【正文】 單片機(jī)屬總線型結(jié)構(gòu)，通過(guò)地址/數(shù)據(jù)總線可以與存儲(chǔ)器（RAM、EPROM）、并行I/O接口芯片相連接。在訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，P2口輸出高8位地址，P0口輸出低8位地址，由ALE（地址鎖存允許）信號(hào)將P0口（地址/數(shù)據(jù)總線）上的低8位鎖存到外部地址鎖存器中，從而為P0口接受數(shù)據(jù)作準(zhǔn)備。在訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器（即執(zhí)行MOVX）指令時(shí)，PSEN（外部程序存儲(chǔ)器選通）信號(hào)有效，在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（即執(zhí)行MOVX）指令時(shí)，由P3口自動(dòng)產(chǎn)生讀/寫(xiě)（/）信號(hào)，通過(guò)P0口對(duì)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器單元進(jìn)行讀/寫(xiě)操作。MCS51單片機(jī)所產(chǎn)生的地址、數(shù)據(jù)和控制信號(hào)與外部存儲(chǔ)器、并行I/O接口芯片連接簡(jiǎn)單、方便。 單片機(jī)的外部結(jié)構(gòu)1）MCS51單片機(jī)引腳功能MCS單片機(jī)都采用40引腳的雙列直插封裝方式。圖15為引腳排列圖， 40條引腳說(shuō)明如下：主電源引腳Vss和Vcc① Vss接地② Vcc正常操作時(shí)為+5伏電源外接晶振引腳XTAL1和XTAL2① XTAL1內(nèi)部振蕩電路反相放大器的輸入端，是外接晶體的一個(gè)引腳。當(dāng)采用外部振蕩器時(shí)，此引腳接地。 ② XTAL2內(nèi)部振蕩電路反相放大器的輸出端。是外接晶體的另一端。當(dāng)采用外部振蕩器時(shí)，此引腳接外部振蕩源。控制或與其它電源復(fù)用引腳 圖15 引腳排列圖RST/VPD，ALE/，和/Vpp。 ① RST/VPD 當(dāng)振蕩器運(yùn)行時(shí)，在 此引腳上出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期的高電平（由低到高跳變），將使單片機(jī)復(fù)位,在Vcc掉電期間，此引腳可接上備用電源，由VPD向內(nèi)部提供備用電源，以保持內(nèi)部RAM中的數(shù)據(jù)。② ALE/ 正常操作時(shí)為ALE功能（允許地址鎖存）提供把地址的低字節(jié)鎖存到外部鎖存器，ALE 引腳以不變的頻率（振蕩器頻率的）周期性地發(fā)出正脈沖信號(hào)。因此，它可用作對(duì)外輸出的時(shí)鐘，或用于定時(shí)目的。但要注意，每當(dāng)訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過(guò)一個(gè)ALE脈沖，ALE 端可以驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）八個(gè)LSTTL電路。 對(duì)于EPROM型單片機(jī)，在EPROM編程期間，此引腳接收編程脈沖（功能）。③ 外部程序存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)輸出端，在從外部程序存儲(chǔ)取指令（或數(shù)據(jù)）期間，在每個(gè)機(jī)器周期內(nèi)兩次有效。同樣可以驅(qū)動(dòng)八LSTTL輸入。④ /Vpp 、/Vpp為內(nèi)部程序存儲(chǔ)器和外部程序存儲(chǔ)器選擇端。當(dāng)/Vpp為高電平時(shí)，訪問(wèn)內(nèi)部程序存儲(chǔ)器，當(dāng)/Vpp 為低電平時(shí)，則訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器。對(duì)于EPROM型單片機(jī)，在EPROM編程期間，此引腳上加21伏EPROM編程電源（Vpp）。輸入/ ， ， ， 。