(完整版)基于单片机的语音控制开关设计毕业设计

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4.6stc单片机PC端下载

程序的编辑、编译与下载是单片机应用系统开发过程中不可缺少的工作流程。对于STC系列单片机由于有了ISP在线下载功能,只要在单片机应用系统中嵌入PC机与ISP下载电路即可。具体步骤如下:

步骤1:选择单片机型号必须与所用的单片机型号一致。

步骤2:打开文件,打开要下载到单片机中的程序,是经过编译而生成的机器代码文件,扩展名为“.HEX”。

步骤3:选择串行口,使用USB-RS232转换器进行转换。 步骤4:设置功能选项。

步骤5:下载,单机下载“Download/下载”按钮后,再给单片机上电。当程序下载完成后,单片机自动运行用户程序。

图4.6 STC-ISP下载控制面板

5实物的制作和调试

5.1PCB板制图步骤

用PCB系统设计PCB板分以下7个步骤:

① 相关参数的设置。此步骤是完成设定自动布参数、自动布线参数、板面参数等。

② PCB板尺寸的规划。在禁止布线层上,沿设计的PCB边画边框线,就是指定自动布局的一个范围。这一步为自动布局做铺垫。而且,在上层板面(即元器件面)沿禁止布线层的边框图线放置铜线,这是PCB板制成不可缺少的。

③ 根据原理图上元器件之间的连接关系进行布图,而且需要考虑电磁兼容性和元器件的安装空间与散热等问题,总之要将所有元器件放在PCB电路板上合适的位置。布局的好不好会导致PCB板的电气性能和布局的功能,这也是是PCB板设计过程中最费时、最繁琐的。所以布局工作需要耐心、细致。虽然系统提供了自动布局的功能,不过通常情况下都需要手工调整。

④ 自动布线。布线就是在元器件引脚之间放置覆铜连线的过程,这个过程可以不仅可以手工完成,而且也可以自动进行。不过Protel99的PCB系统有着很强的自动布线功能,我们可以使用自动布线。在开始进行自动布线的时候,设计人员应该先计算合适的布线参数,定义布线规则。如果错误,自动布线失败率会很高,因此此步骤要相当认真。

⑤ 开始设计规则检验DRC,此步骤利用PCB提供的DRC功能对完成布线的PCB板进行检查,此步骤由软件自动完成。检查的结果输出在报告文件*.rep中,PCB软件将错误在PCB图上显示出来,为检查、修改提供方便。

⑥ 板面字的整理。让设计的PCB板更加美观,而且焊接元器件安装起来方便,应该将元器件的名称。设计值的字符参数放在元器件框外,要清楚可以一目了然。

⑦ 将检查无误DRC,并且版面字符调整美观无误的PCB设计图存盘、输出、制版。

⑧ 印刷板电路设计完成以后,整个电路板的设计项目也就大体完成。存档为方便以后进行的修改和完善。

5.2 硬件电路板的制作

在画原理图的过程中,原理图中的元件库中可能找不到自己要找的元件,要自己画元件。在画原理图后,选择将元件自动编号,然后根据需要更改部分元件的编号。在定好元件编号后,使用TOOLS中的ERC进行检查,它会提示是否有编号相同的元件等错误。在ERC检查无误后,便可以开始封装了。同样,部分元件的封装在PCB库中找不到或者是有出入,如按键开关,2位拨码开关在PCB库中找不到,所以需要自己根据元件的实际大小和相应的原理图中引脚编号,做出正确的封装。如图5.1;

1211123121252122B22A1B11A1422133A33B121143211110419528637211112361221252152122143112432121122121 图5.1PCB封装图 5.3系统调试 系统调试主要分为软件调试和硬件调试两部分,在程序设计和硬件搭建好之后就可以进行系统调试了,软件调试主要是用Keill软件对程序进行编译和调试,该软件提供了一个集成开发环境uVision,它包括C编辑器、宏编辑器、连接器、库管理和一个功能强大的仿真调试器。通过编、运行,可以检查程序错误。但应用此方法,仍需要十分了解所使用元器件的工作方式和管脚连接方式。在软件调试过程中要仔细耐心,即便是多写或少些一两个字符,都无法编译成功。而有时往往在Keil中编译、运行无错,但烧录到单片机中运行起来就会出错,很可能是编程时管脚或时序编辑得不对。在编译之后,将程序导入到电路中,在事先画好的电路图中进行仿真。软件调试完成之后,并不代表硬件就能成功,由于仿真软件中元件时序与实物并不是完全相符的,它们之间存在的时序的差异,因此,软件调试只是可以作为判断程序逻辑正确性的一个参考,具体时序上的问题 ,还得在硬件调试中进一步修改. 5.3.1硬件电路调试

单片机基础电路包括电源、单片机、外部时钟震荡电路、复位电路和外部接口电路。调试过程需要注意以下几点: (1) 检查电源是否完好。

(2) 单片机电源要连接正确,并且保证单片机的31号引脚接高电平。单片机的31号引脚是外部程序存储器选择信号端,当该引脚为高电平时,单片机会一直从片内程序存储器内取指令。 (3) 如果使用P0口做I/O口,则要在P0口接上拉电阻。

