电子信息工程_人大经济论坛
您的位置：
AbstractII
第一章 引 言1
1.1 课题背景1
1.2 课题设计目标1
第二章 系统方案论证3
2.1 主控部分的选择3
2.2 密码输入方式的选择3
第三章 系统总体设计和主要芯片介绍5
3.1 系统总体设计5
3.2 主要芯片介绍6
3.2.1 AT89S526
3.2.2 存储芯片AT24C028
3.2.2 LCD1602显示器9
第四章 硬件设计11
4.1 键盘输入模块11
4.2 密码存储模块12
4.3 复位部分13
4.4 晶振部分13
4.5 显示模块14
4.6 报警部分15
4.7 开锁部分15
第五章 系统软件设计17
5.1 系统程序流程图17
5.1.1 主程序流程图17
5.1.2 键功能程序流程图18
5.1.3 开锁程序流程图19
5.2 子程序举例20
5.2.1 开锁子程序20
5.2.2 按键扫描子程序22
5.2.3 密修改码子程序23
第六章　毕业设计总结28
参考文献30
附录一 总电路原理图31
附录二 实物图32
附录三 元器件清单33
附录四 系统总体程序34
随着人们生活水平的提高，如何实现家庭防盗这一问题也变得尤为突出，传统的机械锁，由于其构造的简单，安全性能低，无法满足人们的需要。在科学技术不断发展的今天，电子密码防盗锁作为防盗卫士的作用显得日趋重要[1]。
本次设计的题目是基于单片机的电子密码锁的设计，系统由AT89S52与低功耗CMOS型E2PROM AT24C02作为主控芯片与数据存储器单元，结合外围的键盘输入、LCD显示、报警、开锁等电路模块。它能完成以下功能：正确输入密码前提下，开锁；错误输入密码情况下，报警；密码可以根据用户需要更改。
本密码锁具有设计方法合理，简单易行，成本低，安全实用等特点，具有一定的推广价值。
关键词：电子密码锁，报警，液晶显示
With the development of the people's living standard, how to achieve the family security is becoming important in particular. The traditional mechanical lock is unable to meet the people's needs because of its simple structure, low security. Nowadays, with the continuous development of the science and technology，Electronic password anti-theft lock plays a more important role as the security guards.
The main paper is about the design electronic code lock based on the MCU. The system is composed with AT89S52, E2PROM AT24C02, data memory element and the peripheral circuits such as LCD display, alarming circuit. It can accomplish the following function: open the lock with a correctly password, give an alarm with the mistake password, change the password if the host want.
The lock has some features like a reasonable design methods, simple to work, low cost and security. It also has some promotion value.
Keywords: Electronic code lock，Alarm，LCD display
ABSTRACTII
第1章 绪论1
1.2 课题设计目标1
第2章 数字密码锁的设计方案论证2
2.1 数字密码锁密码锁设计方案2
2.1.1基于VHDL的数字密码锁设计2
2.1.2基于FPGA数字密码锁设计3
2.1.3基于AT89C51设计方案4
第3章 主要芯片介绍6
3.1 AT89C51的介绍6
3.2 AT24C01的介绍8
3.2.1 AT24CO1的特性与引脚8
3.2.2 总线状态及时序9
3.2.3 器件寻址及读写时序10
3.3 通用液晶1602的介绍11
3.3.1 1602的技术参数和性能11
3.3.2 1602的接口12
3.3.3 1602的指令说明13
3.3.4 1602操作时序14
3.4 74LS373芯片介绍15
第4章 硬件设计与实现17
4.1 键盘接口电路17
4.2 AT89C51单片机与AT24C01 E2PROM通讯的硬件实现18
4.3 状态指示与报警电路19
4.4 液晶显示电路20
4.5 单片机控制电路21
4.5.1单片机的复位电路21
4.5.2 单片机的时钟电路21
4.6 稳压电源电路22
第5章 软件的设计与实现23
5.1初始密码设置程序25
5.2 键盘扫描子程序25
5.3 密码修改子程序27
5.4 液晶显示延迟27
第6章 电路的仿真28
6.1 电路的仿真28
6.1.1 PROTEUS软件的介绍28
6.1.2 用PROTEUS软件的仿真过程28
第7章 总结30
参考文献32
该简易智能密码锁是以AT89C51单片机为控制核心，外加密码存储，行列式键盘，状态显示，声光报警，液晶LCD显示等电路的配合。密码存储电路采用I2C总线的EEPROM存储器AT24C01，保证掉电时密码信息不丢失。单片机是整个系统的控制中心，它除了完成密码读取、密码比较、密码存储、错误密码处理、显示等功能外，还实现与键盘和显示LCD的接口功能。用户可以通过键盘输入密码，可以显示密码，同时也可以修改密码。在输错三次密码后，自动声光报警，并锁住键盘。关键词: 单片机,智能密码锁，AT89C51，AT24C01，LCD
This simple intelligence password lock is based on MCU AT89C51, in addition, password saving, the row or column type keyboard, estate manifestation, the sound and light alarm, the LCD manifestation circuit and so on. The password saving circuit adopt I2C BUS of EEPROM memorizer AT24C01, and assurance while dropping the electricity the password information does not lose. The MCU is a control centre of the whole system. It is in addition to completing to read the password, compare password, save password, handle the false password, display an so on, still carrying out with the keyboard and LCD interface function. The customer can import the password with the keyboard, the password can display, also the customer can modify the password. At three times importing password after, it will give an sound and light alarm, and lock the keyboard.
