工业用智能语音报警控制器的设计

工业用智能语音报警控制器的设计摘要：本文概述了工业用智能语音报警控制器的设计原理，利用STC单片机和LCD液晶显示器，组成最小单片机显示系统，实现工业现场控制与显示。

概述了WT588D语音芯片的功能和使用方法，以及以LM1875T为核心的功放电路的原理。

也阐述了STC单片机的功能和特点以及与LCD显示电路原理。

通过KEIL 软件进行编程设计，经过制作电路板，完成系统测试，最后给出了软件编程程序。

关键字：WT588D语音芯片；STC单片机；LM1875T；LCD显示Industrial use intelligent voice alarm controllerdesignWang Pengfei Teacher: Shen HongjunAbstract: This paper summarizes the industrial use intelligence voice alarm controller design principle, the use of STC single-chip microcomputer and LCD monitor, minimum of single chip microcomputer display system, realize the industrial field control and display. Summarizes the WT588D voice chip of the function and the method of use, and to LM1875T as the core of the power amplifier circuit principle. Also expounds the STC function and characteristic of the single chip microcomputer and LCD display circuit principle. Through the KEIL software programming design, after making circuit boards, complete system test, and finally presents software programming procedures.Key word: WT588D voice chip; STC single-chip microcomputer; LM1875T; LCD display前言随着时代的变迁，科技的发展，工业生产大幅度的提高了社会生产力。

关注工业现场的每个细微的环节比如对油压、气压及温度并进行检测，能够及时便捷地将异常情况告知工作人员，最大可能地降低安全隐患十分必要。

因此，一种能自动检测温度、压力等系统参量，异常情况时发出语音警报的工业用智能语音报警控制器的设计具有重要意义。

1概述工业用智能语音报警控制器主要实现工业现场中温度、湿度、液压等模拟量经传感器转换为数字量后，经单片机系统控制部分处理以后，实现LCD显示现场状况和播报现场状况。

让现场工作人员实时了解现场状况，及时排除危险。

1.1方案论证与比较本题目是要设计工业智能语音报警器，用在工业现场中，实现工业现场中温度、湿度、液压等模拟量实时语音播报和显示。

让现场工作人员实时了解现场状况，及时排除危险。

系统结构图如图1-1所示。

图1-1系统结构图1.2控制器的选择方案一：采用STC89C52单片机。

内部资源比较少,程序下载需要编程器硬件搭建比较复杂,软件实现比较麻烦。

另外需要用仿真器来实现软硬件调试。

方案二：采用ATmega16单片机。

此单片机具有一整套的编程与系统开发工具，支持片内调试与编程。

该单片机为单调指令，执行速度快，而且IO口驱动能力强，应用灵活，价格低廉。

由于本次设计采用资源较少,STC89C52基本可完成设计需要,所以选择方案一。

1.4播放器的选择方案一：采用WT588D语音模块。

此模块WT588D语音芯片是一款功能强大的可重复擦除烧写的语音单片机芯片。

WT588D让语音芯片不再为控制方式而寻找合适的外围单片机电路，高度集成的单片机技术足于取代复杂的外围控制电路。

方案二：采用单片机控制扬声器,作为语音模块.。

此方法需要事先在单片机内存入大量代码，而且操作很困难，软件实现较麻烦。

基于上述考虑以及题目要求，故选择方案一。

1.5显示模块的选择方案一：采用LCD液晶来充当显示模块。

该液晶显示器以其微功耗、显示内容丰富、体积小、超薄轻巧等诸多优点在电子设计中被广泛应用。

方案二：采用8段数码管显示。

虽然数码管的价格较液晶低廉。

但其耗电量大，显示不美观大方。

而且动态显示易乱码。

基于上述考虑，故选择方案一。

2 各部分介绍2.1 STC89C52介绍STC89C52是一种带8K字节闪烁可编程可檫除只读存储器（FPEROM-Flash Programable and Erasable Read Only Memory ）的低电压，高性能COMOS8的微处理器，俗称单片机。

该器件采用ATMEL搞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[1]。

2.1.1 时钟电路STC89C52内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器，引脚RXD和TXD 分别是此放大器的输入端和输出端。

时钟可以由内部方式产生或外部方式产生。

内部方式的时钟电路如图2—1(a)所示，在RXD和TXD引脚上外接定时元件，内部振荡器就产生自激振荡。

定时元件通常采用石英晶体和电容组成的并联谐振回路。

晶体振荡频率可以在1.2～12MHz之间选择，电容值在5～30pF之间选择，电容值的大小可对频率起微调的作用。

外部方式的时钟电路如图2—1（b）所示，RXD接地，TXD接外部振荡器。

对外部振荡信号无特殊要求，只要求保证脉冲宽度，一般采用频率低于12MHz的方波信号。

片内时钟发生器把振荡频率两分频，产生一个两相时钟P1和P2，供单片机使用。

（a）内部方式时钟电路（b）外部方式时钟电路图2-1时钟电路2.1.2复位及复位电路（1）复位操作复位是单片机的初始化操作。

其主要功能是把PC初始化为0000H，使单片机从0000H单元开始执行程序。

除了进入系统的正常初始化之外，当由于程序运行出错或操作错误使系统处于死锁状态时，为摆脱困境，也需按复位键重新启动。

除PC之外，复位操作还对其他一些寄存器有影响，它们的复位状态如表一所示。

表2-1 一些寄存器的复位状态寄存器复位状态寄存器复位状态PC 0000H TCON 00HACC 00H TL0 00HPSW 00H TH0 00HSP 07H TL1 00HDPTR 0000H TH1 00HP0-P3 FFH SCON 00HIP XX000000B SBUF 不定IE 0X000000B PCON 0XXX0000BTMOD 00H（2）复位信号及其产生RST引脚是复位信号的输入端。

