【文章內(nèi)容簡介】 8 12 16 XTAL1 XTAL2 89 系列單片機 GND 內(nèi)部定時 VCC /PD Rf 石英晶體或 陶瓷振蕩器 C1 C2 7 圖 25 ESR與頻率的關(guān)系曲線 在本設(shè)計中，采用的是內(nèi)部方式，即如圖 25 所示，在 XTAL1 和 XTAL2引腳上外接一個 12MHZ 的晶振及兩個 47pF 的電容組成。 復(fù)位電路的設(shè)計 89 系列單片機與其他微處理器一樣，在啟動的時候都需要復(fù)位，使 CPU 及系統(tǒng)各部件處于確定的初始狀態(tài)，并從初始狀態(tài)開始工作。 89 系列單片機的復(fù)位信號是從 RST 引腳輸入到芯片內(nèi)的施密特觸發(fā)器中的。當(dāng)系統(tǒng)處于正常工作狀態(tài)時，且振蕩器穩(wěn)定后，如 RST 引腳上有一個高電平并維持 2 個機器周期（ 24個振蕩周期），則 CPU 就可以響應(yīng)并將系統(tǒng)復(fù)位。復(fù)位時序如圖 26 所示，因外部的復(fù)位信號是與內(nèi)部時鐘異步的，所以在每個機器周期的 S5P2 都對 RST 引腳上的狀態(tài)采樣。當(dāng)在 RST 端采樣到“ 1”信號且該信號維持 19 個振蕩周期以后，將 ALE 和 /PSEN 接成高電平 ，使器件復(fù)位。在 RST 端電壓變低后，經(jīng)過12 個機器周期后退出復(fù)位狀態(tài)，重新啟動時鐘，并恢復(fù) ALE 和 /PSEN 的狀態(tài)。如果在系統(tǒng)復(fù)位期間將 ALE 和 /PSEN 引腳拉成低電平，則會引起芯片進(jìn)入不定狀態(tài)。 圖 26 內(nèi)部復(fù)位定時時序 （ 1） 手動復(fù)位 手動復(fù)位需要人為在復(fù)位輸入端 RST 上加入高電平。一般采用的辦法是在RST 端和正電源 VCC 之間接一個按鈕。當(dāng)人為按下按鈕時，則 VCC 的 +5V 電| S5 | S6 | S1 | S2 | S3 | S4 | S5 | S6 | S1 | S2 | S3 | S4 | S5 | S6 | S1 | S2 | S3 | RST： INST ADDR INST ADDR INST ADDR INST ADDR INST ADDR INST ALE： /PSEN： P0： 11 振蕩周期 19 振蕩周期 8 平就會直接加到 RST 端。由于人的動作很快也會使按鈕保持接通達(dá)數(shù)十毫秒，所以，保證能滿足復(fù)位的時間要求。手動復(fù)位的電路如圖 27 所示。 9 圖 27 手動復(fù)位電路 （ 4） 上電復(fù)位 STC89C52 的上電復(fù)位電路如圖 28 所示，只要在 RST 復(fù)位輸入引腳上接一電容至 VCC 端，下接一個電阻到地即可。對于 CMOS 型單片機，由于在 RST端內(nèi)部有一個下拉電阻，故可將外部電阻去掉，而將外接電容減至 1uF。 上電復(fù)位的過程是在加電時，復(fù)位電路通過電容加給 RST 端一個短暫的高電平信號，此高電平信 號隨著 Vcc 對電容的充電過程而逐漸回落，即 RST 端的高電平信號必須維持足夠長的時間。 上電時， Vcc 的上升時間約為 10ms，而振蕩器的起振時間取決于振蕩頻率，如晶振頻率為 10MHz，起振時間為 1ms；晶振頻率為 1MHz，起振時間則為 10ms。 在圖 27 的復(fù)位電路中，當(dāng) Vcc 掉電時，必然會使 RST 端電壓迅速下降到0V 以下，但是，由于內(nèi)部電路的限制作用，這個負(fù)電壓將不會對器件產(chǎn)生損害。另外，在復(fù)位期間，端口引腳處于隨機狀態(tài)，復(fù)位后，系統(tǒng)將端口置為全“ 1”態(tài)。 如果系統(tǒng)在上電時得不到有效的復(fù)位，則在程序計數(shù)器 PC 中將得不到一個合適的初值，因此， CPU 可能會從一個未被定義的位置開始執(zhí)行程序。 圖 28 上電復(fù)位電路 Vcc STC89C52 RST 10uF + Vcc GND Vcc STC89C52 RST GND 10uF + Vcc 10 （ 3） 復(fù)位后寄存器的狀態(tài) 當(dāng)系統(tǒng)復(fù)位時，內(nèi)部寄存器的狀態(tài)如表 所列，即在 SFRS 中，除了端口鎖存器、堆棧指針 SP 和串行口的 SBUF 外，其余的寄存器全部清 0，端口鎖存器的復(fù)位值為 0FFH，堆棧指針值為 07H， SBUF 內(nèi)為不定值。