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1、基于的接口实验系统的设计雷艳兵陈俊易凡,电子科学与技术专武汉大学物理科学与技术学院业摘要本文以和单片机为控制核心构建一个可供进行单片机实验和实验的系统。该系统由单片机,,温度传感器,,,口,,,,及人机交,步进电机及驱动存储器串语音输入输出互部分组成能够完成,。,,一系列从简单到复杂的实验包括和在熟练掌握开发板基本实验的前提下能够进行两个难度较大的实验,包括波形发生器和语音回放。关键词单片机实验系统波形发生器语音回放,,,,,,,,,,,,,,弓言发光二极管组蜂呜廿语音信号枪入及预处理数码借组单片机和是进行系统开发的两把利器,两者的,。结合能有
2、效的弥补对方的缺陷〔‘〕开发出高性能的系统步进电权拉,令但是把这两者结合的系统板或实验开发板却比较罕见创及招动液晶显或可实现的功能较少,需要扩充较多的外部电路。与此示粉,毖进电帆沐拯同时在高校电子信息类教学中通常会有一些比较核心的基础课程,如数字电路,模拟电路,单片机,,,必与设计等这些课程的实验通常是单独进行的这翻样电路,粥可能的有机组成部分被分割开了实验者很难体俘会到硬件电路里各个不同的编程器件是如何进行协作,因此把这几门课程的实验综合在,的一起就显得非常,的有意义既可以把各个课程的认识综合到一个新的高沮度传感特申口矩阵桩盘,。度又符合实际
3、的项目开发背景图系统结构框图其中数码管组和矩阵键盘是直接连接在上,用电路结构。,,来构成最基本的人机交互发光二极管组温度传感器,本系统的最终目的是构建一个硬件电路平台并能步进电机及控制是针对某,口,一个具体的实验设计的串。够在这个平台上编写程序实现不同的电路功能根据这,,也蜂鸣器液晶显示器既可用来做单独的实验可以做,,,一原则在系统中配置两个可编程的芯片一个是备。,放大,选的人机交互模拟部分前端包括语音输入采用公司家族中的一款型号为,后端包括,,滤波及采样及模拟波形输出功率放大,,的芯片因其具有较高的性价比另一个是单片机这部分在进行语音回放和程
4、序控制波形输出的实验中会。采用通用的公司的两块芯片可在硬件结用到。构的允许下任意配置,实现各种各样的电路功能。根据具体的不同的实验内容,也可以只使用一个芯片。其中部分单元电路,单片机编程部分使用或汇编部分使用硬件描述,及存储器。,,语言或通过这两方面的实验可以提高利,采用公司的一款位的快速转,用语言驾驭硬件的能力以及体会电路中的各部分硬件,,、换芯片供电但是具有四可软件编程的量程一。。是如何进行协作的系统的各个功能模块如图所示、、,一一输入通道的耐压值为士洲医拥有路模拟输入通道具有内外采样模式和内外时钟模,工作时被检测温只有一位数据输入输出口,
5、。式可以根据使用环境来选择闭本系统中通道连接’’,度值直接以单总线的数字方式传输大大提高了系统,,一个电位器该电位器对电压分压当单片机控制的抗干扰能力。测量温度范围为一一。,,对通道采样时调节电位器以取得不同的电压测量精度为,在一一时,准确度,。。。,值作为一个基础的电压测量实验通道连接外部待为士。其封装如右图所示工作时主机,,测电压输入线通过软件编程控制可以测量外部电压首先发一复位脉冲,使芯片都复位。接着发送温。,的范围为一一通道在语音实验中会用到度转化命令,等待一段时间后,温度转化结束,,。连接语音输入信号用以采集声音信号硬件连接图如,芯片
6、依次把单片机发送读取温度寄存器命令温。图所示度寄存器低字节,高字节送到总线上供单片机读取。数据。端引脚通过多路开关连接到口厂一一门一显示器件阻·一仁显示方案有三种,数码管,液品显以月尸迎红普,口。·刀示模块和机终端显示通过串巳了,,·数码管使用两个共阳四位一体数码管日闷加·。能够降低布线难度数码管每段为一个二珑一,,,厂咧只一极管点亮电流为左右使用时要加限流电阻计一算如下一,实际可取。。丁串口则尺即·液晶显示模块采用市场上常见的。·使用通用的通信标准及电路实验者在完成人机交一·互界面时,可以选用以上任意或多个器件,使得实验更。图人久电路具趣味性
7、采用公司位转换,器其工作电语音输入及滤波,。压范围宽度为一十巧功耗仅为撇有单实验证明,对于常见的小麦克风,最佳工作电压为,。极性输出方式双极性输出方式本系统中采用单极一,且工作时串联一个一之间的电阻以,,,。性输出方式为保证输出电压为正电压引脚的参分压获取小麦克风上的电压变化量一的工作电,,考电压为一同时为了保证输出电压硬件可调在一压通过集成运放提供,负反馈放大后,其输出电,,与之间串联一个电位器同时在端串联一个流可达一而流过小麦克风的电流最大为。,,,。的电阻根据以内部结构利用运放低增十二毗可见利用运放可以满足要求,,益的特点则在一工输入全为
8、的情况下最终一的电压是不能通过外部电阻分压得到的,原因是。,。在测试点获得的电压范围为一撇的输要么功耗太大要么受外部电路影响较大倒向输入。出连接图如图