① P0口（ ）是一個(gè)8位漏極開(kāi)路型雙向I/O口，在訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，它是分時(shí)傳送的低字節(jié)地址和數(shù)據(jù)總線，P0口能以吸收電流的方式驅(qū)動(dòng)八個(gè)LSTTL負(fù)載。② P1口（ ）是一個(gè)帶有內(nèi)部提升電阻的8位準(zhǔn)雙向I/O口。能驅(qū)動(dòng)(吸收或輸出電流)四個(gè)LSTTL負(fù)載。③ P2口（ ）是一個(gè)帶有內(nèi)部提升電阻的8位準(zhǔn)雙向I/O口，在訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，它輸出高8位地址。P2口可以驅(qū)動(dòng)(吸收或輸出電流)四個(gè)LSTTL負(fù)載。④ P3口（ ）是一個(gè)帶有內(nèi)部提升電阻的8位準(zhǔn)雙向I/O口。能驅(qū)動(dòng)(吸收或輸出電流)四個(gè)LSTTL負(fù)載。P3口還用于第二功能請(qǐng)參看表11。2）復(fù)位和復(fù)位電路MCS51單片機(jī)的復(fù)位電路如圖16所示。在RESET（圖中表示為RST ）輸入端出現(xiàn)高電平時(shí)實(shí)現(xiàn)復(fù)位和初始化。在振蕩運(yùn)行的情況下，要實(shí)現(xiàn)復(fù)位操作，必須使RES 引腳至少保持兩個(gè)機(jī)器周期（24個(gè)振蕩器周期）的高電平。CPU在第二個(gè)機(jī)器周期內(nèi)執(zhí)行內(nèi)部復(fù)位操作，以后每一個(gè)機(jī)器周期重復(fù)一次，直至RES端電平變低。復(fù)位期間不產(chǎn)生ALE及PSEN信號(hào)。內(nèi)部復(fù)位操作使堆棧指針SP為07H，各端口都為1（P0P3口的內(nèi)容均勻0FFH），特殊功能寄存器都復(fù)位為0，但不影響RAM的狀態(tài)。當(dāng)RES引腳返回低電平以后，CPU從0地址開(kāi)始執(zhí)行程序。復(fù)位后，各內(nèi)部寄存狀態(tài)如表12： 表 12 寄存器狀態(tài)寄存器內(nèi)容寄存器內(nèi)容PC0000HTMOP 00HACC00HTCON00HB00HTH000HPSW00HTL000HSP07HTH100HDPTR0000HTL100HP0 P30FFHSCON00HIP00000PCON 0IE000000SBUF不定圖16（a）為加電自動(dòng)復(fù)位電路。加電瞬間，RES 端的電位與Vcc相同，隨著RC 電路充電電流的減小RES的電位下降，只要RST 端保持10毫秒以上的 （a） (b)圖16 復(fù)位電路高電平就能使MCS51單片機(jī)有效地復(fù)位，復(fù)位電路中的RC 參數(shù)通常由實(shí)驗(yàn)調(diào)整。當(dāng)振蕩頻率選用6MHz時(shí)，C選22uF，R選1K，便能可靠地實(shí)現(xiàn)加電自動(dòng)復(fù)位，若采用RC電路接斯密特電路的輸入端，斯密特電路輸出端接MCS51和外圍電路的復(fù)位端，能使系統(tǒng)可靠地同步復(fù)位。圖16（b）為人工復(fù)位電路。 復(fù)位電路在實(shí)際應(yīng)用中很重要，不能可靠復(fù)位會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)不能正常工作，所以現(xiàn)在有專門的復(fù)位電路，如810系列，這種類型的器件不斷有廠家推出更好的產(chǎn)品，如將復(fù)位電路、電源監(jiān)控電路、看門狗電路、串行E2ROM存儲(chǔ)器全部集成在一起的電路，有的可分開(kāi)單獨(dú)使用，有的可只用部份功能，讓使用者就具體實(shí)際情況靈活選用。 語(yǔ)音芯片（ISD1420）信息儲(chǔ)存器件ISD1400 ChipCorder174。 系列是單片高質(zhì)量短周期的錄放音電路，采用CMOS工藝內(nèi)部包含片上時(shí)鐘麥克前置放大器自動(dòng)增益控制，帶通濾波器平滑濾波器和功率放大器。由ISD1400 組成的最小應(yīng)用系統(tǒng)僅包含一個(gè)麥克喇叭幾個(gè)阻容元件兩個(gè)開(kāi)關(guān)。電源錄制的信息存放在內(nèi)部不揮發(fā)單元中。