【正文】 實驗設(shè)備，工具，電子元件和實驗環(huán)境。 函數(shù)分析圖 濾波電路該濾波網(wǎng)絡(luò)采用簡單的無源濾波網(wǎng)絡(luò)即可實現(xiàn)，圖中、,故該網(wǎng)絡(luò)還應(yīng)滿足在頻率較高處的衰減特性，考慮到對于聲音信號，過多的高頻分量只能增加噪聲，所以后接、構(gòu)成低通濾波器。該電路采用單極性輸入方式, 可對0～10V或0～20V模擬信號進行轉(zhuǎn)換。因此, 8031必須完成同時啟動、分別讀出轉(zhuǎn)換結(jié)果的任務(wù)。轉(zhuǎn)換開始時,STS 為高電平,并在轉(zhuǎn)換過程中保持高電平。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的數(shù)據(jù)總線相連, 而無須附加邏輯接口電路。外部復(fù)位電路就是為內(nèi)部復(fù)位電路提供兩個機器周期以上的高電平而設(shè)計的，AT89C2051通常采用上電自動復(fù)位和按鍵手動復(fù)位兩種方式。當(dāng)TL的低5位記數(shù)溢出時，向TH進位，而全部13位計數(shù)器溢出時使計數(shù)器回零，并使溢出標(biāo)志TF置1，向CPU發(fā)出中斷請求。TR1位：定時器1運行控制位。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)。片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器的容量很小，常需擴展片外數(shù)據(jù)存儲器。程序存儲器的編址規(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。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的/PSEN信號將不出現(xiàn)。當(dāng)P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。 89C51引腳圖89C51有40個引腳，4個8位并行輸入/輸出（I/O）端口：P0、PPP3，其中，P1是完整的8位準(zhǔn)雙向I/O口，兩個外中斷，2個16位可編程定時/計數(shù)器，兩個全雙向串行通信口，一個模擬比較放大器。該穩(wěn)壓電源，~25V,[16]。為了將從拾音器獲得的微弱語音信號放大,采用兩極高輸入阻抗的同向放大器,電路圖如圖所示,每級放大器的放大倍數(shù)按下式計算: 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，其幅度為0～5V，足以用耳機來接收聽，可不接任何放大器。根據(jù)奈奎斯特抽樣定理知欲使采樣信號無失真，考慮到留有一定的余地，這樣就足夠保證語音質(zhì)量。其中第三種實現(xiàn)方法最具特色，該方法可使數(shù)據(jù)壓1：，既有調(diào)制的優(yōu)點，又同時兼有PCM編碼誤差較小的優(yōu)點，編碼誤差不向后擴散。但要將之運用于單片機，顯然信號波形表示法相對簡單易實現(xiàn)。在這里我們選用閃速存儲器AT29C040作為存儲器，一片該芯片可存儲60秒鐘的語言。 拾音器包括拾音頭（換能裝置、唱針）和音臂等附件。對于幅頻響應(yīng)，通常把能夠通過的信號頻率范圍定義為通帶，而把受阻和衰減的信號頻率范圍定義為阻帶，理想濾波電路在通帶內(nèi)應(yīng)具有零衰減的幅頻響應(yīng)和線形的相位響應(yīng)，而在阻帶內(nèi)應(yīng)具有無限大的幅度衰減（）。它的特點是：高性能，高速度，體積小，價格低廉，穩(wěn)定可靠，應(yīng)用廣泛[18]。P2口：P2口為一個內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1”時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。