Keyword: MCU, Intelligence Password Lock, AT89C51,AT24C01,LCD
AbstractII
第一章 引 言1
1.1 国内外研制状况1
1.2 课题的目的意义1
1.3 预期达到的目标2
1.4 设计所需要的仪器设备、器件3
第二章设计方案提出与论证4
第三章 系统硬件设计6
3.1 系统硬件总述6
3.2 复位电路6
3.3 时钟电路8
3.4 分频电路9
3.5 与键盘显示器接口电路11
3.5.1 键盘工作原理11
3.5.2 LED显示器工作原理12
3.5.3 其它主要功能器件16
3.5.3.1 驱动LED显示器集成芯片740716
3.5.3.2 8051单片机芯片17
3.5.3.3 8255微机并行接口芯片18
3.5.4 键盘显示器接口整体电路图20
3.6 整形放大电路20
3.7 看门狗电路22
第四章 系统软件系统设计24
4.1 软件系统总述24
4.2 系统初始化设计24
4.3 键盘程序设计24
4.4 测试程序设计25
4.4.1 T0和T1工作方式确定25
4.4.2 测试程序26
4.5 数据处理程序设计27
4.6本章小结29
第五章 结论30
附录1：数据处理程序33
附录2：键输入原程序41
附录3：显示程序43
附录4：系统总硬件图44
传统数字频率计的测频误差主要包含两项σ=σ1+σ2。σ1为闸门时间的相对误差，在数值上等于频标信号的准确度，σ1=—ΔFs/Fs，Fs为频标信号频率；σ2位对测频技术的相对量化误差，σ2=±Tx/T，Tx为被测信号周期，T为闸门时间。σ1与所用石英晶体的频率稳定度有关，为减少σ1，常采用高稳定度的石英晶振；σ2是一变量，在同一闸门内低频段和高频段相差几个数量级，它对测频精度的影响最为严重。为减小σ2常采用下列方法：频率较低时改用测周期；多周期测量法；模拟内插法；频率倍增法等。采用这些方法对测频误差有一定的改善，但并未解决根本问题，且增加了软硬件成本。
本文介绍一种利用单片机实现的高精度测频仪，其特点是：
(1) 测量精度高，且在同一闸门内，各被测频率的测量精度相等，当闸门的时间为10s时，σ2≈10﹣7；
(2) 闸门时间在0.01s--10s间任意设置；
(3) 测频范围宽，Fx=0.1Hz—100M Hz；
(4) 预算速度高，通过特殊的定点数运算代替浮点数运算，运算中保留4字节有效数字；
(5) 显示软件中通过浮动小数点的位置显示8位十进制有效数字；
(6) 具有连续显示功能。
关键词：频率计、等精度测量、单片机
For the traditional numeral frequency meter the frequency measurement error mainly contains two itemsσ=σ1+σ2. σ1 is the relative error of strobe time which in value is equal to the accuracy of standard frequency signal, σ1=-ΔFs/Fs, Fs is the standard frequency of σ2 is the relative quantification error to the frequency measurement technology, σ2=±Tx/T, Tx is the period of the measured signal, T is the strobe time. σ1 is related with the uses the frequency stability of the quartz crystal. σ1 often can be reduced by using high stability quart σ2 is a variable, the value of which the differs several magnitudes between the low frequency band and the high frequency band in the identical strobe, so the influence to the frequency measurement precision of σ2 is the most serious. In order to reduceσ2 the following method is often used: chang to cycle measure when
multi- A ampify the frequency and so on. By using these methods the frequency measurement error can be reduced for a little, but the basic problem can not be solved, and also increased the software and hardware cost.
In this article, we introduced a cymometer with high accuracy which realizes by using the monolithic integrated circuit, its characteristics are:
High Measuring accuracy, and the precision of all of the measured frequency is equal in the identical strobe, when the strobe time is 10s, σ2≈10 -7;
(2) The strobe time can be random setting in the rang of 0.01s--10s;
(3) The frequency measurement scope is wide, Fx=0.1Hz --100M Hz;
(4) The operation rate is high. By using special given points operation to replace the floating number operation, 4 byte significant digit is reta
(5) In the software for display 8-bit decimal bases significant digits are displayed through the fluctuation de
(7) It has the continuously demonstration function.
Key words: Cymometer, Measurements with the same precision, Single-chip Machine
第1章 绪 论3
1.1 交通灯发展概述3
1.2 课题背景和意义3
1.3 课题的任务和实现的主要功能4
第2章 系统总体分析和设计5
2.1 系统工作原理5
2.2 交通管理的方案论证6
2.3控制时序图6
第3章 系统硬件设计8
3.1 MCS-51芯片介绍8
3.2 看门狗电路10
3.3 74LS373简介11
3.4 键盘电路11
3.5 电源模块12
3.6 系统显示电路12
3.7 报警电路13
3.8 系统硬件电路图13
第4章 系统软件设计15
4.1 每秒钟的设定15
4.2 计数器硬件延时15
4.2.1 计数器初值计算15
4.2.2 计算公式15
4.2.3 １秒的方法15
4.2.4 相应程序代码16
4.3 软件延时16
4.4 时间及信号灯的显示17
4.4.1 8051并行口的扩展17
4.4.2 显示原理：17
4.4.3 8255PA口输出信号接信号灯：17
4.4.4 8255输出信号与数码管的连接：18
4.4.5 的连接：18
4.5 程序设计19
4.5.1 程序流程图19
4.5.2 程序源代码21
参考文献27
近年来随着科技的飞速发展，单片机的应用正在不断地走向深入，同时带动传统控制检测日新月异更新。
十字路口车辆穿梭，行人熙攘，车行车道，人行人道，有条不紊。那么靠什么来实现这井然秩序呢？靠的是交通信号灯的自动指挥系统。交通信号灯控制方式很多。本系统采用MSC-51系列单片机Intel8051和可编程并行I/O接口芯片8255A为中心器件来设计交通灯控制器，实现了能根据实际车流量通过8051芯片的P1口设置红、绿灯燃亮时间的功能；为了系统稳定可靠采用了MAX692“看门狗”芯片，避免了系统因为死机而停止工作的情况发生；显示时间直接通过8255的PA、PB口输出；交通灯信号通过PC口输出；交通灯的点亮采用VT双向晶闸管来控制，直接采用220V交流电源驱动，系统实用性强、操作简单、扩展性强。
在实时检测和自动控制的单片机应用系统中，单片机往往是作为一个核心部件来使用，仅单片机方面知识是不够的，还应根据具体硬件结构，以及针对具体应用对象特点的软件结合，加以完善。
关键词 单片机 交通灯 控制器 设计 实现
In recent years along with science and technology develop fast, the application of single flat machine is moving towards thorough continuously, at the same time drive traditional control detection day the benefit of new moon update.
Crossroads of the shuttle vehicles, pedestrian Xi Rang, turn to be all right lane, person pedestrian says , methodically. Do you lean what to realize this orderly order? What lean is that the automatic command system of traffic signal lamp. Traffic signal lamp control way is many . This system adopts MSC-51 series only flat machine Intel8051 with but programming parallel interface chip 8255 A of I/O is central device the design controler of traffic lights, haverealized can measure according to actual wagon flow the P1 installation bonus and green light that passes through 8051 chips burn to light
For system stabilize reliable have adopted MAX692 the chip " dog looks after the house ", have avoided that system stops working condition because Show that time is directly exported through PB and PA of 8255; The signal of traffic lights is exported through usually PC The point of traffic lights light to adopt VT two-way Jing floodgate pipe come to control, directly drive with the alternating current source of 220 V, practicality is strong, operating is simple.
Keywords: Only flat machine Traffic lights Controler Design Realize
目前基于单片微机的语音系统的应用越来越广泛，如电脑语音钟、语音型数字万用表、手机话费查询系统、排队机、监控系统语音报警以及公共汽车报站器等等。本文作者用Flash单片机AT89C2051和数码语音芯片ISD2500设计了一套智能语音录放系统，实现了语音的分段录取、组合回放，通过软件的修改还可以实现整段录取，循环播放。
本文在分析了ISD语音处理器件在工作机制的基础上，介绍了用单片机跟踪各语音段的地址变化和记录各段起止地址以及根据各段的地址进行随机组合放音的方法。介绍了由Flash单片机AT89C2051及数码语音芯片ISD2500组成的电脑语音系统。设计出了系统的硬件电路，给出了录、放音实用的源程序。提出了通用的硬件设计方案，给出了实际应用的电路图和软件流程。
关键词：AT89C2051单片机 ISD2000语音芯片 分段录音 组合回放
Based on the current single-chip computer voice system of more extensive, such as the computer voice bell, voice, digital multimeter, phone calls enquiry system, Queue, voice alarm and monitoring system at the bus station, etc.. The author used Flash Microcontroller AT89C2051 and digital voice ISD2500 chips designed a smart voice recording system and realized the voice of the Sub-taking, portfolio intervals, through software changes can also realize the whole admission, the loop.
