【正文】 ,對(duì)單元操作也就是表示對(duì)相應(yīng)編號(hào)的 A / D 轉(zhuǎn)換器進(jìn)行了讀操作。轉(zhuǎn)換遵循左對(duì)齊原則 ,D3～ D0 應(yīng)接單片機(jī)數(shù)據(jù)總線的高半字節(jié)。所以需要利用 P1 口進(jìn)行地址擴(kuò)寬，本系統(tǒng)中另加三根線（ 、 、 ），作地址線用，使尋址空間擴(kuò)展到 512K 字節(jié)，并分別采用分而管理方式分配內(nèi)存，即在總線輸出地址之前，先對(duì)外加的 3 根高位地址選頁(yè)，然后在所選頁(yè)中進(jìn)行輸入輸出操作。 5 軟件設(shè)計(jì) 單片機(jī) AT89C51 通過(guò)片選方式讀 A/D 轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)、寫(xiě)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器以及將數(shù)據(jù)送入 D/A 轉(zhuǎn)換器。 ２６ 圖 函數(shù)分析圖 圖 濾波電路 該濾波網(wǎng)絡(luò)采用簡(jiǎn)單的無(wú)源濾波網(wǎng)絡(luò)即可實(shí)現(xiàn) ，圖中 1C 、 1R 構(gòu)成初始放大倍數(shù)近乎恒定的網(wǎng)絡(luò) .觀察到 ? ? ? ?ss ffff /// ?? 在頻率較高處有大幅度的衰減 ,故該網(wǎng)絡(luò)還應(yīng)滿足在頻率較高處的衰減特性，考慮到對(duì)于聲音信號(hào)，過(guò)多的高頻分量只能增加噪聲，所以后接 2R 、 2C 構(gòu)成低通濾波器，截止頻率設(shè)在 ? 100Hz。 AD574 的 A0由地址總線的最低位 A0( P0. 0) 控制 ,可用于實(shí)現(xiàn)全 12 位轉(zhuǎn)換 ,并將 12 位數(shù)據(jù)分兩次送入數(shù)據(jù)總線。該電路采用單極性輸入方式 , 可對(duì) 0～ 10V或 0～ 20V模擬信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換。所有 AD 轉(zhuǎn)換結(jié)束與否的判斷均由 P1 口的低 4 位來(lái)進(jìn) ２４ 行 ,當(dāng)?shù)?4 位均為低電平時(shí) , 表示所有轉(zhuǎn)換都已結(jié)束。因此 , 8031必須完成同時(shí)啟動(dòng)、分別讀出轉(zhuǎn)換結(jié)果的任務(wù)。主機(jī)接到請(qǐng)求后進(jìn)入中斷服務(wù)程序 ,并向單片機(jī)發(fā)出命令 ,以決定是否繼續(xù)采樣 ,同時(shí)將 SRAM內(nèi)的數(shù)據(jù)讀入內(nèi)存。轉(zhuǎn)換開(kāi)始時(shí) ,STS 為高電平 ,并在轉(zhuǎn)換過(guò)程中保持高電平。當(dāng) 12 / 8 為 1( +5V) 時(shí) , 12 條數(shù)據(jù)線將同時(shí)行輸出 。由于 AD574 芯片內(nèi)有三態(tài)輸出緩沖電路 , 因而可直接與單片機(jī)的數(shù)據(jù)總線相連 , 而無(wú)須附加邏輯接口電路。 轉(zhuǎn)換誤差 轉(zhuǎn)換誤差可以用絕對(duì)誤差△或相對(duì)誤差 r 來(lái)表示。外部復(fù)位電路就是為內(nèi)部復(fù)位電路提供兩個(gè)機(jī)器周期以上的高電平而設(shè)計(jì)的， AT89C2051 通常采用 上電自動(dòng)復(fù)位和按鍵手動(dòng)復(fù)位兩種方式。 內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器實(shí)質(zhì)上是一個(gè)二分頻的觸發(fā)器，其輸出信號(hào)是單片機(jī)工作所需的時(shí)鐘信號(hào)。當(dāng) TL的低 5 位記數(shù)溢出時(shí) ，向 TH 進(jìn)位，而全部 13 位計(jì)數(shù)器溢出時(shí)使計(jì)數(shù)器回零，并使溢出標(biāo)志 TF 置 1，向 CPU 發(fā)出中斷請(qǐng)求。 IT0（ IT1） =0 為電平觸發(fā)方式，低電平有效。 TR1 位：定時(shí)器 1 運(yùn)行控制位。 