单片机与ISD4004的语音报交直流电压表的设计.pdfVIP

基于ISD4004的语音报值 交直流电压表的设计 2004年9月 摘要：本文介绍了基于语音芯片ISD4004的语音报值交直流电压表的设 计。电路由数据采集部分，A/D转换部分，键盘与显示部分，单片机控 制部分，语音报值部分和扩展功能部分组成。电路使用了并行与串行总 线相结合的方式，使设计与编程灵活简便。创意新颖有趣，富于人性化， 避免了频繁观察仪器显示之苦，对减轻工程技术人员的工作量和提高工 作效率现实意义。 2 关键词：单片机，SPI串行总线，IC串行总线，双积分A/D转换 一、设计任务与要求 设计一个可以实现数字显示和语音报数双功能的简易交直流数字 电压表，基本框图如下： ZLG7290 A/D ICL7135 AT89S52 ISD4004 基本要求： 1、测量范围：直流0～12V，交流最大允许输入10V； 2、频率测量范围：10Hz～100kHz； 3、三位半数码管显示电压值； 4、分辨率：0.1V; 5、准确度: 1% 1字; ± ± 6、带显示的数字稳定后同时用语音报出所显示的电压值。 发挥部分： 1、测量直流电流的数字式电流表，最大测量值为200mA; 2、能根据数字显示的测量值，用语音报出数据。 二、方案论证与设计 根据题目要求，各模块方案论证如下： （一）数据采集部分 直流电压测量采用简单的电阻分压方式实现分档，电流测量采用取 固定电阻两端电压的方法实现，这是一种。交流电压与电流测量部分方 案论证如下： 方案一：采用简单的二极管半波或全波整流实现。电路简单，频率 响应较好，但是二极管会有0.7V或1.4V的压降，导致电压表无法测量 0.7V以下的小信号，故没有采用此方案。 方案二:采用由高性能运算放大器LF353构成的精密检波电路实现。 运放构成的电路可以避免0.7V或1.4V的压降，采用高频性能比较好的 检波二极管，能够在克服非线性失真的基础上保证频率响应。我们最终 选择了这个方案。 （二）A/D转换部分 方案一：采用常用的逐次比较式A/D转换芯片,电路成熟，与单片 机接口简单，转换速率快，但是如果要满足任务要求中的3位半精度必 须选用12位以上分辨率的器件，这种器件抗干扰性能较差，而且成本 很高购买比较困难，故没有采用。 方案二：采用常用4位半双积分A/D转换芯片ICL7135实现。ICL7135 采用双积分转换方式，比逐次比较式转换精度高，4位半相当于14位的 分辨率，远远满足任务的设计要求，而且价格低廉。尽管双积分式A/D 转换器转换速率比较慢，但是任务对精度要求比较高，对转换速率并没 有提出要求，而且经过软件编程，实现了ICL7135与单片机的接口连接， 而且双积分形式的A/D转换方式能够大大提高抗干扰能力，能够完全消 除平均值为0的干扰，所以我们采用了这个方案。 （三）数字显示与键盘输入部分 方案一：使用单片机本身I/O口通过扫描与编码实现显示与键盘输 入。这种方法不需要外围硬件，接口简单，但需要占用大量I/O口与单 片机内部资源，容易造成各个功能模块之间的冲突，使系统的反应速度 下降，而且编程比较复杂，故没有采用。 方案二:使用通用并行键盘显示控制电路8279或用8255扩展I/O 口来实现。此种方法技术比较