Based on the analysis of the ISD voice processor in the working mechanism on the basis on the track with the voice of the SCM address change and record the beginning and end of the address and the address in accordance with paragraphs random playback combination of methods. Introduced by Flash Microcontroller AT89C2051 and digital voice chip ISD2500 voice of the computer system. To design the system hardware circuit, is given, for playing practical source. Put forward a common hardware design, given the practical application of the circuit and software processes.
Key words: AT89C2051 ISD2500 subsection record combination return play
现代电子、电器产品及设备的智能化水平不断提高，在人机界面设计上不但有了文字标识、发光管指示、显像屏显示等视觉表达，而且还有各种听觉表达，如最简单的滴滴、嘟嘟讯响声、稍丰富些的音乐声，甚至用人的语言直接对用户说话等。用简单的数码语音集成电路可以实现一句或多句语言的播放，如掩模芯片中的欢迎光临、有电危险、请勿靠近等，还有如ISD系列、APR9600(IVS1560)等芯片可由开发人员或用户任意录制、播放需要的一段或几段语音等。在听觉表达中最复杂的就是语音的组合，它是将用户预存的多段语音选择顺序连续播放，将字或词素组合成一句话、甚至一段话播放出来，从而实现最准确、定量的语义表达，例如嘟，现在温度37.5度，温度偏高、现在时间五点二十五分三十三秒等。
传统语音组合电路的设计十分复杂，开发工具十分昂贵，语音录制及软件编制工作量巨大，而且组合出来的语音效果也不甚理想，尤其在投资不大的产品、系统中最为突出，从而制约了这一技术的应用和发展。只在近一、两年来，模拟存储语音技术的ISD芯片及其廉价的开发编辑工具问世后，情况才大为改观。现在已有专业公司开发出通用ISD语音组合模块，用户只需要在ISD语音芯片中分段录入要求的词素，即可方便地用单片机控制输出这些词素的任意组合成句、成段，词素的语音容量从20秒至480秒甚至更长，以至可以容纳所有的中文汉字发音。下面介绍一种用途最广泛的通用语音组合模板的设计与应用。
2、语音电路概述
2.1.语音电路介绍
语音电路是什么? 自然的语音、声音是稍纵即逝的,人类想了很多办法来留存它们, 这样可以在任何需要的时候重复播放出来。这种保留原声的媒介曾有过钢丝、黑胶唱片、胶片、磁带、激光唱片等等，这些媒介都需要精密复杂的机械传动装置来配合，大多体积比较大，耗电大，控制不够灵活，有介质磨损，使用寿命有限。 现在, 我们可以采用数码电子技术将纯的无任何机械的半导体集成电路(IC)去完成语音信号的存储和还原, 这样一类经过存储而还原播放的语言、声音，我们称为数码语音。 这类保存着数码语音的集成电路我们称为数码语音电路，或语音IC。
有了这些语音IC，声音就能保留和还原，而且能被选择性地反复播放，也就能让不会说话的各种物品发出声音或开口说话。 语音IC具有体积小、耗电少、可控制性能好、永无磨损、永久寿命等特点。它是采用电子处理技术将复杂的语音信号切分成很多份，以最小的单位存储在自己内部的存储器里。当需要时，再把这些小份拼接成完整的语音信号播放出来。 经由语音IC的处理、保存再回放出来的声音效果会比原声有一定的失真，现在还原声音最好的是激光唱片方式，它的声音取样频率是44.1kHz，取样位数是24位，简单的说就是把一秒钟的语音信号横着切24份，再竖着切4万4千多份，累计把一秒钟的信号切成了约100万份分别存储在激光唱片上，等播放时再拼在一起还原出来，因此有较好的还原度。而语音IC因为制造技术和成本问题，其能够使用的存储器容量比较小，大多数的语音IC都采用6kHz、5位采样，即大约把一秒种的信号切成3万份，因此还原效果就要差不少。但随着技术的发展，这一差距正在减少。 语音IC的成本主要取决于内部电路的复杂程度和存储器的容量，在短时间语音长度的产品中，语音IC的性能价格比是非常高，有的种类的语音IC价格低廉到仅几分钱，这是任何其它数码语音还原设备无法比拟的。
2.2.语音IC种类
语音IC有很多种类，大体可以分为以下几种：
1、随录随放型
和磁带机一样，可以自由地通过话筒或模拟音频线路来进行录音，通过驱动喇叭放音。这其中又分几种类型。
(1)、怕断电的，语音保存需要比较大的电流，象复读机里的复读芯片, 这种电路以DRAM动态存储器IC为介质，一断电内部存储的语音就全部丢失了。要保存住其中的语音还需要比较大的电流消耗。特点是价格便宜。
(2)、怕断电的，语音保存需要很小的电流，象一些录音贺卡，它以SRAM静态存储器IC为介质，断电声音丢失，保存电流很小。在录音贺卡等录音礼品中常将几粒扣式电池嵌入到产品中，这样可以保存录音几个月甚至一年多。特点是可以较长期保存语音。
(3)、不怕断电的，象一些数码录音笔，它以FLASHRAM闪烁存储器IC为介质，完全断电后语音还能保存十年以上。特点是价格较高。 ★美国ISD公司的ISD系列就是这类产品。它生产从10秒至16分钟的一系列语音芯片产品。
2、编程录入的只放型
象MP3随身听播放机一样，它的语音(音乐歌曲)录入需通过电脑、软件和专用数字接口来完成，不能简单地通过话筒录入，因此其成本价格较前者低。这其中根据使用存储器的种类不同又分以下几种类型，性能有所不同，但其生产成本却相差不大。
(1)一次编程OTP型, 芯片内部是PROM结构存储器, 可以通过外部数字接口将语音文件或程序文件烧录进去, 但只能烧录一次, 以后不能修改不能更换。 ★ISSI公司的22C012/022/040(台湾公司的编号分别为A8108A、8208A、840N)，还有一些OTP型的语音单片机都是此类。
(2)多次编程EPROM型，电路中用EPROM来存储语音数据，它需要专用的烧录工具把语音数据放置在芯片中， 这种芯片可以反复烧录，寿命在几十次， 次数多了以后就会有一定的单元损坏。 ★这是比较早期的数码语音电路构成方式，通常是语音处理器UM5100加上外挂的EPROM，老式的公交车语音报站系统多采用这种方式。
(3)反复编程FLASHRAM型，电路中用FLASHRAM来存储语音数据，它需要专用的烧录工具或专用数字接口把语音数据放置在芯片中，这种芯片可以反复烧录，寿命可达到1万次以上。 ★这是最新的数码语音电路构成方式, 现在流行的MP3播放器就是这种方式。中青世纪公司新开发的PM50、PM64系列也是这一类。
