD4003芯片指令表如表7所示。4000系列独有的特性为：（1） 3V单电源供电（2） 内置微机串行通信接口音频放大采用LM386，软件部分：采用T0定时100ms来产生1秒种来
36、计数，三键设定可修正时间，通过外部中断来即时时间的报时，语音报时采用虚拟SPI总线来传送数据。内部时钟时钟分频采样时钟模拟收发非易失性多重电压存储阵列五极点低通滤波器五极点平滑滤波器AGC电路译码器AMPAMP电 源 电 路控 制 电 路XCLKAIN-AIN+ACAPVCCA VSSA VSSD VCCDSCLK SS MOSI MISO INT RACAOUT图14 ISD4003芯片内部结构框图表7 ISD4003指令表指令5位控制码，操作摘要POWERUP00100 上电：等待TPUD后器件可以工作SETPLAY11100 从指定地址开始放音必须后跟PLAY指令使放音继续PLAY111
37、10 从当前地址开始放音(直至EOM或OVF)SETREC10100 从指定地址开始录音必须后跟REC指令使录音继续REC10110 从当前地址开始录音(直至OVF或停止)SETMC11101 从指定地址开始快进必须后跟MC指令使快进继续MC11111 执行快进，直到EOM若再无信息，则进入OVF状态STOP0X110 停止当前操作STOPPWRDN0X01X 停止当前操作并掉电RINT0X110 读状态：OVF和EOM.ISD4002、4003、4004工作于SPI串行接口。SPI协议是一个同步串行数据传输协议，协议假定微控制器的SPI移位寄存器在SCLK的下降沿动作，因此对ISD4000系
38、列而言，在时钟上升沿锁存MOSI引脚数据，在下降沿将数据送至MISO引脚。协议具体内容如下：（1）所有串行数据传输开始于SS下降沿。（2）SS在传输期间必须保持为低电平，两条指令之间则保持为高电平。（3）数据在时钟上升沿移入，在下降沿移出。（4）SS变低，输入指令和地址后，ISD才能开始录放操作。（5）4002/4003指令格式是5位控制码加11位地址码,4004是8位控制码加16位地址码。（请参阅指令表）（6）ISD的任何操作（含快进）如果遇到EOM和OVF，则产生一个中断，该中断状态在一个SPI周期开始时被清除。（7）使用“读”指令会使中断状态位移出ISD的MISO引脚时，控制及地址数据也
39、同步从MOSI端移入。因此，要注意移入的数据是否与器件当前进行的操作兼容，当然，也允许在SPI周期里，同时执行读状态和开始新的操作（即新移入的数据与器件当前操作可以不兼容）。（8）所有操作在运行位（RUN）置1时开始，置0结束。（9）所有指令都在SS端上升沿开始执行。4.5.2 语音模块电路 根据设计要求与芯片各管教功能，设计出语音模块电路如图15所示。4.6 电源模块4.6.1 设计方案 电源部分的设计目的就是为各个硬件提供工作电源。电源部分是单片机设计的一个比较基本的模块电路，此模块设计不仅锻炼了我的思维方向，而且让我对电源电路的应用及其原理都有了一个比较深入的了解。作为毕业设计的基础部分
40、，应考虑到技术成熟，可靠稳定性要好。单片机AT89C52芯片，显示电路等都采用5V电源供电。具体的方案是用W7805集成稳压电源提供+5V的电压供给单片机。其原理是（以+5V为例介绍）用交流电220V通过变压器变压，变为交流的9V电压，再经过整流变为直流电后，再接一个W7805使其转换为所需的直流电作为外接电源。集成稳压电源又称三端集成稳压器，它是指将功率调整管、取样电阻、基准电压、误差放大、启动及保护电路等全部集成在一块芯片上，具有特定输出电压的稳压集成电路。三端是指电压输入端、电压输出端和公共接地端。这类稳压器的输出为固定电压。国内外厂家均将此系列稳压器命名为78系列，如7805、7812
41、等。其中“78”后面的数字代表该稳压器输出的正电压数值，以伏特为单位。例如7805即表示稳压输出为5V，7812表示稳压输出为12V等。有时我们会发现型号78前面和后面还有一个或几个英文字母，如W78、AN78、L78CV等。前面的字母称“前缀”，一般是各生产厂（公司）的代号；后面的字母称“后缀”用以表示输出电压容差和封装外壳的类型。图15 语音模块电路图稳压电源由电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路四个部分组成，如图16所示。电源变压器整流电路滤波电路稳压电路+-UI+_UO图16 稳压电源电源变压器的作用是将来自电网的220V交流电压UI变换为整流电路所需要的交流电压u1。在稳压电源中
42、一般用四个二极管组成桥式整流电路，整流电路的作用是将交流电压u2变换成脉动的直流电压u3。由于输入电压u3发生波动、负载和温度发生变化时，滤波电路输出的直流电压u3会随着变化。因此，为了维持输出电压U0稳定不变，还需加一级稳压电路。稳压电源是单片机系统的重要组成部分，它不仅为系统提供多路电压源，还直接影响到系统的技术指标和抗干扰性能。一个稳压电源输出电压和最大输出电流决定于所选三端稳压器。在本次设计中采用+5V电压所以选用W7805稳压器。它的主要特点如下：（1）输出电流可达1A （2）输出电压有5V （3）过热保护 （4）短路保护 （5）输出晶体管SOA保护4.6.2 稳压电源电路光靠一个稳
43、压器还不行，还需要有电容或电阻与其连接才能得到较稳定的+5V电压。220V电压必须经过整流才可接到稳压器的输入端，则整个电源电路图17 稳压电源电路图可分整流、滤波、稳压三部分。电路图如图17所示。整流部分为桥式整流电路，其桥式整流电路的工作原理如下：E 为正半周时，对D1 、D3 加正向电压，Dl，D3 导通；对D2 、D4 加反向电压，D2 、D4 截止。电路中构成E、Dl、后接负载 、D3 通电回路，在后接负载上形成上正下负的半波整洗电压，E为负半周时，对D2 、D4 加正向电压，D2 、D4 导通；对D1 、D3 加反向电压，D1 、D3 截止。电路中构成E、D2 、D4 通电回路，同
44、样在后接负载上形成上正下负的另外半波的整流电压。如此重复下去，结果在后接负载上便得到全波整流电压。从图13中还不难看出，桥式电路中每只二极管承受的反向电压等于变压器次级电压的最大值，比全波整流电路小一半。滤波部分为带极性的电容，如图15中电容E2即为滤波电容其值取2200uF。稳压部分接三端稳压集成芯片H7805，能输出5V稳压电源，电容C0来抵消输入线较长时的电感效应，以防止电路产生自激振荡，其容量较小，一般小于1uF。用E3消除输出电压中的高频噪声，并有滤波的作用。另外，二极管D5起保护作用。4.7组合调试与性能分析4.7.1 调试 在完成系统硬件的检查后主要进行软件的调试，对本系统的调试