【正文】 與電路的其它部分相連，起到了必要的保護(hù)作用。三極管 Q1 的主要作用就是充當(dāng)恒流源，需選用 PNP 型的三極管。 圖 2.？ 阻抗匹配電路仿真圖 微處理器 簡(jiǎn)介 AT89C51 是由美國(guó) Atmel 公司生產(chǎn)的至今為止世界上最新型的高性能八位單片機(jī)。全靜態(tài)工作 ,工作范圍 :0Hz～ 24MHz； 兩個(gè)十六位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 （ 2） AT89C51 的功能描述： AT89C51 是一種低損耗、高性能、 CMOS 八位微處理器，片內(nèi)有 4k 字節(jié)的在線可重復(fù)編程、快速擦除快速寫入程序的存儲(chǔ)器，能重復(fù)寫入 /擦除 1000 次，數(shù)據(jù)保存時(shí)間為十年?？捎?5V電壓編程 ,而且擦寫時(shí)間僅需 10 毫秒，僅為 8751/87C51 的擦除時(shí)間的百分之一 ,與 8751/87C51的 12V電壓擦寫相比，不易損壞器件，沒有兩種電源的要求，改寫時(shí)不拔下芯片，適合許 多嵌入式控制領(lǐng)域。 （ 3） AT89C51 引腳功能： AT89C51 單片機(jī) 40 引腳分布如 圖 。 只要程序長(zhǎng)度小于 4K，四個(gè) I/O 口全部提供給用戶。 P0口是三態(tài)雙向口 ,通稱數(shù)據(jù)總線口 ,因?yàn)橹挥性摽谀苤苯佑糜趯?duì)外部存儲(chǔ)器的讀 /寫操作。 每個(gè)號(hào)碼所對(duì)應(yīng)的兩個(gè)頻率互不為整數(shù)比。如按“ 5”時(shí)高頻群頻率 1336Hz 與低頻群頻率 770Hz同時(shí)輸出。目前雙音多頻產(chǎn)品多屬于 CMOS 集成產(chǎn)品，國(guó)際上一些主要器件產(chǎn)品廠商或公司均有代表性的 DTMF 接收器。由于它內(nèi)部有差動(dòng)放大器、時(shí)鐘振蕩器和鎖存三態(tài)總線接口，所以減少了該集成電路外部器件的數(shù)目。 OSC 2：分別為時(shí)鐘輸入端及時(shí)鐘輸出端，這兩腳之間接一個(gè) 的石英晶體組成內(nèi)部振蕩電路。 StD：為延時(shí)導(dǎo)引輸出端，當(dāng)一個(gè)被收到的音調(diào)對(duì)已被寄存并且鎖存器的輸出已被校正時(shí)，該端為邏輯高，當(dāng) St/GT 端電壓降到低于 VRS 時(shí)，該端轉(zhuǎn)換為邏輯低。它是一個(gè)雙 向端， StD 檢測(cè)出一個(gè)大于 VTSt 的電壓，器件寄存所檢測(cè)到的音調(diào)對(duì)并校正鎖存器輸出； StD 端檢測(cè)出一個(gè)小于 VTSt 的電壓，器件自由地接收一個(gè)新的音調(diào)對(duì)。 圖 MT8870 的引腳分布 邵陽(yáng)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 15 MT8870 電路的基本特性是實(shí)現(xiàn) DTMF 信號(hào)分離濾波和譯碼功能，輸出相應(yīng)的 16種 DTMF 頻率組合的 4 位并行二進(jìn)制碼（如表 1 所示）。 4 端為 VREF為基準(zhǔn)電壓輸出端，取值 VDD/2=。首先存儲(chǔ)若干段系統(tǒng)提示音，由單片機(jī)判斷用戶輸入的信息，再 對(duì)語(yǔ)音提示電路進(jìn)行尋址 ,播放相應(yīng)的提示音，提示用戶進(jìn)行下一步操作。 它采用了“多級(jí)存儲(chǔ)”等專利技術(shù)。 表 3 ISD4004系列型號(hào)與性能對(duì)照表 ISD4004 系列工作電壓為 3V，單片錄放時(shí)間為 8～ 16 分鐘，音質(zhì)好，適用 于移動(dòng)電話及其它便攜式電子產(chǎn)品中。 由于聲音錄放采用了 ChipCorded 專利技術(shù) ,即聲音無(wú)須 A/D轉(zhuǎn)換和壓縮就可直接存儲(chǔ) ,不存在 A/D轉(zhuǎn)換誤差 ,在一個(gè)記錄位 (BIT)可存儲(chǔ)多達(dá) 250級(jí)聲音信號(hào) ,相當(dāng)于通常 A/D技術(shù)記錄容量的 8 倍。