【文章內(nèi)容簡介】 碼器對系統(tǒng)的片外地址進行譯碼以其譯碼輸出作為存儲器芯片的片選信號譯碼法又分為完全譯碼和部分譯碼兩種 完全譯碼地址譯碼器使用了全部地址線地址與存儲單元一一對應(yīng)也就是 1個存儲單元只占用 1 個唯一的地址 部分譯碼地址譯碼器僅使用了部分地址 線地址與存儲單元不是一一對應(yīng)而是 1 個存儲單元占用了幾個地址 238 譯碼器 74LS138 38 譯碼器 74LS138 為一種常用的地址譯碼器芯片其中 G1G2AG2B 為控制端只有當(dāng) G1為 1且 G2AG2B均為 0時譯碼器才能進行譯碼輸出否則譯碼器的 8個輸出端全為高阻狀態(tài) 譯碼輸入端與輸出端之間的譯碼關(guān)系如下表 33 所示 表 33 譯碼表 CBA 編碼 000 001 010 011 100 101 110 111 輸出有效位 3 讀片外 RAM 操作時序 89C52單片機若外擴一片 RAM則應(yīng)將其 WR引腳與 RAM芯片的 WE引腳連接 RD引腳與芯片 OE 引腳連接 ALE 信號的作用即鎖存低 8 位地址以便讀片外 RAM 中的數(shù)據(jù)在第一個機器周期的 S1 狀態(tài) ALE 信號由低變高讀 RAM 周期開始在 S2 狀態(tài)CPU 把低 8 位地址送到 P0 口總線上把高 8 位地址送上 P2 口 在執(zhí)行 MOVX ADPTR指令階段時才送高 8 位若是 MOVX ARi 指令則不送高 8 位 ALE 的下降沿用來把低8 位地址信息鎖存到外部鎖存器 74HC373 內(nèi)而高 8 位地址信息一直鎖存在 P2 口鎖存器中 在 S3狀態(tài) P0口總線變成高阻懸浮狀態(tài)在 S4狀態(tài) RD信號變?yōu)橛行窃趫?zhí)行MOVX ADPTR 后使 RD 信號有效 RD 信號使得被尋址的片外 RAM 略過片刻后把數(shù)據(jù)送上 P0 口總線當(dāng) RD 回到高電平后 P0 總線變?yōu)閼腋顟B(tài)至此讀片外 RAM 周期結(jié)束 4 寫片外 RAM 操作時序 向片外 RAM 寫 存 數(shù)據(jù)是 89C52 執(zhí)行 MOVX DPTRA 指令后產(chǎn)生的動作這條指令執(zhí)行后在 89C51 的 WR 引腳上產(chǎn)生 WR 信號的有效電平此信號使 RAM 的 WE 端被選通開始的過程與讀過程類似但寫的過程是 CPU 主動把數(shù)據(jù)送上 P0 口總線故在時序上 CPU 先向 P0 總線上送完低 8 位地址后在 S3狀態(tài)就將數(shù)據(jù)送到 P0 總線此間 P0 總線上不會出現(xiàn)高阻懸浮現(xiàn)象在 S4 狀 態(tài)寫控制信號 WR 有效選通片外 RAM稍過片刻 P0 上的數(shù)據(jù)就寫到 RAM 內(nèi)了 在數(shù)字化語音存儲與回放的設(shè)計中可用 2 片 28F512 Flash 存儲器 Flash 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 64K 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 89C52一般能尋址 64K字節(jié)2 片 28F512 構(gòu)成 64K 的外部數(shù)據(jù)存儲器滿足存儲 10s 的要求 圖 315 系統(tǒng)原理圖 4 軟件設(shè)計 41 編程工具軟件 Keil C51 Keil C51 集成開發(fā)環(huán)境是基于 80C51 內(nèi)核的微處理器軟件開發(fā)平臺內(nèi) 