內(nèi)部 RAM 的狀態(tài)不受復(fù)位的影響，在系統(tǒng)上電時， RAM 的內(nèi)容是不定的。 表 各特殊功能寄存器的復(fù)位值 專用寄存器 復(fù)位值 專用寄存器 復(fù)位值 PC 0000H TCON 00H ACC 00H B 00H PSW 00H SP 07H DPTR 0000H P0P3 FFH IP 00000B IE 0 00000B TMOD 00H TH0 00H TL0 00H TH1 00H TL1 00H SCON 00H SBUF 不定 PCON（ CHMOS） 0 0000B 在本設(shè)計中復(fù)位電路采用的是上電復(fù)位，即如圖 28 所示。 語音輸出電路的設(shè)計 關(guān)于語音芯片 ISD— Winbond 語音芯片概述 美國 ISD（ Information Storsge Devices）公司是專業(yè)研制和生產(chǎn)先進(jìn)的半導(dǎo)體語音芯片的著名廠家和領(lǐng)導(dǎo)者，其開發(fā)的高密度 “ 多級 ” 存儲方法稱作“ ChipCorder” 的專業(yè)技術(shù)，可以在一個存儲單元存儲 256 級的不同電平，即存儲相同信息僅需要用傳統(tǒng)存儲技術(shù) 1/8 的存儲空間。該公司與 1998 年 12 月被臺灣華邦（ Winbond）并購， 1990 年改名為 WECA（ Winbond Electronic Corpration American），但保留其 ISD 名稱和標(biāo)識，這個合并將 把 ISD 公司領(lǐng)先的信 息存儲、語音錄放技術(shù)和強大的用戶群與 Winbond 公司的高效率的制造能力和分布于全時間的營銷能力結(jié)合起來。 ISD 系列語音芯片有 ISD1100 系列、 ISD1200 系列、 ISD1400 系列、 ISD2500系列、 ISD4000 系列和 ISD5000 系列幾種 [7]。 ISD1100 系列中有 10s 和 12s 的單片聲音錄放器件 ISD1110 和 ISD1112。 11 ISD1200 系列中有 10s 和 12s 的單片聲音錄放器件 ISD1210 和 ISD1212。 ISD1400 系列中有 16s 和 20s 的單片聲音錄放器件 ISD1416 和 ISD1620。 ISD1800 系列中有 8s、 10s、 12s 和 16s 的單片單段聲音錄放器件 ISD1810。 ISD2500 系列中有 32s、 40s、 48s、 64s 和 60s、 75s、 90s、 120s 的單片聲音錄放器件 ISD253 ISD25 ISD254 ISD2564 和 ISD2560、 ISD257 ISD2590、ISD120。 ISD4000 系列中有 120s、 150s、 180s 和 240s 的單片聲音錄放器件 ISD400ISD400 ISD4003 和 ISD4004。 ISD5000 系列中有 4min、 5min、 6min 和 8min 的單片聲音錄放器件 ISD5008。 其中 ISD1100 系列、 ISD1200 系列和 ISD1400 系列都是獨立使用； ISD2500系列是手動切換或則與微控制器兼容，放音時可以用邊沿或電平進(jìn)行觸發(fā)；ISD4000 系列、 ISD5000 系列都帶有微控制器 SPI 或 Microwire 串行接口。 語音芯片 ISD4004 ISD4000 系列單片聲音錄放器件是用 CMOS 工藝實現(xiàn)的高語音質(zhì)量、 3V工作電壓的集成電路芯片，特別適用于移動電話和各種便攜式產(chǎn)品 [8]。按錄放時間又分 ISD400 ISD4003 和 ISD4004 三個子系列。片內(nèi)集成有振蕩器、抗混疊濾波器、平滑濾波器、自動靜音電路、音頻放大器和高密度多級 Flash 存儲陣列。這個系列的新片要求用于微處理器或微控制器系列，通過串行外圍接口 SPI 或Microwire 串行接口進(jìn)行尋址和控制。錄音數(shù)據(jù)被存放方法是通過 ISD 的多級存儲專利技術(shù)實現(xiàn)的，用聲音和聲頻信號的自然形式直接存放在故態(tài)存儲器中，從而提供高質(zhì)量回放語音的保真度。 