【文章內(nèi)容簡介】 般是將發(fā)光二極管和光敏三極管的光路耦合在一起，輸入電信號加于發(fā)光二極管上，輸出信號由光敏三極管取出。光電耦合器以光電轉(zhuǎn)換原理傳輸信息，它不僅使信息發(fā)出端（一次側(cè)）與信息接收并輸出端（二次側(cè)）是絕緣的，從而對地電位差干擾有很強的抑制能力，而且有很強的抑制電磁干擾能力。速度高、價格低、接口簡單。光電耦合器具有體積小、使用壽命長、工作溫度范圍寬、抗干擾性能強。無觸點且輸入與輸出在電氣上完全隔離等特點，因而在各種電子設(shè)備上得到廣泛的應用。光電耦合器可用于隔離電路、負載接口及各種家用電器等電路中。光電耦合器的工作過程：光敏三極管的導通與截止，是由發(fā)光二極管所加正向電壓控制的。當發(fā)光二極管加上正向電壓時，發(fā)光二極管有電流通過發(fā)光，使光敏三極管內(nèi)阻減小而導通；反之，當發(fā)光二極管不加正向電壓或所加正向電壓很小時，發(fā)光二極管中無電流或通過電流很小，發(fā)光強度減弱，光敏三極管的內(nèi)阻增大而截止 。[10] 脈沖檢測電路的設(shè)計本設(shè)計的關(guān)鍵是對轉(zhuǎn)軸所轉(zhuǎn)過的圈數(shù)進行計數(shù)，考慮到車輛將在復雜的環(huán)境中運行，而霍爾元件具有耐震動，不怕灰塵、油污、水汽及鹽霧等的污染或腐蝕的優(yōu)點，故采用可靠的霍爾元件 DN6848 作為信號采集裝置，再經(jīng)過光電耦合器 4N25輸入給單片機。光電耦合器的電流傳輸比為 10%～250%，響應時間小于 10us，其電路如圖 3－ 12 所示。INT01804N2512342+5V+5VDN68481 3VDD VOUT 圖 3－ 12 脈沖檢測電路 語音輸出電路的設(shè)計. 關(guān)于語音芯片 3 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)先進的半導體語音芯片的著名廠家和領(lǐng)導者，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。ISD1100 系列中有 10s 和 12s 的單片聲音錄放器件 ISD1110 和 ISD1112。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 ISD253ISD25ISD254ISD2564 和ISD2560、ISD257ISD2590、ISD120。ISD4000 系列中有 120s、150s、180s 和 240s 的單片聲音錄放器件ISD400ISD400ISD4003 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。按錄放時間又分ISD400ISD4003 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。1. ISD4004 的主要性能及其特點 （1） 單片實現(xiàn)聲音錄放功能（2） 采用單一 3V 工作電壓（3） 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 （4） 單片錄放時間為 8min、10min、12min 和 16min（5） 高質(zhì)量自然的聲音/音頻回放（6） 自動靜音電路可以在無聲狀態(tài)時消除背景噪音（7） 不需要考慮實現(xiàn)算法（8） 具有微控制器 SPI 或 Microwire 串行接口（9） 可以對多段信息尋址控制（10）可以通過 SPI 或 Microwire 控制寄存器控制功耗（11）語音數(shù)據(jù)斷電不丟失，可以保存 100 年（12）允許反復錄音 10 萬次（13）片上帶有時鐘源（14）有 PDIP、SOIC 、TSOP 和 CSP 多種封裝形式（15）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℃2. 外部引腳及其說明19 NCXCLK1NCNCISD4004ANA IN+SCKJVCCA17212520VSSD612NC18316 NC14NCMISOVSSA2825VCCD157 232410224 RAC26NCNCAMCAP 138/SSMOSIVSSAINT27VSSANCAUDOUT9 NC11NCANA IN圖 3－ 13 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)。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)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 標志指示 ISD 的錄、放操作已到達存儲器的未尾。