Điều khiển thiết bị bằng tiếng nói dùng vi Điều khiển 8951

Bộ tổng hợp tiếng nói ngay lập tức sẽ bắt đầu dọc trình tự sửa chữa trong bộ nhớ để hướng dẫn thao tác cách thức sửa chữa hư hỏng riêng biệt ấy cho các cán bộ kỹ thuật, Sẽ đạt được nhữn

BO GIAO DUC VA DAO TAO TRUONG DAI HOC SU’ PHAM KY THUAT

THÀNH PHÓ HÒ CHÍ MINH

HGMUIIE

ĐỎ ÁN TÓT NGHIỆP NGÀNH LUẬN VĂN TÓT NGHIỆP

DIEU KHIEN THIET BI BANG TIENG NOI DUNG VI DIEU KHIEN 8951

GVHD: NGUYEN DINH PHU SVTH: TRƯƠNG NGỌC ANH

<XL OOOS:

TP Hồ Chí Minh, tháng 3/2001

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI.HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH

lu

tiếc

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Dé thi:

ĐIỀU KHIỂ THIẾT:BỊ BẰNG TIẾNG NÓI

DUNG VI DIEU KHIEN 8951

Bộ Giáo Dục Và Đào Tạo Cộng Hòa Xã Hội Chủ Nghĩa Việt Nam Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Độc Lập - Tự Do ~ Hạnh Phúc

KHOA ĐIỆN

BỘ MÔN ĐIỆN - ĐIỆN TỬ

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Hộ và tên: TRƯƠNG NGỌC ANH

NGUYÊN ĐĂNG KHANH

NGUYEN MANILBAO

Lép c 9N KDĐ

L Tên để tài cc ĐỊẾU KHIỂN THIẾ F BỊ BẰNG TIẾNG NÓI

DUNG VEDIEU REUEN 8951

,5 Cán bộ hướng din : NGUYEN DINH PHU

, 6 Ngày giao nhiệm vụ : 8/1/2001

7 Ngày hoàn thành nhiệm vụ : 03/03/2001

Cán bộ hướng dẫn ký tên Thông qua bộ môn

Ngày 3 tháng 3 năm 2001

Chủ nhiệm bộ môn

Ly BL aK Spee eh lhl

NHAN XET CUA GIAO VIEN HUGNG DAN

Giáo viên hướng dẫn $ NGUYÊN ĐÌNH PHÚ

Họ và tên sinh viên : TRUONG NGQC ANH

NGUYEN DANG KHANH NGUYEN MANH BAO

Lép :97N KDD

Tên để tài :

Nội dụng luận vấn tốt nghiệp

Nhận xét của giáo viên hưởng dẫn :

Giáo viên hướng đẫn

Giáo viên hướng dẫn Ệ NGUYÊN ĐÌNH PHÚ

Họ và tên sinh viên :— TRƯƠNG NGỌC ANH

NGUYEN MANH BAO

Lớp : 97N KĐĐ

hự luận vấn tối nghiệp :

Nhận xét củu giáo viên hướng din:

Giáo viên duyệt

Tdi Cam Oa

ng sust Khoa hye (1992-2001) tal Ayruang Fai

m KE 5huật Ấp'HCỤC với sự giúp đữ của

qui Khẩy cô về giáo viên hướng đản về mọi mát tử nhiều phía

‘Hye Su ¢

VÀ nhất 1a trong thật gian thực hiện để tải, nến để tải đã

được Hoàn thành du thầi giản qui định, Fm xin chan thank cẩm lạ đến

‘Bo mon Prgn = Pign tứ cùng tất cả qut thấy có

trông khoa xĐMtện đã giảng đạy những kiến thức chuyên môn lầm cð xổ để thục hiện tốt luận văn tốt nghiệp và đã tạo

điểu kiện thuận lợi cho em hoàn tất khóa học

biệt, Øhẩy NGUYEN HANH 094 -

gldo viên hướng đẫn để tài đã nhiệt tình giúp đỡ và cho em

những lồi chỉ dạy qúi báu, giúp em định Rướng tốt trong khí

thực hiện luận văn

Đất cả bạn bè đã giúp đồ và động viên trong suốt

quá trình lầm luận văn tốt nghiệp

Op Hd Chi Minh, tháng 5 năm 2001

Si viên thực hiện

Ørương Ngọc Anh

Nguyễn Ding Kank

Nguyén Hank Bao

MUC LUC

PHAN GIGI THIEU

co Nhiém yu ludn vin tot nghiệp

ø_ Bảng nhận xét của giáo viên hướng dẫn

œ_ Bảng nhận xét của giáo viên phản biện

a Lời cảm tụ

PHẦN NỘI DUNG

PHANH =: COSGTY EUAN,

A, Giải thiểu các ky thuật nhân dụng giọng nói

H Giới thiệu các tịnh Kiến chính sử dụng trong mạch

PHẨN HE; PHIỆT KẾ VÀ TH CÔNG

Chương Ï: PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ

L Mục đích cửa để tài

II Thiếtkế bộ lọc băng thông

II Thiết kế mạch chuyển đổi tương tự sang số

IV Thiết kế khối xử lý trung tâm dùng vi điều khiển 8951

V Mạch tạo tiếng nói mẫu

VI Mạch truy xuất các câu lệnh điều khiển

VI Khối điều khiển động lực

VIH Khối điểu khiển thiết bị điện công tắc bên ngoài

IX Sơ đổ nguyên lý tổng quát

én 8

bã ChươngHI: THIẾT KẾ PHẨNMỀM

IV Thang phẩtni

*'TÄI LIỆU THAM KHẢO

Điều khiển thiết bị bằng tiếng nói ding vi didu khign 8951 Trang 9

1.ĐẶT VẤN ĐỀ :

Khoa học kỹ thuật ngày càng phát triển không ngừng Nhất là lĩnh vực điện tử, tin học, các hệ thống vi xử lý đã đem lại cho nhân loại biết bao trong dung, Va tuyệt vời hơn nữa, vấn để xử lý tiếng nói đã đưa các ứng dụng thêm phong phú hơn Chẳng hạn các bảng tái hiện điện báo trong xe lửa, ôtô, mấy bay, đổ chơi, trong văn phòng, trong các máy bán hàng tự động sẽ phát ra những lời nói rô ràng tự nhiên hơn chuông, còi hay đèn nhiều Các thiết bị máy móc trong công nghiệp phát ra tiếng nói hướng dẫn nhân viên làm việc sẽ chính xác và tạo cảm hứng đạt năng suất cao

Việc nhận biết và xử lý giong nói ra dời - kỹ thuật mới mà từ lâu còn là chuyện không tưởng nay đã được triển khai mạnh mẽ dã và đang du nhập nhanh chóng vào đời

4 thêm nhiều chức năng ; người bạn, người giúp việc, người bảo

sống thực, Máy móc sẽ

Vệ Máy múc xế nghe lệnh của chính chủ mình để đọc truyền, mở nhac, nấu thức ấn, pha

cà phê, mủ nghề và nh điện thoại

Đi nhiền, vẫn vn nhiều van đc kề thuat cần phần giải quyết, Nhưng tình hình chung cho thấy công nghệ xứ ý, tổng họp và ghán đàng piong nói sẽ thay đổi sáu sắc vách con

người xử dụng niÃv mắc, Tiển vong đàng kể là máy móc này dễ sử dụng, đặc biết đổi với những người khiếm thị, những ngườn tần tật không dùng được bán phím hoặc đối lay dang

bận làm chuyên gì đỏ, những người thường xuyên phải ra các lệnh điều š iến vữa phải

chuẩn bị thự tữ, vữa phảt đưa sỗ Hiệu vào máy tính cũng như các kỹ thuật viền phòng thí

nghiệm và các nhà piao dịch tầt chính v.v,

1 TAM QUAN TRONG CUA VAN DE :

Ngày này những ứng dụng tổng hợp xử lý tiếng nói là vô tận : Đó là những ứng dụng

trong viễn thông, thiết bị máy móc tự động trong các máy văn phòng, máy đếm, sản phẩm tiêu thụ, sự trang bị máy đo, phương tiện giảng dạy, đồng hổ, sự phiên dịch ngón ngữ, ảnh hưởng lẫn nhau giữa giọng nói trong các thiết bị ngoại vi (nhập xuất ) ra từ máy tính, sự

trang bị máy do, bằng tn hiệu điện báo ngành hàng hải và hàng không, bộ phận khứ hồi tiếng nói đối với ngân hàng, thông báo thời tiết và thời gian, thang máy, tàu lửa, hệ thống đường xe điện ngầm, đổ chơi, hệ thống báo hỏa và cảnh sát cấp cứu, v.v Danh sách các ngành ứng dụng ngày càng nhiều ra