當(dāng) GATE=1 時(shí)，只有 INTO 或 1INT 引腳為高電平且 TR0 或 TR1 置 1 時(shí)，相應(yīng)的定時(shí) /計(jì)數(shù)器才被選通工作；當(dāng) GATE=0，則只要 TR0 和 TR1 置 1，定時(shí) /計(jì)數(shù)器就被選通，而不管 0INT 或 1INT 的電平是高還是低 TC/ 位：計(jì)數(shù) /定時(shí)功能選擇位。在其他指令中，寄存器 B 可作為一般的寄存器使用，用于暫存數(shù)據(jù)。程序中通常把各種程序狀態(tài)標(biāo)志、位控變量設(shè)在位尋址區(qū)。片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的容量很小，常需擴(kuò)展片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。 0013H：外部中斷 1 入口。程序存儲(chǔ)器的編址規(guī)律為；先片內(nèi)、后片外，片內(nèi)、片外連續(xù)，兩者一般不作重疊。 89C51單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè) 8位的 CPU，它是由運(yùn)算器和控制器組成。但在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的 /PSEN信號(hào)將不出現(xiàn)。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。 P3 口： P3 口管腳是 8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O 口，可接收輸出 4 個(gè) TTL門電流。 P1 口管腳寫(xiě)入 1 后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入， P1 口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。由于將多功能 8 位 CPU 和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中， ATMEL 的 89C51 是一種高效微控制器，為很 多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。 １１ 圖 可調(diào)直流穩(wěn)壓電源 MCS— 51 系列單片機(jī) 單片微 型計(jì)算機(jī)（ SingChip Microputer）簡(jiǎn)稱單片機(jī)。 圖 帶通濾波器 這里介紹的穩(wěn)壓電源，采用三端可調(diào)穩(wěn)壓集成電路 LM317，外圍電路十簡(jiǎn)單，便于制作。此外，由于集成運(yùn)放的開(kāi)環(huán)電壓增益和輸入阻抗都很高，輸出阻抗又底，構(gòu)成有源濾波電路后還具有一定的電壓放大和緩沖 作用。為了將從拾音器獲得的微弱語(yǔ)音信號(hào)放大 ,采用兩極高輸入阻抗的同向放大器 ,電路圖如圖所示 ,每級(jí)放大器的放大倍數(shù)按下式計(jì)算 : 311 /1 RRA PV ?? 522 /1 RRA PV ?? ８ 3261 8574N E 55 3 43261 8574N E 55 3 4P O T 1 P O T 2R2R1R3R4 R5C?1 .0 uFE1C1C2E2 .2 uFM+ 15+ 151 51 5OUT 圖 增益放大器 （２）輸出放大器 經(jīng)帶通濾波器輸出的聲音回放信號(hào)，其幅度為 0～ 5V，足以用耳機(jī)來(lái)接收聽(tīng)，可不接任何放大器。感應(yīng)電流的強(qiáng)弱取決于切割磁感線的多寡（振幅）、切割頻率（震動(dòng)頻率）和磁感線自身的強(qiáng)弱。根據(jù)奈奎斯特抽樣定理知欲使采樣信號(hào)無(wú)失真，抽樣頻率最低為 ，考慮到留有一定的余地，這樣就足夠保證語(yǔ)音質(zhì)量。另外，為加長(zhǎng)錄音與回放時(shí)間，我們利用四片622526 組成 RAM 陣列，借助 8031 的 P1 口參與地址選擇，采用分頁(yè)存儲(chǔ)模式，可將系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間擴(kuò)展至 128kB，以 128kB 空間存儲(chǔ) PCM 碼、 M? 和 DPCM碼，語(yǔ)音回放時(shí)間可達(dá) 16s、 32s和 128s，達(dá)到題目要求。采用 TDA2030A作為功率放大可驅(qū)動(dòng)喇叭發(fā)聲，并具有一定的功率余量 [7]。 （ 2） D/A轉(zhuǎn)換芯片的選擇 D/A 轉(zhuǎn)換芯片的作用是將存儲(chǔ)的數(shù)字語(yǔ)音信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬語(yǔ)音信號(hào)，由于一般的模擬轉(zhuǎn)換器都能達(dá)到 1μ s 的轉(zhuǎn)換速率，足夠滿足題目的要求，故我們?cè)诖诉x用了通用 D/A 轉(zhuǎn)換器 DAC0832。 圖 采樣過(guò)程 具體實(shí)現(xiàn)包括直存取法、欠抽樣采樣法、自相似增量調(diào)制法等三種基本方法。根據(jù)“奈奎斯特采樣定理” , 采樣頻率必須大于模擬信號(hào)最高頻率的兩倍， 由于語(yǔ)音信號(hào)頻率為 300～ ４ 3 400 Hz ,所以把語(yǔ)音采集的采樣頻率定為 8 kHz。本系統(tǒng)采用另 外一種方案，以 AT89C51 單片機(jī)為核心，設(shè)計(jì)了一套可靈活實(shí)現(xiàn)錄、放音，音量自動(dòng)控制的新的語(yǔ)音存儲(chǔ)與回放系統(tǒng)。本人完全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。 With the ? ? ? ?ss ffff /s in// ?? emendation by latter pensable circuit ， the playback voice is very clear。帶通濾波器合理的通帶范圍有效的濾除了帶外噪聲，減小了混疊失真。本文提出的體積小巧，功耗低的數(shù)字化語(yǔ)音存儲(chǔ)與回放系統(tǒng)將完全可以替代它。 關(guān)鍵詞 ：數(shù)字化存儲(chǔ)，回放，數(shù)字濾波，采樣，模 /數(shù)轉(zhuǎn)換，校正 Abstract Traditional tape record system because of heavy using inconvenient volume their, receive a lot of restrictions in the use of the electron and information processing. The volume that this text puts forward is small and exquisite， the digitized pronunciation of the low power dissipation can substitute it with the playback system to store. Digitized pronunciation store systematic basic principle recording and to put sound in pronunciation digital control with playback. Among them, key technology lies in : For increase pronunciation store time , raise utilization ratio of memory , adopt non distorted to press algorithm go on after pressing storing to pronunciation signal, depress in the playback 。對(duì)本研究提供過(guò)幫助和做出過(guò)貢獻(xiàn)的個(gè)人或集體，均已在文中作 了明確的說(shuō)明并表示了謝意。 涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。我們?cè)谶@里將語(yǔ)音信號(hào)的存儲(chǔ)建立在數(shù)字化的基礎(chǔ)上，同時(shí)為了降低噪聲提高語(yǔ)音質(zhì)量和音量的穩(wěn)定性采用了帶通濾波器和自動(dòng)增益控制電路 [2]?；谶@種思路的算法，除了傳統(tǒng)的一些脈沖編碼調(diào)制外，目前已使用的有 VQ 技術(shù)及一些變換編碼和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)， 但是算法復(fù)雜，目前的單片機(jī)速度底，難以實(shí)現(xiàn)。在放音時(shí) ,只要依原先的采樣直經(jīng) D/ A 接口處理 ,便可使原音重現(xiàn)。 抽樣 量化 存儲(chǔ) ５ 系統(tǒng)采用 MCS51系列單片機(jī)，擴(kuò)展 256kB 的外部 RAM 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)（采用分頁(yè)存儲(chǔ)技術(shù)），采用 DPCM 方式壓縮數(shù)據(jù)，另外采用了兩只立體聲話筒作輸入，經(jīng)差分放大，用性能良好的五階契比雪夫帶通濾波器，及 ? ? ? ?ss ffff /s in// ?? 