EOM 標志只在放音中檢測到內(nèi)部的 EOM 標志時 ,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模式下，RAC 的 ， 。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改變。輸入時鐘的占空比無關(guān)緊要,因內(nèi)部首先進行了分頻。在不外接地時鐘時,此端必須接地。自動靜噪(AMCAP)：當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弱,這樣有助于養(yǎng)活無信號(靜音)時的噪聲。通常本端對地接 1mF 的電容,構(gòu)成內(nèi)部信號電平峰值檢測電路的一部分。檢出的峰值電平與內(nèi)部設(shè)定的閾值作比較,決定自動靜噪功能的翻轉(zhuǎn)點。大信號時,自動靜噪電路不衰減,靜音時衰減6dB。 1mF 的電容也影響自動靜噪電路對信號幅度的響應速度。本端接 VCCA 則禁止自動靜噪。3. 極限參數(shù)（1） 支流電源電壓范圍（Vcc～Vss ）：～+（2） 輸入電壓范圍（所有引腳）：（）～（Vcc+ ）（3） 輸入電壓范圍（所有引腳，輸入電流不超過177。20mA）：（Vss）～（Vcc+）（4） 輸入電壓范圍（MOSI、SCLK、INT、RAC、SS 引腳，輸入電流不超過177。20mA）：（）～（5） 結(jié)溫：+150℃（6） 存儲溫度范圍（Tstg）：65～+150℃（7） 引腳焊接溫度（10s）：+300℃4. 串行外圍接口 SPIISD4004 的串行操作是通過 SPI 串行接口實現(xiàn)的，SPI 串行接口協(xié)議如下：數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議設(shè)定微控制器 SPI 的移位寄存器是有串行時鐘 SCLK 的下降沿驅(qū)動。而對 ISD4004 數(shù)據(jù)輸入是由 MOSI 引腳上的上升沿驅(qū)動，數(shù)據(jù)輸出是由 MISO引腳上的下降沿驅(qū)動。（1） 所有串行數(shù)據(jù)傳送都是由/SS 引腳上的下降沿開始。（2） 在所有串行通信期間，/SS 引腳上都保持低電平，而在兩條指令之間保持高電平。（3） 數(shù)據(jù)輸入由時鐘的上升沿驅(qū)動，數(shù)據(jù)輸出由時鐘的下降沿驅(qū)動。（4） 錄音和放音操作的初始化是通過把/SS 引腳為低電平使能芯片，把操作碼和地址串行輸入。（5） 輸入操作碼和地址的格式如下：8 位控制碼 和16 位地址（6） 每個由 EOM 或溢出產(chǎn)生的結(jié)果信號都將產(chǎn)生中斷，包括報文周期插入周期。當下一次初始化 SPI 周期時，中斷將被清除。（7） 當中斷數(shù)據(jù)被移位移出 MISO 引腳時，控制和地址數(shù)據(jù)就同時被移進 MOSI引腳。需要注意的是，移入的數(shù)據(jù)與當前系統(tǒng)的操作是一致的。有可能在同一個 SPI 周期讀中斷數(shù)據(jù)和啟動一個新的操作。（8） 任何一個操作都是從 RUN 位被置 1 開始，由 RUN 位清零結(jié)束。（9） 所有的操作都是有/SS 的上升沿開始。SPI 控制寄存器用于各個期間功能的控制，這些控制包括放音、錄音、報文插入、上電和掉電、啟動和停止操作以及忽略地址指針等。以下是控制寄存器的說明：2. N 控制寄存器：用于控制操作。當其為 1 時，啟動操作；當其為 0 時，停止操作。3. / 控制寄存器：用于選擇放音和錄音操作。當其為 1 時選擇放音操作；R當其為 0 時，選擇錄音操作。MOSIC4 C3 C2 C1 C0 A15 A14 A13 A12 A11 A10 A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0報文插入(MC)忽略的地址(IAB)上電(PU)放音/錄音(P/R)運行MISOOVF EOM P0 P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8 P9 P10 P11 P12 P13 P14 P15 0 0 0 0 0 0圖 3－ 14 SPI 端口及其相關(guān)控制位示意圖4. MC 控制寄存器：用語控制報文插入功能。當其為 1 時，允許報文插入；當其為 0 時，關(guān)閉報文插入功能。5. PU 控制寄存器：用于主電源控制。當其為 1 時，控制上電；當其為 0 時，掉電進入節(jié)能狀態(tài)。6. IAB 控制寄存 A9A0/A15A0。當其為 0 時，使用在操作上使用的輸入地址寄存器的內(nèi)容 A9A0/A15A0。當 IAB 被清 0 時，放音或錄音操作就從地址 A9A0/A15A0 開始。為了連續(xù)放音或錄音，IAB 應該在相應行結(jié)束前變?yōu)?1，否則將會從同一行的地址處重復操作。