Trong trang thiết bị máy đo, bộ tổng hợp tiếng nói là dụng cụ rất quan trọng Khi sự

hư hỏng xắy ra trong hệ thống kiểm tra Bộ tổng hợp tiếng nói ngay lập tức sẽ bắt đầu dọc

trình tự sửa chữa trong bộ nhớ để hướng dẫn thao tác cách thức sửa chữa hư hỏng riêng biệt ấy cho các cán bộ kỹ thuật, Sẽ đạt được những lợi ích lớn, nếu bộ tổng hợp tiếng nói

được đặt trong trạm điện, nhà máy hạt nhân hoặc nơi mà người sử dụng phải kiểm tra vô

số các thao tác điều khiển, Ở đây, bộ tổng hợp tiếng nói làm tăng khả năng cửa thao tác viên để đáp ứng một cách nhanh chóng và đúng đắn trong việc mở rộng hết giới hạn

thông thường của nó,

tương Ngọc Anh - Nguyễn Dãng Khenh - Nguyễn Mạnh Bảo

Điều khiển thiết bị bằng tiếng nói đùng vi điều khiển 8951 Trang 10 Trong công nghiệp, bộ tổng hợp tiếng nói có thể được sử dụng để làm tăng năng

suất bằng cách đưa ra những thông báo trò chuyện về cách thu thập sẵn phẩm riêng, do đó người sử dụng rảnh rang làm các công việc khác

Vào đầu năm 1980 người ta sử dụng hệ thống thông báo trên xe ô tô để nhắc nhở kiểm tra bộ kích thích điện và tình trạng máy móc của xe cộ Cũng ứng dụng giống như

vậy cho máy bay, trong đó tiếng nói nhân tạo hướng dẫn phương hướng cho phi công

chẳng hạn như "hạ xuống chậm lại", "bay lên" hay những chỉ dẫn khác Tốc độ lĩnh vực

xử lý tiếng nói nhanh chóng và tạo ra các ứng dụng có giá trị hiện tại thiết thực trong đời

thet ke tiie phầm lầy đặc trưng tín hiệu

Từ những tình hình thứ tế rên, hệ thống diễu khiển thiết bị băng t 2i ngày nay

cn kha meh me, cay thiết bị điều khiến bằng tiếng nói còn quá it, chỉ ứng

dụng chủ yếu vào máy nt dé nhận dạng văn bản và chưa thực sự là mớt sản phẩm phổ

biển trong dân dung là do gúi thành sẵn phẩm còn quá cao,

Nuất phát từ nhú cầu thực tế đó, nhóm thực hiện quyết định chọn để t¿i : “Điều

khiển thiế

phẩm có độ tín cậy cao nhưng giá thành sắn phẩm hạ nhằm nâng cao đời sống hị bằng tiếng nói dùng vi điều khiển 8951” với mục đích tạo ra mót sản

lên ích cho con người, gói phần vào công cuộc công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước,

II GIỚI HẠN VẤN ĐỂ :

Với lượng thời gian cho phép, tài liệu tham khảo khan hiếm, và vấn để còn mới mẽ

nên nhóm thực hiện chỉ nghiên cứu phương pháp lưu trữ và xử lý tiếng nói ở phần cơ bản

Nhóm thực hiện lựa chọn phương pháp lưu trữ tiếng nói bằng bộ nhớ EPROM vì

EPROM không những đáp ứng được các yêu câu trên mà còn thực hiện được quá trình thu

_ nạp lại dữ liệu tiếng nói nhiễu lân và mạch điện truy xuất đơn giản

| 8inh viên thực hiện : Trương Ngọc Ảnh - Nguyễn Dăng Khanh - Nguyễn Mạnh Bảo

Điều khiển thiết bị bằng tiếng nói đùng 9i điều khign 8951 Trang 11

Có 2 phương án để lưu.trữ tiếng nói vào EPROM : dùng một bộ nhớ có dung lượng lớn để lưu tất cả các lệnh hoặc dùng nhiều bộ nhớ và mỗi bộ nhớ chứa một lệnh Ở đây, nhóm thực hiện sử dụng nhiều EPROM vì dễ dàng nạp lại dữ liệu nào cân thay đổi (khi ta

thay đổi thiết bị điểu khiển) mà không cần phải nạp lại hết

Như vậy với phương pháp lưu lưu trữ tiếng nói bang EPROM thi vấn để còn tổn tại

là kỹ thuật biến đổi A/D và lưu trữ vao trong EPROM, Do 46 nhém phai tự nghiên cứu và thiết kế quá trình lưu trữ vào trong EPROM Quá trình này được trình bày ở phần nội dung

Để hệ thống nhận dạng dược lẻnh một cách chính xác, ta phải lưu trữ nội dung lệnh

và đem đi so sánh khí có lệnh đúc từ micro vào, quá trình so sánh này được thực hiện thông qua bộ vì điểu khiển R9ST, vấn để còn tổn tai là làm thế nào dự liệu nhập vào tương ứng với lệnh có sẵn trong hệ nhà hệ thống, Quá trình này được giải quyết cụ thể ö phần

nội dung,

Điều khiển thiết bị bằng Hếng néi dig vi didu khiển 8951 Trang 13

A GIỚI THIÊU CÁC KỸ THUẬT NHÂN DẠNG ĐỌNG NÓI:

Ngày nay, công nghệ nhận dạng giọng nói này đang dần dẫn ứng dụng nhiều trong

cuộc sống Nhiều công ty đưa ra các hệ thống nhận dạng cho phép chúng ta thêm dữ liệu

hay các lệnh vào trong máy tính bằng giọng nói của mình Tiếng ổn nền, các từ hiểu lắm hay các từ đơn vị không thể nhận ra trở thành nhân tố quan trọng khi lựa chọn hệ thống

nhận dạng giọng nói, chẳng hạn các nhà sản xuất chỉ đưa ra số từ giới hạn mà có thể nhận

dạng được bởi hệ thống Các vấn để

này đất giá hơn kỹ thuật tưởng ứng của nó, (tổng hợp tiếng nói) do kỹ thuật thiết kế đạt

t hợp với sự nhân dạng giọng nói làm cho kỹ thuật

được kết quả và Kỹ thuật công nghệ đã dùng

Sự nhân dạng giong nói cỏ thế được ứng dụng trong các lĩnh vực san đây ; các trạm kiểm tra trong các nhà máy, lôi vào đức bến, tự đồng hóa văn phòng, bứa chính viễn thong

+ THẬI vậy, với hệ thông foneand cia hang Sprint, thay vi quay 36, ta o4 thé ra lénh cho

đeo bộ tại kèm nền và ra lệnh

"huyển sang dự án X” Máy tính sẽ nghe theo lời yếu

cầu đỏ và tài liệu của dự án sẽ xuất hiện trên màn hình

Công nghệ nhận biết lời nói đang tiếp cận với máy tính cá nhân Đây là cách nhanh

hơn để dưa số liệu vào hoặc lấy chúng ra khỏi máy tính so với lao động bằng tay và giải phóng đôi lay người sử dụng máy tính cho việc khác Tiểm năng trong tương lai máy tính

lúc đó có thể hiểu được các khẩu lệnh khẩn cấp, phía trước tài xế xe hơi sẽ có một vi

mạch tự động trả lời được khi hỏi hướng đi và trong nhà mọi người sẽ có tấm lịch biết nhắc những việc chưa làm khi bạn lên tiếng hỏi

Các hệ thống nhận dạng tiếng nói được chia ra làm hai loại : giọng nói phụ thuộc (speaker dependenD) và giọng nói độc lập (speaker independent) Đối với các

hệ thống giọng nói phụ thuộc, người sử dụng phải hoàn chỉnh thiết bị để nó có thể

nhận dạng các tử, các âm hay các cụm từ Trái lại, các sẩn phẩm loại giọng nói độc lập có thể nhận đạng giọng nói với các độ cao âm thanh, dấu trọng âm khác nhau

mà nhân viên sử dụng không cân chuẩn bị (training) Kết quả của giọng nói độc lập

có điểm bất lợi là xử lý từ vựng nhỏ hơn khi nhận đạng Một cách lý tưởng, hệ thống

nhận dạng giọng nói thật šự tổng quát có khả năng nhận dạng từ vựng của các từ

lớn, độc lập với giọng nói người dùng

—

Sinh viên thực

Điều khiển thiét bi bang tiéng ndi ding vi diéu khiển 8951 Trang 14

GIỌNG NÓI jlo te WANG |) BO CHuYeN |

Vi xử lý công suất lớn có thể thực hiện chức năng trong sơ đổ khối, nghĩa là :

