【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 U TC o i l 1C o i l 2H I P A S SRFVS V E X T DVs V B a t tC F EAT89S511 2 VO u t pu tS t a n d byMS++OE XXX 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 12 圖 U2270B 的應(yīng)用 在本路中，加入了兩個(gè)頻率調(diào)整環(huán)節(jié) [5]。一為閱讀器天線諧振頻率調(diào)整電路，可用單片機(jī)的輸出口在需要時(shí)輸出高或低電平，控制一 NPN的三極管截 止 或?qū)?，從而增加或減少天線回路 的 諧振電容，使其諧振頻率等于應(yīng)答器天線的諧振頻率。二 為 振蕩器的頻率反饋控制回路，使其等于讀寫器天線的諧振頻率， 等效電路二極管反饋的振蕩器控制回路 如 圖 所示 ： 天線線圈波形 如 圖 所示 ： 是激勵(lì)器輸出 線圈 2的波形以及在 R R2 之間測(cè)得的相應(yīng) 的天線電壓。其中： T1：引腳 1輸出為低的周期 T2：引腳 2輸出為低的周期 T2a： T2內(nèi)天線電壓為負(fù)的時(shí)間間隔 T2b： T2內(nèi)天線電壓為正的時(shí)間間隔 Aa：天線電壓在 T2a期間的積分 Ab：天線電壓在 T2b期間的積分 它的工作原來相當(dāng)于一個(gè)控制激勵(lì)器電壓和天線電壓之間相位的鑒相器。通過 DD2的反饋電流控制振蕩器的頻率，使得上述電壓間的相移達(dá)到 90度，從而使讀寫器天線被激勵(lì)在它的諧振頻率上。 而 T1期間， D D4導(dǎo)通，而 D D2被反向偏置，因此，沒有反饋 信息通過 DD2和 C1傳輸。在 T2 期間，反饋信息可以通過 D1或 D2傳輸。在 T2a 期間，天線電壓為負(fù)，反饋電流從 C1出來，經(jīng) D R2；在 T2b 期間，天線電壓為正負(fù)，反饋電流則通過R D2到 C1。 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN um be r R e vi s i o nS iz eBD a t e : 21 M a r 2 01 1 S h e e t of F il e : C : \ D oc um e n t s a nd S e t ti ng s \ L i us ha \ 桌面 \楊毅的先不要?jiǎng)h啊 \ M y D e s i g bD r a w n B y:D1D4D3D2R1 75KR2 1 0 0 KR368KR443KC14 . 7 nA n t e n n aC o i l 2D r i v e r O u t p u t sC o i l 1VSRF XXX 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 圖 二極管反饋的振蕩器控制回路圖 圖 天線線圈波形 進(jìn)入 C1的合成電流為 T2期間的電流之和。如果天線的諧振頻率高于振蕩器的頻率，那么相移以及 T2a和 T2b就發(fā)生了變化， T2相應(yīng)減小， T2b相應(yīng)增大，結(jié)果反饋電流 (Aa和 Ab之和）不為 0，變?yōu)檎?，這造成一個(gè)附加的控 制電流進(jìn)入引腳 RF，并產(chǎn)生一個(gè)較高的振蕩器頻率，直到 ?res =?asc。反之亦然。反饋電流回路是一個(gè)比例反饋電路，其增益約為 15，較高的讀寫器天線 Q因子會(huì)造成較高的反饋回來增益， R R2的阻尼作用降低了讀寫器天線的 Q因子。 系統(tǒng)其它的電路設(shè)計(jì) 單片機(jī)的選擇 本文的閱讀器微控制器模塊采用單片機(jī)及其外圍電路組成，選擇單片機(jī)時(shí)應(yīng)考慮以下幾個(gè)問題：系統(tǒng)時(shí)鐘頻率、計(jì)算速度、處理能力、兼容性、系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)等。