斷電后可以長(zhǎng)久保存，這種獨(dú)特的單片解決方案使用了ISD 的專利模擬存儲(chǔ)技術(shù)，語(yǔ)音和音頻信號(hào)不經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換直接以原來(lái)狀態(tài)存儲(chǔ)到內(nèi)部存儲(chǔ)器，可以實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的語(yǔ)音復(fù)制。 ISD1420主要具有一下特性? 使用簡(jiǎn)單的單片錄放音電路? 高保真語(yǔ)音/音頻處理? 開(kāi)關(guān)接口放音可以是脈沖觸發(fā)或電平觸發(fā)? 錄放周期為20 秒? 自動(dòng)功率節(jié)約模式— 當(dāng)一個(gè)錄音或放音周期結(jié)束后自動(dòng)進(jìn)入掉電狀態(tài)— ? 零功率存儲(chǔ)— 不需要電池備份電路? 處理復(fù)雜信息可使用地址操作? 100 年信息保存典型? 片上時(shí)鐘? 不需要編程器和開(kāi)發(fā)系統(tǒng)? +5V 供電? 提供裸片DIP SOIC 封裝? 提供工業(yè)級(jí)別溫度型號(hào)40℃ 到85℃ 功能描述1）語(yǔ)音質(zhì)量ISD1400 取樣頻率,用戶可以根據(jù)語(yǔ)音質(zhì)量加以選擇取樣的語(yǔ)音直接存儲(chǔ)到片內(nèi)的不揮發(fā)存儲(chǔ)器內(nèi)部,不需要數(shù)字化和壓縮的其它手段直接模擬存儲(chǔ)能提供真實(shí)自然的語(yǔ)音、音樂(lè)、聲音。ISD1420 能提供20 秒的錄放音時(shí)間。2）EEPROM 存儲(chǔ)ISD 的ChipCorder 技術(shù)使用片上不揮發(fā)存儲(chǔ)器斷電后信息可以持續(xù)保存100 年器件可以重復(fù)錄制10 萬(wàn)次。3）基本操作ISD1400 ChipCorder 系列由一個(gè)單錄音信號(hào)REC 實(shí)現(xiàn)錄音操作。兩個(gè)放音信號(hào)實(shí)現(xiàn)放音操作：PLAYE 觸發(fā)放音、PLAYL 電平放音。在錄音或放音操作的結(jié)束ISD1400 將自動(dòng)進(jìn)入低功率等待模式消耗0 5uA 電流。ISD1400 提供了全地址的尋址功能。ISD142內(nèi)部存儲(chǔ)陣列有160 個(gè)可尋址的段能實(shí)現(xiàn)下面的功能參ISD1400 應(yīng)用信息的地址表。4） 操作模式ISD1420具有兩種模式：地址模式和操作模式。這里主要用了地址模式就不說(shuō)操作模式了。地址輸入A0A7根據(jù)最高兩位地址位的數(shù)值地址輸入有兩種功能。當(dāng)A7 A6 至少有一位為0 時(shí)，輸入認(rèn)為是地址輸入，輸入的地址被當(dāng)作當(dāng)前錄音或放音的起始地址，這些地址管腳全部為輸入管腳。與操作模式中能輸出地址信息不同。地址輸入在信號(hào)PLAYE、 PLAYL 或REC 的下降沿被鎖存。 ISD1420的外部結(jié)構(gòu) 語(yǔ)音芯片的外部結(jié)構(gòu)及管腳結(jié)構(gòu) 圖17 ISD1420外部結(jié)構(gòu)如圖17 ISD1420典型應(yīng)用電路 ISD1420語(yǔ)音芯片的典型應(yīng)用如圖18。圖中包括了，芯片的外圍元器件的連接，及外圍元件的數(shù)值。 圖18 ISD1420典型應(yīng)用電路下面介紹一下ISD1420的工作過(guò)程：1 錄制信息將REC 電平變低，將從內(nèi)部存儲(chǔ)器空間的開(kāi)始錄制信息。如果REC 保持低電平，錄音一直持續(xù)直到存儲(chǔ)器空間錄滿，這時(shí)錄音結(jié)束如果REC 變?yōu)楦唠娖诫娐穼⒆詣?dòng)進(jìn)入掉電模式。2 邊緣啟動(dòng)放音將PLAYE 變低將從存儲(chǔ)器開(kāi)始或選定的位置開(kāi)始放音，PLAYE 的上升沿對(duì)操作沒(méi)有影響。如果存儲(chǔ)器內(nèi)部全部錄滿信息，則可以播放內(nèi)部全部的信息。如果到達(dá)結(jié)束標(biāo)志EOM 電路將停止放音并自動(dòng)進(jìn)入掉電模式，一個(gè)新的PLAYE 下降沿將觸發(fā)另外一個(gè)從起始地址的放音。