【文章內(nèi)容簡介】 公交車報站、語音導(dǎo)覽、部隊及校園廣播自動播放、消防及空防警報等場合。圖 34 為 ISD4002 的管腳圖 [5]。工作電壓 3V，單片錄放時間 2 至 6 分鐘，音質(zhì)好，適用于移動電話及其他便攜式電子產(chǎn)品中。芯片采用 CMOS 技術(shù)，內(nèi)含振蕩器、防混淆濾波器、平滑濾波器、音頻放大器、自動靜噪及高密度多電平閃爍存貯陳列。芯片設(shè)計是基于所有操作必須由微控制器控制，操作命令可通過串行通信接口（SPI 或Microwire）送入。芯片采用多電平直接模擬量存儲技術(shù), 每個采樣值直接存貯在片內(nèi)閃爍存貯器中，因此能夠非常真實、自然地再現(xiàn)語音、音樂、音調(diào)和效果聲，避免了一般固體錄音電路因量化和壓縮造成的量化噪聲和金屬聲 。采樣頻率可為 ，，頻率越低，錄放時間越長，而音質(zhì)有所下11降，片內(nèi)信息存于閃爍存貯器中，可在斷電情況下保存 100 年（典型值） ，反復(fù)錄音 10 萬次。 1 引腳描述 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)盡量造近器件。 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。幾個 VSSA 盡量在引腳焊盤上相連，并用低阻通路連至電源上， VSSD 也用低阻通路連至電源上。這些接地通路要足以使 VSSA 與 VSSD 之間的阻值小于3Ω。芯片的背面是通過襯底電阻連接到 VSS 的，在做 COB 時托盤須接 VSS或懸空。 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。單端驅(qū)動時，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。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(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。該信號 175ms 保持高電平，低電平為 25ms?？爝M(jìn)模式下，RAC 的 是高電平， 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 1μF 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。1μF 的電容也影響自動靜噪電路對信號幅度的響應(yīng)速度。本端接 VCCA 則禁止自動靜噪 [6]。2 SPI(串行外設(shè)接口)ISD4003 工作于 SPI 串行接口。SPI 協(xié)議是一個同步串行數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，協(xié)議假定微控制器的 SPI 移位寄存器在 SCLK 的下降沿動作，因此對 ISD4003 而言，在時鐘止升沿鎖存 MOSI 引腳的數(shù)據(jù)，在下降沿將數(shù)據(jù)送至 MISO 引腳。協(xié)議的具體內(nèi)容為：（1）所有串行數(shù)據(jù)傳輸開始于 SS 下降沿。（2）SS 在傳輸期間必須保持為低電平，在兩條指令之間則保持為高電平。（3）數(shù)據(jù)在時鐘上升沿移入，在下降沿移出。（4）SS 變低，輸入指令和地址后， ISD 才能開始錄放操作。 （5）指令格式是（5 位控制碼）加（11 位地址碼） 。（6）ISD 的任何操作（含快進(jìn)）如果遇到 EOM 或 OVF，則產(chǎn)生一個中斷，該中斷狀態(tài)在下一個 SPI 周期開始時被清除。（7）使用讀 指令使中斷狀態(tài)位移出 ISD 的 MISO 引腳時，控制及地址數(shù)據(jù)也應(yīng)同步從 MOSI 端移入。因此要注意移入的數(shù)據(jù)是否與器件當(dāng)前進(jìn)行的操作兼容。當(dāng)然，也允許在一個 SPI 周期里，同時執(zhí)行讀狀態(tài)和開始新的操作（即新移入的數(shù)據(jù)與器件當(dāng)前的操作可以不兼容） 。（8）所有操作在運行位（RUN）置 1 時開始，置 0 時結(jié)束。（9）所有指令都在 SS 端上升沿開始執(zhí)行。133 信息快進(jìn)用戶不必知道信息的確切地址，就能快進(jìn)跳過一條信息。信息快進(jìn)只用于放音模式。放音速度是正常的 1600 倍，遇到 EOM 后停止，然后內(nèi)部地址計數(shù)器加 1，指向下條信息的開始處。4 上電順序器件延時 TPUD（8kHz 采樣時，約為 25 毫秒）后才能開始操作。