對(duì)于本系統(tǒng)，單片機(jī)采用 AT89S51， 它是美國(guó) ATMEL 公司生成的低功耗，高性能 CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含 4K Bytes ISP(Insystem programmable)的可反復(fù)擦寫 1000 次的 Flash只讀存儲(chǔ)器，器件采用 ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)制造，兼容標(biāo)準(zhǔn) MCS51指令系統(tǒng)及 80C51引腳結(jié)構(gòu)，芯片內(nèi)集成了通用 8位中央處理器和 ISP Flash 存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大的微型計(jì)算機(jī)的 AT89S51可為許多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高性價(jià)比的解決方案。 AT89S51[6]具有如下特定： 30引腳， 4k Bytes Flash 片內(nèi)程序存儲(chǔ)器， 128 bytes的隨機(jī)存取 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 (RAM）， 32個(gè)外部雙向輸入 /輸出（ I/O）口， 5個(gè)中斷優(yōu)先級(jí) 2XXX 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 14 層嵌套中斷， 2個(gè) 16 位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器， 2個(gè)全雙工串行通信口，看門狗（ WDT）電路，片內(nèi)時(shí)鐘振蕩器。 此外， AT89S51 在空閑模式下， CPU 暫停工作，而 RAM定時(shí)計(jì)數(shù)器，串行口，外中斷系統(tǒng)可繼續(xù)工作，掉電模式凍結(jié)振蕩器而保存 RAM的數(shù)據(jù)，停止芯片其他功能直至外中斷激活或硬件復(fù)位。同時(shí)該芯片還具有 PDIP、 TQFP和 PLCC等三種封裝形式，以適應(yīng)不同產(chǎn)品的需求。 語音報(bào)警電路 語音報(bào)警電路 [7]以美國(guó) ISD公司生產(chǎn) 的 ISD2560 語音合成芯片為核心，該芯片采用E2PROM存儲(chǔ)方法將模擬語音信號(hào)直接寫入半導(dǎo)體存儲(chǔ)單元中，不需另加 A/D或 D/A變換來存放或重放。該器件有音質(zhì)自然、使用方便、單片存放、反復(fù)錄音、低功耗等許多優(yōu)點(diǎn)。車主開車時(shí)，如果應(yīng)答器里面的密匙正確，單片機(jī)就發(fā)出正確的信號(hào)給電子點(diǎn)火系統(tǒng)，汽車才可以啟動(dòng)，此時(shí)，語音報(bào)警電路不工作；非法者如果用配置鑰匙啟動(dòng)汽車時(shí)，單片機(jī)就發(fā)出信號(hào)給語音系統(tǒng)，語音系統(tǒng)立刻發(fā)出警報(bào)聲音。利用該電路可以很方便地實(shí)現(xiàn)汽車防盜系統(tǒng)的安全提示和報(bào)警功能。 工作原理 圖 ISD2560 內(nèi)部框圖 XXX 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 15 ISD2560語音合成芯片的內(nèi)部框圖如圖 ： 它包括前置放大器、放大器、內(nèi)部時(shí)鐘、定時(shí)器、采樣時(shí)鐘、濾波器、自動(dòng)增益控制，邏輯控制、模擬收發(fā)器、解碼器、模擬存儲(chǔ)陣列、地址線等。 在進(jìn)行存儲(chǔ)操作之前， ISD2560要分幾個(gè)階段對(duì)話筒 BM電路輸入的由語音轉(zhuǎn)換成的電信 號(hào)進(jìn)行調(diào)整。首先將輸入的電信號(hào)放大到存儲(chǔ)電路動(dòng)態(tài)范圍的最佳電平。這個(gè)階段由前置放大器、放大器和自動(dòng)增益控制電路來實(shí)現(xiàn)。 前置放大器通過隔直電容器 C C2與話筒 BM連接。隔直電容器 C C2用來去掉交流小信 號(hào)中的直流部分。 信號(hào)的放大分為兩步完成：現(xiàn)將語音電信號(hào)輸入前置放大器，經(jīng)放大后再通過模擬輸出端 ANA OUT，經(jīng) C R3和模擬輸入端 ANA IN，加到放大器的輸入端，使語音電信號(hào)得以進(jìn)一步放大。 