【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 硬件設(shè)計(jì)的核心器件之一，由它控制語音芯片實(shí)現(xiàn)對(duì)聲音的存儲(chǔ)和播放。該設(shè)計(jì)用 Atmel公司的 AT89C52作為單片機(jī)芯片， 它完全能夠滿足要求，而且極為常用，價(jià)格便宜，易于獲取。單片機(jī)最小系統(tǒng)，如下圖 32 所示。 圖 32 單片機(jī)最小系統(tǒng)圖 單片機(jī)芯片為 AT89C52，工作于 的時(shí)鐘。單片機(jī)可 18 以配置 ISD2560的操 作模式。單片機(jī)的 ISD2560的錄 ∕ 放模式選擇，低電平置 ISD2560 為錄音狀態(tài)，高電平置ISD2560 為放音狀態(tài)。單片機(jī)的 腳和 ISD2560 的節(jié)電控制輸入相連，單片機(jī)通過此引腳可以控制芯片的開關(guān)，單片機(jī)的 腳用于控制語音芯片的片選，低電平時(shí)選中芯片。單片機(jī)的 INT0 腳、 和 ISD2560 的 EOM 標(biāo)志輸出相連， EOM 標(biāo)志在錄音時(shí)由芯片自動(dòng)插入到錄音信息的結(jié)尾處，放音遇到 EOM 時(shí)，會(huì)產(chǎn)生低電平脈沖（約），觸發(fā)單片機(jī)中斷，單片機(jī)必須在檢測(cè)到此輸出的上升沿后才 到播放新的錄音，否則播放的語音就不連續(xù)，而且會(huì)產(chǎn)生 “ 啪啪 ”聲。 AT89C52 單片機(jī)主要功能特性及引腳分布圖和管腳說明 19 AT89C52 功能管腳，如圖 33 所示： 圖 33 AT89C52 引腳分布圖 可知 AT89C52 單片機(jī)包括 GND， VCC 在內(nèi)的 40 個(gè)引腳下面著重介紹以下幾個(gè)重要的引腳。 P0 口由一個(gè)輸出鎖存器， 2 個(gè)三態(tài)級(jí)輸入緩沖器和輸出驅(qū)動(dòng)電路及控制電路組成。驅(qū)動(dòng)電路有上拉場(chǎng)效應(yīng) FETT1 和驅(qū)動(dòng)場(chǎng)效應(yīng)管FETT2 組成。 P0 口為一個(gè) 8 位漏級(jí)開路雙向 I/O 口，每腳可吸收 8TTL門電流。當(dāng) P1 口的管腳第一次寫 1 小時(shí)，被定義為高阻輸入。 P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù) /地址的第八位。在 FLASH 編程時(shí)， P0 口作為原碼輸入口，當(dāng) FLASH 進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，P0 輸出原碼，此時(shí) P0 外部必須被拉高。 P1 口是一個(gè)準(zhǔn)雙向口，用作 I/O 口。 P1 口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P1 口緩沖器能接收輸出 4TTL 門電流。 P1口管腳寫入 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。在 FLASH 編 20 程和校驗(yàn)時(shí)， P1 口作為第八位地址接收。 P2 口比 P1 口多了一個(gè) MUX 開關(guān)和轉(zhuǎn)換開關(guān)控制部分。 P2 口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O， P2 口緩沖器可接收，輸出 4 個(gè)TTL 門電流，當(dāng) P2 口被寫 “1” 時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)， P2 口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。 P2 口當(dāng)用于外部程序器或 16 位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)， P2 口輸出地址的高八位。在給出地址 “1” 時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)， P2 口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)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)。 