【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 的外圍器件就可構(gòu)成一個(gè)完整的聲音錄放系統(tǒng)。芯片設(shè)計(jì)是基于所有操作由微控制器控制，操作命令通過(guò)串行通信接口（SPI或Microwire）送入。，頻率低，錄放時(shí)間長(zhǎng)。片內(nèi)信息存于內(nèi)爍存儲(chǔ)器中，可在斷電情況下保存100年（典型值）反復(fù)錄音10萬(wàn)次。器件工作電壓3V，工作電流25～30mA，靜態(tài)電流1μA，單片錄放語(yǔ)音時(shí)間16min，音質(zhì)好。 ISD4004語(yǔ)音芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖 ISD4004芯片引腳功能描述：。引腳說(shuō)明：1. 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， ISD4004語(yǔ)音芯片引腳圖并且分別引到外封裝不同管腳上，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，而去耦合電容應(yīng)盡量靠近器件。2. 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(gè)Vss盡量在引腳焊盤上相連，用低阻通路連到電源上，Vssd也用低阻通路連到電源上。3. 同相模擬輸入(ANA IN+): 錄音信號(hào)的同相輸入端，輸入放大器可用單端或差分驅(qū)動(dòng)。單端輸入時(shí)，信號(hào)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電阻輸入阻抗決定芯片頻帶的低端截止頻率。差分驅(qū)動(dòng)時(shí)，信號(hào)最大幅度為峰值16 mV。4. 反相模擬輸入(ANAIN): 差分驅(qū)動(dòng)時(shí)，這是錄音信號(hào)的反相輸入端。信號(hào)通過(guò)耦合電容輸入，最大幅度為峰值16 mV，本端的標(biāo)稱輸入阻抗為56Ω,單段驅(qū)動(dòng)時(shí)，本端通過(guò)電容接地，兩種方式下，ANAIN+、ANAIN端的耦合電容值應(yīng)相同。5. 音頻輸出(AUD OUT): 提供音頻輸出，可驅(qū)動(dòng)5KΩ的負(fù)載。6. 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。7. 串行輸入(MOSI): 此端為串行輸入端，主控制器應(yīng)在串行時(shí)鐘上升沿之前半個(gè)周期將數(shù)據(jù)放到本端，供ISD輸入。8. 串行輸出(MISO): ISD的串行輸出端。ISD未選中時(shí)，本端呈高阻態(tài)。9. 串行時(shí)鐘(SCLK): ISD的時(shí)鐘輸入端，由主控制器產(chǎn)生，用于同步MOSI和MISO的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)輸。數(shù)據(jù)在SCLK上升沿鎖存到ISD，在下降沿移出ISD。10. 中斷（/INT）: 漏極開(kāi)路輸出,ISD在任何操作(包括快進(jìn))中檢測(cè)到EOM或OVF時(shí)，本端變低并保持。中斷狀態(tài)在下一個(gè)SPI周期開(kāi)始時(shí)清除。中斷狀態(tài)也可用RINT指令讀取。OVF標(biāo)志—指示ISD錄、放操作已到達(dá)存儲(chǔ)器的末尾。EOM標(biāo)志只在放音中檢測(cè)到內(nèi)部的EOM標(biāo)志時(shí)，此狀態(tài)位置1。11. 行地址時(shí)鐘(RAC): 漏極開(kāi)路輸出。每個(gè)RAC周期表示ISD4004存儲(chǔ)器的操作進(jìn)行了一行（ISD400016M的存儲(chǔ)器共2400行，每行400ms）。該信號(hào)175ms保持高電平，低電平為25ms?？爝M(jìn)模式下。該端用于存儲(chǔ)管理技術(shù)。12. 外部時(shí)鐘(XCLK): 本端內(nèi)部有下拉元件，芯片內(nèi)部的采樣時(shí)鐘出廠前已調(diào)校，誤差在177。