基于STM32的电子时钟语言播报系统设计.docx

《基于STM32的电子时钟语言播报系统设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于STM32的电子时钟语言播报系统设计.docx（27页珍藏版）》请在优知文库上搜索。

1、基于STM32的电子时钟语言播报系统设计学生姓名徐高峰专业通信工程摘要在今天的技术进步中，ARM系列微处理器在电子产品领域越来越占主导地位。具体来说，本研究主要以STM32F103系列产品为主要开发板。本研究采用模块化编程的概念，为微控制器中嵌入式系统的发展奠定了基础。STM32微控制器用于嵌入式开发已进入各个领域，包括工业控制系统、环境监测系统、电子仪器仪表和智能办公应用。这些进步对我们的日常生活产生了重大影响。无论是我们的购物习惯还是工作流程，现在一切都在向人工智能和物联网发展。这种转变的例子包括智能导航系统、无人机和平板电脑。本文以STM32F103单片机为主开发板。通过探索定时器、语音

2、广播和1.CD显示器等模块的设计和实现，我们将收集有关嵌入式开发的知识和见解。这些发现对为今后顺利从事嵌入式行业汲取宝贵的经验来说都是有价值的。关键词：STM32嵌入式系统语音播报1.CD显示第一章绪论11.1 选题的依据及意义11.2 国内外研究现状及发展趋势11.3 主要研究内容及目标2第二章方案选择52.1 硬件选择52.2 软件选择9第三章系统硬件电路设计103.1 系统硬件设计方案103.25 TM32最小系统103.26 S18B20温度采样模块133.27 CD显示屏133.28 鸣器模块143.29 S1053B音频编解码器15第四章系统软件设计174.1 STM32主函数设计

3、174.2 温度采样流程174.3 1.CD屏显示时钟174.4 日历18第五章系统调试与测试205.1 开机启动界面205.2 主要功能界面205.3 日历界面21第六章结论23参考文献24致谢25第一章绪论11选题的依据及意义在当今时代，计时技术最显著的进步之一是电子时钟语音广播，这标志着现代钟表行业的第三次革命。最初的突破来自于钟摆和摆线游丝的引入，这为时钟的机械振动提供了更稳定的频率。结果，时钟时间的误差从分级级别到第二级别被最小化。随后，利用石英晶体振荡器进行了第二次革命，进一步提高了时钟时间的精度,从而将误差降低到第秒级。第三次革命是利用单片机的数字计时技术,将产品的时间差降至1/

4、6兆秒。这一进步将原来的指针计时模式转变为人们在日常生活中遇到的更直观、更容易理解的发光数字显示模式。此外，该升级还包括其他功能，如自动日期、星期、温度和其他有助于日常显示功能的信息。由于社会的不断发展，电子钟已经成为我们生活中不可或缺的一部分。它们不再局限于计时的基本功能。相反，它们在我们生活的各个方面都受到了高度重视，包括教育、工作和休闲活动。随着技术的不断进步，人们开始从他们的时钟中期待更多。他们想要更多的功能，如日历、闹钟和其他数字功能。因此，深入研究和检验电子钟的实用性和潜在应用至关重要。电子时钟语音广播系统是一种基于STM32微控制器的组合式闹钟。它是一种多功能的电子时钟，可显示温

5、度并提供语音通知。该系统已在日常生活中广泛使用，并已成为家庭和办公室设置的重要工具。随着技术的不断进步，随着对人工智能和物联网的关注，电子钟也在不断发展。它们现在提供了广泛的功能，极大地影响了人们生活的各个方面，包括学习、工作和娱乐。随着嵌入式开发相关技术的不断成熟，电子时钟的性能有了显著的提高。互联网时代的到来进一步增强了它的能力和功能。有鉴于此，本研究的目的是通过整合日历、闹钟、温度和其他功能来扩展传统电子钟的功能。因此，在物联网时代，电子钟的研究仍有很大的发展空间，具有广阔的市场前景。1.2 国内外研究现状及发展趋势1.2.1 国内外研究现状电子钟的发明在时间测量方面带来了一场重大的革命