校正電 路的使用 [6]。根據(jù)同樣的分析，變換頻率選取 8kHz，采用DAC0832。 整個(gè)系統(tǒng)框架圖如圖 所示： 圖 整 體框圖 系統(tǒng)組成如圖所示 ,由輸入通道、 AT89C51 單片機(jī)和輸出通道三部分組成。為了使 A/D 的輸入信號(hào)穩(wěn)定在其動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)，在輸入級(jí)加上了自動(dòng)增益控制電路，同時(shí)也使音量穩(wěn)定。電磁式拾音頭，用電磁感應(yīng)原理，將機(jī)械振動(dòng)變換成電信號(hào)的幅度響應(yīng)拾音頭。該電路增益為 50～ 200，連續(xù)可調(diào)，最大不失真功率為325mW。按照通帶和阻帶的相互位置不同，濾波器可分為低通濾波器、高通濾波器、帶通濾波器、帶阻濾波器。該電壓經(jīng)集成電路 LM317 后得穩(wěn)壓輸出 ,調(diào)節(jié)電位器 RP,即可連續(xù)調(diào)節(jié)輸出電壓。 正是由于單片機(jī)具有上述顯著的特點(diǎn)，使單片機(jī)的應(yīng)用范圍日 益擴(kuò)大。 P0 口： P0 口為一個(gè) 8位漏級(jí)開(kāi)路雙向 I/O 口，每腳可吸收 8TTL 門電流。并因此作為輸入時(shí)， P2 口的管腳被外部拉低，將輸出電流。 P3口也可作為 89C51 的一些特殊功能口，如下表 所示： 表 P3 口管腳的特殊功能 引腳 第 二 功 能 RXD (串行輸入口 ) TXD (串行輸出口 ) INTO (外部中斷 0 請(qǐng)求輸入端 ) INT1 (外部中斷 1 請(qǐng)求輸入端 ) T0 (定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 0 記數(shù)脈沖輸入端 ) T1 (定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 1 記數(shù)脈沖輸入端 ) WR (片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)選通信號(hào)輸出端 ) RD (片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ) 器讀選通信號(hào)輸出端 ) RST：復(fù)位輸入。此時(shí)， ALE只有在執(zhí)行 MOVX， MOVC 指令是 ALE 才起作用。在 FLASH 編程期間，此引腳也用于施加 12V 編程電源（ VPP）。 控制器 控制器包括時(shí)鐘發(fā)生器 、定時(shí)控制邏輯、指令寄存器指令譯碼器、程序計(jì)數(shù)器 PC、程序地址寄存器、數(shù)據(jù)指針寄存器 DPTR 和堆棧指針 SP 等。這里應(yīng)該注意的是，片外程序存儲(chǔ)器存放 調(diào)試程序的部分，其編址與片內(nèi)程序存儲(chǔ)器的編址是可以重疊的，就借 EA 的換接可實(shí)現(xiàn)分別訪問(wèn)。 002BH：定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 2溢出或 T2EX 端負(fù)跳變。 ① 工作寄存器區(qū) 在低 128B 的內(nèi)部 RAM 中，前 32個(gè)單元（地址為 00H— 1FH）為通用工作寄存器區(qū)，共分為四組（寄存器 0 組、 1 組、 2 組、 3 組），每組 8 個(gè)工作寄存器由 R0— R7 組成，共占 32 個(gè) 單元。 (3)特殊功能寄存器 累加器 A 累加器 A 是一個(gè)最常用的 8 位特殊功能寄存器，它既可用于存放 １７ 操作數(shù)，也可用于存放運(yùn)算的中間結(jié)果。 /計(jì)數(shù)器在定時(shí)時(shí)間到或記數(shù)值到時(shí)，可有程序安排產(chǎn)生中斷請(qǐng)求信號(hào)或不產(chǎn)生中斷請(qǐng)求信號(hào)。 M M0 位：工作模式選擇位。 TR0 位：定時(shí)器 0 運(yùn)行控制位，其功能和操作類同于 TR1。 １９ 在初始化過(guò)程中，要置入定時(shí) /計(jì)數(shù)器的初值，這時(shí)要做一些計(jì)算。時(shí)鐘信號(hào)可以有兩種方式產(chǎn)