3 電平觸發(fā)放音將PLAYL 變低將從存儲(chǔ)器開(kāi)始或選定的位置開(kāi)始放音,如果存儲(chǔ)器內(nèi)部全部錄滿信息則可以播放內(nèi)部全部的信息,如果到達(dá)結(jié)束標(biāo)志EOM 電路將停止放音,并自動(dòng)進(jìn)入掉電模式。一個(gè)新的PLAYL 低電平將觸發(fā)另外一個(gè)從起始地址的放音。注意這里的放音過(guò)程是在PLAYL保持低電平完成的，在放音過(guò)程中，如果PLAYL變?yōu)楦唠娖剑乓赳R上結(jié)束。4 錄音中斷放音REC 引起的錄音操作優(yōu)先與其它操作。任何時(shí)間REC 信號(hào)的變低，將引起一次新的錄音操作地址從起始地址或指定的地址。不管當(dāng)前是否進(jìn)行其它操作。5 錄制信息只占用部分地址空間如果錄制的信息不能占滿整個(gè)存儲(chǔ)空間，可以在錄制中將REC 變?yōu)楦唠娖竭@將導(dǎo)致錄音結(jié)束，并放置EOF 結(jié)束標(biāo)志電路進(jìn)入掉電模式。6 播放錄制的信息整個(gè)信息沒(méi)占滿整個(gè)空間將PALYE 或PLAYL 變?yōu)榈碗娖綄?dòng)一次放音當(dāng)遇到結(jié)束標(biāo)志EOF 時(shí)放音結(jié)束，電路進(jìn)入掉電模式。7 RECLED 操作在錄音操作時(shí)，RECLED 將輸出低電平有效的信號(hào)可以驅(qū)動(dòng)一個(gè)LED ，表明現(xiàn)在正在進(jìn)行錄音操作。如果整個(gè)存儲(chǔ)器空間錄滿或REC 變?yōu)楦唠娖浇Y(jié)束錄音，則RECLED將變?yōu)楦唠娖?。另外在放音過(guò)程中如果遇到一個(gè)EOF 標(biāo)志RECLED 總是輸出一個(gè)低電平脈沖。 解碼芯片 本畢業(yè)設(shè)計(jì)采用CM8870 解碼。集成了頻帶分離濾波器和數(shù)字解碼器的雙音多頻接收器。CM8870 可以將接收到的DTMF 信號(hào)轉(zhuǎn)換成8421 碼。CM8870有DIP18封裝見(jiàn)圖19。各引腳的定義參看表13。CM8870 輸出的8421 碼真值表見(jiàn)表14。典型連接電路如圖110。CM8870 的代替品有MT8870、HT9170 等。表 13 引腳定義管腳名稱功能1IN+差分運(yùn)算放大器同相輸入端。2IN差分運(yùn)算放大器反相輸入端。3GS差放輸出端，連接外部的反饋電阻。反饋電阻越大，負(fù)反饋越小，放大量越大。4Verf基準(zhǔn)電壓輸出。與IN+相連，提供VDD/2作為偏置電壓。5INH得到高電平時(shí)，禁止檢測(cè)音頻碼A,B,C 和D 。接地。6PWDN接地。7OSC1接晶振。8OSC2時(shí)鐘脈沖（輸出）。9Vss地，標(biāo)準(zhǔn)0伏10數(shù)據(jù)輸出控制端。得到高電平時(shí)允許Q1Q4輸出。1114Q1—Q4三態(tài)數(shù)據(jù)（輸出）。當(dāng)TOE 得到高電平時(shí)，提供相應(yīng)的代碼給最后的有效的音頻代碼接收。當(dāng)TOE得到低電平時(shí)，輸出高阻抗。15StD延時(shí)控制輸出端。當(dāng)MT8870 接收到有效的DTMF 信號(hào)時(shí)，該引腳輸出高電平；接收的DTMF 信號(hào)消失后，該引腳輸出低電平。該引腳輸出的電平，可作為單片機(jī)的中斷請(qǐng)求。16Est初始控制輸出端。（輸出）。接收到有效的DTMF時(shí)，輸出高電平。17St/GT控制輸入端/時(shí)間監(jiān)測(cè)輸出端。當(dāng)接收到有效的DTMF信號(hào)時(shí)，St的電平升高。若St的電平高于門限電壓時(shí)，MT8870內(nèi)部的8421碼被更新，Std端輸出由低電平變成高電平；若St的電平低于門限電壓時(shí)，MT8870內(nèi)部的8421碼保持不變。18VDDtypical+5V電源 圖19 CM8870管腳圖表14 8421碼真值表FlowFhighKEY TOWQ4Q3Q2Q169712091H000169713362H001069714773H001177012094H010077013365H010177014776H011085212097H011185213368H100085214779H10019