【正文】 技術(shù)，內(nèi)含振蕩器，話筒前置放大、自動(dòng)增益控制、防混淆濾波 器、揚(yáng)聲器驅(qū)動(dòng)及 E2PROM陣列 [10]。 （ 1） 特點(diǎn) [10]： ●所需外圍元件少，電路簡(jiǎn)單，操作方便。 ●語(yǔ)音固化無(wú)需專用編程或開發(fā)裝置。 2021 屆電子信息工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 （ 2） 電氣特性 [10]： ●工作電壓 VDD： 5V. ●靜態(tài)電流 ISTB：典型值 ，最大值為 2181。 （ 2） MIC： 駐極體話筒輸入端 。 （ 3） MIC REF： 駐極體話筒參考輸入端 。 該端經(jīng) C、 R與 ANA OUT端相連，語(yǔ)音通頻帶下限頻率取決于 C、 R和該端輸入阻抗 ()，除 MIC端，該端亦可作為模擬信號(hào)輸入端。 AGC的響應(yīng)時(shí)間是由 AGC內(nèi)阻抗(5kΩ)和外部電容 C來(lái)決定的；釋放時(shí)間是 C和 R的 RC時(shí)間常數(shù)決定的。單端輸出則需要該腳與喇叭之間串接 100μF的交流耦合電容。工業(yè)級(jí)芯片在整個(gè)溫度和電壓范圍內(nèi)， 頻率變化在 +5%內(nèi)，建議使用穩(wěn)壓電源 。當(dāng)錄音停止或存儲(chǔ)器錄滿時(shí)， LED熄滅。 當(dāng)該端電平變低并保持，電路進(jìn)入放2021 屆電子信息工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 音狀態(tài)，放音結(jié)束后電路進(jìn)入準(zhǔn)備狀態(tài)。 REC鍵優(yōu)先于 PLAYE或 PLAYL其中一個(gè)放音鍵。 （ 14） VCCD、 VCCA： 數(shù)字電路電源正端和模擬電路電源正端 。如果 A A7 有一個(gè)低電平， A0～ A7 輸入全解釋為地址位，作為起始地址用，此時(shí)地址線僅作為輸入端，在操作過程中不能輸出內(nèi)部地址信息。 0 地址是 ISD1420 存儲(chǔ)空間的起始端，后面的操作可模擬模式的不同，而從不同的地址開始工作。 表 操作模式簡(jiǎn)表 2021 屆電子信息工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 操作模式可以與微控制器一起使用，也可用硬件連線得到所需系統(tǒng)操作。 A1：用于刪除 EOM 標(biāo) 志（僅用于錄音工作狀態(tài)）。 A3 可使存于存儲(chǔ)空間始端的信息自動(dòng)地連續(xù)重放。 A4可防止地址計(jì)數(shù)器復(fù)位，使得信息連續(xù)不斷地 放出。由 A0～ A7 決定每段語(yǔ)音的起始地址，而起始地址又直接反映了錄放的起始時(shí)間。錄放時(shí)，將 S5 打致 “REC” ，再按住 S1， LED 亮就開始錄音，錄音時(shí)間致 2 秒時(shí)就必須松一下 S1,否則下一段無(wú)效。 LM386是美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的音頻功率放大器，為使外圍元件最少，電壓增益內(nèi)置2021 屆電子信息工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 為 20。 LM386 的外形和引腳的排列如圖所示 [13]。 LM386 的典型應(yīng)用電路按不同的放大增益有許多種，本設(shè)計(jì)中選擇了使用器件最少的應(yīng)用電路，在這種應(yīng)用電路下，其放大增益為 20，如下圖所示 [13]。以下將詳細(xì)介紹 CD4511和 LED七段顯示器 的性能 [14]。 BI（ 4 腳 ）： 消隱輸入控制端 。它主要用來(lái)檢測(cè)數(shù)碼管是否損壞。 CD4511 的內(nèi)部有上拉電阻，在輸入端與數(shù)碼管筆段端接上限流電阻就可工作。 圖 數(shù)碼管外形和引腳 LED 顯示器有共陰極和共陽(yáng)極兩種結(jié)構(gòu)，下面只介紹共陰極結(jié)構(gòu)。具體原因如下 。 4 只引腳，是一個(gè)完整的振蕩器，其中除了 石英晶體外，還有晶體管和 電 容元件 ,不需要 片 內(nèi)振蕩器，信號(hào)質(zhì)量好，比較穩(wěn)定，而且連接方式相對(duì)簡(jiǎn)單 ,不需要復(fù)雜的配置電路 。