【正文】 根據(jù)實(shí)際情況，該上限頻率可在 2700Hz 左右，帶通濾波器按品質(zhì)因數(shù)Q 的大小為窄帶濾波器（Ｑ＞ 10）和帶通濾波器（Ｑ＜ 10 兩種，本題中，上限頻率 fh=3400Hz,通帶濾波器中心頻率 f0 與品質(zhì)因數(shù)Ｑ分別為 f0= 1FhF = 3003400 ? =1010Hz Q= 100 ??? fFh FBWF 顯然， Q＜ 10，故該帶通濾波器為寬帶帶通濾波器．帶寬帶通濾波器由高通和低通濾波器級(jí)聯(lián)構(gòu)成 ，鑒于 Butterworth 濾波器帶內(nèi)平坦的響應(yīng)特性，我們選用二階 Butterworth 帶通濾波器，電路如圖 所示．實(shí)驗(yàn)證明，該濾波器能有效的濾除低頻分量，大大減少噪聲干擾，與之同時(shí)也綠除了多余的高頻分量，消除了高頻失真，性能足以滿(mǎn)足要求 [15]。該器件采用 ATMEL 高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的 MCS51 指令集和輸出管腳相兼容。P2口在 FLASH 編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次 /PSEN 有效。程序存儲(chǔ)器的尋址范圍可以有 64KB 與此相應(yīng) , 程序存儲(chǔ)器的編址自 0000H 開(kāi)始 ,最大可至FFFFH。89C51 單片機(jī)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器有片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 RAM 和特殊功能寄存器 SFR：前者有128個(gè)字節(jié)，其編址為 00H— FFH，可以讀、寫(xiě)任何數(shù)據(jù)；后者也占 128個(gè)字節(jié)，其編址位 80H— FFH；兩者連續(xù)而不重疊。乘法運(yùn)算時(shí)， B 中存放乘法，乘法操作后，乘積的高 8位又存于 B中；除法運(yùn)算時(shí)，B 中存放除數(shù)，出發(fā)操作后， B 中又存放余數(shù)。使用查詢(xún)方式時(shí)，此位做狀態(tài)位供查詢(xún)，查詢(xún)有效后需由軟件清零；使用中斷方式時(shí)，此位做中斷申請(qǐng)標(biāo)志，進(jìn)入中斷服務(wù)后被硬件自動(dòng)清零。 6. T0 和 T1 的 4 種工作方式 方式 0： 13 位定時(shí) /計(jì)數(shù)器， TL1（或 TL0）的低 5 位和 TH1（或 TH0）的 8位構(gòu)成， TL 中的高 3 位棄之未用。 表 計(jì)算機(jī)復(fù)位狀態(tài)表 專(zhuān)用寄存器 復(fù)位狀態(tài) 專(zhuān)用寄存器 復(fù)位狀態(tài) PC ACC B PSW SP DPTR P0— P3 IP IE 0000H 00H 00H 00H 07H 0000H FFH XXX0 0000B 0XX0 0000B TMOD TCON TH0 TL0 TH1 TL1 SCON SBUF PCON 00H 00H 00H 00H 00H 00H 00H XXXX XXXXB 0XXX 0000B ② 復(fù)位電路 單片機(jī)復(fù)位電路包括片內(nèi)、片外兩部分，片外復(fù)位電路通過(guò)引腳加到內(nèi)部復(fù)位電路上，內(nèi)部復(fù)位電路在每個(gè)機(jī)器周期 S5P2 對(duì)片外信號(hào)采樣一次，當(dāng) RST 引腳上出現(xiàn)連續(xù)兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)，單片機(jī)就完成一次復(fù)位。 A/D 轉(zhuǎn)換器 AD574 介紹 1. AD574 的特點(diǎn)及功能 AD574 是 AD 公司生產(chǎn)的 12 位逐次逼近型 ADC , 它的轉(zhuǎn)換速度為 25μ s , 轉(zhuǎn)換精度為 0. 05 % , 可廣泛應(yīng)用在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中 [21]。 STS:輸出狀態(tài)指示引腳。由于該接口系統(tǒng)要求各路信號(hào)測(cè)量同步 , 即同時(shí)啟動(dòng)各 A / D 轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換 [23]。在圖 2 中 ,由于 AD574 片內(nèi)有時(shí)鐘 ,故無(wú)需外加時(shí)鐘信號(hào)。進(jìn)一步分析可知，該曲線在頻率很高處有大幅度的下降，故可用帶通濾波器來(lái)擬合該曲線，由于受單片機(jī)數(shù)據(jù)運(yùn)算處理能力? ? 的限制，數(shù)字濾波不易實(shí)現(xiàn)，故這里采用硬件濾波，濾波電路如圖所示。 AT29C040 讀取時(shí)間僅為 70ns，單一 +5V 電源，雙 8k 字節(jié)的引導(dǎo)區(qū)，內(nèi)部程控定時(shí)器，硬件和軟件數(shù)據(jù)保護(hù)功能，快速扇出程序周期 10ms，低功耗：待機(jī)為 100uA，啟動(dòng)工作為 50mA， 10000次擦寫(xiě)次數(shù)。這種方式可以使系統(tǒng)所能操作的 A /D 數(shù)達(dá) 10 片之多。其中 ,AD574 是 1 個(gè)完全的單片式 12位逐次比較型A /D 轉(zhuǎn)換器 , 它帶有可以直接與 8 位或 16 位總線接口的三態(tài)緩沖器 ,因而不需要再加鎖 存器。在轉(zhuǎn)換期間 , 當(dāng) A0 為 0 時(shí) ,AD574 進(jìn)行全 12 位轉(zhuǎn)換 ,轉(zhuǎn)換 間為 25μ s 。 電源抑制比 DAC 的輸出電壓的變化量與相對(duì)應(yīng)的電源電壓變化量之比定義為電源抑制比。 一般情況下，單片機(jī)時(shí)鐘輸入均采用內(nèi)部時(shí)鐘方式，外接一個(gè)震蕩電路，本系統(tǒng)采用內(nèi)部時(shí)鐘方式，晶振采用 12MHz，其電路如下圖 所示。 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。 M M0 位：工作模式選擇位。 (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。 