% Sự chuyển đổi ứn hiệu giọng nói tương ứng ở đầu vào thành dạng số bằng sự lấy

mau,

‘Sv nén hay chon loc dữ liệu thích hợp đối với sự xử lý theo sau,

% Sự tính toán giới hạn từ

s* Sự phát hiện cấu hình trong phạm vi từ

s* Sự nhận dạng cấu hình (Pattern classification),

# Sự kết hợp thứ tự cấu hình các từ trong từ vựng,

Cổng vào được hình thành bởi bộ tiển khuếch đại micro liên tục bằng bộ lọc thông thấp dùng để suy giảm các tần số trên 8KHz Bộ chuyển đổi A/D biến đổi đâu

vào giọng nói thành sự biểu diễn bằng số đối với chu kỳ thời gian Bây giờ, bộ xử lý

phát hiện các đỉnh cực đại và cực tiểu của tín hiệu và các biên độ dự trữ của nó và

khoảng thời gian giữa các đỉnh Cuối cùng, máy tính chính (trung tâm) dùng tuân tự

“định

Điều khiển thiết bị bằng Hếng nói dimg vi digu khign 8951 =——= —=—-=ễ—_ Trang 15

các thông số để xác định từ nào được nói Tùy thuộc vào ứng dụng của hệ thống

nhận đạng giọng nói mà hệ thống thực tế được điều khiển mỗi khi từ đã nói được

nhận dạng Chu kỳ lay mau (sampling rate) va độ phân giải thời gian mong muốn (desired time resolution) sẽ xác định yêu câu tốc độ và số bit của bộ chuyển đổi

A/D Kỹ thuật chuyển đổi truyền cấp tốc (flash converter technique) đử nhanh đối với giọng nói mẫu Bởi vì chu kỳ lấy mẫu cực tiểu tân số 6KHz là cần thiết nền thời gian chuyển đối phải bằng hay íLhơn 166.7s

Sự biến digu denta (DM : Deka modulation) ding để giảm bớt tổng số dữ liệu

ngăn chặn sự quá tải của hộ xứ lý Phường cách này mã hóa sự hiến đổi vì phân về

giá trị tín hiểu giữa các khoảng lây mẫu, Nên giá trị ví phần ít hơn giá trị định trước

thì dữ liệu không được mã hóa, do đó Kỹ thuật này giảm tổng số dữ liệu đối vđi các

dữ liệu biến đểu chậm chấp, Hài các đang sông giong nói bao góm nhiều dữ liệu dư

thừa, nền các chủ Kỳ vến làng đài đước dược rấi bởi cde Am thank ma thay đổi độ cao chim cham, Qua tink DM thừa nhân dạng sóng giong nói đấu có đó đốc

hoàn toàn đứn điện và có thể đoán tước, Đăng lê chứa 8 hay 1 đữ liều trong

eta mau mdi kin hon, bo wit ty lau trữ giá trị bịt 1, Ngược lại, nếu biến độ mẫu thấp

hơn thì bịt D về được đưa vào bộ nhớ,

“Trong thực tiễn, DM được bổ sung một bộ lấy tích phân có đầu vào hằng số với cực tính đảo ngược Tính chính xác của phương pháp này tùy thuộc vào tấn số của xung cloek và giá trị tích phân của điện áp Như vậy, tổng số dữ liệu được giảm một

cách đáng kể, bằng 2Kbyte/s đối với các tín hiệu giọng nói Một điểm bất lợi của kỹ

thuật này là chỉ có một bit đơn thay đổi giữa các mẫu Chu kỳ lấy mẫu ắt hẳn phải

đủ nhanh để không bổ sót một thông tin quan trọng nào ở dữ liệu đầu vào,

Kỹ thuật mang tên sự biến điệu mã hiệu xung (differential pulse code modulation DPCM) cho phép nhiều bit đơn khác nhau hơn giữa các mẫu đã lưu trữ, bởi vậy nó cho phép biến đổi nhiều hơn dạng sóng đầu vào trước khi sự biến đạng

phức tạp (severe distortion) nao đặt vào

Hiện nay một bộ chuyển đổi A/D truyền tin cấp tốc nhanh nhất có chu kỳ lấy mẫu khoảng giữa 100 và 500 Hz Các mạng thần kinh (neural nẹtwork) có đủ điểu kiện riêng biệt để ứng dụng trong việc nhận dạng và xử lý tiếng nói, nhận dạng hình

anh (image recognition) và điểu khiển robot Mạng thần kinh dùng để phát hiện sự

hiện điện cửa giọng nói trong tiếng ổn

Sioh vign thie biện: Trương Ngoo Aah = Nguyen Deng Khanh — Ngo

Điều khién thiét bi bang téiig néi ding vi điều khiển 8951 Trang 16

Sự mã hóa đoán trước tuyến tính (LPC : Linear Predictive Coding) là nhân tố

quan trọng trong việc tổng hợp, nhận dạng và mã hóa tiếng nói Kỹ thuật LPC rút

gọn các thuật toán và các cấu trúc bộ lọc cần thiết để tạo tiếng nói tổng hợp Trong

sự nhận dạng giọng nói, các tham số cửa LPC chứa các đặc trưng tỉn cậy và lập lại

Ẩm học là điệu cơ bản làm có xổ của việc xứ lý tiếng nói Âm vị ( phoneme), Đó là

tên gui định chó một nhằm âm thanh tung tự nhàu trong ngôn ngữ, Âm vị có thể tượng

trừng cho những âm thành khae nhận tủy theo vịt của nó trong tự, Mối ruột vị trí biến

mà người sử thung cho là thuật ngữ của âm thành, không phải lá chữ

Với Ký thuật này bản có thể tổng hợp vô vàn từ vựng bằng cách sử dung các

các tiếng nói tổng hợp có thể cho chúng ta cách tổng hợp vô hạn các từ vựng ngữ học với

ỳ một từ hay một nhóm từ tiếng Anh nào cũng có thể tạo ra bởi các

tổ hợp địa chỉ chứa các allophone và các dấu ngừng

số bít tối thiểu, Bất

2 Các phương pháp tổng hợp giọng nói :

Phương pháp tổng hợp giọng nói được chia làm ba loại chính : sự mã hóa dạng sóng,

sự tổng hợp tham số và tổng hợp theo qui tắc

* Phương pháp mã hóa dạng sóng :

Loại tổng hợp tiếng nói này bao gồm sự biến điệu mã hiệu xung ( DPCM ), sự biến

điệu đenta thích nghỉ (ADM) và sự biến điệu mã hiệu xung thích nghỉ (ADPCM) Biền độ

sóng âm thanh gốc được lấy'mẫu trong thời gian cố định, đổi sang dang s6,.va sau đó âm

lượng dữ liệu giảm xuống theo qui tắc tổng hợp :

phương pháp này, mẫu cơ cấu nguyên âm hóa của con người được sử dụng Phụ âm kêu

và phụ âm câm được phân biệt rõ ràng, độ cao âm kêu và dữ kiện biên độ được trích ra

cùng với bộ lọc đặc trưng của nguồn nguyên âm Sau đó tổng hợp tiếng nói được thu bởi

sự trôi qua của những dữ kiên này đến thiết bị phân cứng bao gồm mạch lọc số

#* Phương phú p Lổng hợp theo gui tắc :

Trong phướng pháp tổng hp này những nhóm âm vị được diễn tà bởi những dữ kiện

lể tao lại bất kỳ từ háy cam tự theo bất kỳ yêu

nhỏ liên kết mài cách khéo léo với n

cầu nàu làm cho nó để đãng phải triển chính tấp hợp từ hay cm từ của chúng tá trung ứng

dụng riêng mã chúng tà tuong muồn, Tiv nhiên phường pháp này thiểu tínb lịnh hoạt để tao ngữ điều, Tang fay và đã đài của ấm thành nào đó để được tự nhiên,

Phường pháp đầu tiên làm việc với dạng sóng tiếng nói tổng hợp tượng trưng của

tiếng nói gốc, Khoảng một nửa dạng sóng tổng hợp thì yên tinh va được cấu thành phân

