【正文】 為邏輯低。在錄音時(shí)，與 A7和 A6對(duì)應(yīng)的開(kāi)關(guān)其中必須有一個(gè)置為低電平，即為二進(jìn)制中的 0。 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。作為地址線，用于產(chǎn)生語(yǔ)音芯片的播放地址組合。這樣就達(dá)到了每條語(yǔ)音信息重復(fù)播放兩次的目的。 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。 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) 。 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”。 LT（ 3 腳 ）： 測(cè)試輸入端 。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。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。 A3～ A7 平時(shí)通過(guò)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。 A4：連續(xù)尋址。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。如果 A A7 同為高電平時(shí)，它們即為模式位。 （ 13） VSSD、 VSSA： 數(shù)字地和模擬地 。 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)。 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。 （ 6） AGC： 自動(dòng)增益控制端 。片內(nèi)自動(dòng)增益控制電路（ AGC）將前置增 益控制在 15 至 24dB。 ●具有自動(dòng)省電模式，此時(shí)僅需 的保持電流。芯片采用多電平直接模擬量存儲(chǔ)技術(shù)，每個(gè)采樣直接存儲(chǔ)在片內(nèi)單個(gè) E2PROM單元中，能夠非常真實(shí)、自然的再現(xiàn)語(yǔ)音、音樂(lè)、音調(diào)的效果，避免了一般固體錄音電路因量化和壓縮造成的量化噪聲和 “金屬聲 ” [10]。 1. ISD1420 芯片功能特性 [10] ISD1420為美國(guó) ISD公司出品的單片語(yǔ)音錄放電路。 [9] 圖 ISP 插座接線圖 語(yǔ)音芯片的選擇 ISD1400 系列語(yǔ)音芯片目前已被用于微型固體錄音機(jī)、通訊、電話、車船、飛機(jī)黑匣子、有聲電子信函、語(yǔ)音信箱、高級(jí)玩具等。 可編程連線陣列的延時(shí)是固定的，因此， PIA 消除了信號(hào)之間的時(shí)間偏移，使得時(shí)間性能容易預(yù)測(cè)。為提供所需的邏輯資源，不需利用另一個(gè)宏單元，而是利用EPM7128SLC8415 芯片結(jié)構(gòu)中共享和并聯(lián)擴(kuò)展乘積項(xiàng)，作為附加的乘積項(xiàng)直接送到 LAB的任意宏單元中，在邏輯綜合時(shí)，利用擴(kuò)展項(xiàng)可保證用盡 可能少的邏輯資源實(shí)現(xiàn)盡可能快的工作速度。利用 MAX+plusⅡ 開(kāi)發(fā)工具按設(shè)計(jì)要求自動(dòng)優(yōu)化乘積項(xiàng)的分配。2021 屆電子信息工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 每個(gè)邏輯陣列塊由 16 個(gè)宏單元組成，多個(gè) LAB 通過(guò)可編程連線陣列（ PIA）和全局總線連接在一起。 2. EPM7128SLC8415 主要性能參數(shù) （ 1） 以第二代多陣列矩陣（ MAX）結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，是一種高性能 CMOS E2PROM 器件； （ 2） 通過(guò) JTAG（ Joint Text Action Group 聯(lián)合測(cè)試組）接口可實(shí)現(xiàn)在線編程（ ISP），本設(shè)計(jì)中提供 JTAG 接口； （ 3） 邏輯密度為 2500 個(gè)可用編程門(mén)電路， 128 個(gè)宏單元； （ 4） 有 68 條可編程 I/O 口， TTL 邏輯電平為 5V 或 3V； （ 5） 引腳到引腳的邏輯延時(shí)為 ，計(jì)數(shù)器工作頻率可達(dá)到 ； （ 6） 有集電極開(kāi)路選擇，可編程宏單元觸發(fā)器，具有專有的清除（ clear）、時(shí)鐘（ clock）、輸出使能（ OE）控制； （ 7） 與不同電源電壓的系統(tǒng)接口， VCCIO 引腳用于輸出緩沖器接到 5V電源時(shí)，輸出電平與 5V電源兼容， VCCIO引腳用于輸出緩沖器接到 ，輸出電平與 電源兼容， VCCINT 用于內(nèi)部電路和輸入緩沖器； （ 8） 包括一個(gè) 為保護(hù)設(shè)計(jì)者所有權(quán)而設(shè)的可編程加密位 ,全面保護(hù)專利設(shè)計(jì)，防止程序被復(fù)制和讀出 ； （ 9） 工作電壓： 5V ； （ 10） 封裝： 本設(shè)計(jì)采用 PLCC84 封裝形式（這里只介紹 PLCC 封裝，有其它封裝形式） ； （ 11） I/O 數(shù)： 64 ； （ 12） 宏單元 128 ； （ 13） 器件可選擇開(kāi)漏輸出； （ 14） 可編程的節(jié)點(diǎn)模式，每個(gè)宏單元可節(jié)省 50％的功率； （ 15） 可配置的擴(kuò)展乘積項(xiàng)分配，允許每個(gè)宏單元擁有多達(dá) 32 個(gè)乘積項(xiàng)； （ 16） 編程下載電纜： BitBlasterTM 串行下載電纜， ByterBlasterMVTM 并行口下載電纜（常用） MasterBlasterTM 串行通用串行總線（ USB）下載電纜 [8]。 A1tera 公司的 FLEX 系列芯片同時(shí)具有 FPGA 和 EPLD兩種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)，得到較廣泛的應(yīng)用。該公司在 CPLD 的研制方面也取得很大進(jìn)展，特別是于 1991年發(fā)明并率先推出在系統(tǒng)可編程（ ISP）技術(shù)，開(kāi)拓了新一代的 PLD 器件。按下 KEY2 鍵， 跑表開(kāi)始計(jì)時(shí)， 按下 key 鍵，計(jì)時(shí)暫停，再按下該鍵，繼續(xù)計(jì)時(shí)。 系統(tǒng)采用 復(fù)雜可編程邏輯器件 控制語(yǔ)音芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音報(bào)站的功能。其中主要控制邏輯全部由軟件編寫(xiě)完成。這無(wú)疑對(duì)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)帶來(lái)諸多不便。網(wǎng)絡(luò)表可以從電路原理圖中獲得，也可從印制電路板中提取出來(lái)。 設(shè)置 Protel 99/Schematic 設(shè)計(jì)環(huán)境，包括設(shè)置格點(diǎn)大小和類型，光標(biāo)類型等等，大多數(shù)參數(shù)也可以使用系統(tǒng)默認(rèn)值 [5]。 一般而言，設(shè)計(jì)電路板最基本的過(guò)程可以分為三大步驟。 用 ISP 器件取代傳統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)集成電路、接口電路、專用集成電路已成為數(shù)字技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)。由于采用先進(jìn)的 技術(shù)，就保證了這種器件具備 10000 次以上的擦寫(xiě)能力 [3]。據(jù)最新統(tǒng)計(jì)顯示，中國(guó)和印度正在成為電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化領(lǐng)域發(fā)展最快的兩個(gè)市場(chǎng)，年復(fù)合增長(zhǎng)率分別達(dá)到了 50%和 30%[2]。自動(dòng)化儀表的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)的測(cè)試技術(shù)、控制技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)進(jìn)一步融合，形成測(cè)量、控制、通信與計(jì)算機(jī)（ M3C）結(jié)構(gòu) [2]。 傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法花費(fèi)大量時(shí)間和精力在元件選配和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)可行性定位上；現(xiàn)代電子設(shè)計(jì)方法以可編程器件為基片，使用計(jì)算機(jī)，通過(guò)軟件編程對(duì)芯片的結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)進(jìn)行構(gòu)造，還可以在線進(jìn)行仿真、 測(cè)試和編程下載 [1]。