【文章內(nèi)容簡介】 換,轉(zhuǎn)換時(shí)間為16μs。在讀出期間,當(dāng)A0 為0 時(shí), 輸出高8 位。 當(dāng)A0 為1 時(shí), 輸出低4位,并以4 個(gè)0 作為尾隨的4 位以補(bǔ)足8 位,即當(dāng)兩次讀出12 位數(shù)據(jù)時(shí),應(yīng)遵循左對齊原則。STS:輸出狀態(tài)指示引腳。轉(zhuǎn)換開始時(shí),STS 為高電平,并在轉(zhuǎn)換過程中保持高電平。轉(zhuǎn)換完成后,STS返回到低電平。STS 可以作為狀態(tài)信息被CPU查詢。也可以在它的下降沿向CPU發(fā)出中斷請求, 以通知A /D 轉(zhuǎn)換已完成,同時(shí)CPU可以讀出轉(zhuǎn)換結(jié)果。 單片機(jī)AT89C51和AD574 的接口原理AD574 和單片機(jī)系統(tǒng)的基本組成主要有單片機(jī)、A / D 轉(zhuǎn)換器和計(jì)算機(jī)接口。其中單片機(jī)是系統(tǒng)的核心部分, 主機(jī)通過接口啟動(dòng)單片機(jī)工作, 以使CPU資源向其它請求開放。單片機(jī)發(fā)出控制信號以啟動(dòng)A /D 轉(zhuǎn)換器進(jìn)行采樣, 然后將轉(zhuǎn)換結(jié)果存入雙端口SRAM。當(dāng)RAM中的數(shù)據(jù)達(dá)到一定數(shù)量時(shí), 單片機(jī)向計(jì)算機(jī)發(fā)出中斷請求。主機(jī)接到請求后進(jìn)入中斷服務(wù)程序,并向單片機(jī)發(fā)出命令,以決定是否繼續(xù)采樣,同時(shí)將SRAM內(nèi)的數(shù)據(jù)讀入內(nèi)存。系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)在連接上應(yīng)主要考慮三總線(控制總線、地址總線、數(shù)據(jù)總線) 的連接。圖2 所示是一個(gè)A/ D 轉(zhuǎn)換器與單片機(jī)的AT89C51接口電路。其中,AD574 是1 個(gè)完全的單片式12位逐次比較型A /D 轉(zhuǎn)換器, 它帶有可以直接與8 位或16 位總線接口的三態(tài)緩沖器,因而不需要再加鎖存器。由于AD574 片內(nèi)自帶高精度參考電壓和時(shí)鐘, 因此不需要外部電路和時(shí)鐘就可全速工作, 是一種比較常用的中速A / D 轉(zhuǎn)換芯片。AD574 完成1 次全12 位轉(zhuǎn)換最多需要35μs ,適合于轉(zhuǎn)換速率低于30kb /s 的應(yīng)用領(lǐng)域。AT89C51 單片機(jī)是MCS 51的典型代表。由于該接口系統(tǒng)要求各路信號測量同步, 即同時(shí)啟動(dòng)各A / D 轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換[23]。因此, 8031必須完成同時(shí)啟動(dòng)、分別讀出轉(zhuǎn)換結(jié)果的任務(wù)?，F(xiàn)將AT89C51 的主要任務(wù)分述如下:(1) 接收主機(jī)的采樣命令。即利用P1. 7 口并采用查詢方式等待主機(jī)發(fā)出采樣命令, 當(dāng)其為低電平時(shí),啟動(dòng)采樣過程。(2) 啟動(dòng)采樣。AT89C51 利用P2. 7 經(jīng)過反相后控制AD574 的讀出和啟動(dòng)轉(zhuǎn)換控制線R / C , 并再經(jīng)過與非門和反相器來控制片選線CS(低電平有效) 。 為高電平時(shí),所有AD574 都處于待啟動(dòng)狀態(tài), 即設(shè)定各AD 的啟動(dòng)地址均FFFFH。AT89C51 的WR、RD 經(jīng)過與非門接到AD574 的使能端,任意有效信號都會使能AD。(3) 讀取并存儲轉(zhuǎn)換結(jié)果。所有AD 轉(zhuǎn)換結(jié)束與否的判斷均由P1 口的低4 位來進(jìn)行,當(dāng)?shù)? 位均為低電平時(shí), 表示所有轉(zhuǎn)換都已結(jié)束。需要對轉(zhuǎn)換器分配地址,以逐一讀出轉(zhuǎn)換結(jié)果。進(jìn)行讀取操作時(shí),地址應(yīng)為對應(yīng)存儲器單元的操作地址, 因?yàn)榇鎯ζ鲉卧刂返哪┪? 位數(shù)依次為00、011 , 因此,對單元操作也就是表示對相應(yīng)編號的A / D 轉(zhuǎn)換器進(jìn)行了讀操作。這種方式可以使系統(tǒng)所能操作的A /D 數(shù)達(dá)10 片之多。(4) 向主機(jī)發(fā)出中斷申請。在當(dāng)前存儲區(qū)滿后,要向主機(jī)發(fā)出中斷請求, 以向主機(jī)傳送數(shù)據(jù)。因?yàn)槊恳淮鎯^(qū)為1kB , 所以, 利用存儲數(shù)據(jù)時(shí), 的狀態(tài)可以判斷是否已被完全占用。在圖2 中,由于AD574 片內(nèi)有時(shí)鐘,故無需外加時(shí)鐘信號。