因此，用戶發(fā)完上電指令后，必須等待 TPUD，才能發(fā)出一條操作指令。例如：從 00從處發(fā)音，應(yīng)遵循如下時序：（1）發(fā) POWER Up 命令；（2）等待 TPUD(上電延時；（3）發(fā)地址值為 00 的 SETPLAY 命令；（4）發(fā) PLAY 命令。器件會從此 00 地址開始放音，當(dāng)出現(xiàn) EOM 時，立即中斷，停止放音。 如果從 00 從處發(fā)音，則按以下時序：（1）發(fā) POWER UP 命令；（2）等待 TPUD(上電延時)；（3）發(fā) POWER UP 命令（4）等待 2 倍 TPUD；（5）發(fā)地址值為 00 的 SETREC 命令；（6）發(fā) REC 命令。器件便從 00 地址開始錄音，一直到出現(xiàn) OVF（存貯器末尾 )時，錄音停止。表 31 ISD4002 指令表令指 5 位控制碼11 位地址 操作摘要POWERUP 00100XXXXXXXXXXX 上電:等待 TPUD 后器件可以工作SET PLAY 11100 A10A0 從指定地址開始放音。必須后跟 PLAY 指令使放音繼續(xù)PLAY 11110XXXXXXXXXXX 從當(dāng)前地址開始放音(直至 EOM 或 OVF)SET REC 10100A10 A0 從指定地址開始錄音。必須后跟 REC 指令錄音繼續(xù)REC 10110XXXXXXXXXXX 從當(dāng)前地址開始錄音(直至 OVF 或停止)SET MC 11101A10 A0 從指定地址開始快進(jìn)。必須后跟 MC 指令快進(jìn)繼續(xù)MC 11111XXXXXXXXXXX 執(zhí)行快進(jìn),直到 ,則進(jìn)入 OVF 狀態(tài)STOP 0X110XXXXXXXXXXX 停止當(dāng)前操作STOP WRDN 0X01XXXXXXXXXXXX 停止當(dāng)前操作并掉電RINT 0X110XXXXXXXXXXX 讀狀態(tài):OVF 和 EOM注：快進(jìn)只能在放音操作開始時選擇。 5 SPI 端口的控制位如圖 35 圖 35 SPI 控制位6 SPI 控制寄存器SPI 控制寄存器控制器件的每個功能，如錄放、錄音、信息檢索（快進(jìn))、上電/ 掉電、開始和停止操作、忽略地址指針等。詳見表 32。表32 SPI 控制寄存器位功能位 值 功能RUN 允許/禁止操作= 1 開始= 0 停止PU 電源控制= 1 上電= 0 掉電P/=R 錄/放模式= 1 放取= 0 錄IAB 操作是否使用指令地址= 1 忽略輸入地址寄存的內(nèi)容15= 0 使用輸入地址寄存的內(nèi)容MC 快進(jìn)模式= 1 允許快進(jìn)= 0 禁止P10P0 行指針寄存器輸出A10A0 輸入地址寄存器 ISD4002 與單片機接口電路設(shè)計 ISD4002 與 MCU 接口電路是系統(tǒng)控制信號的傳輸接口，如圖 36 所示。圖 36 ISD4002 與 MCU 接口電路ISD4002 與單片機以串口方式相連， 控制 ISD4002 的片選端， 串口控制時鐘， 串口輸入端， 為串口輸出端， 與 ISD4002 中斷標(biāo)志位相接。當(dāng) ISD4002 的第一腳 SS 為低電平時，選中該芯片工作， SS 在傳輸期間必須保持為低電平,在兩條指令之間則保持為高電平。ISD 在任何操作(包括快進(jìn))中檢測到 EOM 或 OVF 時，INT 變低并保持。該信號輸入到單片機中用來控制放音，中斷狀態(tài)在下一個 SPI 周期開始時清除。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（ISD4003 系列中的存貯器其 1200 行)。該信號 175ms 保持高電平，低電平為 25ms?？爝M(jìn)模式下，RAC 的 是高電平， 為低電平。該端可用于存儲管理技術(shù) [7]。 單片機主體電路設(shè)計AT89C51 單片機是整個系統(tǒng)的控制中心。AT89C51 是一種低功耗、高性能CMOS8 位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程 Flash 存儲器。使用 Atmel 公司高密度非易失性存儲器技術(shù)制造，與工業(yè) 80C51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上 Flash 允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的 8 位 CPU 和在系統(tǒng)可編程 Flash，使得 AT89C51 為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。