3、掩膜生产的只放型
和CD机一样，拿到手的就是定制好的语音，自己不能更改，只能播放。这类产品的成本最低。在客户需求方面可以分两类：
(1)标准声源型, 这是指在电子市场上可以买到的通用语音芯片，例如各种警报声、倒车倒车请注意、这张是假币等等。它们是大批量生产出来的标准品，价格非常便宜。如果用户能确认可用，将是投资最少、见效最快的选择，只是不能根据自己的情况做任何变动，包括语音的音调、音质、触发控制方式等。
(2)定制声源型，这是用户有自己的特殊要求而专门制作生产的，需要经过设计开发，制作样片，确认样品，几万片起做的芯片投单，确认芯片，交货等几个过程，制作和生产周期约45天，一次投资一般大约在15万元(人民币)以上，投资均摊在每个芯片上，数量越大价格越低。 ★一直以来，这类芯片的开发和投产对用户和开发商都存在比较大的风险，因为它不能小量快速生产，没有一个小批量的生产测试和市场投放的过程，而且开发商提供的实验样品和最后交付的产品有一定的差别(音质、管脚、电性能等)，因而容易出现用户拒绝收货的情况。给双方都造成很大损失。
2.3现在市场上的主流语音IC
最近的十五年是电子行业突飞猛进的时期，语音IC的发展也见证了这一过程，十几年前的产品几乎都被淘汰出局了，期间也曾有几十种语音IC不断被开发出来，总的方向是集成度越来越高、功能越来越强大、音质效果越来越好、成本越来越低。
一是OTP芯片A8108A、8208A、840N系列。
这款芯片是美国ISSI公司大约在1992年开发的，内部有PROM存储器，只能烧写一次。原设计只是掩膜语音芯片的开发工程样片。过去用户在要求投产MASKROM语音芯片前，都希望厂家提供实验用的工程样片，但大多数厂家都是提供一个由很复杂的分立器件电路搭建的开发评估板直到今天大多数厂家仍然如此。这板子很大，只能和用户的电路接口模拟使用，不能装入用户的产品中，更不能让用户小批量生产试投产，而且投产出来的掩膜片与评估板的音质、管脚、电性能都有所不同，令用户风险很高。ISSI公司就开发了这一款芯片，而且设计了该芯片的开发工具，可以一起卖给用户做实验和小批量生产，等试验成熟后再投大量而便宜的掩膜芯片。可以说它只是作为推销ISSI公司掩膜芯片的一个促销手段来设计的，但是OTP芯片的快速开发、简单易控制等特性引起很多设计工程师的青睐，一直使用至今。 另外，随着个性化时代的到来，产品的设计日益多样化，生产也朝着多品种、少数量的方向发展，再加上市场的风云变幻加快，一般厂家用户越来越不敢动辄几万、几十万地投产掩膜芯片，几乎都是先拿OTP片试打市场，看市场反应和接受程度再来定夺。因此该系列产品的销量近年来反而增大了很多。 美国ISSI公司在2002年停止了该系列产品的生产，目前由台湾的一家公司提供兼容的产品。
二是ISD系列产品。
这款是美国ISD公司大约在1994年开发的，内部有EEPROM存储器，可以反复擦写。ISD的这款产品具有划时代的意义，因为它采用所谓模拟存储技术实现了极好的语音还原效果，而且能录能放，控制简单灵活，同时有很强的智能控制，令人耳目一新。该系列芯片经过原珠海特思高公司、原深圳矽源公司、原北京泰思特研究所、北京中青世纪公司近十年的努力推广，目前已经是通用语音产品市场的主流。其中值得一提的是，由于ISD芯片的控制有一定的复杂性，在1996年前有两项比较大的难点阻碍其应用发展。一是ISD的技术资料一直只有很厚的英文资料和很简单的中文资料;二是美国ISD公司提供的编程开发系统价格贵达1. 8万元/套，都令开发技术人员寸步难行。1996年上述几家公司联合起来翻译、编写、出版了《ISD全系列单片语音录放电路设计与应用汇编》。同年北京中青世纪公司自行开发成功了ISD1425、ISD3340K编程拷贝系统，价格降低到不足2000元/套，而且操作非常简单方便。这两项工作的完成对ISD在国内的应用和推广起了关键性的作用。另外上述几家公司都开发了很多围绕ISD设计的开发实验板、功能板等配套产品，也为技术人员快速开发ISD语音产品提供了很大的帮助。
美国ISD公司大约在1999年被台湾的华邦公司收购，成为其一个子公司。这几年ISD公司还推出了一些长时间的新产品，但在现在看来都不太成功。其原开发的ISD、系列产品，语音长度涵盖10秒至16分钟，非常经典。2002年ISD公司又开发完成ISD1800系列产品，语音长度在6~20秒，以高音质、低价格主打礼品玩具等低端市场，销售成绩非常显著。
第三 是2003年底刚诞生的PM50系列产品。
这是北京中青世纪公司委托台湾设计公司开发的新款语音IC系列。该公司一直是ISD产品在国内的最大技术支持单位，非常熟悉电子市场和技术人员的需求，根据大量客户对OTP芯片和ISD芯片的需求反应专门开发了这款新的语音芯片。其特点是采用单片机+语音处理器+FLASHRAM结构，能反复擦写，控制较ISD简单方便，有20秒~200秒一系列产品较OTP芯片齐全等，更重要的是开发人员用编程好的文件既能够烧写FLASHRAM版本的PM50产品，也能交给厂家原样生产几个极为低廉的掩膜版本的PM50产品，两者完全互换性能一致，这意味着国内的任何普通技术人员也能自己设计、开发掩膜语音芯片。这也是数码语音电路发展历史上划时代的事件。 目前，中青世纪公司开发并投放市场的PM50系列20/50/100秒几种和ISD芯片一样也是标准28脚双列封装，系列的其余品种将视客户需要设计，另外还有PM64系列是3分钟~27分钟的品种也正在开发实验中。
2.4几种主流语音IC的在产品设计中的选择
电子产品都进入了智能化阶段，如果多一颗语音IC就能实现产品自己开口说话，会令产品的人性化、智能化更加提高，语音IC的应用已成为很多产品先声夺人、出其制胜的法宝。 不同产品的功能设计和市场需求就要求采用不同的语音IC相适应。 首先要明确产品定单的情况如何。这里分几种情况：
(1) 2万件以上的生产定单，可以直接选用掩膜芯片;
(2) 大笔定单的样品，可以选用PM50系列芯片。客户想怎么改语音都可以，等客户封样、定单、打信用证后再投PM50的掩膜单;
(3) 5000件/批的生产定单，可以选用OTP、PM50芯片。语音内容可以调整。
(4) 1000件/批以下的生产定单，可以选用OTP、ISD、PM50芯片。 第二就是看产品设计中是否有单片机。如果有，几种芯片都可以选择;如果没有，就只能选择OTP和PM50。 第三就是看产品的市场需求潜力如何。需求潜力大的产品宜选择PM50，前期少量生产时用PM50的FLASHRAM版本，一旦上大批量、客户压低价格时可以直接去投产PM50的MASKROM掩膜片，产品电路结构、性能、音质完全不变，而成本隐性下降一半以上，虽然售价低了，利润反而高了。如果选用ISD，一旦上大批量客户压低价格就会出现两个痛苦的选择，一是继续使用ISD芯片，但利润被挤得非常薄;二是换用掩膜芯片，但电路的硬件软件都要重新改换，而且音质都没有ISD好，令客户有质量下降的感觉，定单可能都危险。 第四才是看产品的实际性能需求，如语音时间需要多长、分多少段、是否要用户自己录音或修改、可靠性要求如何、单片机预留的口线有多少等，再在几个产品系列中寻找合适的一款。