đoạn đối xứng mà phạm vi tập hợp giá trị của biên độ rất hạn chế, Trong kiểu này, dạng sóng tổng hợp có thể được dự trữ, dùng chỉ 1% bit cẩn thiết để tạo lại dạng sống tiếng nói

gốc

Vùng tổng hợp tấn số có hai phân nhánh chính : Tổng hợp formant và sự mã hóa dự

đoán tuyến tính - Linear Predictive coding - LPC ) Tổng hợp formant tạo tiếng nói bằng cách tạo lại dạng quang phổ cửa dạng sóng sử dụng tân số trung tâm formant, dải thông,

va chu ky độ cao âm thanh đầu vào Vùng tẩn số mà biên độ của nguyên âm được tập

trung (những đỉnh tẩn số trong quang phổ tiếng nói) được xem như là formant Hình dưới biểu diễn mô hình tiếng nói điện tử của cơ cấu chế tạo tiếng nói con người Mô hình này được sử dụng trong bộ tổng hợp tiếng nói Signetics FPC 8200,

LPC dude dựa trên cơ sổ mồ hình toán học vững nguyên Am còn người Độ cao âm

thanh, biên độ và sự thấy đổi bếng nói thụ được từ sử pÌụ âm, Dự liệu tiếng nói được phan tích và mã hóa để tạo lại dữ liều thị, ptardiu vàu đối với mô hình số,

Mô hình cự hàn sứ dụng sí phần tịch dự doán tuyến tính được min

dưới, Hai thành phân chính là nguồn Kích thích mặt phẳng quang phổ vá bó lọc dang

qian pho HU)

Hình : Mô hình tổng hợp tiếng nói

Nguồn kích thích cung cấp tín hiệu chứa trong đường bao mặt phẳng quang phổ mà

được sử dụng để kích thích bộ lọc H(2), dẫn đến tín hiệu đầu ra tiếng nói tổng hợp S(n) Bởi vì tín hiệu kích thích có mặt phẳng quang phổ, nên đường bao quang phổ của tín hiệu đầu ra S(n) sẽ có dạng giống như bộ lọc quang phd H(z)

Trong.sự tổng hợp tiếng nói, tham số của Hớ) phải là tập hợp thời gian thay đổi cơ

bản đến quang phổ ngắn kỳ:giống như là yêu câu của đường bao quang phổ † tiếng nói

3 Một vài hiểu biết về ngôn ngữ học :

Muốn hiểu nguyên lý tạo âm thanh tiếng nói điện tử, chúng ta phải tìm hiểu vài khái

niệm về âm học trong ngôn ngữ học,

Cách tạo ra tiếng nói bằng các allophone có các đặc điểm đáng chứ ý sau :

Điều khiển thiết bị bằng tiếng nói đùng vi điều khiển 8951 Trang 19

——————ễễễễễ- Không có sự tương ứng một đối một giữa cách viết và cách đọc Mỗi âm trong tiếng

nói có thể được diễn tả một hay nhiều từ và ngược lại mỗi từ có thể được đọc nhiều hơn

một âm bởi cách đánh vẫn không có một qui tắc nhất định, nên khi dàng nhóm allophone

để tạo ra tiếng nói nên chú ý mặt âm thanh hơn là chú ý đến các từ

Cách phát âm thay đổi theo vị trí của từ, Ví dụ âm “k” trong tit " coop " sẽ khác với

'coop” và “keep”

Am “k“ trong trong tY “keep” va trong từ " “speak “, Âm “k” trong từ

khác nhau do ảnh hưởng bởi nguyên âm theo sau, Và âm cuối “k”ở sau từ “speak“ thường

không được đọc rõ như âm *k° ở đầu từ

Do âm thành còn thay đổi theo ngữ cảnh nền không đến nỗi ngạc nhiên khi thấy các

tiếng tạo ra từ bộ allophone nghe hơi Khác các âm thanh trong tý nhiên,

Điều khiển thiết bị bằng Hống nói đũng sĩ điều khiển 8951 Trang 20

B GIỚI THIỆU CÁC HINH KIỆN CHÍNH SỬ DỤNG TRONG MẠCH

1 GIỚI THIÊU CẤU TRÚC PHẦN CỨNG HO MCS:51 (8951) :

MCS-51 là họ IC vi điều khiển do hãng Intel sản xuất Các IC tiêu biểu cho họ là

8051 va 8031 Các sản phẩm MCS-51 thích hợp cho những ứng dụng điều khiển Việc xử

lý trên Byte và các toán số học ở cấu trúc dữ liệu phố được thực hiện bằng nhiều chế độ truy xuất dữ liệu nhanh trên RAM nội Tập lệnh củng cấp một bằng tiện dụng của những

lệnh số học Ñ Hịt gồm vả lênh nhân và lênh chia, Nó cung cấp những hỗ trợ mở rộng trên

Chip ding cho những biển một Bựt như là kiểu dữ liệu riềng biết cho phép quần lý và

kiểm tra Bị! trực tiếp trong điểu khiển và những hệ thống logie đói hỏi xử lý luận lý

RORT là mắt vị điển khiến Ñ Bị chế tạo tiềo công nghệ CMOS chất |

guất thấp vật 4 KH PE ROM d lạsh Prog

bị này được chế tạo hàng cách sú đụng bộ nhớ không bốc hơi mật đó cáo cla ATMEL va tướng thích với chuần công nghiệp MCX-5I về tập lệnh và các chân ra ĐỊ:ROX ON-CHÍP cho phép bộ nhớ lắp tình dấu lập trình trong hệ thống hoặc bởi mor lap n bình tồng, Hàng cách Kết hấp một CPU 8 Bí với một PEROM trên một Chip den ATMEL

ATROCSI Hà mất vì điều khiển mạnh (có công suất lớn) mà nó cung Zp mot si

và giải pháp về giá cả đối với nhiều ứng dung vi diéu khiển

Íp những đặc tính chuẩn như sau : 4 KB bộ nhớ chỉ đọc cổ thể xóa

ROM), 128 Byte RAM, 32 đường I/O, 2 TIMER/COUNTER 16 Bit,

5 vectd ngất có cấu trúc 2 mức ngất, một Port nối tiép ban song cOng, 1 mach dao dong tạo xung Clock và bộ dao động ON-CHIP Thêm vào đó, AT89C51 được thiết kế với logic

tĩnh cho hoạt động đến mức không tần số và hỗ trợ hai phần mềm có thể lựa chọn những

chế độ tiết kiệm công suất, chế độ chờ (IDLE MODE) sẽ dừng CPU trong khi vẫn cho

phép RAM, timer/counter, port nối tiếp và hệ thống ngắt tiếp tục hoạt động Chế độ giảm công suất sẽ lưu nội dung RAM nhưng sẽ treo bộ dao động làm mất khả năng hoạt động

của tất cả những chức năng khác cho đến khi Reset hệ thống

ATTR9CSI cùng

và lập trình nhanh (]

Các đặc điểm của 8951 được tóm tắt như sau:

œ_ 4KB bộ nhớ có thể lập trình lại nhanh, có khả năng tới 1000 chu kỳ ghỉ xóa ä_ Tần số hoạt động từ : 0Hz đến 24 MHz

œ3 mức khóa bộ nhớ lập trình

_9 26 Timer/counter 16 Bit

Điều khiển thiết bị bằng tiếng nói đùng 9i điều khiển 8951 Trang 21

128 Byte RAM nội

4 Port xuất /nhập I/O 8 bit

Giao tiếp nối tiếp

@ 4 jis cho hoat déng nhân hoặc chia

NỞ ĐỒ KHÔI TC VỊ ĐIỂU KHIỂN 8951

{ bang téng nói dùng vi điều khiển 8951 Trang 22

PLO Nes ADO

ình > Sis fi in và sơ đổ logic

* CHÚC NĂNG VÀ NHIEM VU CUA CAC CHAN CUA ATS9CS1

ATS89CS51 c6 tat c& 40 chan c6 chife nang nhw cdc dudng xudi nhap Trong dé cé 32

chân có tác dụng kép (có nghĩa 1 chân có 2 chức năng), mỗi đường có thể hoạt động như đường xuất nhập hoặc như đường điểu khiển hoặc là thành phần của bus đữ liệu và bus

dia chi

a Cac Port:

*Port 0: Port 0 là port có 2 chức năng ở các chân 32-39 của AT89C51 "Trong các thiết kế

eỡ nhỏ không dùng bộ nhớ mở rộng nó có chức năng như các đường LO Đối với các thiết kế lớn

có bộ nhớ mở rộng, nó được kết hợp giữa bus địa chỉ và bus dữ liệu

* Port 1 : Port 1 1a port ƯO trên các chân 1-8 Các chân được ký hiểu PI.0, PL.1,

P1.2, có thể dùng cho giao tiếp với các thiết bị ngoài nếu cần Port 1 không có chức năng khác, vì vậy chứng chỉ được dùng cho giao tiếp với:các thiết bị bên ngoài

