0 引言
日程管理系統是指在指定的時間自動實現提示、放音、錄音等功能，例如清晨吹起床號和自動定時上下課響鈴等。該系統廣泛應用在學校、部隊、工廠等部門。早期的司號儀系統存在諸多的缺點。如抗干擾能力差、播放音質不好、錄音時間不長，給日常教學、工作到來極大不便。隨著生活水平和需求的不斷提高，人們對產品的智能化要求越來越高.老式的司號儀智能化不夠高必將被淘汰，采用單片機控制的日程管理系統以其系統穩定、智能控制、操作簡便、價格便宜等優點得到廣泛應用。
1 系統結構及功能
系統的組成和程序流程如圖l所示，整個系統共有七個部分組成，分別是：主控部件、電源部件、時鐘部件、錄放音部件、輸入部件、顯示部件、和擴展部件。主控部件選用的是MSP430F149超低功耗16位單片機，MSP430單片機采用FLASH存儲體，此單片機采用了FLASH在線編程JTAG技術，可以利用片內的FLASH方便的實現軟件升級，以達到系統升級的目的。設定的狀態直接通過在系統編程存入FLASH存儲體，掉電可保護，功耗低，其抗干擾能力極強，各種響應的設定值均存儲在FLASH存儲體中，強電磁干擾環境也不會影響到存儲的狀態。單片機通過I/O口接受按鍵輸入，通過調用時鐘實現定時響應，管理錄音段及號音，并控制錄放音、液晶顯示和擴展口。
電源部件為各部件工作提供工作電源，全系統需要4種電源電壓分別是：+3V、+5V、+12V、一12V。
時鐘部件提供全系統時間基準，單片機定時和中斷。為了實現系統的定時錄音和放音，必須有一個穩定的時鐘。SD2003A是一種具有內置晶振、支持I2C總線接口的高精度實時時鐘芯片。該系列芯片可保證時鐘精度為±4 ppm(在25±l℃下)，即年誤差小于2分鐘。SD2003A的電源由電池提供，當單片機掉電后，SD2003A照樣工作。當單片機恢復工作時，調用SD2003A內部時鐘。
錄放音部件實現語音等信息的存儲和播放。錄放音部件選用的是ISD公司ISD4000系列語音處理芯片，它的工作電壓3V，單片錄放時間最常可達16分鐘，音質好，適用于移動電話及其他便攜式電子產品中。芯片采用CMOS技術，內含振蕩器、防混淆濾波器、平滑濾波器、音頻放大器、自動靜噪及高密度多電平閃爍存貯陣列。芯片設計是基于所有操作必須由微控制器控制.操作命令可通過串行通信接口(SPI或Microwire)送入。采樣頻率可為4.0，5.3，6.4，8.O kHz，頻率越低，錄放時間越長，而音質則有所下降，片內信息存于閃爍存貯器中，可在斷電情況下保存100年(典型值)，反復錄音10萬次。
輸入部件主要用于實現定時時間的修改、錄音放音的轉換、時鐘芯片的時間調整、繼電器的響應控制等。輸入采用4×4掃描鍵盤，由MSP430單片機通過軟件控制實現輸入。顯示部件采用M12864-11A5液晶顯示器，主要用于顯示操作進程，使使用者能夠清楚的看到每步操作的作用，增強了人機對話功能。
考慮到管理系統應用的廣泛性，系統增加擴展部件，利用繼電器組實現一些對大功率器件的控制功能。繼電器的一端是弱電，一端是強電，因此我們采用了光電隔離控制的方法，從而有效地控制大功率輸出部件對系統的干擾。
2 系統的技術實現
主控模塊對繼電器和按鍵的控制是用I/O口直接控制的。同時預留了大量外部接口，這主要用于將來升級。主控部分采用了大量的分支跳轉表，對鍵盤輸入的值根據不同的環境，選擇相對應的程序進行響應。因此整個系統僅僅使用了5個按鍵就可以實現所有的功能，其它鍵作為快捷控制鍵和特殊功能鍵。
該主控部分的單片機通過I2C通信協議對SD2003時鐘芯片進行控制，調用SD2003的時鐘，從而實現定時響應;而液晶顯示模塊是用并行通訊方式進行控制的，AO高時為指令，低時為數據。
它與ISD4004語音片采用SPI同步通信協議，對4004語音芯片控制，以下是SPI協議的控制時序，SPI協議由三根線構成，MISO信號輸入，MOSI信號輸出，UCLK時鐘線組成，其通訊方式如圖2所示。