1%內(nèi)。商業(yè)級(jí)的芯片在整個(gè)溫度和電壓范圍內(nèi)，其頻率變化在177。%內(nèi)。工業(yè)級(jí)芯片在整個(gè)溫度和電壓范圍內(nèi)，頻率變化在6/+4%內(nèi)，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(shí)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(shí)鐘頻率不應(yīng)改變。輸入時(shí)鐘的占空比無(wú)關(guān)緊要，因內(nèi)部首先進(jìn)行了分頻。在不外接時(shí)鐘時(shí)，此端必須接地。13. 自動(dòng)靜噪(AMACP): 當(dāng)錄音信號(hào)電平下降到內(nèi)部設(shè)定的某一閾值以下時(shí)，自動(dòng)靜噪功能使信號(hào)衰減，這樣有助于減小無(wú)信號(hào)（靜音）時(shí)的噪聲。通常，本端對(duì)地接1uF的電容，構(gòu)成內(nèi)部信號(hào)電平峰值檢測(cè)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(dòng)靜噪功能的翻轉(zhuǎn)點(diǎn)。大信號(hào)時(shí)，自動(dòng)靜噪電路不衰減，靜音時(shí)衰減6dB。1uF的電容也影響自動(dòng)靜噪電路對(duì)信號(hào)幅度的響應(yīng)速度。本端接VCCA則禁止自動(dòng)靜噪。 ISD4004的控制端和SPI接口：數(shù)據(jù)傳輸有串行傳輸和并行數(shù)據(jù)傳輸兩種方式。長(zhǎng)期以來(lái)，并行數(shù)據(jù)傳輸以其高速度而十分廣泛的應(yīng)用于各種設(shè)備，如CPU、RAM和打印機(jī)等；串行數(shù)據(jù)傳輸僅在遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)上占據(jù)一定優(yōu)勢(shì)。隨著集成電路制造工藝的發(fā)展，器件的速度大為提高，串行傳輸?shù)乃俣鹊南拗疲虼顺霈F(xiàn)了大量帶串行外圍接口的集成電路。這些芯片與并行接口芯片相比，具有引腳少，芯片體積小，接口線少等優(yōu)點(diǎn)，它的應(yīng)用范圍也越來(lái)越廣泛。串行外圍接口SPI是一種同步串行通訊接口，這一通訊接口采用單獨(dú)的三根信號(hào)線傳輸數(shù)據(jù)與同步時(shí)鐘，可以實(shí)現(xiàn)全雙工通信；由片選線實(shí)現(xiàn)多機(jī)通信或擴(kuò)展多片SPI芯片，在啟動(dòng)一次傳送時(shí)由主機(jī)產(chǎn)生8個(gè)脈沖傳給從機(jī)作為同步時(shí)鐘，數(shù)據(jù)由串行數(shù)據(jù)輸出端移出，由串行數(shù)據(jù)輸入端移入。 SPI接口典型時(shí)序ISD4004系列芯片提供了微處理器控制接口，使得用戶對(duì)芯片的操作、工作模式的設(shè)置及尋址可以完全通過(guò)單片機(jī)來(lái)完成。更具有特色的是它采用了串行外設(shè)接口SPI，只需要串行數(shù)據(jù)輸入、串行數(shù)據(jù)輸出、同步信號(hào)三跟線就能完成復(fù)雜的尋址和操作，大大減少了芯片外部的引腳數(shù)，簡(jiǎn)化了電路的設(shè)計(jì)復(fù)雜度。為了能夠正確地交換數(shù)據(jù)，SPI串行外設(shè)接口必須遵循一定的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議。該協(xié)議具體如下：1．所有串行數(shù)據(jù)傳輸從/SS端下降沿開(kāi)始。/SS端在傳送工程中應(yīng)一直保持低電平，在指令間為高電平；2．時(shí)鐘信號(hào)在上升沿時(shí)鎖存輸入數(shù)據(jù)，時(shí)鐘信號(hào)在下降沿時(shí)輸出數(shù)據(jù)；3． 錄/放音操作起始于/SS變低，并通過(guò)MISO給ISD器件輸入操作碼和地址。 ISD4004 SPI接口指令表4．操作碼有五位，地址碼十一位；5．