3、系统框图
语言系统主要有录音、标准放音、SP放音、SSP放音、暂停、书签等操作方式，其中SP、SSP放音是自动断句放音，系统自动识别一个语句的开始位置，遇到静音区后暂停，暂停时间为句子放音时间长度的1.5倍，然后自动继续下一语句或自动重复该语句两遍后系统继续下一语句;书签功能是可记忆5个位置，按相应的书签按键可从该位置开始放音。
主程序软件框图如图2所示，上电后进入系统主程序，初始化各种参数，系统等待键盘操作或主控机的命令;收到命令后进入相应的工作模式，完成任务再返回到命令等待模式。
4、系统核心芯片介绍
4.1 ISD系列语音电路介绍
过去，数码语音的开发设计不但结构设计复杂、编程录制麻烦、开发生产成本高，而且音质欠佳，难以实用。现在，一切都发生了彻底的改变：单芯片设计、任意语言音乐随录随放、断电语音不丢失、音质接近磁带效果、控制功能强大、价格低廉……等等，这一切就是ISD数码语音电路给我们带来的变革。在多媒体技术广泛应用、市场竞争日益激烈的今天，几乎所有的产品都更注重人机界面的友好性、易用性和安全性，人性化的语音提示是最自然、最廉价、最有效的手段，它可以为您设计的产品升级换代，让您的新产品开口说话，使它更具说服力、竞争力。
ISD系列语音电路是美国ISD(Information Storage Device)公司的专利新产品，它打破了传统的先A/D再D/A的模式，而采用独特的直接存储模拟信号技术，从而大大提高了存储密度，且使模拟信号得到永久保存。ISD系列电路以其音质自然、使用方便、单片存储、反复录放、低功耗、抗断电等众多优点立即在语音应用领域确立了其不可争辩的霸主地位，它在通讯设备、智能仪表、治安报警、语音报站、报数报价、语音讲解、语音记录、语音复读、教学仪器、智能玩具、电子礼品等场合获得了广泛的应用。
4.2 电路特点与性能
•无需开发系统，随录随放
•自动节电，维持电流0.5-1uA
•不耗电信息保存100年(典型值)
&#次录音周期(典型值)
•5V或3V单电源工作
•DIP、COB、SOIC民级及工业级封装
•使用方便的10秒至16分钟语音录放
•多段信息处理，可分1至800段
•高质量、自然的语音还原技术
•片内免调时钟，可选外部时钟&
压电陶瓷是一种可实现机械能与电能互相转换的功能材料，具有结构简单、体积小、重量轻、分辨率高等优点，作为微操作器驱动中的主流材料，已被广泛应用于航空、航天飞行器的精密制导、激光陀螺、自适应光学、精密机械加工、自动控制、半导体集成、生物医学工程等技术领域[1?4]。压电陶瓷驱动器的控制通常采用PI或PID控制器[5]。文献[6]针对含有压电智能结构的柔性机械臂，提出了基于模糊PID融合控制理论的柔性机械臂振动主动控制方法，搭建了悬臂梁和平面1R、2R柔性机械臂实验装置，并设计了相应的控制系统，通过实验实现了柔性机械臂振动的主动控制。采用Preisach控制模型是压电陶瓷控制的有效方法之一，但是采样数据的不稳定性仍然会对控制过程带来较大的影响和误差。为进一步提高在实现过程中的定位控制精度及稳定性，文献[7]将积分分离PID控制应用于压电陶瓷定位过程，达到了预期的控制精度和效果。但由于PI或PID控制器的控制参数需要进行反复调试才能确定，因此控制器的设计是一项耗时的工作。为缩短控制参数的调试时间，了解压电陶瓷驱动器的工作特性，特别是研究驱动电压对驱动器运行的影响十分必要[8]。
文献[9]针对一种新型的可直线运动的压电陶瓷驱动器，通过实验对其性能进行了测试，给出了驱动电压及其频率与驱动器速度的关系曲线。由于曲线都是通过将离散的实验数据点连接起来得到的，因此忽略了相邻两个数据点之间频率与驱动器速度的真实关系以及不连续点的存在性。其次，由于实验数据必然存在的误差，文献[9]只是根据显然不在同一直线上的三个数据点连成的折线，断言驱动电压与驱动器速度基本成线性关系，而未对驱动电压与驱动器速度成线性关系给出确定的结论。为给出精确的频率与驱动器速度关系曲线，并确定驱动电压与驱动器速度的关系，本文将从压电陶瓷的应力应变关系出发，导出压电驱动器位移的微分方程，由此获得驱动电压及其频率与驱动器速度关系的解析表达式，并根据这些表达式研究压电驱动器电压及其频率对驱动速度的影响。
1、压电片位移的数学模型
压电片的坐标如图1所示，电压或电场沿[y]轴方向穿过其表面后，在[x]轴方向产生应变和应力，驱动前面的载荷直线运动。应力应变关系为[9]：
[σc=Ecεc-d31Vtc]
其中[σc]是压电片产生的应力，[Ec]是压电片的弹性模量;[εc]是压电片的应变;[d31]是与施加在压电片上的电场相关的压电常数;[V]是沿[y]轴方向施加的电压;[tc]为压电片的厚度 (沿[y]轴方向)。
图1 压电陶瓷的坐标
若定义[V=0]时压电片前面的位置为坐标原点，则压电片的应变[εc]可以表示为[εc=xL，]其中[L]为压电片沿[x]轴方向的长度。压电片的应力[σc]用于使载荷产生加速度，因此[σc=md2xdt2，]其中[m]为载荷质量与压电片垂直于[x]轴方向一面的面积的比值。于是应力应变关系可以表示为：
[md2xdt2+EcLx=Ecd31Vtc]
[md2xdt2+nx=pV] (1)
式中：[n=EcL]，[p=Ecd31tc]。
2、电压与速度的关系
微分方程(1)相应的齐次方程的通解为：
[x=c1sin(λt)+c2cos(λt)]
式中：[λ=nm。]利用常数变易法，设微分方程(1)的通解为：
[x=c1(t)sin(λt)+c2(t)cos(λt)]
其中[c1(t)，c2(t)]是满足方程组：
[c′1(t)sin(λt)+c′2(t)cos(λt)=0c′1(t)cos(λt)-c′2(t)sin(λt)=pλmV]
的待定函数。解上述方程组得：
[c′1(t)=pλmVcos(λt)c′2(t)=-pλmVsin(λt)]
[c1(t)=pλm0tVcos(λt)dt+c1c2(t)=-pλm0tVsin(λt)dt+c2]
[x=c1sin(λt)+c2cos(λt)+pλmsin(λt)0tVcos(λt)dt-pλmcos(λt)0tVsin(λt)dt=c1sin(λt)+c2cos(λt)+pλm0tVsin[λ(t-t)]dt]
[x=c1λcos(λt)-c2λsin(λt)+pm0tVcos[λ(t-t)]dt]
利用初始条件[x(0)=0，][x(0)=0]得[c1=c2=0]，因此：
[x=pλm0tVsin[λ(t-t)]dt]
令[V=Asin (ωt)，]其中[A]为电压幅值，[ω]为电压的频率，则：
[x=pλm0tAsin(ωt)sin[λ(t-t)]dt=pA2λm0t[cos((ω+λ)t-λt)-cos((ω-λ)t+λt)]dt](2)
当[ω≠λ]时，由式(2)得：
[x=pA2λmsin(ωt)+sin(λt)ω+λ-sin(ωt)-sin(λt)ω-λ=pAλmωsin(λt)-λsin(ωt)ω2-λ2]
当[ω=λ]时，由式(2)得：