該電路采用單極性輸入方式, 可對0～10V或0～20V模擬信號進(jìn)行轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換結(jié)果的高8位從D11～D4 輸出,低4 位從D3～D0 輸出,并且直接和單片機(jī)的數(shù)總線相連。轉(zhuǎn)換遵循左對齊原則,D3～D0 應(yīng)接單片機(jī)數(shù)據(jù)總線的高半字節(jié)。為了實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)A /D 轉(zhuǎn)換和轉(zhuǎn)換結(jié)果的讀出, AD574 的片選信號CS 由地址總線的次低位A1( P0. 1) 提供, 在讀寫時(shí),A1 應(yīng)設(shè)置為低電平。AD574 的CE 信號由單片機(jī)的WR 和A7( P0. 7) 經(jīng)一級或非門產(chǎn)生。R /C 則由RD 和A7 經(jīng)一級或非門提供。可見在讀寫時(shí),A7亦應(yīng)為低電平。輸出狀態(tài)信號STS 接到P3. 2 端可供單片機(jī)查詢判斷A / D 轉(zhuǎn)換是否結(jié)束。AD574 的A0由地址總線的最低位A0( P0. 0) 控制,可用于實(shí)現(xiàn)全12 位轉(zhuǎn)換,并將12 位數(shù)據(jù)分兩次送入數(shù)據(jù)總線。 存儲器的選取在數(shù)字化語音存儲與回放的設(shè)計(jì)中可用AT29C040 Flash存儲器來存儲時(shí)間，AT29C040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(diǎn)，每片的容量為512K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89C51一般能尋址64K字節(jié)。所以需要利用P1口進(jìn)行地址擴(kuò)寬，本系統(tǒng)中另加三根線（、），作地址線用，使尋址空間擴(kuò)展到512K字節(jié)，并分別采用分而管理方式分配內(nèi)存，即在總線輸出地址之前，先對外加的3根高位地址選頁，然后在所選頁中進(jìn)行輸入輸出操作。AT29C040讀取時(shí)間僅為70ns，單一+5V電源，雙8k字節(jié)的引導(dǎo)區(qū)，內(nèi)部程控定時(shí)器，硬件和軟件數(shù)據(jù)保護(hù)功能，快速扇出程序周期10ms，低功耗：待機(jī)為100uA，啟動(dòng)工作為50mA，10000次擦寫次數(shù)。輸入輸出全兼容CMOS和TTL電路。 AT29C040引腳如下 對數(shù)字化語音存儲與回放系統(tǒng)的校正首先對頻域中的函數(shù)進(jìn)行分析,在頻域30~4030H范圍內(nèi)的曲線如圖所示。由圖可見，它近似于阻帶內(nèi)增益變化極為緩慢近于恒定的高通濾波器。進(jìn)一步分析可知，該曲線在頻率很高處有大幅度的下降，故可用帶通濾波器來擬合該曲線，由于受單片機(jī)數(shù)據(jù)運(yùn)算處理能力（）的限制，數(shù)字濾波不易實(shí)現(xiàn)，故這里采用硬件濾波，濾波電路如圖所示。 濾波電路該濾波網(wǎng)絡(luò)采用簡單的無源濾波網(wǎng)絡(luò)即可實(shí)現(xiàn)，圖中C（π/f）/（π/f5）在頻率較高處有大幅度的衰減,故該網(wǎng)絡(luò)還應(yīng)滿足在頻率較高處的衰減特性，考慮到對于聲音信號，過多的高頻分量只能增加噪聲，所以后接讓RC1構(gòu)成低通濾波器，+/100Hz。該網(wǎng)絡(luò)在頻域由30Hz起，增益緩慢增大。三、程序設(shè)計(jì)單片機(jī)AT89C51通過片選方式讀A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)、寫數(shù)據(jù)存儲器以及將數(shù)據(jù)送入D/A轉(zhuǎn)換器。錄音時(shí)AT89C51通過定時(shí)器控制采樣頻率。定時(shí)將A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)存儲器中。放音時(shí)，單片機(jī)AT89C51通過定時(shí)器控制，定時(shí)的將數(shù)據(jù)從數(shù)據(jù)存儲器中取出送往D/A轉(zhuǎn)換器進(jìn)行數(shù)摸轉(zhuǎn)換。定時(shí)器1中斷入口讀取定時(shí)器服務(wù)標(biāo)志位00HHHH00H00H00H以方式0錄音以方式1錄音以方式2錄音以方式3錄音 等待返回 定時(shí)器1中斷服務(wù)程序流程圖鍵盤中斷入口讀鍵值08H08H08H08H08H其他設(shè)置方式0錄音標(biāo)志設(shè)置方式1錄音標(biāo)志設(shè)置方式2錄音標(biāo)志設(shè)置錄音回放標(biāo)志 開定時(shí)器1中斷置位自動(dòng)錄音標(biāo)志位 返 回 等 待