所以在本設(shè)計(jì)中選擇了 4 腳有源晶振。另外通過按鍵選擇還可以用做跑表計(jì)時(shí)。以此類推，第 2 段播放完成后又將播放第 3 段、第 4 段直到第 8 段。 2021 屆電子信息工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 27 圖 系統(tǒng)硬件模塊劃分圖 主控模塊 為了使系統(tǒng)具有在系統(tǒng)可編程功能，本設(shè)計(jì)選用了在系統(tǒng)可編程芯片EPM7128SLC8415，并且為了系統(tǒng)更新方便，該芯片還外接了編程下載接口，可直接用下載電纜對(duì)芯片進(jìn)行下載更新，提高了芯片的更新速度。 EPM7128SLC8415芯片 的 TDO、 TCK、 TMS、 TDI分別與編程下載接口模塊的 9相連。 EPM7128SLC8415芯 片 的 1 2 3 4 5 6 78腳接 5伏電源， 13 4 4 5 7 82腳接地。 基于報(bào)時(shí)功能的打開和關(guān)閉 ，選用一個(gè)單刀雙置開關(guān)，一端與 EPM7128SLC8415芯片的 12 腳相連， EPM7128SLC8415 芯片 的 12 腳在本設(shè)計(jì)中作為軟件編程的PNSELECT 所綁定的引腳，另一端分別和地、電源相連。即每個(gè)語(yǔ)音段有一個(gè)首地址 , 通過改變DIP 開關(guān)位置 , 便可實(shí)現(xiàn)地址編碼。由此就產(chǎn)生了二進(jìn)制首地址。具體的地址對(duì)應(yīng)的語(yǔ)音內(nèi)容如下所示。 在錄音時(shí)，我們把 ISD1420的 REC端接到 REC按鍵開關(guān)，以控制錄音使能。當(dāng)錄音停止或存儲(chǔ)器錄滿時(shí)， LED熄滅。由于 一天 共有 24個(gè) 小時(shí) ，每報(bào)一 次時(shí) 需要連續(xù)報(bào) 8個(gè)段 ， 共需要存儲(chǔ) 18個(gè)語(yǔ)音段，因此需要占用 8條數(shù)據(jù)輸入線，即 A0~A7均要和 CPLD的 IO端口相連，用于接收由 CPLD軟件編程實(shí)現(xiàn)的語(yǔ)音輸入地址 。 LM3686的 2號(hào)、3號(hào)端口分別與 ISD1420芯片的 1 14端口通過一個(gè) 100K的電阻和一個(gè) 地相連。 根據(jù) CD4511 的引腳說(shuō)明和真值表， 將 CD4511 的 LT 端 （測(cè)試端） 接高， BI 端 （消隱輸入端） 接高電平， LE 端 （鎖定 輸出端） 接地。表示分鐘 A B C D2， A B C D3 的 8 個(gè) BCD 碼數(shù)據(jù)輸入端分別與 EPM7128SLC8415 芯片的 ， 表示秒 A B C D4， A BC D5 的 8 個(gè) BCD 碼數(shù)據(jù)輸入端分別與 EPM7128SLC8415 芯片的 用來(lái)接收由控制模塊送入的地址信號(hào) 。這樣在軟件編程結(jié)束后 PC 機(jī)就可通過專用下載電纜把設(shè)計(jì)的控制程序下載到復(fù)雜可編程芯片中，實(shí)現(xiàn)了在系統(tǒng)編程，為系統(tǒng)的更新和調(diào)試提供了可能。 系統(tǒng)的幾乎所有控制邏輯均由 CPLD 實(shí)現(xiàn)， 其邏輯框圖如 圖 所示 。 具體軟件模塊設(shè)計(jì)見編寫軟件同學(xué)的論文 。最后通過下載線纜下載到在系統(tǒng)可編程芯片EPM7128SLC8415 中。 通過下載編程接口（ JI）進(jìn)行編程下載，以便系統(tǒng)進(jìn)行軟件調(diào)試和更新。當(dāng)?shù)?1 段語(yǔ)音信息播放完后 ， ISD1420 將輸出PLAY_END 信號(hào) ， PLAY_END 信號(hào)又可以觸發(fā)十六進(jìn)制計(jì)數(shù)器 ， 同時(shí) PLAY_END信號(hào)還將產(chǎn)生 語(yǔ)音播放信號(hào) PLAY_E， 該信號(hào)作用于語(yǔ)音芯片 ISD1420 后又使 語(yǔ)音芯片開始播放語(yǔ)音信息。 2021 屆電子信息工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 35 第 4 章 硬件 制作 與 調(diào)試 硬件 制作 在完成器件選擇和原理圖設(shè)計(jì)后，我進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)板的制作。