主要性能參數(shù)： 與 MCS51 單片機產(chǎn)品兼容 8K 字節(jié)在系統(tǒng)可編程 Flash 存儲器 1000 次擦寫周期 全靜態(tài)操作：0Hz ～33Hz 三級加密程序存儲器 32 個可編程 I/O 口線 三個 16 位定時器/計數(shù)器 八個中斷源 全雙工 UART 串行通道 低功耗空閑和掉電模式 掉電后中斷可喚醒 看門狗定時器 雙數(shù)據(jù)指針 掉電標(biāo)識符AT89C51 具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 8k 字節(jié) Flash，256 字節(jié) RAM，32 位 I/O 口線，看門狗定時器，2 個數(shù)據(jù)指針，三個 16 位定時器 /計數(shù)器，一個 6 向量2 級中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時鐘電路。另外，AT89S52 可降至170Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持 2 種軟件可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下， CPU 停止工作，允許 RAM、定時器/計數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護(hù)方式下，RAM 內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié) [8]。圖 37 AT89C51 引腳圖 信號引腳介紹輸入/輸出口線～ P0 口 8 位雙向口線；～ P1 口 8 位雙向口線；～ P2 口 8 位雙向口線；～ P3 口 8 位雙向口線；P3 口除了作為一般的 I／O 口線外，更重要的用途是它的第二功能，如下表 33 所示：表 33 單片機 P3 口第二功能表口線 第二功能 信號名稱 RXD串行數(shù)據(jù)接收 T串行數(shù)據(jù)發(fā)送 0IN外部中斷 0 申請 1外部中斷 1 申請 定時器/計數(shù)器 0 計數(shù)輸入 1T定時器/計數(shù)器 1 計數(shù)輸入 WRWR 外部 RAM 寫選通 D外部 RAM 讀選通 RST: 復(fù)位輸入。晶振工作時，RST 腳持續(xù) 2 個機器周期高電平將使單片機復(fù)位?？撮T狗計時完成后，RST 腳輸出 96 個晶振周期的高電平。特殊寄存器 AUXR(地址 8EH)上的 DISRTO 位可以使此功能無效。DISRTO 默認(rèn)狀態(tài)下，復(fù)位高電平有效 [9]。ALE/PROG：地址鎖存控制信號（ALE）是訪問外部程序存儲器時，鎖存低 8 位地址的輸出脈沖。在 flash 編程時，此引腳（PROG）也用作編程輸入脈沖。在一般情況下，ALE 以晶振六分之一的固定頻率輸出脈沖，可用來作為外部定時器或時鐘使用。然而，特別強調(diào)，在每次訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，ALE脈沖將會跳過。如果需要，通過將地址為 8EH 的 SFR 的第位置 “1”，ALE 操作將無效。這一位置 “1”，ALE 僅在執(zhí)行 MOVX 或 MOVC 指令時有效。否則，ALE 將被微弱拉高。這個 ALE 使能標(biāo)志位（地址為 8EH 的 SFR 的第 0位）的設(shè)置對微控制器處于外部執(zhí)行模式下無效 [10]。PSEN:外部程序存儲器選通信號（ PSEN）是外部程序存儲器選通信號。當(dāng) AT89C51 從外部程序存儲器執(zhí)行外部代碼時，PSEN 在每個機器周期被激活兩次，而在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，PSEN 將不被激活。EA/VPP:訪問外部程序存儲器控制信號。為使能從 0000H 到 FFFFH 的外部程序存儲器讀取指令，EA 必須接 GND。為了執(zhí)行內(nèi)部程序指令，EA 應(yīng)該接VCC。在 flash 編程期間， EA 也接收 12 伏 VPP 電壓。XTAL1:振蕩器反相放大器和內(nèi)部時鐘發(fā)生電路的輸入端。XTAL2: 振蕩器反相放大器的輸出端。 機復(fù)位電路單片機如果要正常工作，其復(fù)位電路是少不了的。復(fù)位操作有上電自動復(fù)位和按鍵手動復(fù)位兩種方式。上電復(fù)位是通過外部復(fù)