【正文】 單片機屬總線型結(jié)構(gòu)，通過地址/數(shù)據(jù)總線可以與存儲器（RAM、EPROM）、并行I/O接口芯片相連接。在訪問外部存儲器時，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)作準備。在訪問外部程序存儲器（即執(zhí)行MOVX）指令時，PSEN（外部程序存儲器選通）信號有效，在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器（即執(zhí)行MOVX）指令時，由P3口自動產(chǎn)生讀/寫（/）信號，通過P0口對外部數(shù)據(jù)存儲器單元進行讀/寫操作。MCS51單片機所產(chǎn)生的地址、數(shù)據(jù)和控制信號與外部存儲器、并行I/O接口芯片連接簡單、方便。 單片機的外部結(jié)構(gòu)1）MCS51單片機引腳功能MCS單片機都采用40引腳的雙列直插封裝方式。圖15為引腳排列圖， 40條引腳說明如下：主電源引腳Vss和Vcc① Vss接地② Vcc正常操作時為+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，是外接晶體的一個引腳。當(dāng)采用外部振蕩器時，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，此引腳接外部振蕩源?？刂苹蚺c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)振蕩器運行時，在 此引腳上出現(xiàn)兩個機器周期的高電平（由低到高跳變），將使單片機復(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。因此，它可用作對外輸出的時鐘，或用于定時目的。但要注意，每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ALE脈沖，ALE 端可以驅(qū)動（吸收或輸出電流）八個LSTTL電路。 對于EPROM型單片機，在EPROM編程期間，此引腳接收編程脈沖（功能）。③ 外部程序存儲器讀選通信號輸出端，在從外部程序存儲取指令（或數(shù)據(jù)）期間，在每個機器周期內(nèi)兩次有效。同樣可以驅(qū)動八LSTTL輸入。④ /Vpp 、/Vpp為內(nèi)部程序存儲器和外部程序存儲器選擇端。當(dāng)/Vpp為高電平時，訪問內(nèi)部程序存儲器，當(dāng)/Vpp 為低電平時，則訪問外部程序存儲器。對于EPROM型單片機，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8位漏極開路型雙向I/O口，在訪問外部存儲器時，它是分時傳送的低字節(jié)地址和數(shù)據(jù)總線，P0口能以吸收電流的方式驅(qū)動八個LSTTL負載。② P1口（ ）是一個帶有內(nèi)部提升電阻的8位準雙向I/O口。能驅(qū)動(吸收或輸出電流)四個LSTTL負載。③ P2口（ ）是一個帶有內(nèi)部提升電阻的8位準雙向I/O口，在訪問外部存儲器時，它輸出高8位地址。P2口可以驅(qū)動(吸收或輸出電流)四個LSTTL負載。④ P3口（ ）是一個帶有內(nèi)部提升電阻的8位準雙向I/O口。能驅(qū)動(吸收或輸出電流)四個LSTTL負載。P3口還用于第二功能請參看表11。2）復(fù)位和復(fù)位電路MCS51單片機的復(fù)位電路如圖16所示。在RESET（圖中表示為RST ）輸入端出現(xiàn)高電平時實現(xiàn)復(fù)位和初始化。在振蕩運行的情況下，要實現(xiàn)復(fù)位操作，必須使RES 引腳至少保持兩個機器周期（24個振蕩器周期）的高電平。CPU在第二個機器周期內(nèi)執(zhí)行內(nèi)部復(fù)位操作，以后每一個機器周期重復(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。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單片機有效地復(fù)位，復(fù)位電路中的RC 參數(shù)通常由實驗調(diào)整。當(dāng)振蕩頻率選用6MHz時，C選22uF，R選1K，便能可靠地實現(xiàn)加電自動復(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)位電路在實際應(yīng)用中很重要，不能可靠復(fù)位會導(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存儲器全部集成在一起的電路，有的可分開單獨使用，有的可只用部份功能，讓使用者就具體實際情況靈活選用。 語音芯片（ISD1420）信息儲存器件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)部包含片上時鐘麥克前置放大器自動增益控制，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)僅包含一個麥克喇叭幾個阻容元件兩個開關(guān)。電源錄制的信息存放在內(nèi)部不揮發(fā)單元中。斷電后可以長久保存，這種獨特的單片解決方案使用了ISD 的專利模擬存儲技術(shù)，語音和音頻信號不經(jīng)過轉(zhuǎn)換直接以原來狀態(tài)存儲到內(nèi)部存儲器，可以實現(xiàn)高質(zhì)量的語音復(fù)制。 ISD1420主要具有一下特性? 使用簡單的單片錄放音電路? 高保真語音/音頻處理? 開關(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? 自動功率節(jié)約模式— 當(dāng)一個錄音或放音周期結(jié)束后自動進入掉電狀態(tài)— ? 