ISD4004 單片實現(xiàn)聲音錄放功能， 主要性能及其特點 如下： （ 1） 采用單一 3V 工作電壓 （ 2） 低功耗：典型的錄音工作電流為 25mA 典型的放音工作電流為 15mA 典型待機節(jié)能狀態(tài)電流為 1uA （ 3） 單片錄放時間為 8min、 10min、 12min 和 16min （ 4） 高質(zhì)量自然的聲音 /音頻回放 （ 5） 自動靜音電路可以在無聲狀態(tài)時消除背景噪音 （ 6） 不需要考慮實現(xiàn)算法 （ 7） 具有微控制器 SPI 或 Microwire 串行接口 （ 8） 可以對多段信息尋址控制 （ 9） 可以通過 SPI 或 Microwire 控制寄存器控制功耗 （ 10） 語音數(shù)據(jù)斷電不丟失，可以保存 100 年 12 （ 11） 允許反復(fù)錄音 10 萬次 （ 12） 片上帶有時鐘源 （ 13） 有 PDIP、 SOIC、 TSOP 和 CSP 多種封裝形式 （ 14） 使用溫 度范圍有商業(yè)用擴展型和工業(yè)用兩種可供選擇： —— 商業(yè)品擴展型： 20～ +70℃ —— 工業(yè)品： 40～ +85℃ 外部引腳及其說明 如圖 29 所示： 19 NCXCLK1NCNCISD4004ANA IN+SCKJVCCA17212520VSSD612NC18316NC14NCMISOVSSA2825VCCD157232410224RAC26NCNCAMCAP138/SSMOSIVSSAINT27VSSANCAUDOUT9 NC11NCANA IN 圖 29 ISD4004 引腳圖 電源 (VCCA,VCCD)： 為使噪聲最小 ,芯片的模擬和數(shù)字電路使用不同的電源總線 ,并且分別引到外封裝的不同管腳上 ,模擬和數(shù)字電源端最好分別走線 ,盡可能在靠近供電端處相連 ,而去耦電容應(yīng)盡量靠近器件。 地線 (VSSA,VSSD)： 芯片內(nèi)部的模擬和數(shù)字電路也使用不同的地線。 同相模擬輸入 (ANA IN+)： 這是錄音信號的同相輸入端。 輸入放大器可用單端或差分驅(qū)動。單端輸入時 ,信號由耦合電容輸入 ,最大幅度為峰峰值 32mV,耦合電容和本端的 3KΩ 電阻輸入阻抗決定了芯片頻帶的低端截止頻率。差分驅(qū)動時 ， 信號最大幅度為峰峰值 16mV，為 ISD33000 系列相同。 反相模擬輸入 (ANA IN)： 差分驅(qū)動時 ， 這是錄音信號的反相輸入端。信號通過耦合電容輸入 ， 最大幅度為峰峰值 16mV。 音頻輸出 (AUD OUT)： 提供音頻輸出 ,可驅(qū)動 5KΩ 的負(fù)載。 片選 (SS)： 此端為低 ， 即向該 ISD4004 芯片發(fā)送指令，兩條指令之間為高電平。 串行輸入 (MOSI)： 此端為串行輸入端，主控制器應(yīng)在串行時鐘上升沿之前半個周期將數(shù)據(jù)放到本端 ， 供 ISD 輸入。 串行輸出 (MISO)： ISD 的串行輸出端。 ISD 未選中時 ， 本端呈高阻態(tài)。 13 串行時鐘 (SCLK)： ISD 的時鐘輸入端 ,由主控制器產(chǎn)生 ,用于同步 MOSI 和MISO 的數(shù)據(jù)傳輸。數(shù)據(jù)在 SCLK 上升沿鎖存到 ISD,在下降沿移出 ISD。 中斷 (/INT)： 本端為漏極開路輸出。 ISD 在任何操作 (包括快進(jìn) )中檢測到 EOM或 OVF 時 ， 本端變低并保持。中斷狀態(tài)在下一個 SPI 周期開始時清除。中斷狀態(tài)也可用 RINT 指令讀取。 OVF 標(biāo)志 ： 指示 ISD 的錄、放操作已到達(dá)存儲器的未尾。 EOM 標(biāo)志 ： 只在放音中檢測到內(nèi)部的 EOM 標(biāo)志時 ， 此狀態(tài)位才置 1。 行地址時鐘 (RAC)： 漏極開路輸出。每個 RAC 周期表示 ISD 存儲器的操作進(jìn)行了一行 (ISD4004 系列中的存貯器共 2400 行 )。該信號 175ms 保持高電平 ，低電平為 25ms?？爝M(jìn)模式下 ， RAC 的 s 是高電平 ， s 為低電平。該端可用于存儲管理技術(shù)。 外部時鐘 (XCLK)： 本端內(nèi)部有下拉元件。芯片內(nèi)部的采樣時鐘在出廠前已調(diào)校 ， 誤差在 +1%內(nèi)。商業(yè)級芯片在整個溫度和電壓范圍內(nèi) ， 頻率變化在 +%內(nèi)。工業(yè)級芯片在整個溫度和電壓范圍內(nèi) ,頻率變化在 6/+4%內(nèi) ,此時建議使用穩(wěn)壓電源。若要求更高精度 ,可從本端輸入外部時鐘 (如前表所列 )。由于內(nèi)部的防混淆及平滑濾波器已設(shè)定 ,故上述推薦的時鐘頻率不應(yīng)改變。輸入時鐘的占空比無關(guān)緊要 ， 因內(nèi)部首先進(jìn)行了分頻。在不外接地時鐘時 ,此端必須接地。 自動靜噪 (AMCAP)： 當(dāng)錄音信號電平下降到內(nèi)部設(shè)定的某一閾值以下時 ,自動靜噪功能使信號衰