模擬、數(shù)字信 號(hào)電源正端。單端輸入時(shí) ,信號(hào)由耦合電容輸入 ,最大幅度為峰值 32mV,耦合電容和本端的 3KΩ電阻輸入阻抗決定了芯片頻帶的低端截止頻率。 MOSI：串行輸入端，主控制器應(yīng)在串行時(shí)鐘上升 沿之前半個(gè)周期將數(shù)據(jù)放到本端 ,供 ISD 輸入。 INT: 中斷輸出端，本端為漏極開路輸出。 OVF 標(biāo)志 —— 指示 ISD 的錄、放操作已到達(dá)存儲(chǔ)器的末尾。該信號(hào) 175ms 保持高電平 ,低電平為 25ms。 AUTCAP：自動(dòng)靜噪端，用于當(dāng)沒有信號(hào)時(shí)自動(dòng)減少噪音。隨著集成電路制造工藝的發(fā)展，器件的速度大為提高，串行傳輸?shù)乃俣鹊南拗?，因此出現(xiàn)了大量帶串行外圍接口的集成電路。 如 外圍設(shè)置 FLASHRAM、網(wǎng)絡(luò)邵陽(yáng)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 18 控制器、 LCD 顯示驅(qū)動(dòng)器、 A/D 轉(zhuǎn)換器和 MCU 等。 圖 SPI組成的系統(tǒng) 利用 SPI 總線可在軟件的控制下構(gòu)成各種系統(tǒng)。其數(shù)據(jù)的傳輸格式是高位（ MSB）在前，低位（ LSB）在后。平時(shí)未選中芯片時(shí)，輸出端應(yīng)處于高阻態(tài)。因此只有在此芯片允許時(shí)， SCK 脈沖才把串行數(shù)據(jù)移入該芯片；在禁止時(shí)， SCK 對(duì)芯片無(wú)影響。 為了能夠正確地交換數(shù)據(jù)， SPI 串行外設(shè)接口必須遵循一定的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議。讀出中斷數(shù)據(jù)和啟動(dòng)一個(gè)新的操作； （ 7） 運(yùn)行位（ RUN）置 1 啟動(dòng)操作，置 0 時(shí)結(jié)束操作可在同一個(gè) SPI 周期內(nèi)完成； （ 8） 所有操作都在 SS 端上升沿開始執(zhí)行的。否則， ISD 芯片將在同一個(gè)語(yǔ)音段重復(fù)操作。 MC=1 時(shí)，使能信息檢索； MC=0 時(shí)，取消信息檢索。 P/R =1 時(shí)，放音； P/R =0 時(shí)，錄音。 表 3 ISD4004 SPI接口指令表 OVF EO M P0 P 1 P2 P3 P4 P 5 P6 P7 P8 P9 P10 0 0 0 C4 C3 C2 C1 C0 A10 A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 MISO MOSI Message Cueing(MC) Ignore Address Bit(IAB) Power UP(PU) Play/Record(P/R) RUM 圖 SPI端口控制位 邵陽(yáng)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 21 A10— A0：輸入地址寄存器。 加 LM386 的資料及外圍電路說(shuō)明 ，加圖。 綜合三種電源考慮使CS INT CS INT 圖 ISD4004語(yǔ)音芯片與單片機(jī)的連接圖 C \ S \M O S IM I S OV S S DNCNCNCNCNCNCV S S AV S S AS C L KV C C DX C L KI \N \ T \R A CV S S ANCNCNCV C C AI N +I N NCP 0 . 4P 0 . 5P 0 . 6P 0 . 7I \N \ T \ 0 \I \N \ T \ 1 \0 .1 U FV C CR E S E TP 0 . 0 ～ 0 . 3Q1 ～ Q4X T A L 1X T A L 230P30PA M C A P1 U FO U T10KI S D 4 0 0 4A T 8 9 C 5 1E A / V p p5V3V邵陽(yáng)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 22 用統(tǒng)一的 +12V 外接電源 ,而系統(tǒng)將自動(dòng)的把 +12V 轉(zhuǎn)換成 +5V、 +3V 提供給單片機(jī)與ISD4004。