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基于51单片机的语音播报时钟程序

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楼主
ID:1177203 发表于 2026-10-14 20:11 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
程序源码
  1. /*=====================================================================
  2. * STC15F204EA(28脚) 四位数码管语音时钟
  3. * 语音报时 / DS1302时钟 / 两键校时 / 闹钟蜂鸣
  4. *---------------------------------------------------------------------
  5. * 硬件连接(依原理图):
  6. *   数码管段选(共阳,低电平点亮): a=P2.0 b=P2.1 c=P2.2 d=P2.3
  7. *                                e=P2.4 f=P2.5 g=P2.6 dp=P2.7
  8. *   位选(8550驱动,低电平选通):   DS1=A1/P3.2  DS2=A2/P3.3
  9. *                                DS3=A3/P3.4  DS4=A4/P3.5  (时分显示)
  10. *   DS1302:  CE=P1.0  I/O=P1.1  SCLK=P1.2  (32768晶振,3V电池后备)
  11. *   蜂鸣器:  P1.5 (低电平响,有源蜂鸣器)
  12. *   按键:    S1=P3.1(另一端GND)  S2=P3.0(另一端GND)  与串口复用
  13. *   语音板:  P1四针插座 = P3.1(TXD) P3.0(RXD) GND 5V, 9600bps
  14. *            协议: SYN6288兼容 (0xFD+长度+GBK文本+异或和)
  15. *            若你的语音板协议不同,只需改 voice_build()/voice_send()
  16. *   空闲脚:  P1.3/P1.4(J01/J02) P3.6/P3.7(P3插座) P0.0/P0.1
  17. *---------------------------------------------------------------------
  18. * 按键操作:
  19. *   短按 S1: 小时+1(写入DS1302)      短按 S2: 分钟+1(秒清零)
  20. *   长按 S1(1秒): 进入/确认退出闹钟设置(退出时保存并开启闹钟)
  21. *   长按 S2(1秒): 正常模式-闹钟开/关; 设置模式-取消退出
  22. *   闹钟设置模式下: S1=闹钟时+1  S2=闹钟分+1  10秒无操作自动取消退出
  23. *   同时按住 S1+S2: 语音播报当前时间
  24. *   闹钟触发: 蜂鸣器响60秒,期间任意短按停止;触发时语音播报时间
  25. *   显示小数点(dp): 常亮=闹钟已开启  熄灭=闹钟关闭  快闪=闹钟设置中
  26. *---------------------------------------------------------------------
  27. * 注意: STC-ISP下载时内部IRC请选择 11.0592MHz (与下面 FOSC 一致),
  28. *       若用其他频率,需同步修改 FOSC 及两个定时器初值。
  29. *=====================================================================*/
  30. #include <reg51.h>
  31. #include <intrins.h>

  33. typedef unsigned char u8;
  34. typedef unsigned int  u16;

  36. #define FOSC      11059200UL        /* 内部IRC频率,须与STC-ISP设置一致 */
  37. #define KEY_LONG  200               /* 长按判定 200*5ms = 1秒 */

  39. sbit DS_CE   = P1^0;                /* DS1302 片选 */
  40. sbit DS_IO   = P1^1;                /* DS1302 数据 */
  41. sbit DS_SCLK = P1^2;                /* DS1302 时钟 */
  42. sbit BUZZER  = P1^5;                /* 蜂鸣器,低电平响 */
  43. sbit KEY_S1  = P3^1;                /* S1键(与TXD复用) */
  44. sbit KEY_S2  = P3^0;                /* S2键(与RXD复用) */

  46. /*------------------------- 数码管 -------------------------
  47. * 共阳管,段选低电平点亮: 段码表0-9 (bit0=a ... bit6=g, bit7=dp) */
  48. u8 code SEG_TAB[10] = {0xC0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,0x92,0x82,0xF8,0x80,0x90};
  49. u8 code DIG_SEL[4]  = {0x04,0x08,0x10,0x20};    /* 位选 A1-A4 = P3.2-P3.5 */

  51. u8 disp_buf[4] = {0xFF,0xFF,0xFF,0xFF};         /* 显示缓冲(DS1-DS4) */
  52. u8 dp_mask = 0xFF;                              /* 0xFF=dp灭 0x7F=dp亮 */

  54. /*------------------------- 全局变量 -------------------------*/
  55. volatile u8 tick2ms = 0;                        /* 2ms节拍(按键用) */
  56. volatile u8 rd_tick = 0;                        /* 250ms节拍(读时钟用) */

  58. u8 hh = 12, mm = 0, ss = 0, last_ss = 0xFF;     /* 当前时间 */
  59. u8 alarm_h = 7, alarm_m = 0;                    /* 闹钟时间(存DS1302 RAM) */
  60. bit  alarm_on = 0;                              /* 闹钟使能 */
  61. bit  ring_on = 0, ring_done = 0;                /* 响铃状态/本次已触发 */
  62. u8   ring_sec = 0;