P3 口是一個(gè)多功能端口。 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。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，由于外部下拉為低電平， P3口將輸出電流（ ILL）這是由于上拉的緣故。 P3 口也可作為 AT89C52 的一些特殊功能口，如下所示： RXD (串行輸入口 ) TXD（串行輸入口） (外部中斷 0) （外部中斷 1） T0（記時(shí)器 0 外部輸入） T1（記時(shí)器 1 外部輸入） (外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通 ) （外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通） P3 口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接受一些控制信號(hào)。 RET：復(fù)位輸入，當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持 RET 腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。 ALE/PROG 為地址鎖存允許信號(hào)端。當(dāng) AT89C52 單片機(jī)上電正常工作后， ALE 引腳不斷向外輸出脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的六分之一。當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在 FLASH 編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)， ALE 端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器 的 1/6。因此它可用作外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要 21 注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過一個(gè) ALE 脈沖。如想禁止 ALE 才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài) ALE 禁止，置位無效。 /PSEN 為程序存儲(chǔ)允許輸出信號(hào)端。外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(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。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這倆次有效的 /PSEN 信號(hào)將不出現(xiàn)。 /EA/Vpp 為外部程序存儲(chǔ)器的地址的輸入端 /固化編程電壓輸入端。當(dāng) /EA 保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（ 0000HFFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。當(dāng) /EA 端保持高電平時(shí)， CPU 則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲(chǔ)器中的程序。在 FLASH 編程期間，此引腳也用于施加 12V 編程電源（ VPP）。 XTAL2 接外部晶體和微調(diào)電容的一端。在 AT89C52 片內(nèi)它是振蕩電路反相放大器的輸出端，振蕩電路的頻率就是晶體的固有頻率。若采用外部時(shí)鐘電路，則該引腳懸空。要檢查 AT89C52 的振蕩電路是否正常工作，可用示波器查看 XTAL2 端是否有脈沖信號(hào)輸出。 XTAL1 接外部晶體和微調(diào)電容的另一端。在片內(nèi)，它是振蕩電路反相放大器的輸入端。在 采用外部時(shí)鐘時(shí)，該引腳輸入外部時(shí)鐘脈沖。 單片機(jī)的電源電路 在電源引腳并聯(lián)一個(gè) 的小電容目的是：濾波。引入濾波電容的原因是要獲得平滑穩(wěn)定的電壓，因?yàn)殡娙輧啥说碾妷翰荒芡蛔儯运芤种齐妷旱牟▌?dòng)，使電壓變得平穩(wěn)光滑主要作用有兩個(gè)：去除器件之間的交流射頻耦合。