Điều khiển thiết bị bằng tiéng néi dimg vi diéu khién 8951 Trang 23

* Port 2 : Port 2 là port có tác dụng kép trên các chân 21-28 được dùng như các đường, xuất nhập hoặc là byte cao của bus địa chỉ đối với các thiết bị dùng bộ nhớ mở rộng

*Port3: Port3 là port có tác dụng kép trên các chân 10-17 Các chân của port này

có nhiều chức năng, các công dụng chuyển đổi có liên hệ với các đặc tính đặc biệt của

AT89C51 như ở bảng sau :

Bit Tén Chức năng chuyển đổi

P30 RXD Ngõ vào dữ liệu nối tiếp

Đầ.I TXD | Neo xuất dữ liệu nối tiếp

PR.2 INTO | Ngõ vào ngất cứng thứ ()

Pad INTI\ N vầu ngắt cứng thứ ]

"15 rr Ngo vio tia TIMER/COUNTLE thi 1

Ngo tin higu PSEN (Program store enable) : PSEN là tín hiệu ngõ ra ở chán 29

có tác dụng cho phép đọc bộ nhớ chương trình mở rộng và thường được nối đến chân OE\ (Ouput linable) của Iiprom cho phép đọc các byte mã lệnh

PSI:N ở mức thấp trong thời gian AT89C5I lấy lệnh Các mã lệnh của chương trình được

đọc từ BPROM qua bus dữ liệu và được chốt vào thanh ghi lệnh bên trong AT89C5I để giải

mã lệnh Khi AT89C51 thi hành chương trình trong ROM nội PSEN sẽ ở mức logic 1

® Ngõ tín hiệu điểu khiển AL/E (Address Latch Enable) : Khi AT89C51 truy xuất

bộ nhớ ngoài, port 0 có chức năng là bus địa chỉ và bus dữ liệu đo đó phải tách các đường,

dữ liệu và địa chỉ Tín hiệu ra ALE ở chân thứ 30 dùng làm tín hiệu điều khiển để giải đa hợp các đường địa chỉ và dữ liệu khi kết nối chúng với IC chốt

Tín hiệu ra ở chân ALE là một xung trong khoảng thời gian Port 0 đóng vai trò là địa chỉ thấp nên chốt địa chỉ hoàn toàn tự động

Các xung tín hiệu ALE có tốc độ bằng 1/6 lần tần số dao động trên chip và có thể

được dùng làm tín hiệu clock cho các phần khác của hệ thống Chân ALE được dùng làm

ngõ vào xung lập trình cho EPROM trong AT89C51

Điều khiển thiết bị bằng tiếng nói đăng vi điều khiển 8951 2 Trang 24

® Ngõ tín hiệu EA\ (External Access) : Tín hiệu vào EA\ ở chân 31 thường được

mắc lên mức 1 hoặc mức 0 Nếu ở mức 1, AT89C51 thi hành chương trình từ ROM nội trong khoảng địa chỉ thấp 4k byte Nếu ở mức 0, AT89C51 sẽ thi hành chương trình từ bộ nhớ mổ rộng Chân EA\ được lấy làm chân cấp nguồn 21V khi lập trình cho EPROM AT89C51

& Cúc ngõ hộ đào động NI, M3 ¿ Hồ táo dào đồng được tích hợp bén trong

ATROCSL, Khi sứ dụng APAOCSL người thiết kế chỉ cần kết nối thêm tủ tách anh và các

tự nhữ hình về rong xơ đã Tân số tụ thách anh thường sử dụng cho AT9CŠ5 la 12 MHz

® Chân d0 (Vee3 được nồi lên nguồn 5V,

1H, 16 CHỨC BỘ NHỚ C VI ĐIỀU KHIỂN ATS9C5I :

| BANG TOM TAT CAC VUNG NHG 8951

Byte Address Bit Address Byte Address Bit Address

2D |6l'lal lali lát Ñ_ GA|a leNAw AE

2Π[o?7|en |5 [64 [nha lot oo)

29 fab yal Hanvfac an 1 ay 4946| 99 not bịt address SBUF

28 47 faa a 43/42/4140] 98 [or [9 [9p [9c [9B [9a] 99 [9% scon

z7 |aelieltp|aclaR] 3Al30 38

26 [47] «| 35/34/33 ]32]31]30] 90 [97 | 96 [95 [94 [93 [92 [91 190 Pr

25 |ar|ät:|3D|AC|3B|3A|39 [38

22 |17|16|15|14|t3|t2|ai|to | sB not bit address -— |TLI

21 |oF|0E|0D|oc|oB |oA |o9 |08 | a not bit address TLO

20 |07|06|05 |04 |03 |0 |oi |oo| s9 not bit address TMOD

IF Bank 3 88 | 8F | 8E |8D | 8C | 8B | 8A | 89 | 88 | TCON

r í TA | 3, Trang 26

——————————————_

Bộ nhớ trong AT89C51 bao gồm ROM và RAM RAM trong AT89C5I bao gồm

nhiều thành phần : phần lưu trữ đa dụng, phần lưu trữ địa chỉ hóa từng bit, các bank thanh

ghi và các thanh ghi chức năng đặc biệt

AT89C51 có bộ nhớ theo cấu trúc Harvard: có những vùng bộ nhớ riêng biệt cho chương trình dữ liệu Chương trình và dữ liệu có thể chứa bên trong AT89C5I nhưng AT89C51 vẫn có thể kết nối với 64k byte bộ nhớ chương trình và 64k byte bộ nhớ dữ liệu

# Hai đặc tính cầu chú là :

a- Các thành phì và ede port xuất nhập đã được định vị trí (xác định) trong bộ

nhớ và có thể truy xuất trực tiếp giống nhữ các địa chỉ bồ nhớ khác

0 Ngân xếp hến trong RRAM nội nhỏ hơn so với RAM ngoài nhữ trong các bộ MẪU khác

@ KAM ben trong APSYCSL co dude phan chia whi sau:

Cae bank thant ghi co dia chi wy OOH dén LPH

RĂM địa chỉ hoa từng bít có địa chỉ từ 20H đến 2FH

RAM đu dụng từ 30H đến 7PH, Cúc thành phì chức năng đặc biệt từ 80H đến FFH

1, RAM da dung :

Mặc dù trên hình vẽ cho thấy 80 byte da dung chiếm các địa chỉ từ 30H dén 7FH, 32 byte dưới từ 00H đến IFH cũng có thể được dùng với mục đích tương tự (mặc dù các địa

chỉ này đã có mục đích khác)

Mội địa chỉ trong vùng RAM đa dụng đều có thể được truy xuất tự do dùng kiểu địa

chỉ trực tiếp hoặc gián tiếp Ví dụ để đọc nội dung ở địa chỉ 5FH của RAM nội vào thanh

ghi tích lũy (A), lệnh sau sẽ được dùng :

MOV A, 5FH

RAM bên trong cũng có thể được truy xuất dùng cách địa chỉ gián tiếp qua R0 hay

R1 Ví dụ hai lệnh sau sẽ thi hành cầng nhiệm vụ như lệnh đơn ở trên :

MOV RO, #5FH MOV A, @RO

định viên thực bié

Điều khiển thiết bị bằng Hếng nói đũng vi điều khiển 8951 Trang 27

Lệnh đầu dùng địa chỉ tức thời để nạp giá trị 5FH vào thanh ghi R0, lệnh thứ 2 dùng,

địa chỉ trực tiếp để di chuyển đữ liệu của 6 nhớ RAM có địa chỉ chứa trong RO vao thanh

ghỉ tích lũy

2 RAM có thể truy xuất từng bịt :

AT89C5I chứa 210 bịt được địa chỉ hóa trong đó |28 bịt chứa ở các byte có địa chỉ

từ 20H đến 2I°H và các bịt còn lại chứa trong nhóm thanh ghi có chức năng đặc biệt

Ý lường truy xuất từng bát bằng phần mềm là một dặc tính mạnh của MCU nói chúng

Các bịt có thể được đặt, xóa, AND, OR, với Í lệnh đơn, Da số các MCU“xử lý đòi hỏi

một chuỗi lệnh đọc - sửa - phí để đạt được mục đích tưởng tự, Ngoài ra các PorL cũng có thể truy xuất được từng bít làm đến giần phần mềm xuất nhấp từng bịt

128 bịt túy xuất từng bắt này ering có thể tuy xuất hư các byte hoặc nh các bịt phụ

thuộc vầu lệnh đước dụng Vi du đc đái hú 67 tà dũng lệnh sau

MOV A, RS

Đây là lệnh 1 byte dùng địa chỉ thanh ghi Tuy nhiên yêu cầu trên có thể thi hành bằng lệnh 2 byte dùng địa chỉ trực tiếp nằm trong byte thứ 2:

MOV A, 05H

Các lệnh dùng các thanh ghi R0 đến R7 sẽ ngắn hơn và nhanh hơn so với các lệnh

có chức năng tương ứng dùng kiểu địa chỉ trực tiếp Các dữ liệu được dùng thường xuyên

nên dùng một trong các thanh ghỉ này

Do có 4 bank thanh ghi nên tại một thời điểm chỉ có một bank thanh ghi được truy

xuất bởi các thanh ghi từ R0 đến R7 Để chuyển đổi việc truy xuất các bank thanh ghỉ ta

phải thay đổi các bit chọn bank trong thanh ghỉ trạng thái Giá sứ bank thanh ghi 3 đang

được truy xuất, lệnh sau đây sẽ đi chuyển nội dung của thanh ghỉ A vào ô nhớ RAM có địa chi 18H

MOV RO, A

Điều khiển thiết bị bằng tiếng nói đùng 9í điều khiển 8951 Trang 28

: thanh ghi tích lũy (Accumulator

Các thanh ghỉ trong một vi điểu khiển gồm có

Register), thanh ghỉ PC (Program Counter Register), thanh ghi con trỏ ngăn xếp (Stack

Pointer Register), thanh ghi trang thdi (Status Register), thanh ghi dia chi (Progarm

Address Register), thanh ghi Iénh (Instruction Register), c4c thanh ghi thông dụng

® Thanh ghỉ tích lũy (thanh ghi A - Accumulator Register) +

Thanh ghi A 1) met thanh ghi quan trọng của ví điểu khiển có chức năng Tưn trữ dữ Khi tính toàn, Hầu hết các phép toán xố học và phép toán logic đều xây ra giữa ALLU

và thanh phí A, nhưng cần hin y rằng hấu hết sau khi thực hiện phép tinh, ALU thuting gi

dữ liệu vào thánh phí Á làm dữ liệu tong thành phí A trước đó bị mất

án để tao đời dữ liệu của vì điều khiến với các

Thánh phí À thường làm tung

thiết bị ngoài vì

VÑ vi điển Miền ATROCSI, thành ghí A có độ dài 8 bit

# Thanh ghi PC (Program Counter Register) :

Bộ đếm chương trình PC (Program Counter) là thanh ghi đặc biệt để chỉ cho CPU thứ

tự lệnh hay dữ liệu tiếp theo cần thực hiện Các thanh ghi khác chứa các dữ liệu và địa chỉ

Thanh ghỉ PC sẽ chứa địa chỉ của các lệnh đang thực hiện của một chương trình Chính vì vậy, trước khi vi điều khiển thực hiện một chương trình thì thanh ghi PC phải được nạp một dữ liệu, đó chính là địa chỉ đầu tiên của chương trình Trong quá trình thực

hiện chương trình, vi điểu khiển tự động tăng nội dung thanh ghỉ PC để chuẩn bị đón các

lệnh tiếp theo, tuy nhiên trong chương trình có lệnh có khả năng làm thaỷ đổi nội dung

thanh ghi PC

Với vi điều khiển AT89C51, thanh ghi PC có độ dài 16 bit và khi vi điều khiển được reset lai, thanh ghi PC sẽ tự động nạp cho mình giá trị 0000

# Thanh ghỉ trang thdi chuong trinh (Program Status Register) : =

Thanh ghi trạng thái còn gọi là thanh ghi cờ (Flag Register - thanh ghỉ F) dùng để lưu trữ

=

Sink vida thực:

kết quả của một số lệnh kiểm tra Việc lưu trữ kết quả của các lệnh kiểm tra giúp cho người lập trình có khả năng điều khiển chương trình theo các nhánh khác nhau

Thanh ghi trạng thái chương trình PSW (Program Status Word) ở địa chỉ 0DOH chứa các bit trạng thái như bảng tóm tất sau :

=1 nến phép toán cộng có trần hoặc phép toán trừ có mượn và

ngược lại C=0 nếu phép toán cộng không tràn và phép toán trừ không có mượn

Ví dụ: nếu thanh ghi tích lũy A có giá trị FFH thì lệnh sau:

ADD A, #1 :

Phép cộng này có tran nén bit C= 1 va két quả trong thanh ghi A= OOH

Cờ nhớ có thể xem như là thanh ghỉ 1 bit cho các lệnh luận lý thi hành trên bit 'Ví“dụ: lệnh sau sẽ AND bit 25H với cờ nhớ và đặt kết quả trở vào cờ nhớ:

ANLC,25H + Cð nhớ phú : Khi cộng các số BCD, cờ nhớ phụ AC = 1 nếu kết quả 4 bit thấp trong khoảng OAH đến OFH Ngược lại AC = 0

# Cờ 0: Cờ 0 (F0) à 1 bit cờ đa dụng dành cho các ứng dụng của người dùng

© Comin: Co tan (OV) os tae dung obit sau: OV! sau | lênh cứng hoác trừ nếu

củ mới phép toàn Bị tần, Nhị các xó có dấu được công hoặc trư với nhau, phẩn mềm có thể kiểm ba bà này để vác định xem kết quả có năm trong tắm xác định không, Khi các số không đầu được công, biLOV có thể được bỏ kết quá

bu lun 137 hoặc nhỏ hơu -L28 thì biLOV=1, Ví dụ phép cing sau khi bị trăn và

bí OV được set ĐEN + 7PH=

# Con trỗ ngăn xếp (Stack Pointer Register - thanh ghỉ SP):

Con trở ngăn xếp là 1 thanh ghi 8 bịt ở địa chỉ 81H Nó chứa địa chỉ cửa byte dữ liệu

hiện hành trên đỉnh của ngăn xếp Các lệnh trên ngăn xếp bao gồm các lệnh cất dữ liệu

vào ngăn xếp và lấy dữ liệu ra khỏi ngăn xếp Lệnh cất dữ liệu vào ngăn xếp sẽ làm tăng

SP trước khi ghỉ dữ liệu và lệnh lấy dữ liệu ra khỏi ngăn xếp sẽ làm giảm SP Ngăn xếp của AT89C51 được giữ trong RAM nội và giới hạn các địa chỉ có thể truy xuất bằng địa chỉ gián tiếp, chúng là 128 byte đầu của AT89C51

Để khởi động SP với ngăn xếp của AT89C5L chỉ có 32 byte vi dia chi cao nhất của

———— =

Điều khiển thiết bị bằng tiếng nói đùng vi điều tihiển 8951 - —_ Trang 31

— RAM trên chịp là 7EH Sở dĩ giá trị 5FH được nạp vào SP vì SP sẽ tăng lên 60H "f

cất byte dữ liệu đầu tiên

Khi Reset AT89C51, SP sẽ mang giá trị mặc định là 07H và dữ liệu đâu tiên

cất vào ô nhớ ngăn xếp có địa chỉ 08H Nếu phần mềm ứng dụng không khởi động!

giá trị mới thì bank thanh ghi 1 có thể cả 2 và 3 sẽ không dùng được vì vùng RAM ¡

được dùng làm ngăn xếp Ngăn xếp được truy xuất trực tiếp bằng các lệnh PƯSH và

để lưu trữ tạm thời và lấy lại dữ liệu hoặc truy xuất ngâm bằng lệnh gọi chương trình ‹ (ACALL, LCALL) và các RIšTI) để lưu trữ giá trị của bộ đếm chươi trình khi bắt đầu thực hiện chương trình con và lấy lại khi kết thúc chương trình con,

énh ud vé (RET

® Còn trò dit lieu (Data Pannier - DPTR):

Con W6 die hen (DETR) dite ding fe truy xuất bộ nhớ ngoài lá môi thanh ghi 16 bit

vau RAM

8 dia chi KU (DET) byte thapy va SAH (DETEbyte cao), Ba Jénh sau sé gh

ngoài ở địa chỉ TOOONHE

MON A #550 MON DỊP ER, #1000H MOVN Ẳ@€DPER,A

Lệnh đầu tiến dàng để nạp 55H vào thanh ghỉ A Lệnh thứ 2 ding dé nap di

ô nhỏ cấn lưu giá tị SSH vào con trổ dữ liệu DPTR Lệnh thứ 3 sẽ đi chuyển nói dung thánh phí A đề 55H) vào ð nhớ RAM bên ngoài có địa chí chứa trong DPTE (là 1020H)

$ Các thanh ghỉ Timer :