6、。在早期，这种计时设备在人们的生活中无处不在，几乎是每个家庭的先决条件。然而，随着科学技术的进步，新的电子产品开始出现，逐渐取代了传统的电子钟。因此，曾经重要的电子钟开始失去其重要性。一方面，替代品出现了，使它们不再不可或缺。另一方面，电子产品之间的激烈竞争限制了电子钟的范围和相关性。这种市场动态的逐渐转变压缩了传统电子钟的空间。然而，在某些情况下，电子时钟仍然有用，特别是在网络接入有限的地区。这引发了嵌入式电子钟的发展，毫无疑问，嵌入式电子钟将在未来继续发展。最初，国外的电子时钟是由中小型集成电路组成的，制造商甚至使用专门的电子时钟芯片。随着我们进入21世纪，重点转向了制造多功能电子钟，这些

7、电子钟主要基于微控制器，以满足市场需求。其中一个重要的组成部分是微控制器，它因其清晰的功能而脱颖而出。它包含了单个开发板所需的所有功能。它还提供了多种功能扩展，并允许灵活编程。在电子时钟方面，STM32微控制器扮演着核心控制板的角色。它利用实时时钟实现精确的计时功能,然后在显示器上显示。在此基础上，可以在传统电子钟中加入其他功能，如温度显示和小时报警功能。12.2发展趋势在日常生活中，电钟通常被用作计时工具。随着当今市场上可供选择的电子产品种类繁多，对多功能电子钟的需求已经广泛。嵌入式技术的进步使电子钟能够集成其他功能，包括定时报警、温度显示等。这些时钟还提供各种其他功能，如日历和语音时间通知

8、。微控制器是一个能够集成所有模块的通用开发板，使用寿命延长，出现问题的可能性最小。这使得它适用于广泛的场景。在现代数字电子语音广播系统中，使用用户友好的数字显示器，同时提供时间和温度等信息显示。此外，它还包括时间语音广播和闹钟等功能，使其成为未来电子时钟的重要功能。1.3 主要研究内容及目标1.3.1 研究内容本设计的重点是以STM32F103微控制器为主要部件，建立一个电子时钟语音广播系统。STM32F103主控芯片在控制温度测量模块、屏幕、蜂鸣器和语音广播等各种外围模块方面发挥着至关重要的作用。通过对STM32F103芯片进行编程，我们能够控制微控制器IO端口的输入和输出电平。这使我们能够

9、修改存储在微控制器寄存器和功能模块中的值。我们的系统直接控制VS1053B音频编解码模块、DS18B20温度传感器和显示模块，以确保其正常工作。DS18B20温度传感器模块持续监测周围环境的温度，并将其显示在1.CD显示模块上。它利用STM32F103芯片上的RTC实时时钟来检索当前时间的，并通过VS1053B音频编解码器模块实时共享，并将其显示在显示模块上。此外，它能够设置闹钟并利用蜂鸣器提供提醒E1.应用知识包括C语言编程、单片机原理，电路原理等。13.2研究目标本次研究主要实现的目标有以下几点：1、通过按键可切换1.CD显示屏多个页面:时钟页面、日历页面、闹钟页面。2、时钟页面以指针方式

10、与数字两种方式显示，并在页面上显示当前的环境温度。3、闹钟支持设置2组以上，闹钟通过蜂鸣器进行提醒（PWM控制）。4、通过物理按键进行对时间、日期的调整和设定闹钟，还可以进行语音播报。本设计主要有以下几个模块组成：一，STM32F103单片机作为主控制部分的核心，内置RTC实时时间更新。二，显示屏幕模块1.CD显示屏，用来显示RTC时间，日历，温度等信息。三，温度传感器模块，用来测量周围环境温度。四，语音播报模块，播报整点时间。首先，本设计首先提供了一个介绍，包括主题选择、基础和意义。它还介绍了国内外的发展现状，以及发展趋势、研究内容和本项目的具体目标。接下来，对整个系统方案的选择进行了深入的