  64. u8   mode = 0;                                  /* 0正常 1闹钟设置 */
  65. u16  mode_idle = 0;                             /* 设置模式无操作计时 */
  66. bit  dp_blink = 0;
  67. u8   blink_t = 0;

  69. u8   k1_db = 0, k2_db = 0;                      /* 按键按下计时(5ms单位) */
  70. bit  k1_long = 0, k2_long = 0, combo = 0;

  72. bit  voice_req = 0, voice_alarm = 0;            /* 语音请求/是否闹钟播报 */
  73. u8   vbuf[36];
  74. u8   vlen;

  76. /*========================= DS1302 驱动 =========================*/
  77. void ds_write_byte(u8 dat)
  78. {
  79.     u8 i;
  80.     for (i = 0; i < 8; i++) {
  81.         DS_SCLK = 0;
  82.         DS_IO = dat & 0x01;
  83.         dat >>= 1;
  84.         _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_();
  85.         DS_SCLK = 1;
  86.         _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_();
  87.     }
  88. }

  90. u8 ds_read_byte(void)
  91. {
  92.     u8 i, dat = 0;
  93.     DS_IO = 1;                          /* 准双向口,先写1再读 */
  94.     for (i = 0; i < 8; i++) {
  95.         DS_SCLK = 1;
  96.         DS_SCLK = 0;                    /* 下降沿后DS1302输出数据 */
  97.         _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_();
  98.         dat >>= 1;
  99.         if (DS_IO) dat |= 0x80;
  100.     }
  101.     return dat;
  102. }

  104. void ds_write(u8 reg, u8 dat)
  105. {
  106.     DS_CE = 0; DS_SCLK = 0; DS_CE = 1;
  107.     ds_write_byte(reg);
  108.     ds_write_byte(dat);
  109.     DS_CE = 0;
  110. }

  112. u8 ds_read(u8 reg)
  113. {
  114.     u8 dat;
  115.     DS_CE = 0; DS_SCLK = 0; DS_CE = 1;
  116.     ds_write_byte(reg | 0x01);
  117.     dat = ds_read_byte();
  118.     DS_CE = 0;
  119.     return dat;
  120. }

  122. u8 dec_to_bcd(u8 v) { return (v / 10) << 4 | v % 10; }
  123. u8 bcd_to_dec(u8 v) { return (v >> 4) * 10 + (v & 0x0F); }

  125. /* 初始化:关写保护;时钟停振或数据无效则写默认12:00:00(24小时制) */
  126. void ds1302_init(void)
  127. {
  128.     u8 s, h, m;
  129.     DS_CE = 0; DS_SCLK = 0;
  130.     ds_write(0x8E, 0x00);
  131.     s = ds_read(0x81);
  132.     h = ds_read(0x85);
  133.     m = ds_read(0x83);
  134.     if ((s & 0x80) || (h & 0x80) ||
  135.         (h & 0x3F) > 0x23 || (m & 0x7F) > 0x59) {
  136.         ds_write(0x84, 0x12);
  137.         ds_write(0x82, 0x00);
  138.         ds_write(0x80, 0x00);           /* CH=0 启动时钟 */
  139.     }
  140. }

  142. void read_time(void)
  143. {
  144.     ss = bcd_to_dec(ds_read(0x81) & 0x7F);
  145.     mm = bcd_to_dec(ds_read(0x83) & 0x7F);
  146.     hh = bcd_to_dec(ds_read(0x85) & 0x3F);
  147. }

  149. /* 闹钟数据存于DS1302内部RAM,掉电不丢失 */
  150. void alarm_save(void)
  151. {
  152.     ds_write(0xC0, alarm_h);
  153.     ds_write(0xC2, alarm_m);
  154.     ds_write(0xC4, (u8)alarm_on);
  155. }

  157. void alarm_load(void)
  158. {
  159.     alarm_h  = ds_read(0xC1);
  160.     alarm_m  = ds_read(0xC3);
  161.     alarm_on = ds_read(0xC5) ? 1 : 0;
  162.     if (alarm_h > 23 || alarm_m > 59) {         /* RAM无效则给默认值 */
  163.         alarm_h = 7; alarm_m = 0; alarm_on = 0;
  164.         alarm_save();
  165.     }
  166. }