[x=pA2λm0t[cos(2λt-λt)-cos(λt)]dt=pA2λmsin(λt)+sin(λt)2λ-tcos(λt) =pA2λ2msin(λt)-pA2λmtcos(λt)]
[x=pAωm(ω2-λ2)(cos(λt)-cos(ωt))，ω≠λpA2mtsin(λt)，ω=λ] (3)
[limω→λpAωm(ω2-λ2)(cos(λt)-cos(ωt))=pAωtsin(ωt)2mω=pAtsin(ωt)2m]
因此等式(3)给出的压电陶瓷速度[x]在[ω=λ]处为可去不连续点，采用等式(3)的定义之后在区间[(0，+∞)]内是连续的，而且，对于任何确定的时间[t]和频率[ω(2π)，]它与输入电压的幅值成线性关系。
3、频率与速度的关系
对于任何确定的时间[t，]由于式(3)给出的曲线是一条连续曲线，因此在曲线：
[x=pAωm(ω2-λ2)(cos(λt)-cos(ωt))]
上找出有限个[ω≠λ]的点，只要这些点足够稠密，连接这些点的曲线就可以反映频率与速度的关系。
以边长为[L=]0.1 m的正方体压电陶瓷为例，设
[Ec=6.6×1010][Nm2，][d31=24.5×10-12][mV，][tc=0.1]m，[A=10，]并设载荷重量为1 kg，则可以求得：
[m=100，][n=EcL=66×1010，][p=Ecd31L=16.17，][λ=nm]=81 240。
固定[t=1，]频率与驱动器速度的关系曲线如图2所示。
图2 频率与驱动器速度的关系
曲线达到峰值的频率为：
[λt(2π)=12 936 Hz]
对于不同的时间[t，]曲线达到峰值的频率将发生改变。随着时间[t]的增大，曲线的波动频率[t(2π)]也将增大。
综上所述，对于任何固定的时间[t]，压电驱动器的速度与输入电压的幅值成线性关系;频率与驱动器速度的关系是一条幅值不断变化的连续余弦曲线，曲线的峰值在[λt(2π)]处达到，余弦曲线的频率为[t(2π)。]随着时间[t]的增大，曲线的峰点逐步远离纵坐标轴，余弦曲线的频率也将增大。
由图2可以看出，电压频率与驱动器速度的关系是比较复杂的，通过一些实验数据点根本无法找到曲线的极值点，特别是随着时间[t]的增加余弦曲线的频率也逐步增大，在同样的频率区间内极值点也逐步增加。借助应力应变关系导出的解析式，可以准确地反映驱动器速度随频率的变化过程，克服实验数据测量干扰对实验结论的影响。通过实验数据对应力应变关系式中的参数进行辨识，再利用经参数辨识后的应力应变关系式研究压电驱动器电压及其频率对驱动速度的影响是一个需要进一步研究的问题
[1] BERMEJO R， DELUCA M. Mechanical characterization of PZT ceramics for multilayer piezoelectric actuators [J]. Journal of Ceramic Science and Technology， 2012， 3(4)： 159?168.
[2] DICK A J. Characterizing effective d31 values for PZT from the nonlinear oscillations of clamped?clamped micro?resonators [J]. Journal of Mechanical Engineering， 2013， 59(1)： 50?55.
[3] SUN D， MILLS J K， SHAN J J， et al. A PZT actuator control of a single?link flexible manipulator based on linear velocity feedback and actuator placement [J]. Mechatronics， 2004， 14(4)： 381?401.
关键词：电子信息类专业　实验教学质量　模式　仿真技术　Simulink 组件
摘 要：实验室担负着向学生传播知识与技术、培养学生动手的能力和创新能力的重要使命。随着社会经济的发展及教学改革地不断深入, 实验教学在整个教学体系中的地位越来越突出，实验教学模式的改革已经迫在眉睫。本文主要分析了实验教学的传统模式与存在的问题，并提出了提高电子信息类专业实验教学质量的方法[1]。
实验教学是学校教学活动的重要组成，教学质量的好坏是对学校人才培养层次与质量的直接体现。实验作为实验教学活动的主要内容, 在改善教学质量方面发挥着不可替代的作用。实验室在传播知识的同时，更重要的作用体现在对学生的创造性思维与想象力的培养上。通过实验教学，学生分析解决问题以及动手能力明显提高。伴随教学改革的日益深入, 实验教学的改革也越来越引起人们的关注，以往的教师灌输式的理论教授方式，学生被动接受的教学模式，已无法满足社会经济发展的要求。当前，社会需要的是主动型、能力为主的人才培养。加强学生创新能力的培养，必须切实转变以往重理论教学轻实验教学的错误观念，重新认识实验教学在学校教学活动中的地位与作用，根据当前社会经济对人才的要求， 改革传统的实验教学模式，改革实验教学手段，优化更新实验教学的内容，切实提高实验教学质量。
1、实验教学的传统模式与存在的问题
国内高校工科教育当中，实验教学存在着硬件条件不足、硬件实验条件的发展与技术要求不相符，加上近几年高校扩招，实验教学的硬件条件更是供不应求。进一步加大对教学硬件条件的投入，丰富实践教学的内容、加强实验条件的改革及建设，在目看来具有特殊的重要性。面对这种情况，我国的教育主管部门采取了一些推进实践教学改革及建设的措施。如：在全国高校本科的教学水平评估中，实验室基地建设与建设投资及其实验教学改革被列为一项重要的指标。并且，各高校也逐渐开始响应教育部的的这一举动，纷纷实行了双基型实验室，与此同时，建设了实验教学示范中心。当前，传统实验教学模式的缺点主要有以下几点：验证性的实验所占比例较大，与综合性、设计性、创新性实验之间的比例失调;实验模式单一、实验室设备陈旧;实验教学中缺乏先进的实验教学手段。
2、提高电子信息类专业实验教学质量的方法
2.1 实验中引入相应的仿真技术来进行虚拟实验
在实验教学中引入计算机仿真技术，能够充分调动学生主动学习的积极性，培养学生的学习兴趣。同时，教师能够通过计算机技术对学生的实验操作的全过程进行观察，对学生进行良好的跟踪与指导，更好地进行学生实验结果的采集工作，先进科学的教学理念与教学手段对于提升实验教学效果，提高实验教学水平具有重要作用。引入计算机技术后，理论与实验教学，教师教学指导与学生操作、思考融合成一个有机整体。以往传统实验教学中课堂、课时以及实验设备因素的限制作用得到了解决，实验教学更加灵活化，教学内容在时空上得到进一步的延伸，更好地激发了学生进行实验的热情。