AT89C5I có chứa 2 bộ định thời/đếm 16 bit được dùng cho việc định thời hoặc đếm

sự kiện, Timer0 ở địa chỉ 8AH (TL0 : byte thấp) và 8CH (THO : byte cao) Timer] & địa chỉ 8BH (TLI : byte thấp) và 8DH (THI : byte cao) Việc khởi động Timer được set bởi Timer Mode (TMOD) ở địa chỉ 89H và thanh ghi điều khiển (TCON) ở địa chỉ 88H Chỉ

có TCON được địa chỉ hóa từng bit

$ Các thanh ghỉ Port nối tiếp ;

AT89C5I chứa 1 Port nối tiếp dành cho việc trao đổi thồng tin với các thiết bị nối tiếp như máy tính, modem hoặc giao tiếp nối tiếp với các IC khác (các bộ chuyển déi A/D,

các thanh ghi dich ) Mét thanh ghi goi là bộ đệm dữ liệu nối tiếp (SBUE) ở địa chỉ 99H

sẽ dữ cả 2 dữ liệu truyền và dữ liệu nhận Khi truyền dữ liệu thì ghi lên SBUE, khi nhận

đữ liệu thì đọc SBUF Các mode vận hành khác nhau được lập trình qua thanh ghỉ điều khiển Port nối tiếp (SCON được địa chỉ hóa từng bit ở địa chỉ 98H)

¢ Thanh ghỉ điều khiển công suất (Power Control Register - PCON):

Thanh ghi điều khiển công suất (PCON) ở địa chỉ 87H chứa nhiều bit điểu khiến,

chúng được tớm tắt ở bảng sau đây : °

7 | SMOD | BiLgấp đôi tốc độ baud, nếu dược set thì tốc độ baud sẽ tăng gấp

đôi trong các mode 1.2, và 3 của port nối tiếp

6 Không định nghĩa

% Không định nghĩa

& Không định nghĩa

3 GI | HH ềế đa dang |

2 Giác | NHeð đa dung 3 |

1 Hy | Gum coup suat, die set hoat mode gidm cong sug, chi thodt khi

4 a ic he đỏ chờ dật để kích hoạt chế độ chờ, chỉ thoát khi có ngất

| J hode reset hg thong, |

® Cúc thanh ghỉ ngắt :

ATS9CSI có cấu trúc 5 nguồn ngắt (2 ngất ngoài, 2 ngắt tỉmer và I ngất cổng nổi

tiếp), và có mức ưu tiền thứ tự như sau :

I0 TEU HEI TEI R1hay TI

Các ngắt bị cấm sau khi reset hệ thống và sẽ được cho phép bằng việc ghi thanh ghi cho phép ngắt (IE) ở địa chỉ 0A8H Cả 2 thanh ghi được địa chỉ hóa từng bit

® Thanh ghỉ địa chí bộ nhớ (RAM Address Resgister) :

Thanh ghi địa chỉ ô nhớ có chức năng tạo đúng địa chỉ ô nhớ mà vi điểu khiển muốn truy xuất đữ liệu Thanh ghi địa chỉ luôn bằng với thanh ghỉ PC

¢ Thanh ghi lénh (Instruction Register) :

Thanh ghỉ này có chức năng chứa lệnh mà vi điểu khiển đang thực hiện Đầu tiên,

lệnh được đón từ bộ nhớ đến chứa tröng thanh ghi lệnh, tiếp theo lệnh sẽ được thực hiện, trong khi thực hiện lệnh, bộ giải mã lệnh sẽ đọc dữ liệu trong thanh gỉ lệnh để xử lý và báo chính xác cho vi điều khiển biết yêu cầu của lệnh Trong suốt quá trình này thanh ghi

lệnh không đổi, nó chỉ thay:đổi khi thực hiện lệnh kế tiếp

Điều khiển thiét bi bang téng nói đùng vi điều khiển 8951 Trang 33

—==

Với vi điều khiển AT89C5I thanh ghi lệnh có độ dài dữ liệu là 8 bịt

Người lập trình không có khả năng tác động vào thanh ghỉ này

+ Thanh ghỉ chứa dữ liệu tam thai (Temporary Data Register - TMP) :

Thanh ghi chứa dữ liệu tạm thời dùng để trợ giúp khối ALU trong quá trình thực hiện các phép toán Trong mỗi loại vì điều khiển số lượng các thanh ghỉ tạm thời khác nhau Đối với vi điểu khiển ATR9CS5I thì có 2 thanh ghi tạm thời (TMPI & TMP2)

#@ Các thanh ghỉ 1/0 :

fn va thanh phí trang thai, Cae thanh phì này cùng với CPU và cổng HO được sử dụng trong các

Cúc thành ghí HO được chìa làm 3 loại : thanh phí dữ liêu, thanh phí điển khi

tập hựp các chân HO của chín ứng vất đứ liệu, Thông thường các có

truyền bụte dự hiệu, Các công này và thể lập trình để chỉ vào, chỉ ra

chiều vàu ta,

Hoạt động điệt để hiệu vào là hộ vị diéu khiển gửi nội dụng của

liệu vào CPU để xử bị và gửi dữ liệu vào bộ nhớ để lưu trữ

banh ghi chứa dữ

Hoạt đồng lầy dữ liều ra cũng tương tự, CPU gửi byte dữ liệu tới thanh ghi ở cống ra

Byte nay lại được truyền tới thiết bị ngoại vì được nối tới

- Các thanh ghi điểu ki

của bộ vi diểu khiển và thanh ghi trạng thái điều khiển chỉ thị quá trình vào-ra

- Mỗi lần đặt (se) và đặt lại (rese\) có một bit đặc biệt gọi là bit trạng thái Trong

thanh ghi trạng thái khi chu kỳ thời gian được lập trình đã kết thúc, trạng thái của bit này

sẽ thay đổi

5 Bộ nhớ ngoài :

AT89C5I có khả năng mở rộng bộ nhớ lên đến 64k byte bộ nhớ chương trình và 64k

byte bộ nhớ đữ liệu bên ngoài Do đó có thể dùng thém ROM và RAM nếu cần

Khi dùng bộ nhớ ngoài, Port 0 không còn là 1 port I/O thuần túy Nó được kết hợp giữa bus địa chỉ (A7-A0) và bus dữ liệu (D7-D0) với tín hiệu ALE để chốt byte thấp của bus địa chỉ khi bắt đầu mỗi chu kỳ bộ nhớ Port 2 được cho byte cao của bus địa chỉ

+ Sự giải mã địa chỉ (Address Decoding) :

- Sự giải mã địa chỉ là một yêu cầu tất yếu để chọn EPROM, RAM, 8279, Sự giải

mã địa chỉ đối với 8951 để chọn các vùng nhớ ngoài như các vị điểu khiển Nếu các con

EPROM hoặc RAM 8K được dùng thì các bus địa chỉ phải được giải mã để chọn các IC nhớ nằm trong phạm vi giới hạn 8K: 0000H-~I FFEH, 2000H~3FFFH,

# Truy xuất bộ nhớ chương trình ngoài :

Bộ nhớ chương trình bên ngoài là 1 bộ nhớ ROM được cho phớp bởi tín hiệu PSEN,

Hình vẽ sau mồ tả cách nốt Ì bộ nhờ LPROM với AT49C5SL + =

f rok > {00-07 |

Chủ Kỳ máy thức hiện một lệnh gồm 4 đến 6 chu ky clock Chu kỹ thự:

chia ra làm 2 quả trình đón lệnh và thực hiện lệnh Quá trình đón lệnh giống như g

được

trình

3 chữ kỳ xung đồng clock từ T¡ đến T Quá trình giải mã và thực

hiện lệnh tốn thêm | đến 3 chủ kỳ cloek từ Tạ đến Tụ tùy theo mức độ phức tạp của lệnh

đọc bộ nhớ tổn khoắn

Đối với chủ kỳ đọc, có 3 sự thay đổi : đọc bộ nhớ, đọc IO và đón mã lệnh

* Chu kỳ đọc bộ nhớ chương trình ngoài :

PORT2 A8- A15 A8 - A15

Hình : Giản đổ chu kỳ đọc bộ nhớ chương trình ngoài của AT89C51

Điều khiển thiết bị bằng Hếng nói đùng 9ì điều khiển 8951 Trang 35

Ở chu kỳ Tị, ADạ— ÁP; đóng vai trò là đường địa chỉ Az ~ Ao, tín hiệu ALE lên mức logic 1 ở chu kỳ T: nền tín hiệu ALE dùng để chốt 8 bit địa chỉ thấp Ao ~Az vào một IC chốt Tín hiệu PSEN\ vẫn ở mức logic 1 nên quá trình giao tiếp dữ liệu chưa xảy ra