每個(gè)操作（包括信息快速檢索）結(jié)束，出現(xiàn)EOM標(biāo)志或溢出時(shí)，將產(chǎn)生一次中斷。當(dāng)下一個(gè)SPI周期開(kāi)始時(shí)，此中斷被清除，信息快速檢索允許用戶跳過(guò)信息，直到遇到EOM標(biāo)志，內(nèi)部地址指針加1；6．中斷數(shù)據(jù)從ISD器件的MISO端輸出的同時(shí)，控制碼及地址信號(hào)也從MOSI 端輸入。讀出中斷數(shù)據(jù)和啟動(dòng)一個(gè)新的操作； 7．運(yùn)行位（RUN）置1啟動(dòng)操作，置0時(shí)結(jié)束操作可在同一個(gè)SPI周期內(nèi)完成；8．所有操作都在端上升沿開(kāi)始執(zhí)行的。—主設(shè)備輸出,從設(shè)備輸入MISO主設(shè)備輸入,從設(shè)備輸出；OVF溢出標(biāo)志；EOM信號(hào)結(jié)束。IAB：忽略地址控制位。IAB=1時(shí) ，忽略地址寄存器A10A0位；IAB=0時(shí)，使用A10A0位操作，即當(dāng)IAB置0時(shí)錄放音操作從地址A9A0開(kāi)始，為了能夠連續(xù)錄放音，IAB應(yīng)在一行結(jié)束之前置1。否則，ISD芯片將在同一個(gè)語(yǔ)音段重復(fù)操作。這個(gè)特點(diǎn)在語(yǔ)音提示類產(chǎn)品中非常有用。同時(shí)，行地址時(shí)鐘端與IAB配合使用進(jìn)行存儲(chǔ)管理。MC：使信息檢索。MC=1時(shí)，使能信息檢索；MC=0時(shí)，取消信息檢索。PU：上/斷電選擇。PU=1時(shí)，上電；PU=0時(shí)，斷電。P/： 錄/放音選擇。P/ =1時(shí)，放音；P/=0時(shí)，錄音。UN： 啟動(dòng)停止操作。RUN=1時(shí)，啟動(dòng)；RUN=0時(shí)，停止。10—P0：行地址寄存器輸出。A10—A0：輸入地址寄存器。 SPI端口控制位 LM317 和TDA2822：：LM317 是美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司的三端可調(diào)正穩(wěn)壓器集成電路，是使用極為廣泛的一類串連集成穩(wěn)壓器。LM317 —37V。它的使用非常簡(jiǎn)單，僅需兩個(gè)外接電阻來(lái)設(shè)置輸出電壓。此外它的線性調(diào)整率和負(fù)載調(diào)整率也比標(biāo)準(zhǔn)的固定穩(wěn)壓器好。LM317內(nèi)置有過(guò)載保護(hù)、安全區(qū)保護(hù)等多種保護(hù)電路。通常LM317不需要外接電容，除非輸入濾波電容到LM317輸入端的連線超過(guò)15厘米。使用輸出電容能改變瞬態(tài)響應(yīng)。調(diào)整端使用濾波電容能得到比標(biāo)準(zhǔn)三端穩(wěn)壓器高的多的紋波抑制比。 LM317引腳圖LM317特性簡(jiǎn)介：；；% ；% ；80dB紋波抑制比 ；輸出短路保護(hù) ；過(guò)流、過(guò)熱保護(hù)；調(diào)整管安全工作區(qū)保護(hù)；標(biāo)準(zhǔn)三端晶體管封裝。：TDA2822是飛利普公司制作的一快低電壓、低功耗的立體聲功放IC。工作電壓寬，從312V皆可以正常工作，輸出功率有1W*2，其電路簡(jiǎn)單易成，外圍零件少，成本低。需要注意的一點(diǎn)是：雖然TDA2822的工作電壓最高可以達(dá)到15V，但建議不要超過(guò)12V，否則容易燒毀芯片，但不宜太低，否則會(huì)影響音質(zhì)！一般取5~9V為佳！ 。 TDA2822的電路原理圖 鍵盤控制電路：。 鍵盤控制電路，該圖為AT89C52的P1口設(shè)計(jì)為人機(jī)接口的電路圖。