11、解释，包括每个模块的功能设计和工作流程。此外，还详细介绍了该模块的硬件电路和软件设计。设计要求包括选择主控芯片、显示模块和语音播报模块。系统总电路概述包括总电路的工作原理图和分析、整体框图以及STM32F103ZET6的系统介绍。语音播报模块的设计涉及VS1053B模块的选择。1.CD显示模块的设计需要考虑显示要求。蜂鸣器模块的设计要满足提示音需求。总电路图的设计将包含所有硬件模块的连接。程序总流程图的设计将展示软件部分的控制流程。编译和调试阶段涉及软件和各个硬件模块的调试。最后需要进行实物调试。第二章方案选择2.1硬件选择2.1.1主控芯片开发的主要重点在于主控制芯片，它应该包含广泛的功能，

12、同时保持经济可行性。在启动过程中，选择时钟和启动系统时钟，利用多个预分频器来调整AHB、高速APB（PB2）和低速APB（APMl）区域的频率。AHB和高速APB可达到的最大频率为72MHz,而低速APB的最大频率上限为36MHz。复位后，默认CPU时钟设置为内部8MHzRC振荡器。然而，也可以选择范围从4至U16MHz的外部时钟，该时钟具有故障监测功能。如果外部时钟被认为无效，它将与系统隔离，内部RC振荡器将自动激活。此设置允许软件在已启用的情况下接收相关中断。此外,P1.1.时钟提供了全面的中断管理功能，可根据需要加以利用。此外，还提供了一个外部中断/事件控制器（EXTI）,配备了19个边

13、缘检测器，用于生成中断/事件请求。每个中断线都能够独立配置其触发事件，无论是上升沿、下降沿还是双边沿。此外，还支持对这些中断线进行单独屏蔽。为了跟踪所有中断请求，有一个挂起寄存器来维护它们的状态。外设STM32F103RxSTM32F103VxSTM32F103ZxW(K?V)256384I512256384|512256384|512SRAM（K字力）486448644864FSMC（静态存储器控制播）无砂）1定时a通用4个CnM2,TIM3.TIM4.TIM5)品级控制2个(TIM1、TIM8)基本2个(TIM6、TIM7)通信接口SPl(FS产3个(SPi1、SPI2、SPI3).其中S

14、PI2和SP3可作为IJSjfivI2C2个(任1.ljC2)USART/UART5个(USART1、USART2,USART3.UART4.UART5)USB1个（USB2.0全连）CAN1个（2.0B主动）SDIO1个GPlOll518011212位ADC模块（通道数）3(16)3(16)3(21)12位DAC/换覆通道数）2(2)CpU短率72MHZ工2.0-3.6VI.作温度环境温收，-40C-*85C40C105(510)他海披r40C125t,(VJilOiX装彬式1.QFP64,W1.CSP641.QFP100.BGA1001.QFP144.BGA144图2-1STM32F103

15、部分器件功能和配置在本项目中，由于STM32F103xx系列的高容量，我们选择了STM32F103ZET6作为主控芯片。STM32F103ZET6芯片配备64KBSRAM和512KB闪存。它采用1.QFP封装，具有144个引脚。此外，它还包括5个串行端口、8个定时器、ADC、DAC、硬件SPI、硬件HC和其他外围设备。与普通STM32103C8T6芯片相比,该芯片提供了更多的资源，并且具有低功耗、低电压和出色的实时性能。此外，它更适合我们项目的要求。2.1.2温度传感模块方案一：DS18B20数字温度传感器是一种多功能的设备，可以适应不同的需求“久它提供了高水平的精度，误差范围为0.5。C,可以实现9-12位的分辨率。它有多种封装选择，包括更小的尺寸，可以在不同的电压水平下工作。传感器有一个内置的EEPROM,可存储分辨率设置和用户定义的报警温度，确保即使在电源故障后也能保留这些设置。DS18B20在最新一代温度传感器中脱颖而出，性能卓越，性价比极高。方案二：DS1822温度传感器，该传感器与DS18B20非常相似，因为它使用相同的软件。然而，DS18