嵌多種符合當(dāng)前工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的開發(fā)工具可以完成從工程建立管理程序編譯鏈接目標(biāo)代碼生成軟硬件仿真等完整的開發(fā)流程常用的單片機應(yīng)用系統(tǒng)的軟件編寫語言有匯編 CBASICC 等對 51 單片機而言使用最廣泛的還是匯編語言和 C 語言 采用 Keil C 開發(fā) 51 單片機應(yīng)用程序一般需要以下步驟 1 在開發(fā)環(huán)境中創(chuàng)建一個新項目并為該項目選定合適的單片機型號 2 利用μ Vision3 的文件編輯器編寫匯編語言源程序文件并將文件添加到項目中去 3通過μ Vision3的各種選項配置 Cx51編譯器 Ax51宏匯編器 BL51Lx51連接定位器以及 Debug 調(diào)試器的功能 4 利用μ Vision3 的構(gòu)造功能對項目中的源程序文件進行編譯鏈接生成絕對目標(biāo)碼和可選的 HEX格式的可執(zhí)行文件如果出現(xiàn)編譯連接錯誤則返回 2步修改源程序中的錯誤后重新構(gòu)造整個項目 5 將沒有錯誤的絕對目標(biāo)代碼裝入μ Vision3 調(diào)試器進行仿真調(diào)試調(diào)試成功后用編程器將可執(zhí)行文件寫入到單片機的程序存儲器或單片機內(nèi)部的 ROM 中 匯編語言直接同計算機的底層軟件甚至硬件進行交互它優(yōu)點能夠直接訪問與硬件相關(guān)的存儲器或 IO 端口能夠不受編譯器的限制對生成的二進制代碼進行完全的控制提高運行速度能夠最大限度地發(fā)揮硬件的 功能 42 Proteus 軟件簡介 Proteus 軟件是英國 Labcenter electronics 公司出版的 EDA 工具軟件該軟件中國總代理為廣州風(fēng)標(biāo)電子技術(shù)有限公司它不僅具有其它 EDA 工具軟件的仿真功能還能仿真單片機及外圍器件它是目前最好的仿真單片機及外圍器件的工具 Proteus 主要由 ISIS 和 ARES 兩部分組成 ISIS 的主要功能是原理圖設(shè)計及與電路原理圖的交互仿真 ARES 主要用于印制電路板的設(shè)計 Proteus 可仿真數(shù)字和模擬交流和直流等數(shù)千種元器件有 30 多個元件庫Proteus 可提供的仿真儀表資源 示波器邏輯分析儀虛擬終端 SPI 調(diào)試器 I2C 調(diào)試器信號發(fā)生器模式發(fā)生器交直流電壓表交直流電流表 Proteus 可提供的調(diào)試手段 Proteus 提供了比較豐富的測試信號用于電路的測試這些測試信號包括模擬信號和數(shù)字信號 43 軟件程序的設(shè)計 程序總體流程圖 單片機 AT89C52 通過片選方式掃描鍵盤有錄音鍵按下則錄音同時錄音過程中若有暫停鍵按下則暫停錄音返回檢測鍵盤若錄音鍵按下則繼續(xù)錄音存儲器滿則自動返回當(dāng)有放音鍵按下則開始播放播放過程中若檢測到暫停鍵則暫停播放在檢測到播放鍵按下則繼續(xù)播放 圖 41 主程序流程圖 主程序功能如下 系統(tǒng)初始化賦定時器 T0 初值 RAM 指針清零等 語音采樣程序定時讀 AD 轉(zhuǎn)換結(jié)果存入 RAM 中修改 RAM 指針 放音程序 DA 數(shù)據(jù)輸出程序輸出 RAM 中的存放值并修改 RAM 等 子程序設(shè)計 1 利用 AT89C52 的 INT0 和 INT1 設(shè)置錄音放音兩種按鈕 INT0 即外部中斷 0完成語音存儲功能 INT1 即外部中斷 1 完成語音回放功能 錄放音子程序流程圖如下 圖 42 錄放音子程序流程圖 2 定時器 T0 中斷流程圖 為了以滿足采樣頻率 8KHz 的要求在設(shè)計時對 T0 定時為 125μ s 當(dāng)定時時間到時啟動 ADC0809進行模數(shù) 轉(zhuǎn)換完成一次轉(zhuǎn)換之后關(guān)閉 