本科毕业设计语音计算器

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摘 要

近年来随着科技的飞速发展，单片机的应用正在不断深入。在实时检测和自动控制的单片机应用系统中，单片机往往作为一个核心部件来使用。但仅单片机方面的知识是不够的，还应根据具体的硬件扩展和软件设计，来加以完善单片机的功能。计算器是人们的日常生活中比较常用的电子产品之一。语音技术的进展给这种应用需要提供了一种有力的技术支持，逐渐被广大用户所接受，并广泛应用于各种需要语音响应的场合。本次设计的简易计算器系统,以MCS-51系列中的AT89C51单片机为核心，通过键盘输入，能够实现简单的加减乘除四则运算，并将结果于LCD1602液晶显示器显示。另外此系统扩展了语音的录放功能，能够根据用户喜好进行短时录音和放音。硬件电路部分主要包括AT89C51单片机控制器模块、LCD1602液晶显示器模块、4*4矩阵式控制按键模块和语音播放模块等。然后通过Proteus对系统进行仿真，最后进行实物焊接与调试。仿真和调试结果表明该系统能够准确计算，响应时间较短，工作较稳定。

关键词：AT89C51; LCD1602; ISD2560; 4*4矩阵式控制按键

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ABSTRACT

In recent years, with the rapid development of science and technology, SCM applications are deepening. In real-time detection and automatic control of microcomputer application system, the single chip microcomputer often as a core component to use. But only SCM knowledge is not enough, still should according to the specific hardware extension, and the software design, to improve the function of the microcontroller. Calculator is more common in People's Daily life of one of the electronic products. Speech technology progress for this application needs to provide a powerful technical support, is gradually accepted by the masses of users, and are widely applied to various needs voice response. This simple calculator system, based on the AT89C51 MCS - 51 series microcontroller as the core, through keyboard input, the arithmetic to implement a simple addition, subtraction, multiplication, and division, and will result in the LCD1602 LCD display. In addition this system extends the voice recording function, can according to user's preferences for short time recording and playback. Hardware circuit part mainly consists of AT89C51 controller module, LCD1602 LCD module, 4 * 4 matrix module and voice broadcast module control buttons, etc. Then the system are simulated by Proteus, and finally carries on the real welding and debugging. The simulation and debugging results show that the system can accurately calculate, shorter response time, work more stable.

Keywords:AT89C51; LCD1602; ISD2560; 4 * 4 matrix control buttons

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目录

1 绪论 .................................................................... 1

1.1 系统开发背景 ...................................................... 1 1.2 系统开发意义 ...................................................... 1 1.3 设计主要内容 ...................................................... 1 2 系统方案总体设计 ........................................................ 3

2.1简易计算器的功能介绍 .............................................. 3

2.1.1 基本功能 .................................................... 3 2.1.2 扩展功能 .................................................... 3 2.2 方案论证与比较 .................................................... 3

2.2.1 控制器部分设计方案论证与选择 ................................ 3 2.2.2 显示电路部分设计方案论证与选择 .............................. 4 2.2.3 键盘设计方案与选择 .......................................... 5 2.3 系统组成 .......................................................... 6 3 硬件电路设计 ............................................................ 8

3.1 主控芯片选型及分析 ................................................ 8 3.2 复位电路 ......................................................... 10 3.3 时钟电路 ......................................................... 11 3.4 显示电路 ......................................................... 11 3.5 语音电路 ......................................................... 12 3.6 按键电路 ......................................................... 17 4 软件设计 ............................................................... 19

4.1 AT89C51单片机中断允许控制 ....................................... 19 4.2 LCD1602控制 ..................................................... 19

4.2.1 LCD1602字符发生存储器（CGROM） ............................ 20 4.2.2 LCD1602显示数据寄存器（DDRAM） ............................ 21 4.3 计算器软件设计 ................................................... 22

4.3.1 系统总流程图 ............................................... 23 4.3.2 算术运算程序设计 ........................................... 23 4.3.3 按键程序设计 ............................................... 24 4.3.4 显示程序设计 ............................................... 24

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4.3.5 错误处理及提示程序设计 ..................................... 25 4.4 语音播报软件设计 ................................................. 25

4.4.1 分段录放音 ................................................. 26 4.4.2 程序流程图 ................................................. 26 4.5 软件仿真与实物调试 ............................................... 29

4.5.1 KEIL uVision调试 .......................................... 29 4.5.2 四则运算、除数为0和数值溢出仿真演示： ..................... 33 4.5.3 实物调试 ................................................... 34

5 结论与展望 ............................................................. 35 致谢 ..................................................................... 36 参考文献 ................................................................. 37 附录 ..................................................................... 38

电路整体原理图 ....................................................... 38 计算器源程序 ......................................................... 39 语音播报源程序 ....................................................... 50

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1 绪论

1.1 系统开发背景

随着社会的发展，科学的进步，人们的生活水平在逐步的提高，尤其是微电子技的术的发展，犹如雨后春笋的变化。计算器在人们的日常中视比较常见的电子产品之一，如何将常见的计算器技术更加成熟，充分利用已有的软件和硬件条件，设计出更加出色的计算器，使其更好的为各行业服务，成了如今电子领域重要的研究课题。

1.2 系统开发意义

人们的日常生活中已经离不开计算器了，社会的各个角落几乎都充斥着它的身影，比如各类商店，超市和办公场所等等。因此设计一款方便实用的计算器有很大的实际意义。

我们常见的计算器一般只有计算功能，和简单的语音跟踪，并不能根据用户自身喜好进行录音。本设计正是出于此种创意，制作的计算器不仅能完成基本计算功能，而且还融入了语音系统于其中。即是说此计算器除能够完成一般计算功能和语音跟踪之外，还可以根据用户喜好自定义一段录音，然后播放出来。这种根据自己喜好录放音的计算器将会受到大家的喜欢。

1.3 设计主要内容

随着嵌入式系统（以应用为中心，以计算机技术为基础，且软硬件可裁剪，适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格要求的专用计算机系统）的快速发展，单片机本着它简单，功能强大，易于设计等优点被设计者广泛使用。本设计使用单片机作为中央控制器件，另附计算系统与语音系统为扩展完成。第一章为设计的背景、意义介绍，简明扼要的阐述设计的目的和成果。第二章为系统方案设计，主要从设计的功能，方案的确定及选择原因和系统组成来介绍。第三章为主要芯片介绍，详细阐述了芯片的内部结构和引脚分布。第四章为设计的核心，即硬件电路设计。此章将硬件电路分为若干模块，分别介绍了各模块的硬件设计电路。第五章为软件设计，主要介绍了语言的选择，控制字的确定，流程图和最后的仿真与调试。通过这几章的介绍，完成简易计算器的设计。

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