(4) 使用万用表排查电路中是否存在断路或者短路情况。笔者在制作外部接口电路时使用的是排针,焊接时容易出现管脚之间短路,所以在上电以前必须先排查电路。

(5) 编辑一个简单程序,上电运行,检查单片机是否正常工作,复位电路是否正确。

5.3.2智能开关性电路性能测试

(1) 智能开关可以灵活控制,比断路器方便,它可以使用软件设置的方法来改变其中的控制参数,而不需要改变任何的硬件电路。

(2) 智能开关无论是精度还是反应速度,都优于断路器,智能开关的反应速度,主要由单片机的运算速度决定,从电流变化开始到开关动作结束,智能开关的反应时间仅仅为微秒(拌5)级,而断路器的反应时间达到为毫秒(ms)级。

(3) 智能开关不论是对过流有还是对对欠流都有一定的有保护作用,这是普通的电流开关不具备的功能

(4) 安全性智能开关,在硬件方面,因为控制方便,所以采用了固态继电路做为最终的控制开关电路。 5.3.3按键电路调试

按键电路一般来说不会出什么问题,我们可以用电压表测和各个开关相接的端口的电平,看其在工作时是否变化 ,也可用一个简单的按键程序来进行调试。保证各个按键正常工作。 在测试这一部分电路的时候,最简单的办法是将自己焊接的按键电路用杜邦线接到开发板上,让其控制灯的亮灭,若工作正常则说明硬件电路焊接正确,各按键焊接正确。接下来验证程序逻辑问题,可将按键子程序下载到单片机,逐个调试个按键功能。

总 结

本系统以单片机和语音芯片为核心部件的控制系统,利用软件编程,最终基本上实现了各项要求。虽然系统还存在一些不足,比如语音开关反应不是很灵敏,特别是在嘈杂的环境中。通过对软件中参数的修改虽然有所改善,但是还没有达到最理想的结果,但是达到了设计的要求,也实现了预想中的功能。

经过这段时间的奋斗,从确定题目,到后来查找资料,理论学习,实验编程调试,这一切都使我的理论知识和动手能力有了很大的提高。了解了单片机的硬件结构和软件编程方法,对单片机的工作方式有了很大的认知,也对语音芯片有了初步的了解。同时,对一些外围设备比如传三极管、继电器等有了一定的了解!学会了对一项工程如何设计:首先,要分析需要设计的系统要实现什么功能,需要什么器件;然后,针对设计购买相应的硬件,选用硬件时不仅要选用经济的,更重要的是如何能更精确更方便的完成系统的要求;再次,对各个硬件的软件实现要弄清楚,如何更好的实现各个硬件的协调,更好的通过主控制器件实现硬件的功能。最后,通过各种测试与调试让设计更好的完成系统要求。

但因为自身的水平有限,此设计中也存在一定的不足。就比如说对控制电路的控制方面,只用了一个LED灯来显示,如果可以直接使用节能灯管实现,它的实用价值就更好了。

语音识别已经成为21世纪热门研究话题之一。与我们人类的生活都息相关的。而智能化的语音控制开关已经发展成为一种必然。随着世界经济的发展,人们生活水平的提高以及社会的进步,我们不可能一直墨守陈规,不能在恪守以前只实现人工操作的办法。不仅浪费大量的人力资源、财力资源,并且控制系统也更加单一化。而采用语音控制的智能化办法、更体现了与时俱进的思想。世界在进步、而这种进步就该体现在各个方面。

致 谢

在整个毕设过程中,有刚开始拿到题目的迷茫,有搜索资料整理思路的艰辛,但是也有在理清思路的那一刻的喜悦,所谓是只有经历了才能体会其中的快乐。

在此期间,要特别感谢郑老师对我不厌其烦的指导和帮助,郑老师对我们有严厉的要求,但是当我们在设计的过程中遇到困难时,他又像朋友一样帮助我们一起寻找解决的办法,在这样一位良师益友的帮助下我的毕业设计才一步步走向成熟,还要感谢各位同学,他们陪我一起学习,一起做实验,一起解决问题,这段时间我学到了很多东西。

最后,我要感谢我的母校——陕西理工学院 ,大学四年对我们的精心栽培,还为我们提供了良好的学习和实验环境,在校期间,这里给我留下了美好的回忆,毕业设计整个过程给了我这样一个锻炼的机会,使我加深了对以前知识的理解和巩固,拓宽了知识面,也提高了我对所学知识的综合应用能力。

毕业后,我希望能在自己喜欢的道路上行走,即使这不是一条平坦的大道,但是自己选择的。最后祝愿老师们能身体安康,同学们事业有成。祝愿我们的陕理工更加辉煌。

致谢人:朱楠

致谢日期:2015年06月03日

参考文献

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