002BH：定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 2溢出或 T2EX 端負(fù)跳變。 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。此時(shí)， ALE只有在執(zhí)行 MOVX， MOVC 指令是 ALE 才起作用。并因此作為輸入時(shí)， P2 口的管腳被外部拉低，將輸出電流。 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。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。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。 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。 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]?；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)。 涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。 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 。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。本人完全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。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。 （ 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(mǎn)足題目的要求，故我們?cè)诖诉x用了通用 D/A 轉(zhuǎn)換器 DAC0832。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。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。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。 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(chēng)單片機(jī)。 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。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。 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。 0013H：外部中斷 1 入口。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)。 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。 IT0（ IT1） =0 為電平觸發(fā)方式，低電平有效。 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)。 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。當(dāng) 12 / 8 為 1( +5V) 時(shí) , 12 條數(shù)據(jù)線將同時(shí)行輸出 。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。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。 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。 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。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)。即利用 P1. 7 口并采用查詢(xún)方式等待主機(jī)發(fā)出采樣命令 , 當(dāng)其為低電平時(shí) ,啟動(dòng)采樣過(guò)程。 STS 可以作為狀態(tài)信息被 CPU查詢(xún) 。本文細(xì) 講述了 AD574 的工作原理和硬件與軟件設(shè)計(jì)方法。 按鍵手動(dòng)復(fù)位又分為按鍵電平復(fù)位和按鍵脈沖復(fù)位，按鍵電平復(fù)位是將復(fù)位端通過(guò)電阻與 Vcc 相連，按鍵脈沖復(fù)位是利用 RC 微分電路產(chǎn)生正脈沖來(lái)達(dá)到復(fù)位的目的。 方式 2：把 TL 配置成一個(gè)可以自動(dòng)重裝載的 8 位定時(shí) /計(jì)數(shù)器 方式 3：僅對(duì) T0 有意義，將 16 位定時(shí) /計(jì)數(shù)器分成兩個(gè)互相獨(dú)立的 8 位定時(shí) /計(jì)數(shù)器 TL 和 TH， 7. CPU時(shí)鐘電路 時(shí)鐘電路用于產(chǎn)生單片機(jī)工作所需要的時(shí)鐘信號(hào)。 TF0 位：定時(shí)器溢出標(biāo)志位，其功能和操作情況類(lèi)同于 TF1。 /計(jì)數(shù)器具有 4 種工作方式，可用程序選擇。 １６ 表 不同存儲(chǔ)器與所用指令及其尋址方式的對(duì)應(yīng)關(guān)系 存儲(chǔ)器 訪問(wèn)性質(zhì) 所用指令及尋址方式 ROM 依次取指執(zhí)行程序 根據(jù) PC 值自動(dòng)訪問(wèn) 程序轉(zhuǎn)移 程序轉(zhuǎn)移類(lèi)指令 用戶(hù)訪問(wèn) MOVC 指令 片內(nèi)RAM 訪問(wèn)整 個(gè)字節(jié) 主要為 MOV 指令，借工作寄存器間接尋址 訪問(wèn) 20H~2FH 單元中的某位 位操作類(lèi)指令， 借位地址尋址 SFR 訪問(wèn)整個(gè)字節(jié) 主要為 MOV 類(lèi)指令，直能借直接尋址字節(jié) 尋址 訪問(wèn) SFR 中的可尋址位 位操作類(lèi)指令， 借位地址尋址 片外RAM 如容量不大于 256 單元 MONX 指令，借工作寄存器間接尋址