系統(tǒng)設(shè)有8個(gè)功能鍵，依次為：K1為站顯+1鍵，按下此鍵，狀態(tài)顯示電路的七段LED數(shù)碼管數(shù)字+1，此時(shí)按下報(bào)站鍵，則播報(bào)當(dāng)前站顯的服務(wù)用語(yǔ)；K2為站顯1鍵，按下此鍵，狀態(tài)顯示電路的七段LED數(shù)碼管數(shù)字1，此時(shí)按下報(bào)站鍵，則播報(bào)當(dāng)前站顯的服務(wù)用語(yǔ)；K3為顯示加速鍵，按下此鍵，則大屏幕顯示的滾動(dòng)速度參數(shù)改變，每次掃描的間隔時(shí)間減少，顯示屏上的字移動(dòng)速度+1；K4為顯示減速鍵，按下此鍵，則大屏幕顯示的滾動(dòng)速度參數(shù)改變，每次掃描的間隔時(shí)間增加，顯示屏上的字移動(dòng)速度1；K5為預(yù)報(bào)鍵，按下此鍵，播報(bào)車輛起步時(shí)的服務(wù)用語(yǔ)，預(yù)報(bào)下一站站名；K6為報(bào)站鍵，到站按下此鍵，播報(bào)車輛到站時(shí)的服務(wù)用語(yǔ)；K7為清屏鍵，按下此鍵，顯示屏清空，系統(tǒng)重新掃描，播報(bào)公共信息；K8為選擇鍵，按下此鍵，則公交車報(bào)站器改模式為自動(dòng)報(bào)站，在按一下該鍵，或按下K1K7，則系統(tǒng)回到手動(dòng)模式。按下K1K8鍵，則系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)到INT0中斷服務(wù)子程序。本系統(tǒng)還設(shè)有狀態(tài)顯示電路，兩個(gè)七段LED數(shù)碼管顯示當(dāng)前站號(hào)，方便公交車司機(jī)查看當(dāng)前狀態(tài)。 與門：：74LS08是一個(gè)包含四組與門的IC，是一個(gè)四組2輸入端與門，其特性如下：封裝：采用DIP14封裝。額定電壓為+5V，引腳排列：。引腳功能定義：A1A4：輸入端；B1B4：輸入端；Y1Y4：輸出端。邏輯表達(dá)式：Y=AB。ABY000011101111 74LS08引腳圖 74LS08真值表：74LS21是一個(gè)包含兩組與門的IC，是一個(gè)兩組4輸入端與門，其特性如下：額定電壓為+5V。ABCDY0000010001010010010100011 74LS21引腳圖 74LS21真值表其引腳功能定義：A1A2：輸入端；B1B2：輸入端；C1C2：輸入端；D1D2：輸入端；Y1Y2：輸出端。 外部擴(kuò)展電路：1. 單片機(jī)的擴(kuò)展能力：AT89C52的地址總線為16位，所以在片外可擴(kuò)展的存儲(chǔ)器最大容量為64KB。2. 擴(kuò)展的一般方法：不論何種存儲(chǔ)器芯片，其引腳都呈三總線結(jié)構(gòu)，與單片機(jī)連接都是三總線對(duì)接。存儲(chǔ)器芯片的控制線：對(duì)于程序存儲(chǔ)器，讀操作控制線/OE，它與單片機(jī)/PSEN信號(hào)線相連。存儲(chǔ)器芯片的數(shù)據(jù)線：存儲(chǔ)器芯片的數(shù)據(jù)線與單片機(jī)的數(shù)據(jù)總線（~）按由低位到高位的順序順次相接。存儲(chǔ)器芯片的地址線：存儲(chǔ)器芯片的地址線與單片機(jī)的地址總線（A0~A15）按由低位到高位的順序順次相接。存儲(chǔ)器芯片有一根或幾根片選信號(hào)線，訪問(wèn)存儲(chǔ)器芯片時(shí)，片選信號(hào)有效，即選中存儲(chǔ)器芯片。片選信號(hào)線與單片機(jī)系統(tǒng)的譯碼輸出相接后，就決定了存儲(chǔ)器芯片的地址范圍。：本設(shè)計(jì)擴(kuò)展使用的芯片類型為8K*8位的程序存儲(chǔ)器2764芯片和8K*8位的靜態(tài)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器6264芯片。本設(shè)計(jì)需要外擴(kuò)兩片2764芯片和一片6264芯片，注：存儲(chǔ)器芯片的選用個(gè)數(shù)將在LED大屏幕顯示單元中作介紹。從圖中可以看出，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器芯片的輸出允許信號(hào)/OE應(yīng)與單片機(jī)的/RD讀寫控制信號(hào)相連接，寫允許信號(hào)/WE與單片機(jī)的/WR相連接，程序存儲(chǔ)器的片選信號(hào)/CE與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的片選控制斷/CE相連，讀操作控制線/OE與單片