SPI協議是一個同步串行數據傳輸協議，協議假定微控制器的SPI移位寄存器在SCLK的下降沿動作，因此對ISD4004而言，在時鐘上升沿鎖存MOSI引腳的數據，在下降沿將數據送至MISO引腳。從時序圖可以看出，SPI協議的實現比較容易，MSP430Fll49單片機利用其內部定時器，采用3個I/O口，用軟件可實現SPI協議。
由于放音及錄音有很多種，因此，我們必須找到一種良好的算法來進行這項工作，因此，我們采用了通過基于信息地址表(以下簡稱MAT)的管理方式對錄音片進行操作，真正實現了可對任意段進行刪除、重錄、添加任意時間長度的錄音的功能。
ISD4004有能力讀回每次錄音結束時的內部信息指針，據此建立一個簡單的MAT表，將每條信息的位置存入另外的不揮發性數字存儲器中。這樣，可按需要重放任一條指定信息。MAT表是信息管理體系的一個重要組成部分，它跟蹤每一條信息的開始地址以及每一個信息碎塊的開始和結束地址。
在本應用中，錄音部分MAT表的建立是這樣的：通常，尋址ISD4004需要12位地址，加上片選4片4004，則需要14位地址，假設將最低5位地址恒為O，只需9位地址就可以尋址300個存貯塊中的任意一塊，每塊長度為6.4秒。此例中，MAT表占用600字節的存貯空間，每個字對應著ISD4004的一個存儲塊。隨著錄音和刪除反復進行，具體對應關系也許會改變。下面說明工作原理。
MAT表中的一個表項的數值或者表示該項與ISD的存儲塊尚無關聯，或者表示ISD某個存儲塊的狀態。第15位(最高位)有特殊作用：置l表示對應的存儲塊是某條信息的起始塊。其余各位就是存儲塊的地址。級聯時，MAT中BITl2、BITl3是用來指示哪一片器件。這樣，表項有四種可能值：
(1)表項值為全O：表示該項與1SD的存儲塊尚無關聯。
(2)表項值的Bit15為l：表示對應的存儲塊是某段信息的起始塊。
(3)表項值的Bitl5為O，其余各位是有效地址：表示對應的存儲塊是某條信息的其中一塊，但不是起始塊。
(4)第2種情況的特例：我們約定，1SD的第一個存儲塊總是某條信息的起始塊，因此對應表項值為(1000 0000…)。
錄入若干段信息后，隨著ISD4004空間的使用，MAT表自頂向下逐漸建立起相應表項。每使用了一個存儲塊就建立一字節的MAT表項。MAT表的特點是：①對應于同一條信息的所有表項在MAT中總是連續放置的。②對于由若干個MAT表項組成的一條信息，它的各個存儲塊的地址值總是從小到大，但不一定緊緊相連。
重放時，微控制器從MAT表頭開始，向下搜索Bit 15為1的表項。要重放第幾條信息，就去尋找第幾個這樣的表項.以重放#3信息為例，微控制器停留在第三個Bit 15為l的表項，該項指向#3信息的第一個存儲塊。從該表項中，微控制器得到ISD中03信息第一個存儲塊的塊號是10，#03信息的重放由SPI送入第1O塊的地址(即塊號乘以8)后開始。
去掉MAT表的相關表項就可刪除該信息。例如刪除#3信息，對照表l，#3信息占用了MAT表的第6、7、8字，為了刪除#3信息，須將其對應的最后一個表項之后的所有表項往后移動3字，然后把MAT表已分配的最后三個表項值置為全O。
3 結論
基于MSP430單片機的日程管理系統具有以下特點。
(1)錄音：在指定時間開啟錄音，錄音時間不小于30分鐘。錄音源為收音機(默認)、麥克風(選擇音源時，采用手控);
(2)吹號：在指定時間吹號，號音種類有15種，每個號音的時間是一定的，累計號音時間在10分鐘左右;
(3)放音：在指定時間，按指定時長放音，音源為錄音、錄音機、收音機。可選擇播放的次數，在播放期間，如有其他指令，則停止播放執行新指令;
(4)電鈴：在指定時間開啟電鈴，持續時間(固定為5秒)可設定;
(5)關燈(開燈)：在指定時間關燈(開燈)。
該系統功能強大，人機接口人性化，外觀美觀。已在部分院校推廣使用。