同理對(duì)其他芯片 也 要嚴(yán)格按照芯片的實(shí)際引腳進(jìn)行連線。在本次設(shè)計(jì)中由于原理圖不是很復(fù)雜，我選擇了手工布線和對(duì)芯片布局。確認(rèn)無(wú)誤后就可進(jìn)行實(shí)驗(yàn)板測(cè)試了。首先是對(duì)主要芯片進(jìn)行布局，實(shí)驗(yàn)板中芯片布局主要依靠原理圖的構(gòu)圖，盡量做到方便以后手工布線和后期的檢查測(cè)試。 將 P_N_SELECT 單刀雙置的開關(guān)與電源接通時(shí)，與 SUB 鍵結(jié)合可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)反向播報(bào)；與地接通時(shí)與 ADD 鍵結(jié)合可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)正向播報(bào)。 例如，若按下 ADD 鍵可以使雙十六進(jìn)制計(jì)數(shù)器的輸出加 12021 屆電子信息工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 34 以指向下一條語(yǔ)音信息地址表的存儲(chǔ)位置，同理按鍵 SUB 可以使雙十六進(jìn)制計(jì)數(shù)器的輸出減 1 以指向上一條語(yǔ)音信息地址表的存儲(chǔ)位置，而 REPEAT 將不改變雙十六進(jìn)制計(jì)數(shù)器的輸出以指向當(dāng)前條語(yǔ)音信息地址表的存儲(chǔ)位置，按鍵 CLEAR 可以使雙十六進(jìn)制計(jì)數(shù)器的輸出全為 0 以指向第一條語(yǔ)音信息地址表的存儲(chǔ)位置。結(jié)合系統(tǒng)原理總圖（系統(tǒng)原理總圖見附錄 ），對(duì)系統(tǒng)的總體功能描述如下： DIP 8 路開關(guān)用來(lái)給語(yǔ)音芯片送入 地址 碼 ，方便語(yǔ)音芯片 ISD1420 錄音。首先將編程下載電纜兩端分別連接計(jì)算機(jī)的通信接口和在系統(tǒng)可編程芯片的編程下載接口。 PLAY_E 是觸發(fā)語(yǔ)音播放的輸出端； A[7:0]是地址輸出端，用于給語(yǔ)音芯片播放時(shí)提供語(yǔ)音地址； BCD[3:0]是驅(qū)動(dòng)顯示譯碼的輸出端，用于同步顯示汽車到站信息。在編程下載前要進(jìn)行系統(tǒng)軟硬件的設(shè)計(jì)。 圖 顯示模塊 編程下載接口模塊 為了使系統(tǒng)的調(diào)試和更新更加方便，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)了編程下載接口模塊。而在顯示部分我們采用的是靜態(tài)顯示。共陰七段 LED 數(shù)碼管的 A、 B、 C、 D、E、 F、 G 端口分別和 CD4511 的 A、 B、 C、 D、 E、 F、 G 端口直接相連。放音時(shí)，由 CPLD控制芯片產(chǎn)生 PLAYE信號(hào)，語(yǔ)音芯片 ISD1420每遇到一個(gè) PLAYE 端的下降沿，就會(huì)去檢測(cè)由 CPLD控制芯片輸出的地址，進(jìn)行按 整點(diǎn)報(bào)時(shí) 。配以外圍器件，如喇叭，播鍵開關(guān)等。檢測(cè)是否進(jìn)入錄音狀態(tài)可以測(cè) ISD1420的 RECLED 端是否變?yōu)檫壿嫷?。根?jù)分析，一個(gè)全長(zhǎng)九站的線路，語(yǔ)音信息分 18段存儲(chǔ)即可，分段表如 表 。在錄音時(shí)，與 A7和 A6對(duì)應(yīng)的開關(guān)其中必須有一個(gè)置為低電平，即為二進(jìn)制中的 0。每個(gè)開關(guān)的另一端均與地相連， A0~A7通過 1k的電阻上拉至電源。 錄音模塊 ISD1420 的 160 段對(duì)應(yīng)著 160 個(gè)地址 , 由 A 0～ A 7 組合產(chǎn)生。這些按鍵均與 EPM7128SLC8415 芯片的 IO 端口相連，分別實(shí)現(xiàn) 加、減、清零、重復(fù)、錄音、放音功能。作為地址線，用于產(chǎn)生語(yǔ)音芯片的播放地址組合。 每個(gè)按鍵開關(guān)由一個(gè) 1k?的電阻上拉至 5伏的電源。這樣就達(dá)到了每條語(yǔ)音信息重復(fù)播放兩次的目的。