Ở chủ kỳ Tạ và T¿, đường AD — AD; đóng vai trò là đường dữ liệu Do — Dy Tin hiệu ALE vẫn ở mức logic 0 nên địa chỉ trong IC vẫn không thay đổi, tín hiệu PSEN\ xuống mức logic 0 nên đường dữ liệu D— D; đóng vai trò là đường nhận mã lệnh

Trong cả 3 chủ kỳ Tụ, Ta, Tì, các 8 đường địa chỉ cao As— Ais, vẫn ổn định trạng thái Trong khi đó, đường dữ liêu và 8 đường dị chỉ thấp Ao= Az đã được chốt trong IC chốt nên vi xử lý sẽ nhân đúng mã lẻnh cũa ô nhớ cần truy xuất,

Việc phân biệt ví xử lý đang đọc bộ nhớ hay đọc lO chỉ được phân biệt bằng tín hiệu

# Trú\ tuân hộ nhớ dự hiệu ngoài

Bộ nhì dữ liệu ngoài là 1 bộ nhé R VM được cho phép ghí/ đọc báng các tín hiểu

điểu khiển WIEV và BÚ, ATROCST có T lệnh duy nhất truy xuất đỡ liệu của bé

Nếu nhiều PVROM hoặc nhiều RAM được giao tiếp với ATB9C5[ thì c;

mạch giải mã địa chỉ, Mach giải mã cũng được thực hiện như các MCU khác

Vì bộ nhớ chương trình là Flash, nên nảy sinh một số vấn để bất tiện khi phát triển

phân mềm cho AT89C51 là tổ chức bộ nhớ như thế nào để có thể sửa đổi chương trình và

Điều khiển thiết bị bằng tiếng nói ding vi didu khiển §951 —=— Trang 36

có thể ghỉ trở lại khi nó được chứa trong bộ nhớ ROM Cách giải quyết là xếp chẳng các vùng nhớ chương trình và dữ liệu, Một bộ nhớ RAM có thể chứa cả chương trình và dữ liệu bằng cách nối đường OE\ cửa RAM đến ngõ ra của 1 cổng AND có 2 ngõ vào PSEN\

và RDA Sơ đổ mạch như hình sau cho phép bộ nhớ RAM có 2 chức năng vừa là bộ nhớ chương trình vừa là bộ nhớ dữ liệu : 7

Vậy [ chư tấp Đình cổ thể được tất vào RĂM bằng cách xem nó như bú nhá dữ liệu

và thị hành chung tình bang eich vem so nhự bà nhớ chương trình,

#* Chủ kỳ dục hộ nhớ dử liệu Hguài :

ALE 4 ` ee %_———z

RO << ¿—————r

PORT0 — >-<A0- Ar FROM RI OR DPKX DATA IN A0-A7 — ><NSTRÌN

PORT2 JẮ P2.0 - P2.7 OR A8 - A15 FROM DPH AB - A15 FROM PCH

Hinh : Gidn đỗ chu kỳ đọc bộ nhớ dữ liệu ngoài của AT89CSI

Ở chủ kỳ T¡, ADo— AD; đóng vai trò là đường địa chỉ A; — Ao, tín hiệu ALE lên mức logic 1 ở chu kỳ Tị nên tín hiệu ALE dùng để chốt 8 bit địa chỉ thấp Ao ~A; vào một IC chốt Tín hiệu PSEN\ ở mức logic 1 trong suốt quá trình giao tiếp đọc dữ liệu

Ở chủ kỳ Tạ và Tạ, đường ADo - AD; đóng vai trò là đường dữ liệu Dụ ~ Dạ Tín hiệu ALE vẫn ở mức logic 0 nên địa chỉ trong IC vẫn không thay đổi, tín hiệu PSEN\ luôn

ở mức 1 cho phép đọc dữ liệu bên ngoài, tín hiệu RD\ xuống mức logic 0 nên đường dữ liệu Dạ — D; đóng vai trò là đường nhận dữ liệu

Trong cả 3 chu kỳ Tụ, Tạ, Tạ, các 8 đường địa chỉ cao As — A¡s, vẫn ổn định trạng thái Trong khi đó, đường dữ liệu và 8 đường địa chỉ thấp Ao ~ A; đã được chốt trong IC

chốt nên vi xử lý sẽ nhận đúng dữ liệu của ô nhớ cần truy xuất

Việc phân biệt vi xử lý đang đọc bộ nhớ hay đọc L/O chỉ được phân biệt bằng tín hiệu PSENL

———

6jnh vien tực hiện

Điều khiển thiết bị bằng tiếng nói đùng sĩ điều khiển 8951 Trang 37

———-

#9 Ngõ vào tín hiệu Reset : ® +§V

AT89C51 có ngõ vào reset RST tác động ở mức cao

¿ v — 10HF

trong khoảng thời gian 2 chu kỳ máy, sau đó xuống mức thấp #

để AT89C51 bất đầu làm việc RST có thể kích bằng tay

bằng một phím nhấn thường hở, sơ đổ mạch reset như hình a

2 Bit được địa chỉ hoá

Thanh ghỉ quan trọng nhất là thanh ghi bộ đếm chương trình PC được Reset tại địa

chỉ 0000H Khi ngõ vào RST xuống mức thấp, chương trình luôn bắt đâu tại địa chỉ 0000H

cửa bộ nhớ chương trình Nội dung của RAM trong chip không bị thay đổi bởi tác động của

ngõ vào Reset

Điều khiển thiết bị bằng tiếng nói đùng 9i didu bhign 8951 Trang 38

II BỘ BIẾN ĐỔI A/Ð 8 BIT 1 KÊNH VỚI ADC 0804 :

1 Các thông số kỹ thuật và cách làm việc :

Vi mach ADC 0804 cita hang NSC là một bộ biến đổi A/D tác động nhanh và giá

u ứng dụng Trái ngược với TUC 549, vị

ác lối ra dữ liệu song song, các lối này đều

không cao nên có thể được dùng đến trong nh

mạch ADC 0804 quy định về quyển sử dụng

tương thích TTL Qua môt lối ra vào điều khiển

điện trở cao và nhờ thế mà vi mạch ADC có

các lối ra có thể chuyển sang trạng thái

lược dệm vào một BUS dữ liệu Ngoài ra

quyển sử dung các lối vào điều khiển để đọc và ghỉ Lối vào analog

Viy+ và Vịy - dược biên đổi Điển đăng dể để cập đến ở đáy là điện áp nguồn nuôi +5V,

đải điện áp củn lỗi vào analog có thé dat den $V

eset Nye! © Vrer/2, CS\, RD\, WR\ : Các đường

Vy(+) 46 15}~DB3 A “3

AGND—|8 135Ƒ-p85 o_ DB0+ DB7 : Dữ liệu ra

Điều khiển thiết bị bằng tiếng nói đông vị điều khiển §951 Trang 39

áp lối vào analog lớn gấp 2 lần điện áp so

') dược dẫn qua một bộ lặp điện áp để tới bộ biến đổi ADC

Tầng khuếch dại thuật toán là bắt buộc phải có để phối hợp trở kháng bởi vì điền trở lối

vào ở chân 9 với giá trị 1.LKO là quá nhỏ

Ở đây tà nhần rò rằng dai dit

ấp so xánh (ở đầy TÀ 3⁄5

Với diện trở 10 KO và tụ điện 150 pF, bộ phát xung nhịp bên trong được kích hoạt ở

các lối vào CLK Tương ứng với giá trị đã cho của điện trở và tụ điện, tần số giữ nhịp bên

trong cỡ 640 Khz

Một lần biến đổi được bắt đầu bằng một xung Low ngắn hạn ở lối vào /WR Muốn

thế, điểu kiện cần có là một mức Low của tín hiệu /CS Sau thời gian biến đổi 1000, lối

ra /INTR chuyển sang Low và báo hiệu việc kết thúc quá trình biến đổi Sau đó qua một

mức Low của tín hiệu /CS Sau đó qua một mức Low ở lối vào /RD có thể đọc ra các bit

dữ liệu Sự truy nhập để đọc dẫn đến hậu quả là tín hiệu /INTR sẽ chuyển trở lại mức

¡_ High Khi mà lối vào /&D được chuyển hẳn sang mức Low thì lối ra NTR chuyển sang

Low sau quá trình biến đổi kéo đài 8 chu kỳ giữ nhịp của bộ giữ nhịp bên trong Ở tần số

giữ nhịp khoảng 40 KHz, chu ky nay [a 12,5 us

bs : = =

Binh vién thue bien: Truong Ngoo Anh