  168. /*========================= 语音播报 ==========================
  169. * SYN6288兼容: 0xFD + 长度高 + 长度低 + GBK文本 + 异或校验, 9600bps
  170. * 其他语音板只需改此文件中 T_xxx 文本与 voice_send() 发送格式 */
  171. u8 code T_NOW[]   = {0xCF,0xD6,0xD4,0xDA,0xCA,0xB1,0xBC,0xE4};           /* 现在时间 */
  172. u8 code T_ALARM[] = {0xC4,0xD6,0xD6,0xD3,0xCA,0xB1,0xBC,0xE4,0xB5,0xBD}; /* 闹钟时间到 */
  173. u8 code T_COMMA[] = {0xA3,0xAC};                                         /* ，     */
  174. u8 code T_DIAN[]  = {0xB5,0xE3};                                         /* 点     */
  175. u8 code T_FEN[]   = {0xB7,0xD6};                                         /* 分     */
  176. u8 code T_ZHENG[] = {0xD5,0xFB};                                         /* 整     */

  178. void vpush(u8 code *p, u8 n)
  179. {
  180.     while (n--) vbuf[vlen++] = *p++;
  181. }

  183. void vnum(u8 v)                         /* 数字转ASCII,不补零 */
  184. {
  185.     if (v >= 10) vbuf[vlen++] = '0' + v / 10;
  186.     vbuf[vlen++] = '0' + v % 10;
  187. }

  189. void voice_build(u8 is_alarm)
  190. {
  191.     vlen = 0;
  192.     if (is_alarm) {
  193.         vpush(T_ALARM, sizeof(T_ALARM));
  194.         vpush(T_COMMA, sizeof(T_COMMA));
  195.     }
  196.     vpush(T_NOW, sizeof(T_NOW));
  197.     vnum(hh);
  198.     vpush(T_DIAN, sizeof(T_DIAN));
  199.     vnum(mm);
  200.     vpush(mm ? T_FEN : T_ZHENG, sizeof(T_FEN));
  201. }

  203. void voice_send(void)
  204. {
  205.     u8 i, chk;
  206.     chk = 0 ^ vlen;                     /* 长度高字节为0 */
  207.     TI = 0; SBUF = 0xFD; while (!TI);
  208.     TI = 0; SBUF = 0;    while (!TI);
  209.     TI = 0; SBUF = vlen; while (!TI);
  210.     for (i = 0; i < vlen; i++) {
  211.         chk ^= vbuf[i];
  212.         TI = 0; SBUF = vbuf[i]; while (!TI);
  213.     }
  214.     TI = 0; SBUF = chk; while (!TI);
  215. }

  217. /*========================= 显示与节拍 =========================*/
  218. void Timer0_ISR(void) interrupt 1
  219. {
  220.     static u8 pos = 0;
  221.     TH0 = 0xF8; TL0 = 0xCC;             /* 2ms @11.0592M 12T */
  222.     P3 |= 0x3C;                         /* 关全部位选(P3.2-P3.5) */
  223.     P2 = 0xFF;                          /* 消隐 */
  224.     P2 = disp_buf[pos] & dp_mask;
  225.     P3 &= ~DIG_SEL[pos];                /* 开当前位 */
  226.     pos = (pos + 1) & 0x03;
  227.     tick2ms++;
  228.     rd_tick++;
  229. }

  231. void update_display(void)
  232. {
  233.     u8 h, m;
  234.     if (mode == 0) { h = hh; m = mm; }
  235.     else           { h = alarm_h; m = alarm_m; }
  236.     disp_buf[0] = SEG_TAB[h / 10];
  237.     disp_buf[1] = SEG_TAB[h % 10];
  238.     disp_buf[2] = SEG_TAB[m / 10];
  239.     disp_buf[3] = SEG_TAB[m % 10];
  240. }

  242. void ring_off(void)
  243. {
  244.     ring_on = 0;
  245.     BUZZER = 1;
  246. }

  248. /*========================= 按键处理 ==========================*/
  249. void key_scan(void)                     /* 每5ms调用一次, 0=按下 */
  250. {
  251.     if (mode && (!KEY_S1 || !KEY_S2)) mode_idle = 0;

  253.     /* 同时按住两键>100ms: 语音报当前时间 */
  254.     if (!KEY_S1 && !KEY_S2) {
  255.         if (k1_db >= 20 && k2_db >= 20 && !combo && !k1_long && !k2_long) {
  256.             combo = 1;
  257.             if (ring_on) ring_off();
  258.             voice_req = 1;
  259.             voice_alarm = 0;
  260.         }
  261.     } else if (KEY_S1 && KEY_S2) {
  262.         combo = 0;
  263.     }