它能將器件的電源端上瞬間的 22 尖峰、毛刺對(duì)地短路掉。同時(shí)也能去耦。如圖 34 所示。 圖 34 電源電路 AT89C52 單片機(jī)的復(fù)位電路 AT89C52 單片機(jī)在啟動(dòng)時(shí)需 要復(fù)位，使 CPU 及各系統(tǒng)各部件處于確定的初始狀態(tài)，并從出態(tài)開始工作。 89 系列單片機(jī)的復(fù)位信號(hào)是從 RST 引腳輸入到芯片內(nèi)部的斯密特觸發(fā)器中的。當(dāng)系統(tǒng)處于正常工作狀態(tài)時(shí)，且振蕩器穩(wěn)定后，如 RST 引腳上有一個(gè)高電平并維持2 個(gè)極其周期（ 24 個(gè)振蕩周期），則 CPU 就可以響應(yīng)并將系統(tǒng)復(fù)位。通過連通一個(gè)按鈕開關(guān)，使單片機(jī)進(jìn)入復(fù)位狀態(tài)。如圖 35 所示。 23 圖 35 復(fù)位電路 AT89C52 單片機(jī)時(shí)鐘電路 AT89C52 芯片內(nèi)部有一個(gè)高增益反相放大器，用于構(gòu)成振蕩器，反相放大器的輸入端為 XTAL1。輸出端為 XTAL2，兩端跨接石英晶體及兩個(gè)電容就可以構(gòu)成穩(wěn)定的自激振蕩器。電容 C1和 C2通常取 22pf左右，可穩(wěn)定頻率并對(duì)振蕩頻率有微調(diào)作用。震蕩脈沖頻率范圍為024MHZ。如圖 36 所示。 圖 36 時(shí)鐘電路圖 24 錄音 /播放控制電路 用 做錄音播放控制電路，加阻值為 1k 的下拉電阻，當(dāng)按鍵未按下時(shí)， 為低電平；按鍵按下后為高電平。 如圖 所示。 圖 錄音 /播放控制電路 語音芯片 ISD2560 電路 ISD2560 主要 功能特性及引腳說明 根據(jù)上面的說明，語音芯片選用 ISD 公司的 ISD2560 共有 3 種封裝形式： 32 腳的 TSOP 封裝、 28 腳的 DIP 封裝和 25 腳的 SOIC 封裝。該設(shè)計(jì)選用 SOID 封裝，其引腳分布，如下圖 38 所示。 25 圖 38 語音芯片 ISD2560 引腳分布示意圖 其引腳功能如下： A0/M0～ A6/M A7～ A9（ 1～ 10 腳）：地址線 /模式輸入，共有1024 種組合狀態(tài)。最前面的 600 個(gè)狀態(tài)作內(nèi)部存儲(chǔ)器的尋址用，最后 256 個(gè)狀態(tài)作為操作模式。當(dāng) A8 或 A9 有一個(gè)為 0 時(shí)，為地址線，作為當(dāng)前錄 /放 操作的起始地址，地址端只作輸入，不輸出操作過程中的內(nèi)部地址信息，地址輸入在 CE 的下降沿，并被鎖存。當(dāng) A8 和A9 均為 1 時(shí)，為模式輸入，共 6 種操作模式，由 M0～ M6 決定，允許多種模式同時(shí)存在。 AUXIN（ 11 腳）：鋪助輸入。當(dāng) CE 和 P/R 為高，放音不進(jìn)行或處于放音益處狀態(tài)時(shí)，此引腳的輸入信號(hào)通過內(nèi)部輸出放大器驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器輸出端。當(dāng)多個(gè) ISD1560 芯片級(jí)聯(lián)時(shí)，后級(jí)的揚(yáng)聲器輸出通過此引腳連接到本級(jí)的輸出放大器。 VSSD、 VASS（ 1 13 腳）：數(shù)字和模塊地。由于芯片內(nèi)部使用不同的模塊和數(shù)字地線，因此這兩腳最好 通過低阻抗通路連接到地。 SP+、 SP(1 15 腳 )：揚(yáng)聲器輸出。可驅(qū)動(dòng) 16Ω 以上揚(yáng)聲器（內(nèi)存放音時(shí)，功率為 ； AUX IN 放音時(shí)，功率為 50mW）。 ISD2500系列的所有器件都有一個(gè)在芯片上的差分揚(yáng)聲器驅(qū)動(dòng)器。揚(yáng)聲器輸出腳在錄音和節(jié)電模式時(shí)保持為 VSSA 電平，因此，多個(gè) ISD2500 系列器件一起使用時(shí)，它們的揚(yáng)聲器輸出腳不能并接，并行連接可能 26 會(huì)造成芯片的損壞。單端輸出時(shí)必須在 SP 輸出腳和揚(yáng)聲器間接耦合電容，雙端輸出既不能用電容由能將輸出功率提高至 4 倍。 VCCA、 VCCD（ 1 28 腳）： 模擬和數(shù)字電源。為了最大限度地減少噪聲，芯片內(nèi)部的模擬和數(shù)字電路使用不同的電源總線，并且分別引到外封裝上。