2021 屆電子信息工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 第 1 章 緒 論 EDA 技術(shù) 近年來(lái)隨著電子技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在對(duì) EDA 的概念或范疇用得很寬。利用 EDA 工具，電子設(shè)計(jì)師可以從概念、算法、協(xié)議等開(kāi)始設(shè)計(jì)電子系統(tǒng)，大量工作可以通過(guò)計(jì)算機(jī)完成，并可以將電子產(chǎn)品從電路設(shè)計(jì)、性能分析到設(shè)計(jì)出 IC 版圖或 PCB 版圖的整個(gè)過(guò)程的計(jì)算機(jī)上自動(dòng)處理完成 [1]。開(kāi)展 “數(shù)控化 ”工程和 “數(shù)字化 ”工程。相信在不久的將來(lái)會(huì)有更多更好的設(shè)計(jì)工具有各地開(kāi)花并結(jié)果。采用這種器件開(kāi)發(fā)的數(shù)字系統(tǒng)，其升級(jí)與改進(jìn)是極其方便的。這種軟件仿真可以非常方便地檢查設(shè)計(jì)的內(nèi)部節(jié)點(diǎn)，而測(cè)試向量和輸入激勵(lì)都可通過(guò)軟件編程實(shí)現(xiàn)。Protel 99SE 由兩大部分組成：電路原理圖設(shè)計(jì)（ Advanced Schematic）和多層印刷電路板設(shè)計(jì)（ Advanced PCB）。 （ 2）設(shè)置 Protel 99/Schematic 設(shè)計(jì)環(huán)境 。 2. 產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)表 網(wǎng)絡(luò)表是電路原理圖設(shè)計(jì)（ SCH）與印制電路板設(shè)計(jì)（ PCB）之間的一座橋梁，它是電路板自動(dòng)的靈魂 [5]。 基于以上要求，總體設(shè)計(jì)方案如下： 本設(shè)計(jì)無(wú)論采用是采用單片機(jī)還是復(fù)雜可編程邏輯器件 作為控制核心 均可完成，但在比較了單片機(jī)和復(fù)雜可編程邏輯器件后，發(fā)現(xiàn)使用單片機(jī) 硬件連線復(fù)雜，可靠性差，且單片機(jī)的端口數(shù)目、內(nèi)部定時(shí)器和中斷源的個(gè)數(shù)都有限，在實(shí)際應(yīng)用中往往需要外加擴(kuò)展芯片 [6]。 故本設(shè)計(jì)采用具有在系統(tǒng)編程的復(fù)雜可邏輯器件來(lái)做整個(gè)系統(tǒng)的主控部分。若按下鍵則觸發(fā)主控模塊中由軟 件設(shè)計(jì)的相關(guān)部分，產(chǎn)生一個(gè)下降沿，進(jìn)而改變輸入語(yǔ)音芯片 A0~A7 的地址和語(yǔ)音芯片的 PLAYE 端口，語(yǔ)音芯片根據(jù)輸入的地址進(jìn)行尋址播報(bào)。當(dāng)需要其為跑表功能時(shí)，再按功能轉(zhuǎn)換鍵 KEY1,使其在 XX狀態(tài)。 復(fù)雜可編程邏輯器件的選擇 1. 各公司復(fù)雜可編程邏輯器件的特點(diǎn) （ 1） Lattice 公司的在系統(tǒng)可編程芯片的特點(diǎn) Lattice 公司是較早利用 E2COMS 技術(shù)制造可編程邏輯器件的公司之一，是世界上第一片 GAL 的研制者。它的內(nèi)部連線均采用集總式互聯(lián)通路結(jié)構(gòu)，即利用同樣長(zhǎng)度的一些連線實(shí)現(xiàn)邏輯之間的互聯(lián)，任意兩邏輯單元之間的延時(shí)是相等并可預(yù)測(cè)的。 下面 具體介紹 EPM7128SLC8415。 （ 1）邏輯陣列塊 EPM7128SLC8415 芯片的結(jié)構(gòu)主要由邏輯陣列塊（ LAB）和它們之間的連線構(gòu)成。這個(gè) “可共享 ”的乘積項(xiàng)能夠連接到同一個(gè) LAB 中任何其他乘積項(xiàng)上。 （ 3）擴(kuò)展乘積項(xiàng) 大多數(shù)邏輯函數(shù)雖然能夠用宏單元中的 5 個(gè)乘積項(xiàng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，但某些邏輯函數(shù)較為復(fù)雜，要附加乘積項(xiàng)。 EPROM 單元控制 2 輸入 “與 ”門(mén)的一個(gè)輸入端 ，以選擇驅(qū)動(dòng) LAB 的 PIA 信號(hào)。 圖 是 EPM7128SLC8415 器件與下載電纜的插座連線圖，該插座安裝在用戶PCB 板上，用于連接下載線纜和復(fù)雜可編程邏輯器件 EPM7128SLC8415。 