所以我們利用 StD的下跳變作為單片機(jī)外部中斷 INT1的信號(hào)源，當(dāng) StD 有下降沿到達(dá)時(shí)，產(chǎn)生外部中斷。通常情況下只能使用 ISD 器件提供的不許要知道地址的操作模式，這無(wú)法滿足復(fù)雜或?qū)崟r(shí)操作使用的要求。 ISD4004 的錄放時(shí)間為 960s，因此它的分辨率為 400ms。因此， ISD4004 最多可以分為 2400 段?！钡?。 這種控制方式有較強(qiáng)的通用性和方便性，它不需要事先規(guī)定每段語(yǔ)音的時(shí)間長(zhǎng)度、總 段數(shù)，甚至不需要知道每段語(yǔ)音在 ISD4004 芯片上的具體地址，只要用戶記住錄入語(yǔ)音的段順序即可控制各段語(yǔ)音的自由組合。 單片機(jī)遵循標(biāo)準(zhǔn) 5V 的 RS232 串口協(xié)議方式（ TDX、 RDX雙線，串口方式一、無(wú)校驗(yàn)），協(xié)議如下： 串口速率： 4800 bit/s 引導(dǎo)碼： AA AA 靜音延遲 秒： DD （在一句話中停頓一會(huì)，起逗號(hào)作用） 句結(jié)束放音存儲(chǔ)碼： FF FF （立刻語(yǔ)音合成放音） TDX 端放音忙信號(hào)： 低電平有效 （ 空閑為高電平，語(yǔ)音合成放音期間變?yōu)榈碗娖捷敵?。為提高?jì)時(shí)的精度，使用了自動(dòng)重載的工作模式，定時(shí)器在每個(gè)定時(shí)周期結(jié)束之后立即重新裝入初值開始計(jì)時(shí)。播放遇到 EOM 標(biāo)記， EOM 引腳信號(hào)變底持續(xù) 50ms 之后變高； ISD 器件的播放一直到 EOM 由低電平回到高電平。播放結(jié)束時(shí)，引發(fā)外部中斷，停止定時(shí)器計(jì)時(shí)。其中程序和和流程見附錄。始終上升沿?cái)?shù)據(jù)輸入 ISD，時(shí)鐘下降沿?cái)?shù)據(jù)從 ISD 輸出。見附錄。在該編輯欄的空白處單擊鼠標(biāo)右鍵從彈出的菜單中選擇 New，新建 Sheet1 的原理圖文件。 ERC 即自動(dòng)進(jìn)行，產(chǎn)生一個(gè)測(cè)試報(bào)告，設(shè)計(jì)者可以根據(jù)該報(bào)告從新修改相關(guān)的錯(cuò)誤或疏漏，以后從屬上述同樣的操作。然后在上面繪制一個(gè)矩形板框。 ② 電路參數(shù)設(shè)置：因?yàn)樵O(shè)置 PCB 電路參數(shù)，是為了更好地進(jìn)行設(shè)計(jì)。載入網(wǎng)絡(luò)表后，電路板中會(huì)出現(xiàn)由元件封裝和連接關(guān)系組成的一些凌亂的圖形。 ⑤ 規(guī)則設(shè)定 ：在布線前要進(jìn)行配置，配置主要 Design Rules 對(duì)話框中進(jìn)行。在調(diào)整過(guò)程中可將布線集中的部。 邵陽(yáng)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 31 ⑥ 自動(dòng)布線：布線規(guī)則設(shè)定好后，執(zhí)行 [Auto Route][All]命令，將按布線規(guī)則和其它參數(shù)的設(shè)定對(duì)整個(gè)電路板進(jìn)行布線。 ④ 元件布局：元件布局可采用自動(dòng)布局和手動(dòng)布局兩種方式。在這里系統(tǒng)默認(rèn)就行。但同時(shí)自己也可以利用板框向?qū)?chuàng)建自定義模板。 PCB 板的規(guī)劃 ① 定義板框：在繪制電路板之前，首先要定義板框，定義板框主要包括：定義定義電路板的層數(shù)、電路板的外形尺寸和形狀等。 ② 電氣設(shè)計(jì) 規(guī)則檢查：在畫完電路原理圖以后，要進(jìn)行電氣法則測(cè)試，于檢驗(yàn)在電路原理圖繪制的中產(chǎn)生錯(cuò)誤。 