论文总字数：12791字

摘 要

本文介绍了一种基于单片机的儿童早教玩具设计。系统选用了STC89C52单片机为控制核心，采用模块化设计，主要由语音播放模块、液晶显示模块、声光模块等组成。设计可通过按键选择，实现智能对话，唱歌，读英语等功能，液晶模块可以显示当前执行的功能及播放曲目，声光模块可在播放音频文件的同时实现彩灯闪烁，增加趣味性及美观性。系统播放内容更新方便，具有成本低、安全性好、智能化程度高等优点，可较好的实现儿童早教的目的。

关键词：STC89C52单片机；儿童早教玩具；音频文件

Design and Implementation of Early Childhood Education Toys Based on Microcontroller

Abstract

This paper introduces a kind of toy design for children's early education based on single chip microcomputer. STC89C52 single-chip microcomputer is selected as the control core of the system, and the modular design is adopted, which is mainly composed of voice playing module, liquid crystal display module, sound light module, etc. The design can realize intelligent dialogue, singing, English reading and other functions through key selection. The LCD module can display the currently executed functions and play tracks. The acousto-optic module can realize the flashing of color lights while playing audio files, increasing interest and aesthetics. The system can easily update voice content. At the same time, it has the advantages of low cost, good security and high degree of intelligence and so on. It can achieve the goal of early childhood education.

Keywords: Microcontroller, Early Childhood Education, Toy Audio File

目录

摘要 I

Abstract II

1、引言 1

1、1研究背景与意义 1

1、2儿童玩具的发展现状 1

1、3研究内容 1

1、4系统设计要求 2

2、系统设计方案与论证 3

2、1总设计方案简介 3

2、2单片机的选择 3

2、3语音芯片的选择 4

2、4播放器的选择 4

2、5显示模块的选择 5

2、6电源的选择 5

3、系统硬件设计 6

3、系统硬件设计思路 6

3、2单片机最小系统设计 6

3、3按键电路设计 6

3、4语音播放模块设计 7

3、5液晶显示模块设计 8

3、6声光模块设计 9

4、系统软件设计 10

4、1系统软件设计思路 10

4、2音乐的发声方案选择 11

4、3液晶模块软件设计 11

4、4声光模块设计 13

4、5语音播放模块 14

5、系统制作与调试 17

5、1系统制作步骤 17

5、2 系统硬件调试 17

5、3系统软件调试 18

5、4软硬件联合调试 18

结论 19

致谢 20

参考文献 21

1、引言

1、1研究背景与意义

随着经济的发展，人们对精神文明的要求不断提高，从而父母对孩子的学前教育更加关注与重视。婴幼儿时期是早期教育的重要时期，玩具在儿童教育中起到了十分重要的作用。玩具就像孩子的老师，可以传授知识，促进智力开发；玩具就像孩子的朋友，可以排忧添乐，让童年不再孤单。一个好的玩具，可以激发孩子好奇心，丰富想象力，有利于他们健康成长。那么父母在选择玩具时则需仔细考虑玩具的益智性、趣味性和安全性。

如果说把计算机比作大树，那么单片机则是一个小树枝。随着科技的发展，小树枝茁壮成长，在儿童玩具电子产品领域发了芽。单片机具有低功耗、性价比高、结构灵活等优点。因而，本次设计以单片机为基础，为儿童设计一款具有对话、唱歌、念英语功能的儿童玩具，丰富了电子产品的功能，也为儿童的童年生活带来的无穷的快乐。

1、2儿童玩具的发展现状

中国传统玩具的基本依靠工匠手工制作，在操作性上不具备很强的体验感。形式单一、枯燥，且互动性不强。

现代玩具的发展越来越依靠科技的力量，加上现代父母的工作繁忙，与孩子共同游戏的时间很少，所以高科技的儿童玩具正好能弥补父母陪伴的空缺。高科技不但给玩具市场增添了活力，同时也使得现代玩具具有了更强的娱乐性。

目前，市场上的儿童玩具各式各样，种类齐全。产品的趣味性、美观性关乎到该产品是否具有消费市场。但父母选择玩具时更看重的是它的益智性和安全性。父母挑选时最好挑选带有3C标志的玩具，比较可靠。其次要看玩具的外包装，主要看材质。第三，要根据儿童的年龄挑选适合的玩具。针对于学龄前儿童，不要挑选装配类玩具，这类玩具会有些小零件，虽能满足其益智性，但存在一定的安全风险。不要挑选沙滩类玩具，虽然可以增加儿童动手能力，但需要特定的场合同时也缺乏益智性。也不要挑选带绳类的玩具，虽然能满足趣味性，但对孩子的人身安全存在威胁。

为此，我们需要针对传统玩具存在的不足，结合目前儿童玩具发展现状，设计的儿童玩具产品要以儿童的安全为第一要素，同时也要注重其外观以及是否能够起到教育性的功能。这样既可以让孩子在玩玩具中收获快乐，给孩子带来温暖。又可以激发孩子好奇心，丰富创造力和想象力，使他们的学习兴趣得到充分的提高，在收获快乐的同时收获知识。

1、3研究内容

基于单片机的儿童早教玩具设计，需要采用单片机为控制核心，实现对话，播放音乐，进行早期英语教学功能。具体要求如下：

1. 按键：按键控制播放暂停
2. 语音芯片和喇叭：完成音频的播放
3. LCD显示：显示三种功能
4. LED彩灯：闪烁，增加美观趣味
5. ADC：将连续变化的模拟信号转换为离散的数字信号，控制彩灯。
6. 供电：外部电源

1、4系统设计要求

（1）趣味性：本设计面向的对象是儿童，产品有没有趣味性关乎到产品是否有市场。儿童只有有兴趣在玩具上，玩具才能发挥它的功效。所谓兴趣是孩子最好的老师。

（2）益智性：儿童时期是大脑、视觉听觉等发育的黄金阶段、益智性的玩具有助于知识体系思维体系的形成，提高思维的参与性，让孩子赢在起跑线上。

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