  265.     /* ---- S1 ---- */
  266.     if (!KEY_S1) {
  267.         if (k1_db < 250) k1_db++;
  268.         if (k1_db == KEY_LONG && !combo && !k1_long) {
  269.             k1_long = 1;
  270.             if (ring_on)       ring_off();
  271.             else if (mode == 0) { mode = 1; mode_idle = 0; }        /* 进设置 */
  272.             else { alarm_save(); alarm_on = 1; mode = 0; }          /* 确认退出 */
  273.         }
  274.     } else {
  275.         if (k1_db >= 4 && k1_db < KEY_LONG && !combo && !k1_long) { /* 短按 */
  276.             if (ring_on) ring_off();
  277.             else if (mode == 0) {
  278.                 hh++; if (hh > 23) hh = 0;
  279.                 ds_write(0x84, dec_to_bcd(hh));
  280.             } else {
  281.                 alarm_h++; if (alarm_h > 23) alarm_h = 0;
  282.             }
  283.         }
  284.         k1_db = 0; k1_long = 0;
  285.     }

  287.     /* ---- S2 ---- */
  288.     if (!KEY_S2) {
  289.         if (k2_db < 250) k2_db++;
  290.         if (k2_db == KEY_LONG && !combo && !k2_long) {
  291.             k2_long = 1;
  292.             if (mode == 0) {
  293.                 alarm_on = !alarm_on;   /* 长按S2: 闹钟开/关 */
  294.                 alarm_save();
  295.             } else {
  296.                 mode = 0;               /* 设置模式长按S2: 取消退出 */
  297.             }
  298.         }
  299.     } else {
  300.         if (k2_db >= 4 && k2_db < KEY_LONG && !combo && !k2_long) { /* 短按 */
  301.             if (ring_on) ring_off();
  302.             else if (mode == 0) {
  303.                 mm++; if (mm > 59) mm = 0;
  304.                 ds_write(0x82, dec_to_bcd(mm));
  305.                 ds_write(0x80, 0x00);   /* 秒清零,便于对准 */
  306.             } else {
  307.                 alarm_m++; if (alarm_m > 59) alarm_m = 0;
  308.             }
  309.         }
  310.         k2_db = 0; k2_long = 0;
  311.     }
  312. }

  314. /*============================= 主程序 =============================*/
  315. void main(void)
  316. {
  317.     P1 = 0xFF; P2 = 0xFF; P3 = 0xFF;    /* 全部置高(蜂鸣器不响,显示消隐) */

  319.     /* T0: 方式1,12T,2ms中断,用于扫描与节拍 */
  320.     TMOD &= 0xF0;
  321.     TH0 = 0xF8; TL0 = 0xCC;
  322.     ET0 = 1; TR0 = 1;

  324.     /* T1: 方式2,12T,作UART波特率发生器 9600bps @11.0592M */
  325.     TMOD &= 0x0F;
  326.     TMOD |= 0x20;
  327.     TH1 = 0xFD; TL1 = 0xFD;
  328.     SCON = 0x40;                        /* 方式1,不开接收 */
  329.     TR1 = 1;

  331.     ds1302_init();
  332.     alarm_load();
  333.     read_time();
  334.     update_display();
  335.     EA = 1;

  337.     while (1) {
  338.         /*---- 250ms: 读时钟/闹钟判断 ----*/
  339.         if (rd_tick >= 125) {
  340.             rd_tick = 0;
  341.             read_time();
  342.             if (ss != last_ss) {                /* 每秒事件 */
  343.                 last_ss = ss;
  344.                 if (ring_on && ++ring_sec >= 60) ring_off();
  345.             }
  346.             if (alarm_on && !ring_on) {
  347.                 if (hh == alarm_h && mm == alarm_m && ss < 2 && !ring_done) {
  348.                     ring_done = 1;              /* 触发闹钟 */
  349.                     ring_on = 1;
  350.                     BUZZER = 0;
  351.                     ring_sec = 0;
  352.                     voice_req = 1;
  353.                     voice_alarm = 1;
  354.                 }
  355.             } else {
  356.                 if (hh != alarm_h || mm != alarm_m) ring_done = 0;
  357.             }
  358.         }

  360.         /*---- 5ms: 按键/设置超时/小数点闪烁 ----*/
  361.         if (tick2ms >= 5) {
  362.             tick2ms -= 5;
  363.             key_scan();
  364.             if (mode) {                          /* 设置模式10秒无操作退出 */
  365.                 if (++mode_idle >= 2000) { mode = 0; mode_idle = 0; }
  366.             } else {
  367.                 mode_idle = 0;
  368.             }
  369.             if (++blink_t >= 50) {               /* 250ms翻转 */
  370.                 blink_t = 0;
  371.                 dp_blink = !dp_blink;
  372.             }
  373.             if (mode) dp_mask = dp_blink ? 0x7F : 0xFF;
  374.             else      dp_mask = alarm_on ? 0x7F : 0xFF;
  375.         }

  377.         /*---- 语音发送(须等两键都释放,因为按键与串口复用) ----*/
  378.         if (voice_req && KEY_S1 && KEY_S2) {
  379.             voice_build(voice_alarm);
  380.             voice_send();
  381.             voice_req = 0;
  382.         }

  384.         update_display();
  385.     }
  386. }
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