模擬和數(shù)字電源端最好分別走線，并應(yīng)盡可能在靠近供電端處相連，而去耦電容則應(yīng)盡量靠近芯片。 MIC IN（ 17 腳）：話筒輸入腳。麥克的輸入通過此引腳將信號(hào)送至片內(nèi)的前置放大器，片內(nèi)自動(dòng)增益控制電路（ AGC）將此前置放大器的增益控制在 15～ +24dB。外接話筒應(yīng)該通過一系列電容交流耦合進(jìn)此引腳，耦合電容值和芯片內(nèi)部此引腳的 10kΩ 輸入阻抗共同決定了 ISD2560 芯片頻帶的低頻截止點(diǎn)。 MIC REF（ 18 腳）：話筒參考輸入腳。此引腳是前置放大器的反向輸入，當(dāng)以差分形式連接話筒時(shí)，可減少噪聲，提高共模抑制比。 AGC（ 19 腳）：自動(dòng)增益控制腳。 AGC 可動(dòng)態(tài)調(diào)整前置增益，以補(bǔ)償話筒輸入電平的寬幅變化，使得錄制變化很大的音量（從耳語到喧器聲）時(shí)失真都能保持最小。響應(yīng)時(shí)間取決于該端內(nèi)置的 5kΩ電阻和從該端到 VSSA 端所接電容的時(shí)間常數(shù)，釋放時(shí)間取決于該端外接的并聯(lián)對(duì)地電容和電阻設(shè)定的時(shí)間常數(shù)。選用標(biāo)稱值分別為470kΩ 的電阻和 的電容可以得到滿意的效果。 ANA IN（ 20 腳）：模擬輸入端。此引腳為芯片 錄音信號(hào)輸入腳。對(duì)話筒輸入來說，應(yīng)將 ANA OUT 腳通過外接電容連至此腳，該電容和本端的 3kΩ 輸入阻抗決定了芯片頻帶的附加低端截止頻率。其他音源可以通過交流耦合直接連至該端。 ANA OUT（ 21 腳）：模擬輸出腳。此引腳為前置放大器的輸出，其前置電壓增益取決于 AGC 端電平。 OVF(22 腳 )：溢出標(biāo)志輸出腳，低電平有效。芯片處于存儲(chǔ)空間末尾時(shí)，此引腳輸出低電平脈沖以表示溢出，之后該引腳狀態(tài)跟隨CE 引腳的狀態(tài)，直到 PD 引腳變高復(fù)位芯片。此外，該引腳可用于級(jí)聯(lián)多個(gè) ISD2500 系列器件以增加錄音存儲(chǔ)的時(shí)間。 CE（ 23 腳）：芯片使能輸入腳，低電平有效。此引腳為低使能所有的錄音和播放操作。芯片在該引腳的下降沿將鎖存地址線和 P/R引腳的狀態(tài)。另外，此引腳在模式 M6 中也有特殊的意義。 27 PD（ 24 腳）：節(jié)電控制腳。此腳拉高可使芯片停止工作而進(jìn)入節(jié)電狀態(tài)。芯片發(fā)生溢出，即 OVF 腳輸出低電平后，應(yīng)將此引腳變高以將地址指針復(fù)位到錄、放空間的開始位置。 另外，此引腳在模式 M6 下還有特殊的用途。 EOM（ 25 腳）：信息結(jié)尾標(biāo)志輸出腳，低電平有效。 EOM 標(biāo)志在錄音時(shí)由芯片自動(dòng)插入到該信息段的結(jié)尾。當(dāng)放音遇到 EOM 時(shí)，此引腳輸出低電平 脈沖。另外， ISD2560 芯片內(nèi)部會(huì)自動(dòng)檢測(cè)電源電壓以維護(hù)信息的完整性，當(dāng)電壓低于 時(shí)，此引腳變低， 此時(shí)芯片只能放音。在模式狀態(tài)下，可用來驅(qū)動(dòng) LED，以指示芯片當(dāng)前的工作狀態(tài)。 XCLK（ 26 腳）：外部時(shí)鐘輸入腳。此腳內(nèi)部有下拉元件，不用時(shí)應(yīng)接地。芯片內(nèi)部的采樣時(shí)鐘在出廠前已經(jīng)調(diào)節(jié)校準(zhǔn)，誤差在 1%以內(nèi)。 ISD2560 的采樣率為 8kHZ，需要 1024kHZ的外部時(shí)鐘。 P/R（ 27 腳）：錄、放模式選擇腳。此引腳在 CE 的下降沿鎖存，高電平選擇放音，低電平選擇錄音。錄音時(shí)，由地址線提供起始地址，直到錄音持 續(xù)到 CE 或 PD 變高，或內(nèi)存溢出。如果是前一種情況，芯片將自動(dòng)在錄音結(jié)束處寫入 EOM 標(biāo)志。放音時(shí)，由地址輸入提供起始地址，放音持續(xù)到 EOM 標(biāo)志。如果 CE 一直為低，或芯片工作在某些操作模式，放音則會(huì)忽略 EOM 而持續(xù)進(jìn)行下去，直到發(fā)生溢出為止。 由于 ISD2560 內(nèi)置了若干種操作 模式，因而可用最少的外圍器件實(shí)現(xiàn)最多的功能。具體操作模式如表 31 所示 ： 表 31 ISD25