按鍵 ADD、 SUB、 REPEAT、CLEAR 都有 3 個(gè)功能，第一個(gè)功能是前面講的修改主控模塊輸出的語(yǔ)音地址 ，第二個(gè)功能是使主控模塊輸出的語(yǔ)音地址清零以便從該條信息的第 1 段開始播放，第三個(gè)功能是通過主控模塊產(chǎn)生一個(gè)下降沿語(yǔ)音播放信號(hào) PLAY_E，該信號(hào)連接到語(yǔ)音芯片的邊沿觸發(fā)放音控制端 PLAYE，使語(yǔ)音芯片開始播放語(yǔ)音信息。 4 腳有源晶振通常的用法： 1 腳 懸空， 2 腳接地， 3 腳接輸出， 4 腳接電壓。有源晶振是要外加電源的 ,而且不用外加 電容 ,它的輸出信號(hào)比較的強(qiáng) ,一般用示波器是可以明顯的看到的 .無(wú)源的晶振不要外加電源 ,但是必須使用兩個(gè)合適的電容 ,這個(gè)比較的麻煩 ,如果電容不對(duì)應(yīng)的話 ,晶振很可能不工作 ,而且信號(hào)不是很強(qiáng) ,用示波器看的話 ,示波器的管腳接上去晶振可能就不工作了 ,所以晶振到底是否工作不好判斷 。 2 個(gè)引腳的無(wú)極性元件，需要借助于時(shí)鐘電路才能產(chǎn)生振蕩信號(hào)，自身無(wú)法振蕩起來(lái) 。 共陰極字段碼 LED 顯示 0～ 9 某個(gè)字符時(shí)，則要求在 a～ dp 送固定的字段碼，如要使 LED 顯示 “0”,則要求 a、 b、 c、 d、 f 各引腳為高電平， g 和 dp 為低電平，字段碼為 “3fh” 。 當(dāng)顯示器的某一段發(fā)光二極管通電時(shí)，該段發(fā)光，例如，使 b、 c、 f、 g 這 4 段發(fā)光2021 屆電子信息工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 二極管通電，則顯示字符 “4”。 當(dāng) LE=0 時(shí)，允許譯碼輸出 ； LE=1 時(shí)譯碼器是鎖定保持狀態(tài)，譯碼器輸出被保持在 LE=0 時(shí)的數(shù)值 。 LT（ 3 腳 ）： 測(cè)試輸入端 。 圖 CD4511的 引腳圖 [14]。顯示模塊中需要對(duì)主控模塊產(chǎn)生的二進(jìn)制地址進(jìn)行譯碼。 圖 LM386 的引腳圖 LM386 的電路特性 [12]： （ 1） 靜態(tài)功耗低，約為 4mA,可用于電池供電 ； （ 2） 工作電壓范圍寬， 412V 或者 518V。輸入端以地位參考，同時(shí)輸出端被自動(dòng)偏置到電源電壓的一半，在 6V電源電壓下，它的靜態(tài)功耗僅為 24mW,使得 LM386 特別適用于電池供電的場(chǎng)合。分段放音時(shí)，先將 S5 打向“PLAY” ，中需按下相應(yīng)的 S1～ S4 鍵就可以播放出不需要接編碼隔離二極管，地址輸入端 A0～ A7 直接連 CPLD 控制芯片、計(jì)算機(jī)的 I/O 口。 A3～ A7 平時(shí)通過電阻 R6～ R13接至高電平，如果要將某一地址置低電平時(shí)，則在該位與地之間接一個(gè)隔離二極管。 A A5：未用 。 A4：連續(xù)尋址。當(dāng)這個(gè)操作模式完成時(shí)，錄放的所有信息就作為一個(gè)連續(xù)的信息放出。不知道每個(gè)信息的實(shí)際地址， A0 使操作者快速檢索每條信息， A0 每輸入一個(gè)低脈沖，可使利內(nèi)部地址計(jì)數(shù)器跳到下一個(gè)信息。 （ 2） 當(dāng) PLAYE、 PLAYL或 REC變?yōu)榈碗娖?，同時(shí) A A7為高電平時(shí)，執(zhí)行地址線所對(duì)應(yīng)的操作模式。如果 A A7 同為高電平時(shí)，它們即為模式位。模擬和數(shù)字電源端最好分別走線，盡可能在靠近供電端處相連，而去耦電容應(yīng)量靠近芯片。 （ 13） VSSD、 VSSA： 數(shù)字地和模擬地 。 （ 12） REC： 錄音觸發(fā)端 。 當(dāng)該 端輸入一低脈沖，電路即進(jìn)入放音狀態(tài)，直到結(jié)束，電路自動(dòng)進(jìn)入準(zhǔn)備狀態(tài)。 （ 9） RECLED： 發(fā)光二極管接口 。 該端在實(shí)際應(yīng)用中通常接地， 芯片內(nèi)部的采樣時(shí)鐘在出廠前已調(diào)校， 保證了標(biāo)稱的最小錄音時(shí)間。 該端可直接驅(qū)動(dòng) 16Ω以上