運算器 運算器主要包括算術(shù)、邏輯運算部件ALU、累加器ACC、寄存器B、暫存器YMPYMP程序狀態(tài)寄存器PSW、布爾處理器及十進制調(diào)整電路等。001BH：定時/計數(shù)器1溢出中斷入口。同樣，位尋址區(qū)的RAM單元也可作為一般的數(shù)據(jù)存儲器按字節(jié)單元使用。 =0，設(shè)置為定時器方式，計數(shù)器的輸入是內(nèi)部時鐘脈沖，其周期等于機器周期。89C51單片機的定時/計數(shù)器是可編程的，因此，在進行定時或計數(shù)之前也要用程序進行初始化。②外部時鐘方式 外部時鐘方式是采用外部振蕩器，外部振蕩信號由XTAL2端接入后直接送至內(nèi)部時鐘發(fā)生器。絕對誤差△是指DAC的輸入端加有固定的數(shù)字代碼時，實際測得模擬輸出值理論值之間的差。 當(dāng)12 / 8 為0(0V) 時,為8 位雙字節(jié)輸出。系統(tǒng)的硬件設(shè)計在連接上應(yīng)主要考慮三總線(控制總線、地址總線、數(shù)據(jù)總線) 的連接。需要對轉(zhuǎn)換器分配地址,以逐一讀出轉(zhuǎn)換結(jié)果。 單片機AT89C51與AD574的接口圖 存儲器的選取在數(shù)字化語音存儲與回放的設(shè)計中可用AT29C040 Flash存儲器來存儲時間，AT29C040具有在線可擦寫、非揮發(fā)性、信息保存可靠、存儲容量大等優(yōu)點，每片的容量為512K字節(jié)，它是國外最新產(chǎn)品，該產(chǎn)品的讀寫一般與RAM相同，由于89C51一般能尋址64K字節(jié)[24]。對單片機控制0832產(chǎn)生鋸齒波的程序如下:OUTPUT： MOV R1， 0FFH ；送數(shù)字量進寄存器；MOV DPTR， 07FFFH ；地址指針指向0832的口地址MOV A， R1 ；寄存器內(nèi)容送累加器AMOVX DPTR， A ；累加器A的數(shù)字量送DAC0832CALL DELAY ；調(diào)用延遲子程序DEC R1 ；數(shù)字量值減1JMP OUTPUT ；往復(fù)輸出MOV A， DATA ；往累加器A中送延遲常數(shù)DELAY：LOOP DELAY ；等待延遲RET ；中斷返回4設(shè)計總結(jié)經(jīng)過這學(xué)期的刻苦努力，我的課程設(shè)計終于取得了階段性的進展，雖然我們最后未能將此系統(tǒng)做出實際的產(chǎn)品來，但我們覺得在這兩個多月之內(nèi)，自己的確盡了最大的努力，去鉆研這個系統(tǒng)，從用PROTEL布線布板到收集大量的有關(guān)本系統(tǒng)的文獻資料再到周期非常長的軟件調(diào)試，我們接觸了真正設(shè)計一個電子產(chǎn)品的全部過程，學(xué)到了很多實實在在的知識。尤其是在焊接芯片時，由于他的引腳很多，只要焊錯一點就很麻煩。AT29C040讀取時間僅為70ns，單一+5V電源，雙8k字節(jié)的引導(dǎo)區(qū)，內(nèi)部程控定時器，硬件和軟件數(shù)據(jù)保護功能，快速扇出程序周期10ms，低功耗：待機為100uA，啟動工作為50mA，10000次擦寫次數(shù)。這種方式可以使系統(tǒng)所能操作的A /D 數(shù)達10 片之多。其中,AD574 是1 個完全的單片式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,AD574 進行全12 位轉(zhuǎn)換,轉(zhuǎn)換間為25μs 。電源抑制比 DAC的輸出電壓的變化量與相對應(yīng)的電源電壓變化量之比定義為電源抑制比。 一般情況下，單片機時鐘輸入均采用內(nèi)部時鐘方式，外接一個震蕩電路，本系統(tǒng)采用內(nèi)部時鐘方式，晶振采用12MHz。在初始化過程中，要置入定時/計數(shù)器的初值，這時要做一些計算。MM0位：工作模式選擇位。(3)特殊功能寄存器累加器A 累加器A是一個最常用的8位特殊功能寄存器，它既可用于存放操作數(shù)，也可用于存放運算的中間結(jié)果。