将计算机仿真技术引入到实验教学中，通过相应技术进行的虚拟实验，为学生提供了更为灵活开放的实验环境，能够更好地培养学生在实验过程中独立思考能力，增强学生的的学习创新意识。对于实验教学内容，仿真技术的应用，将虚拟性实验与真实的电路实验整合成有机整体，实验的能动性与趣味性明显提高，同时实验内容的充实，有利于学生综合实践以及探索创新能力的培养。当前，已经有越来越多的高校重新进行了实验室的规划建设，通过计算机仿真技术进行虚拟实验是实验教学改革发展的新方向。将与实验教学相关的计算机软件技术引入到高校实验室中，为实验科研提供了良好的平台，对于激发学生学习的主动性与积极性，培养创新能力具有重要作用。计算机仿真技术的应用，一方面能够改善实验教学条件、充实实验教学的内容，另一方面，还能够明显降低实验成本，提高实验教学的效率。通过单片机的实验教学，能够发现，教学过程中引入proteus仿真软，通过该软件对单片机的硬件系统进行模拟，克服了实际实验过程中硬件电路固定以及实验内容不易改动等因素的限制。实验设计全过程，除计算机外不用再进行任何硬件的添加即可实验，这有力地推动了实验课程教学改革，更有利于学生创新能力的培养。仿真技术的另一重要应用主要表现在学生的业余爱好上，如挑战杯、电子设计大赛等等，学生就能够用计算机来实现仿真，首先用计算机仿真出实验的模型，再在计算机上进行相应的模拟调试，最终用硬件来实现。在整个仿真的过程中，学生可以自由发挥自己的潜能，通过大量的仿真对比，来达到设计目的，也可大胆反复地调试，避免了器件的损坏。电子设计竞赛中，由于proteus开发环的运用，培训过程中不需投入任何硬件的条件下，学生却普遍反映，对于单片机的学习比单纯理论知识的学习更易接受也更易得到提高。事实证明，运用proteus进行系统仿真成功后进行的实际制作，可明显的提高单片机系统的设计效率。此外，远程教学中仿真教学的运用具体重要的意义，对于教学改革是一种很好的尝试。
2.2 实验中引入Matlab软件内建的Simulink组件技术
目前，我国开设了电子信息类专业的高校中，大部分都将Matlab软件作为重要的实验教学平台，对定理以及算法进行仿真和验证实验。Simulink组件作为Matlab的重要组成，能够为用户提供一个仿真分析与动态建模的集成系统环境。该环境下，只需利用鼠标进行简单直观的操作，就能够完成复杂系统模型的构建，在此过程中避免了大量繁杂的书写程序。由于 Simulink组件具有适应性强、效率高，结构仿真精细、流程清晰且贴近实际、效率高、使用灵活等诸多优点，Simulink组件技术已经被广泛地运用于处理数字信号与控制理论等复杂的仿真设计之中。同时Simulink能够通过连续、离散采样时间以及两种采样时间混合的的方式进行建模，该组件还可支持多速率系统，不同的系统组成部分的采样速率不同。此外，Simulink为动态系统模型的创建，提供的图形用户接口(GUI) ，使在进行模型方块图的创建时只需通过鼠标单击与拖动鼠等简单操作即可完成，为用户提供了一种更便捷、更直接的创建方式，同时能够立即获得系统仿真结果。
该组件的这一特性，一方面可以使算法的验证更为简单，减少学生投入在验证性实验中所用的时间，而将大部分精力投入到设计性、综合性试验中;另一方面，可以使学生更快捷的验证新思路、新算法，而不会由于代码调试方面的问题影响了创新实验的开展。以自适应滤波中的经典RLS 算法为例，如果直接采用Matlab编程方式，在进行代码调试时，就会消耗掉大量的精力，代码长度将达到200 行以上。而如果采用Simulink组件模块化设计的思想，只需要鼠标对模型的拖拽，就能以流程图的形式将滤波器搭建起来。由于Simulink提供了丰富的元件库，采用图形化的表示方法，学生在进行算法验证的时候只需调用成熟的模块进行参数设计即可。这样的实验方法事半功倍，思路清晰，参数的调整也十分便捷，广受学生欢迎。由此可见，引入Simulink组件后的实验，既不会影响实验效果，又能够提高实验效率，对学生模块化编程的思想也有较好的促进作用。
当前，社会对人才综合素质的要求不断提高，进行实验教学改革已经迫在眉睫，而大学实验教学的改革又直接影响到学生的动手和创新能力。实验教学必须能够跟得上时代的脚步，把计算机仿真技术与Simulink组件技术应用到实验教学中可以充分调动学生主动学习的积极性，充分发掘学生的创造能力，在学习到先进技术的同时，提高学生对社会的适应能力。
[1] 黄瑶.提高电子信息类专业实验教学质量的方法研究[J].价值工程，2011，(01).
[2] 王燕，伍博，王芳.采用仿真技术推进电子信息类专业实验教学[J].电脑知识与技术，2011，(31).
ABSTRACTII
第1章 引 言1
1.1 课题研究背景及意义1
1.2 图像插值算法研究现状1
1.3为什么用C++来实现图像处理编程2
第2章 数字图像3
2.1什么是数字图像3
2.2数字图像处理概述4
第3章 图像几何变换6
3.1三种常用算法6
3.1.1最邻近插值6
3.1.2双线性插值7
3.1.3双三次卷积法9
3.2图像缩放10
3.3图像旋转12
3.4图像扭曲15
第4章 实验及结果17
4.1 [实验一] 图像缩放17
4.1.1具体方案17
4.1.2 实验步骤17
4.1.3 图像缩放效果比较17
4.1.4 结论20
4.2 [实验二]图像旋转21
4.2.1具体方案21
4.2.2 实验步骤21
4.2.3 图像旋转效果比较22
4.3 [实验三]图像扭曲23
4.3.1具体方案23
4.2.2 实验步骤23
4.3.3 图像扭曲效果比较24
第5章 结束语26
5.1 存在的不足26
5.2 今后研究工作的展望27
参考文献30
图像插值算法是数字图像处理中的重要内容。在数字图像处理中，插值是一种最基本、最常用的几何运算，他不仅应用广泛，而且插值的精度直接影响最终的图像处理结果，因此探求最佳插值算法在学术上和应用上都很重要。本文在图像缩放、图像扭曲和图像旋转中用到了3种图像插值算法，并用VC++实现，对3种算法进行了比较。
关键词：图像插值，插值算法，VC
Image interpolation algorithm for digital image processing is an important element. In digital image processing, interpolation is a basic and most commonly used geometric computing, It is not only a wide range of applications, but also directly affect the accuracy of interpolation of the final image processing results, the best interpolation algorithm to explore the academic and applications are important. In this paper, image scaling, image distortion and image rotation has been used three kinds of image interpolation algorithms, and VC + + to achieve the three kinds of algorithms are compared .