以下將詳細(xì)介紹 ISD1420 語(yǔ)音芯片的功能特性和應(yīng)用方法。在錄放音操作結(jié)束后，芯片自動(dòng)進(jìn)入低功耗節(jié)電模式，功耗僅為 。 ●較強(qiáng)的選址能力，可把存儲(chǔ)器分成 160 段來(lái)進(jìn)行管理。 此端 內(nèi)置 片內(nèi)前置放大器。 （ 5） ANA OUT： 來(lái)自駐極體話筒的輸入信號(hào)被放大輸出至該端，前 置放大器的電壓增益取決于 AGC電平，對(duì)于小信號(hào)輸入電平，其最大增益為 24dB。 （ 8） XCLK： 外接時(shí)鐘振蕩端 。 （ 10） PLAYE： 邊沿觸發(fā)放音控制端 。如果在放音期間，遇 REC接低電平，放音立即停止，自動(dòng)進(jìn)入錄音狀態(tài)。根據(jù) PLAYE、PLAYL 或 REC 的下降沿信號(hào)，地址輸入被鎖定。 A0：信息檢索（僅用于放音工作狀態(tài)）。一條信息可以完全占滿存儲(chǔ)空間，那么循環(huán)就可以眾頭至尾進(jìn)行工作，并由始至終反復(fù)重放。 2021 屆電子信息工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 圖 為 ISD1420 分段原理圖 [12]： 圖 ISD1420 分段原理圖 圖中 A0～ A2 置為低電平，此時(shí)電路共分為四段。但在 1 腳和 8 腳之間增加一只外接電阻和電容，便可將電壓增益調(diào)為任意值，直至 200[13]。 圖 LM386 典型應(yīng)用電路 2021 屆電子信息工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 顯示 芯片的選擇 本設(shè)計(jì)中需要按站顯示站點(diǎn)，故需要設(shè)置簡(jiǎn)單的顯示模塊。 當(dāng) BI=0 時(shí)，不管其它輸入端狀態(tài)如何，七段數(shù)碼管均處于熄滅（消隱）狀態(tài)，不顯示數(shù)字。 2021 屆電子信息工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 圖 CD4511 邏輯圖 CD4511真值表如下 [14]： 表 CD4511真值表 2. LED七段顯示器 (共陰 ) LED 顯示器是由發(fā)光二極管作為為顯示字段的數(shù)碼顯示器件，圖 為 一位 LED顯示器的外形和引腳圖，其中七只發(fā)光二極管 (a~g 七段 )構(gòu)成字型 “8”，另外還有一只發(fā)光二極管 dp 作為小數(shù)點(diǎn)。 首先我們來(lái)了解一下有源晶振和無(wú)源晶振的區(qū)別 [14]。 本課題中 4 腳有源晶振的接法 是 有個(gè)點(diǎn)標(biāo)記的為 1 腳，按逆時(shí)針（管腳向下）分別為 4。當(dāng)?shù)诙蔚牡?8 段播放完后主控模塊將設(shè)法屏蔽 PLAY_END，即將 PLAY_END 置為高電平，使語(yǔ)音播放停止。 EPM7128SLC8415芯片 7 7 70、 6 6 6 6 64腳和語(yǔ)音芯片 ISD1420的 A0～ A7口連接。 當(dāng)單刀雙置開(kāi)關(guān)接通電源報(bào)時(shí) ，當(dāng)接通地時(shí)選擇正報(bào)。而每個(gè)地址對(duì)應(yīng)不同的語(yǔ)音輸入。此時(shí)由DIP開(kāi)關(guān)提供地址數(shù)據(jù)，通過(guò)麥克風(fēng)把報(bào)時(shí)語(yǔ)音信 號(hào)錄制到語(yǔ)音芯片中。放音時(shí)，采用 PLAYE 端的下降沿觸發(fā)。 顯示模塊由小時(shí) 、分鐘、秒構(gòu)成。 2021 屆電子信息工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 32 硬件和軟件的結(jié)合 系統(tǒng)的軟件和硬件需要通過(guò)編程下載進(jìn)行結(jié)合。 系統(tǒng)軟硬件設(shè)計(jì)都結(jié)束后 ，就可以進(jìn)行編程下載，使得軟硬件結(jié)合，完成系統(tǒng)功能。通過(guò)按鍵開(kāi)關(guān)給主控模塊（復(fù)雜可編程邏輯器件）送驅(qū)動(dòng)脈沖，使得主控模塊內(nèi)部由軟件編寫(xiě)的計(jì)數(shù)器進(jìn)行相應(yīng)的計(jì)數(shù)。由于在本設(shè)計(jì)中要用到復(fù)雜可編 程邏輯器件 EPM7128SLC8415，我就選擇了可安裝 PGA84_1313 插座的實(shí)驗(yàn)電路板來(lái)手工布線，進(jìn)行系統(tǒng)性能測(cè)試。由于 PROTEL 9