002BH：定時器/計數(shù)器2溢出或T2EX端負(fù)跳變?？刂破? 控制器包括時鐘發(fā)生器、定時控制邏輯、指令寄存器指令譯碼器、程序計數(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。另外，該引腳被略微拉高。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。單片機的應(yīng)用打破了人們傳統(tǒng)設(shè)計思想，原來很多用模擬電路、脈沖數(shù)字電路和邏輯部件來實現(xiàn)的功能，現(xiàn)在均可以使用單片機，使用軟件來實現(xiàn)。通常用幅頻響應(yīng)來表征一個濾波器的特征，欲使信號通過濾波器的失真很小，則相位和延時響應(yīng)亦須考慮。電磁式拾音頭，用電磁感應(yīng)原理，將機械振動變換成電信號的幅度響應(yīng)拾音頭。：A/D轉(zhuǎn)換電路帶通濾波器D/A轉(zhuǎn)換電路帶通濾波器輸出放大器耳機電源電路89C51單片機鍵盤設(shè)定存儲器數(shù)據(jù)顯示增益放大器拾音器 整體框圖 系統(tǒng)組成如圖所示,由輸入通道、AT89C51單片機和輸出通道三部分組成。結(jié)合實際情況，提出以下幾種可實現(xiàn)的方案。（2）實時副值采樣法 ?？紤]到語音信號的固有特點。此外，也有將唱針耦合在銜鐵上的稱為動鐵式，也稱可變磁阻式。延時向量： 聲音信號經(jīng)動圈拾音器轉(zhuǎn)有源濾波器換成電壓信號，通過前級放大，在對其進行數(shù)據(jù)采集之前，有必要經(jīng)過帶通濾波器除帶外雜波，選定該濾波器的通帶范圍為300Hz~：１． 保證300～3400Hz的語音信號不失真的通過濾波器；２． 濾除帶外的低頻信號，以減少帶外功頻等分量的干擾，大大減少噪聲影響，該下限頻率可下延到270Hz左右；３． 便于濾除帶外的高次諧波，以減少因8kHz采樣率而引起的混疊失真，根據(jù)實際情況，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===1010Hz Q=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，．實驗證明，該濾波器能有效的濾除低頻分量，大大減少噪聲干擾，與之同時也綠除了多余的高頻分量，消除了高頻失真，性能足以滿足要求[15]。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術(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編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。PSEN：外部程序存儲器的選通信號。(2)存儲器程序存儲器 程序存儲器用于存放編好的程序、表格和常數(shù)。故片外數(shù)據(jù)存儲器的容量可大到與程序存儲器一樣，其編址自0000H開始,最大可至FFFFH。寄存器B 寄存器B是一個8位寄存器，主要用于乘法和除法的運算。當(dāng)定時器1溢出時，由硬件置1。計數(shù)方式時 X=M—記數(shù)值定時方式時 （M—X）T=定時值所以 X=M—定時值/T式中，T為計數(shù)周期，是單片機的機器周期。其復(fù)位狀態(tài)見下表。DAC0832的兩級緩沖器都是8位鎖存器，它具有二級鎖存控制功能，當(dāng)多片同用時可實現(xiàn)多參數(shù)的同時輸出：此時每片DAC0832承擔(dān)一種參數(shù)的D/A轉(zhuǎn)換，各片第一級緩沖器的打開是有先后的，但各片的XFER與WR2信號如分別互連在一起，則多片DAC0832開始D/A轉(zhuǎn)換和有模擬量輸出的時間將基本一。 當(dāng)A0 為1 時, 輸出低4位,并以4 個0 作為尾隨的4 位以補足8 位,即當(dāng)兩次讀出12 位數(shù)據(jù)時,應(yīng)遵循左對齊原則。AT89C51 單片機是MCS