Key words: Image interpolation ,the interpolation algorithm,VC
AbstractII
第1章引言1
1.2研究内容1
第2章信号采集系统概述2
2.1信号采集系统的概念2
2.1.1信号采集系统的任务及目的2
2.2信号采集系统的分类2
2.2.1独立式数据采集系统2
2.2.2非独立式数据采集系统3
第3章信号采集系统设计5
3.1系统设计概述5
3.2研究内容及主要技术指标5
3.2.1研究内容5
3.2.2主要技术指标5
3.3硬件总体方案设计6
3.3.1硬件需求分析6
3.3.2硬件总体框图6
3.4软件总体方案设计7
第4章硬件电路设计8
4.1信号调理电路8
4.1.1信号调理简介8
4.1.2信号调理电路设计8
4.2AD采样电路8
4.2.1AD转换8
4.2.2AD转换技术9
4.2.3AD转换电路设计12
4.2.4ADS7822简介13
4.3CPLD控制电路14
4.3.1CPLD简介14
4.3.2CPLD控制电路设计15
4.3.3EPM240T100I5简介17
第5章软件设计18
5.1VHDL简介18
5.2QuartusⅡ简介18
5.3软件设计要求19
5.3.1通道选择19
5.3.2AD控制19
5.4模块设计20
5.4.1时钟分频20
5.4.2通道控制20
5.4.3串入并出移出AD转换之后的12位数据21
5.4.4检查是否对本板操作21
5.4.5编码控制22
5.4.66个偏移地址的操作控制22
5.5软件仿真26
第6章结束语28
参考文献30
信号采集是测量和分析的必要手段。目前市场上的信号采集卡种类较多，功能不一，主要分为高速信号采集卡和低频信号采集卡，大部分为针对性设计，通道数较少，适用范围较为局限。为此，本文设计了一款且具有32个通道的模拟信号采集卡，利用CPLD实现采集通道控制和AD转换，通过通道的切换可实时采集32路信号，适合较大规模的信号采集应用。
本文设计一种基于CPLD的信号采集系统。利用CPLD的资源和结构特点是本设计的核心。它能实现信号采集与控制、信号处理、通讯及输出控制等功能。介绍了信号采集的概念和目前各种常见的信号采集系统，分析了信号系统的工作原理。对信号采集系统进行模块化分析，其中，重点介绍了多通道信号采集系统的设计与实现。
关键词：信号采集系统，CPLD，AD采样
Signal acquisition is the necessary means of measurement and analysis . Currently on the market signal acquisition has many card types and different functions, mainly divided into high-speed signal acquisition card and low-frequency signal acquisition card, targeted for the majority of the design and few channels, limited scope. Therefore, this article and has designed a 32-channel analog signal acquisition card, use CPLD to achieve access control and acquisition AD conversion, the switch can access through the acquisition of 32 real-time signals, suitable for large-scale signal acquisition applications.
In this paper, it was based on the CPLD signal acquisition system. The design of CPLD’s core is the use of the resources and structure. It can realize like signal acquisition and control, signal processing, communications and export control, and other functions and so on. It introduced the concept of signal acquisition and the current common signal acquisition system. It also analysis the signal system . The signal acquisition of modular system, which focuses on multi-channel signal acquisition system design and implementation.
Keywords: Signal acquisition system， CPLD, AD，Sampling
ABSTRACTII
第1章 引言1
1.3 研究内容2
第2章 方案和器件的比较和选择3
2.1 主控制器件的选择3
2.2 温度传感器的选择4
2.3 显示器的选择6
第3章 系统硬件设计7
3.1总体方案7
3.2 AT89C51单片机及其外围电路8
3.3 DS18B20检测电路9
3.4 温度显示电路10
3.5 温度报警电路10
3.6 按键选择电路11
第4章 系统软件设计12
4.1主程序流程图12
4.2 DS18B20相关程序设计13
4.2.1 DS18B20的相关时序13
4.2.2读DS18B20序列号子程序14
4.2.3 DS18B20的工作流程图15
4.3 显示程序设计17
第5章 系统调试和实现18
5.1系统硬件调试18
5.2系统软件调试19
5.3整个系统调试19
5.4系统实现19
第6章 结束语21
参考文献23
附录 源代码24
& & &&目前，市场上普遍存在的温度检测仪器大都是单点测量，而这些温度检测仪都有温度信息传递不及时、精度不够的缺点，这样就不利于工业控制者根据温度变化及时做出决定。在这样的形式下，开发一种能够同时测量多点，并且实时性高、精度高，能够综合处理多点温度信息的测量系统就很有必要。
& & &&而本设计就是以AT89C51单片机系统为核心，能对多点的温度进行实时巡检的系统。该系统主要以AT89C51为中心，是主控制器件。而该系统中多点温度检测的功能则是通过温度传感器DS18B20实现, DS18B20是一种可组网的高精度数字式温度传感器，由于其具有单总线的独特优点，可以使用户轻松地组建起传感器网络，并可使多点温度测量电路变得简单、可靠。所以我相信该系统在诸如粮库测温、智能建筑、中央空调等多种需要多点温度检测的场合具有较好的应用前景。
关键词：温度，多点检测，单片机，DS18B20
Nowadays, temperature-measuring apparatus in the market only can check and measure the temperature of one point, and the temperature information is not real-time and the precision is low. It takes a great of troubles for the industry-controllers to make decision. In this situation, it is very necessary to develop a measuring system which not only can measure several points with high real time and high accuracy, not also can handle the multiple-point’s temperature comprehensively.
Therefore, this system is designed with Micro-Controller system as the core, which can realize real-time inspection of multiple-point’s temperature. This system takes AT89C51 as core, namely main controlling part. And the function of multiple-point’s temperature measurement is realized by DS18B20. As a kind of high-accuracy digital net temperature sensor，DS18 B20 can be used building a sensor net easily. It can also make the net simple and reliable with it's special 1-wire interface. Thus, I believe that the system has a good application prospect in the circumstances such as grain depots, intelligent building, central air-conditioning, which need multiple-point’s temperature measurement.
Keywords: temperature, Multiple-Point’s Measure, Micro Controller Unit, DS18B20}