自動(dòng)增益控制電路，能隨時(shí)跟蹤、監(jiān)視控制放大器輸出地音頻信號(hào)電平，并反饋增益電壓，實(shí)現(xiàn)對(duì)前置放大器的自動(dòng)增益調(diào)節(jié)，以便維持進(jìn)入輸入濾波器的信號(hào)是最佳的電平。這樣，使錄音信號(hào)為最佳，最高電平，又可使削減至最小。自動(dòng)增益電路的特性由兩個(gè)時(shí)間來描述，即響應(yīng)時(shí)間與釋放時(shí)間。響應(yīng)時(shí)間是指輸入信號(hào)增大時(shí)，自動(dòng)增益控制 (AGC)用減小增益來響應(yīng)所需要的時(shí)間。釋放時(shí)間是指輸入信號(hào)降低時(shí)，使增益增加所需要的時(shí)間。我們可以通過選擇連接在“ AGC”管腳的電 阻 R1和電容器 C4的阻容值，來調(diào)節(jié)響應(yīng)時(shí)間與釋放時(shí)間的常量。 下一個(gè)階段的信號(hào)調(diào)整，是由輸入濾波器完成的。模擬信號(hào)的存儲(chǔ)是采用取樣技術(shù)，因此需要輸入濾波器去掉取樣頻率的一半以上的輸入頻率分量。對(duì)輸入的信號(hào)調(diào)整后，再將輸入波形通過模擬收發(fā)器，寫入模擬存儲(chǔ)器陣列中。采用時(shí)鐘也用于存儲(chǔ)陣列的地址譯碼，以便輸入信號(hào)順序地寫入存儲(chǔ)陣列。 錄入的模擬電壓信號(hào)在采樣時(shí)鐘的控制下，順序地從模擬存儲(chǔ)陣列 中讀出，恢復(fù)成原樣的采樣波形。在輸出的通路上，平滑濾波器去掉采樣頻率分量，恢復(fù)原始的語言波形。采樣時(shí)鐘頻率會(huì)影響錄音的時(shí)間長(zhǎng)度和錄音質(zhì)量。 平滑濾波器的輸出，是通過一個(gè)模擬多路開關(guān)連接到輸出功率放大器的輸入端。語言信號(hào)經(jīng)功率放大后，從兩個(gè)輸出管腳 SP+、 SP直接驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器 BL播放所錄制的語音。揚(yáng)聲器選用 16? 時(shí)，其驅(qū)動(dòng)容量約為 50mW100mW，能滿足一般房間內(nèi)的聽眾，較為清晰悅耳。 ISD2560芯片的每個(gè) EEPROM存儲(chǔ)單元 [8]等效于 8個(gè)存儲(chǔ)器。信號(hào)寫入存儲(chǔ)單元采用XXX 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 16 閉環(huán)方式。取樣保持電路在編程周期 內(nèi)保持?jǐn)?shù)據(jù)，并將存儲(chǔ)的模擬電壓提供給比較器的一個(gè)輸入端。比較器的另一個(gè)輸入是存儲(chǔ)單元本身的輸出。在多次語音信號(hào)的寫入過程中，電子被“泵入”存儲(chǔ)陣列，并使存儲(chǔ)電平反饋到比較器。當(dāng)比較器的信號(hào)，也就是存儲(chǔ)單元的輸出電壓等于取樣保持電平時(shí)，該存儲(chǔ)陣列的編程即停止。每一次寫入時(shí)，使極少量的電荷注入存儲(chǔ)單元以建立系統(tǒng)的分辨率，從而保證了最低的充電量。 一個(gè)存儲(chǔ)單元在寫入語音信號(hào)的同時(shí)，也就自動(dòng)地消除了這個(gè)存儲(chǔ)單元原有的語音信號(hào)，這就實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)抹音效果。 引腳功能及應(yīng)用電路的設(shè)計(jì) ， ISD2560各個(gè)引腳的功能如下： MIC IN (17腳 )：話筒前置放大器端，用于放大 120mV范圍內(nèi)的信號(hào)，本端連接至片內(nèi)前置放大器，外接話筒應(yīng)通過串聯(lián)電容耦合到本段。耦合電容值和本端的 10K? 輸入決定了芯片頻帶的低頻截止點(diǎn)。 MIC REF (18腳 )：話筒補(bǔ)償端，是話筒前置放大器的反向輸入端，它用來抵消噪聲或?qū)?ISD2560作共模的輸入端。 AGC（ 19腳）：自動(dòng)增益控制端， 19腳并聯(lián)的電阻和電容接地， AGC 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時(shí)，失真都能保持最小。