复位信号是高电平有效，其有效时间应持续24个振荡周期(即二个机器周期)以上。

若使用颇率为6MHz的晶振，则复位信号持续时间应超过4us才能完成复位操作。

产生复位信号的电路逻辑如图2—2所示：图2-2复位信号的电路逻辑图整个复位电路包括芯片内、外两部分。

外部电路产生的复位信号(RST)送至施密特触发器，再由片内复位电路在每个机器周期的S5P2时刻对施密特触发器的输出进行采样，然后才得到内部复位操作所需要的信号。

复位操作有上电自动复位相按键手动复位两种方式。

上电自动复位是通过外部复位电路的电容充电来实现的，其电路如图2—3（a）所示。

这佯，只要电源Vcc的上升时间不超过1ms，就可以实现自动上电复位，即接通电源就成了系统的复位初始化。

按键手动复位有电平方式和脉冲方式两种。

其中，按键电平复位是通过使复位端经电阻与Vcc电源接通而实现的，其电路如图2—3（b）所示；而按键脉冲复位则是利用RC微分电路产生的正脉冲来实现的，其电路如图2—3（c）所示：（a）上电复位（b）按键电平复位（c）按键脉冲复位图2-3复位电路2.2 1602液晶显示器介绍工业字符型液晶，能够同时显示16x02即32个字符。

1602液晶也叫1602字符型液晶它是一种专门用来显示字母、数字、符号等的点阵型液晶模块它有若干个5X7或者5X11等点阵字符位组成，每个点阵字符位都可以显示一个字符。

每位之间有一个点距的间隔每行之间也有间隔起到了字符间距和行间距的作用，正因为如此所以他不能显示图形1602LCD是指显示的内容为16X2,即可以显示两行，每行16个字符液晶模块（显示字符和数字）。

1602液晶微功耗、体积小、显示内容丰富、超薄轻巧，常用在袖珍式仪表和低功耗应用系统中。

1602液晶模块内部的字符发生存储器（CGROM)已经存储了160个不同的点阵字符图形，这些字符有：阿拉伯数字、英文字母的大小写、常用的符号、和日文假名等，每一个字符都有一个固定的代码，比如大写的英文字母“A”的代码是01000001B（41H），显示时模块把地址41H中的点阵字符图形显示出来，我们就能看到字母“A”。

图2-4 1602液晶的正面(绿色背光，黑色字体)图2-4 1602液晶背面(绿色背光，黑色字体) 1602液晶引脚功能图如表2-2所示。

表2-2 1602液晶引脚功能图1602标准16脚接口第1脚：VSS为地电源第2脚：VDD接5V正电源第3脚：V0为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地电源时对比度最高，对比度过高时会产生“鬼影”，使用时可以通过一个10K的电位器调整对比度第4脚：RS为寄存器选择，高电平时选择数据寄存器、低电平时选择指令寄存器。

第5脚：R/W为读写信号线，高电平时进行读操作，低电平时进行写操作。

当RS和RW共同为低电平时可以写入指令或者显示地址，当RS为低电平RW为高电平时可以读忙信号，当RS 为高电平RW为低电平时可以写入数据。

第6脚：E端为使能端，当E端由高电平跳变成低电平时，液晶模块执行命令。

第7～14脚：D0～D7为8位双向数据线。

第15脚：背光电源正极第16脚：背光电源负极2.3 LM1875介绍LM1875是美国国家半导体器件公司生产的音频功放电路，采用V型5脚单列直插式塑料封装结构。

如图1所示，LM1875在±25V电源电压RL=4Ω时可获得20W的输出功率，在±30V电源8Ω负载获得30W的功率，内置有多种保护电路。

广泛应用于汽车立体声收录音机、中功率音响设备，具有体积小、输出功率大、失真小等特点[2]。

LM1875引脚图及封装图如图2-6所示:2-6 LM1875引脚图LM1875T极限参数如表2-3所示：表2-3 LM1875T极限参数如表参数名称极限值单位电源电压(Vs) 60 V输入电压(Vin) -VEE-Vcc V工作结温(Tj) 150 ℃存储结温(Tstg) -215 ℃输出功率(RL=4Ω) Po=20 W2.4 WT588D语音芯片介绍WT588d语音芯片是早期可外挂FLASH的一款语音芯片，WT588D音质较好，控制灵活的特点，更增加了可播放MIDI和弦功能，性能更好。