邵陽(yáng)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 29 DTMF 遠(yuǎn)程控制裝置的 PCB設(shè)計(jì) 原理圖繪制 ① 產(chǎn)生原理圖：在進(jìn)入 Protel 99 后，建立一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)文件如取名為 。 AT89C51 單片機(jī)的指令執(zhí)行時(shí)間為1us(12MHz 晶振時(shí) )，而 ISD4004 芯片的 SPI 時(shí)在 ns 級(jí)的，所以用 NOP指令滿足大部分時(shí)延的要求。具體做法是：用四個(gè)普通 I/O 口分別與 ISD 器件的 MISO 、 MOSI、 SCLK 和 SS端相連，其中與 SCLK 相連的 I/O 口負(fù)責(zé)提供時(shí)鐘 脈沖。此時(shí)，地址計(jì)數(shù)器當(dāng)前值與起始值之差值就是該段 所占用的地址單元數(shù)；從而在起始的基礎(chǔ)上計(jì)算出結(jié)束地址。每次播放之前，開放定時(shí)和外部中斷。在這種模式下，定時(shí)器是 8 位工作狀態(tài)，最大計(jì)時(shí)周 期不到 ，為產(chǎn)生 400ms 的定時(shí)周期，采用多次定時(shí)產(chǎn)生一個(gè)周期的方法。 單片機(jī)控制語(yǔ)音芯片內(nèi)部地址的獲取 根據(jù) ISD器件的地址形成和分段特性，我們可以連續(xù)錄入多段信息，不用考慮各段的地址；錄制完畢之后，在播放過(guò)程中根據(jù)器件的輸出信號(hào)，確定各段的起始地址和結(jié)束地址。然后，用戶可按照 RS232 標(biāo)準(zhǔn)串口協(xié)議向單片機(jī)的 RXD 端發(fā)送合成指令，單片機(jī)即將合成命令翻譯成對(duì)應(yīng)的語(yǔ)音芯片中各段語(yǔ)音的起始地址并控制語(yǔ)音芯片發(fā)出需要的語(yǔ)音，一段結(jié)束后邵陽(yáng)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 26 立刻又播發(fā)需要的下一段，如此將一句話合成“說(shuō)”完。用戶錄制的語(yǔ)音每一段結(jié)束后芯片自動(dòng)設(shè)有段結(jié)束標(biāo)志（ EOM），芯片錄滿后設(shè)有溢出標(biāo)志（ OVF） 。在聽覺表達(dá)中最復(fù)雜的就是語(yǔ)音的組合，它是將用戶預(yù)存的多段語(yǔ)音選擇順序連續(xù)播放，將字或詞素組合成一句話、甚至一段話播放出來(lái)，從而實(shí)現(xiàn)最準(zhǔn)確、定量的語(yǔ)義表達(dá)，例如“歡迎使用家電遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，請(qǐng)輸入密碼，以 號(hào)結(jié)束。一個(gè)信息段由起始地址指針（ MSP）指定、記錄數(shù)據(jù)和信息結(jié)束標(biāo)志（ EOM）三部分組成。 ISD 分段地址不是通常意義上的字節(jié)地址單元，而是信息的基本組成單位，ISD4004 的內(nèi)部有 2840K 字節(jié)的 Flash Memory 存儲(chǔ)單元，總共可以規(guī)劃為 2400 行。表明 允許接收數(shù)據(jù)。 3 系統(tǒng)程序設(shè)計(jì) 系統(tǒng)流程圖 系統(tǒng)流程圖如下圖圖 初始化 START 振鈴聲 10 次到了？ 摘機(jī)、開 0 中斷 調(diào)用語(yǔ)音子程序1 密碼輸完了？ N 密碼正確？ 調(diào)用語(yǔ)音子程序3 輸入被控設(shè)備編號(hào)？ 查詢?cè)O(shè)備是否ON？ 調(diào)用語(yǔ)音子程序4 輸入控制碼？ 輸出驅(qū) 動(dòng) 調(diào)用語(yǔ)音子程序6 繼續(xù)控制？ 調(diào)用語(yǔ)音子程序 5 N N 調(diào)用語(yǔ)音子程序2 掛機(jī) 調(diào)用語(yǔ)音子程序7 掛機(jī) N N Y Y Y Y N Y 邵陽(yáng)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 23 4.