零功率存儲— 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? 片上時鐘? 不需要編程器和開發(fā)系統(tǒng)? +5V 供電? 提供裸片DIP SOIC 封裝? 提供工業(yè)級別溫度型號40℃ 到85℃ 功能描述1）語音質(zhì)量ISD1400 取樣頻率,用戶可以根據(jù)語音質(zhì)量加以選擇取樣的語音直接存儲到片內(nèi)的不揮發(fā)存儲器內(nèi)部,不需要數(shù)字化和壓縮的其它手段直接模擬存儲能提供真實自然的語音、音樂、聲音。ISD1420 能提供20 秒的錄放音時間。2）EEPROM 存儲ISD 的ChipCorder 技術(shù)使用片上不揮發(fā)存儲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 萬次。3）基本操作ISD1400 ChipCorder 系列由一個單錄音信號REC 實現(xiàn)錄音操作。兩個放音信號實現(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 將自動進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)部存儲陣列有160 個可尋址的段能實現(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，輸入認為是地址輸入，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PLAYE、 PLAYL 或REC 的下降沿被鎖存。 ISD1420的外部結(jié)構(gòu) 語音芯片的外部結(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的工作過程：1 錄制信息將REC 電平變低，將從內(nèi)部存儲器空間的開始錄制信息。如果REC 保持低電平，錄音一直持續(xù)直到存儲器空間錄滿，這時錄音結(jié)束如果REC 變?yōu)楦唠娖诫娐穼⒆詣舆M入掉電模式。2 邊緣啟動放音將PLAYE 變低將從存儲器開始或選定的位置開始放音，PLAYE 的上升沿對操作沒有影響。如果存儲器內(nèi)部全部錄滿信息，則可以播放內(nèi)部全部的信息。如果到達結(jié)束標(biāo)志EOM 電路將停止放音并自動進入掉電模式，一個新的PLAYE 下降沿將觸發(fā)另外一個從起始地址的放音。3 電平觸發(fā)放音將PLAYL 變低將從存儲器開始或選定的位置開始放音,如果存儲器內(nèi)部全部錄滿信息則可以播放內(nèi)部全部的信息,如果到達結(jié)束標(biāo)志EOM 電路將停止放音,并自動進入掉電模式。一個新的PLAYL 低電平將觸發(fā)另外一個從起始地址的放音。注意這里的放音過程是在PLAYL保持低電平完成的，在放音過程中，如果PLAYL變?yōu)楦唠娖?，放音馬上結(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。任何時間REC 信號的變低，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存儲空間，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)志電路進入掉電模式。6 播放錄制的信息整個信息沒占滿整個空間將PALYE 或PLAYL 變?yōu)榈碗娖綄右淮畏乓舢?dāng)遇到結(jié)束標(biāo)志EOF 時放音結(jié)束，電路進入掉電模式。7 RECLED 操作在錄音操作時，RECLED 將輸出低電平有效的信號可以驅(qū)動一個LED ，表明現(xiàn)在正在進行錄音操作。如果整個存儲器空間錄滿或REC 變?yōu)楦唠娖浇Y(jié)束錄音，則RECLED將變?yōu)楦唠娖?。另外在放音過程中如果遇到一個EOF 標(biāo)志RECLED 總是輸出一個低電平脈沖。 解碼芯片 本畢業(yè)設(shè)計采用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 信號轉(zhuǎn)換成8421 碼。CM8870有DIP18封裝見圖19。各引腳的定義參看表13。CM8870 輸出的8421 碼真值表見表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+差分運算放大器同相輸入端。2IN差分運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，負反饋越小，放大量越大。4Verf基準電壓輸出。與IN+相連，提供VDD/2作為偏置電壓。5INH得到高電平時，禁止檢測音頻碼A,B,C 和D 。接地。6PWDN接地。7OSC1接晶振。8OSC2時鐘脈沖（輸出）。9Vss地，標(biāo)準0伏10數(shù)據(jù)輸出控制端。得到高電平時允許Q1Q4輸出。1114Q1—Q4三態(tài)數(shù)據(jù)（輸出）。當(dāng)TOE 得到高電平時，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，輸出高阻抗。15StD延時控制輸出端。當(dāng)MT8870 接收到有效的DTMF 信號時，該引腳輸出高電平；接收的DTMF 信號消失后，該引腳輸出低電平。該引腳輸出的電平，可作為單片機的中斷請求。16Est初始控制輸出端。（輸出）。接收到有效的DTMF時，輸出高電平。17St/GT控制輸入端/時間監(jiān)測輸出端。當(dāng)接收到有效的DTMF信號時，St的電平升高。若St的電平高于門限電壓時，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，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