響應(yīng)時(shí)間取決于本端的輸入阻抗外接的對(duì)地 電容的時(shí)間常數(shù)，釋放時(shí)間取決于本端外接的并聯(lián)對(duì)地電容和電阻的時(shí)間常數(shù)。 470k? 和 的標(biāo)稱值在絕大多數(shù)場(chǎng)合下可獲得滿意的效果。 ANA OUT（ 21腳） ： 模擬輸出端，是前置放大器的輸出，前置電壓增益取決于 AGC端電平。 ANA IN (20腳 ):模擬輸入端，本端為芯片錄音信號(hào)輸出，對(duì)話筒輸入來說 ANA OUT端應(yīng)通過外接電容連至本端。 EOM (25腳）， EOM 標(biāo)志在錄音時(shí)由芯片自動(dòng)插入到該信息的結(jié)尾。放音遇到DOM 時(shí)，本端輸出低電平脈沖。芯片內(nèi)部會(huì)檢測(cè)電源電壓以維護(hù)信息的完整性，當(dāng)電壓低于 ，本端變低， 芯片只能放音。 OVF （ 22腳）：芯片處于存儲(chǔ)空間末尾時(shí)本端輸出低電平脈沖表示溢出，之后本端狀態(tài)跟隨 CE 端的狀態(tài)，直到 PD端變高。 SP+、 SP (1 15腳）：揚(yáng)聲器輸出端。 AUX IN（ 11腳）：輔助輸入端，當(dāng) CE 和 /PR為高，放音不進(jìn)行，或處入放音溢出狀態(tài)時(shí)，本端的輸入信號(hào)通過內(nèi)部功放驅(qū)動(dòng)喇叭輸出端。 XXX 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 17 XCLK（ 26腳）：外部時(shí)鐘端，本端內(nèi)部有下拉元件，不用時(shí)應(yīng)接地。 VCCD、 VCCA (2 16腳 )：數(shù)字電源、模擬電源，盡可能在靠近供電端處相連。 VSSD、 VSSA (1 13腳 )數(shù)字地和模擬地 ，這兩腳最好在引腳焊盤上相連。 A0/M0A6/M6， A7A9（ 19腳）：地址線。 CE (23腳 )；本端變低后（而且 PD為低 )，允許進(jìn)行錄放操作，芯片在本端的下降沿鎖存地址線和 /PR端的狀態(tài)。 PD（ 24腳）：本端拉高使芯片停止工作，進(jìn)入不耗電的節(jié)電狀態(tài)，芯片發(fā)生溢出，即 OVF 端輸出低電平后，要將本端短暫變高，復(fù)位芯片，才能使之再次工作。 /PR（ 27腳）：本端狀態(tài)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)，由地址端提供起始地址，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，芯片自動(dòng)在錄音結(jié) 束處寫入 EOM 標(biāo)志。放音時(shí)由地址端提供起始地址，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，放音會(huì)忽略EOM ，繼續(xù)進(jìn)行下去。 在實(shí)際電路設(shè)計(jì)時(shí)，將單片機(jī) AT89S51的 P1口、 ISD2560的地址線相連，用以設(shè)置語音段的起始地址。 用以控制錄音放音狀態(tài)。利用該電路可以方便地實(shí)現(xiàn)防盜系統(tǒng)的安全提示和報(bào)警功能。 AT89S51與 ISD2560 的接口電路 圖： 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN um be r R e vi s i o nS iz eBD a t e : 22 M a r 2 01 1 S h e e t of F il e : C : \ D oc um e n t s a nd S e t ti ng s \ L i us ha \桌面 \楊毅的先不要?jiǎng)h啊 \ M y D e s i g bD r a w n B y:c51 u fc30 . 2 2 u fc40 . 2 2 u fc24 . 7 u fc14 7 u fr31kr21 0 kr41 0 kr54 7 0 kV C CBMP / RE O MPDCEP 1 . 0P 1 . 6P 1 . 7P 3 . 4P 3 . 5A 0 / M 0A 6 / M 6A7A8A9X C L KP / RE O MPDCES P S P +A N A O U TM I C I NM I C O U TA N