语音电压表的设计和总结报告.doc

语音电压表的设计与总结报告 (邹云海　杨学海　吴中建) （成都信息工程学院电子系　610041） 摘要： 本文介绍了一种利用语音芯片结合单片机来实现电压测量、LED显示、语音报值的语音电压表，可以实现八路电压切换测量，并且指示测量路数，最大量程20V，测量精度可达0.001V。电压表通过A/D转换器将被测电压转换为BCD码并输入单片机，单片机将采集的信号处理后送入数码管显示，同时我们设定了一个语音按键，单片机在检测到按键按下时会自动读出当前电压表显示数据。整个电压表主要采用4位半A/D转换器ICL7135、语音录放芯片ISD25120、LED驱动芯片CD4511，并以单片机为处理中心构成。 方案设计与论证： 这是一个具有实用价值的的语音数字电压表。关键电路有2个：一是语音录放电路，如何通过单片机对语音录放进行控制，并且语音的回放清晰、准确；二是A/D转换电路，如何实现0---9.99V电压的准确转换，保证测量精度要求，测量电压的误差要尽量的小。 输入电路 输入电路应该具有的功能应该有：语音的录入和被测模拟量的A/D变换。 方案一： 使用12位A/D1210/1211进行A/D变换，可以达到测量精度要求，但由于ADC1210/1211输出锁存器不是三态的，需经缓冲器接到单片机的I/O口，并且12位数据需分两次读取，要占用单片机的12个I/O口。语音录入采用ISD25120，外接麦克风，通过单片机的控制来实现语音信息的录入，电路设计见图二。 方案二： 用LM311通过V/F变换将模拟量转换为数字量（频率），通过单片机的定时/计数器对频率进行测量，不同的电压值对应不同的频率值，该方案可以达到很高的测量精度，并且占用单片机I/O口较少，但是程序处理复杂。语音录入采用ISD25120，外接麦克风，通过单片机的控制来实现语音信息的录入。 方案三： 用四位半双积分A/D7135，该A/D有专门的极性显示，测量精度很高，可达万分之一，过量程和欠量程显示引脚，使用方便。交替输出BCD码，节省了与单片机相连的I/O口。语音录入采用ISD25120，外接麦克风，通过单片机的控制来实现语音信息的录入。 结合以上方案，方案一硬件设计需加缓冲器，增加了硬件开销，接受数据时需对12位数据分两次接收处理，软件编制复杂；而方案二的软件设计更为复杂，并且A/D转换速度很慢。方案三7135输出的数字信号是BCD码，所以数据送入单片机后不需进行处理，可以直接输出显示，软硬件设计都可以得到很大简化，结合以上方案的优缺点，我们采用方案三。 其设计框图如图一所示： 图一　　方案三设计框图 2、数控电路 数控通过单片机来实现，这样就简化了硬件设计，而且通过软件实现的办法灵活多变，可以扩展很多功能，具体电路设计见图四。 输出电路 输出电路应具备的功能有：语音信息的回放及被测电压的数字显示。ISD23120带有语音回放功能，只要外接扬声器，通过单片机控制就可以实现语音信息的回放，电路设计见图二；数字显示采用七段显数码管通过CD4051硬件译码，由单片机控制其位选，通过循环动态扫描的方法来实现数字显示，硬件译码的方法简化了软件的设计。 二．电路设计 （一）硬件电路单元设计 　语音电路单元设计 语音芯片采用ISD25120，该芯片可以录放120秒的语音信息，通过的专门的控制端控制语音的录放，将其与微处理器相连，就可以实现语音的自动回放，不需人工干预，系统电路如图二。在语音的录放电路中，所有的录放是通过单片机程序控制实现。每个语音的录入由我们自己从ISD25120中划分，根据划分的功能，我们在语音芯片中划分出14个语音录入段，并选定好每个段的起始地址，以供录入和调用。ISD25120中地址线A0－A7分别接在单片机的I/O口P2口上，通过单片机的程序控制选择所要录入或放音的地址段。 　　　　　　　　　　　图二　语音电路单元设计　 2、A/D变换电路单元设计 四位半A/DICL7135的电压基准为1.000V，故最大测量电压为2V，显示为1.9999V。为了实现要求的9.99V测量，可以将输入电压经过十分之一分压后接入，由于分压后的电压与所测的电压相差为10倍，因此我们在硬件设计上，只要将小数点右移一位便可以得到我们所要的实际测定电压数值，通过这样巧妙的设计，就将其量程扩展到20V，精度达到0.001V，但是系统中数码管只使用了四个数码管，因此要保证精度为0.001V的情况下，将不能扩展测量电压范围到20V。在对ICL7135输入基准电压时，我们采用TL431为ICL7135提供1.000V基准电压。ICL7135的输出口B1、B2、B4、B8为所测的电压值的BCD码，而D1、D2、D3、D4分别为输出的位选信号，分别表示为输出的BCD码为个位、十位、百位、