ADC0809然后重新計時經(jīng)過 125μ s 后再次啟動 ADC0809 再進行一次采樣 圖 43 定時器 T0 中斷程序流程圖 2 鍵盤查詢程序流程圖 圖 44 鍵盤查詢流程圖 通過掃描鍵盤判斷并確定哪個按鍵按下并做出相應(yīng)的響應(yīng)如果錄音按鍵按下則啟用錄音子程序?qū)π盘栠M行模數(shù)轉(zhuǎn)換處理并存入片外 RAM 在該過程中按下暫停則停止錄音同時掃描鍵盤判斷有無按鍵按下如果按下放音鍵則啟用放音子程序讀取 RAM 數(shù)據(jù)進行數(shù)模轉(zhuǎn)換還原為模擬信號該過程暫停鍵按下則停止放音等待鍵盤的按下并做出相應(yīng)的反應(yīng) 系統(tǒng)仿真 圖 45 AD DA 模塊仿真電路圖 采樣信號為以正弦波狀的電壓信號經(jīng) ADC0809 進行模擬量的數(shù)字化轉(zhuǎn)換通過單片機處理并傳送給 DAC0832再由 DAC0832進行數(shù)字量的模擬量轉(zhuǎn)換還原為正弦波狀的電壓信號 圖 46 輸入輸出通道仿真效果圖 圖中第一條曲線為輸入到 ADC0809 的正弦波信號中間的曲線為數(shù)字量經(jīng)過DAC0832 還原后的模擬信號的波形最后一條曲線為經(jīng)過濾波器處理的模擬信號通過圖形分析可知系統(tǒng)能夠達到所要求的語音存儲與回放的要求 圖 47 鍵盤仿真效果圖 通過仿真鍵盤驗證鍵盤的管理當(dāng)按下啟動按鈕時系統(tǒng)開始計時當(dāng) 按下停止按鈕時系統(tǒng)停止計時等待命令如此時再按下啟動按鈕則系統(tǒng)繼續(xù)計時按下清除按鈕系統(tǒng)停止計時 5 結(jié)論 本文所設(shè)計的數(shù)字化語音存儲與回放系統(tǒng)采用了 AT89C52 單片機為處理器因為該單片機的價格低廉且功能能夠滿足我的設(shè)計所需所以我選擇它作為我設(shè)計的系統(tǒng)的核心模塊在系統(tǒng)中為了保證語音信息存儲及回放的質(zhì)量增加了放大濾波電路環(huán)節(jié)同時對系統(tǒng)擴展了外部數(shù)據(jù)存儲器這樣就可以存儲較長時間的語音信息 通過設(shè)計語音存儲與回放系統(tǒng)我較以前更深刻的了解單片機學(xué)會了如何應(yīng)用 protel 設(shè)計電路應(yīng)用 proteus 進行仿真本次設(shè)計收獲很 大對電子系統(tǒng)設(shè)計有了更深刻的了解在設(shè)計之前必須仔細(xì)分析題目并進行深入的研究分析所要設(shè)計的系統(tǒng)的類型并針對系統(tǒng)進行方案的論證然后模塊化處理系統(tǒng)最后將各個模塊組合并進行總體調(diào)試 本文對數(shù)字化語音存儲與回放系統(tǒng)的研究還不夠深入還有很多地方未進行深入的分析論證本系統(tǒng)還可以進行改進與拓展可以將其與計算機通過串口進行連接通過計算機對語音信息進行深層次的分析處理等路漫漫其修遠(yuǎn)兮吾將上下而求索 參考文獻 [1] 劉金華李宗福單片機在語音存儲與回放中的作用 [J]黃石高等?？茖W(xué)校學(xué)報 202020 1 37 [2] 黃恩魏煒鄒 鋆濤向海飛數(shù)字化語音存儲與回放系統(tǒng)硬件設(shè)計中國儀器儀表 20200311 [3] 高海春任開達數(shù)字化語音存儲與回放系統(tǒng)華東船舶工業(yè)學(xué)院學(xué)報20202013 [4] 梁文海徐玲語音數(shù)字化存儲回放系統(tǒng)設(shè)計極其應(yīng)用 四川大學(xué)學(xué)報20200114 [5] 張智杰 AD574 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