【文章內容簡介】 節(jié)。在 FLASH 編程期間，此引腳用于輸入編 程脈沖。在平時， ALE 端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的 1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個 ALE 脈沖。如想禁止 ALE 的輸出可在 SFR8EH 地址上置 0。此時， ALE 只有在執(zhí)行 MOVX， MOVC 指令是 ALE 才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài) ALE 禁止，置位無效。 /PSEN：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩次 /PSEN 有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時 ，這兩次有效的 /PSEN信號將不出現(xiàn)。 /EA/VPP ：當 /EA 保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（ 0000HFFFFH），不管是否有內部程序存儲器。注意加密方式 1 時， /EA 將內部鎖定為 RESET；當 /EA 端保持高電平時，此間內部程序存儲器。在 FLASH 編程期間，此引腳也用于施加 12V 編程電源（ VPP）。 XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內部時鐘工作電路的輸入。 XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。 振蕩器電路的設計 89 系列單片機的內部振蕩器電路如 圖 33 所示，由一個單級反相器組成。XTAL1 為反相器的輸入， XTAL2 為反相器的輸出?？梢岳盟鼉炔康恼袷幤鳟a(chǎn)生時鐘，只要在 XTAL1 和 XTAL2 引腳上外接一個晶體及電容組成的并聯(lián)諧振電路，便構成一個完整的振蕩信號發(fā)生器，如圖 35 示，此方法稱為內部方式。 另一種使用方法如圖 34 示，由外部時鐘源提供一個時鐘信號到 XTAL1 端輸入， 圖 33 AT89C51 單片機內部振蕩器電路 XTAL2 XTAL1 內部定時 /PD 400? D1 D2 Q1 Rf Q2 Vcc Q3 Q4 吉林建筑工程學院電子信息科學與技術專業(yè)畢業(yè) 論文 8 而 XTAL2 端浮空。在組成一個單片機應用系統(tǒng)時，多數(shù)采用圖 35 所示的方法，這種方式的結構緊湊，成本低廉，可 靠性高。 圖 34 外部時鐘接法 圖 35 片內振蕩器等效電路 振蕩器的等效電路如圖 35 上部所示。在圖中給出了外接元件，即外接晶及電容 C1， C2，并組成并聯(lián)諧振電路 。 在本設計中，采用的是內部方式，即如圖 35 所示，在 XTAL1 和 XTAL2 引腳上外接一個 12MHZ 的晶振及兩個 10pF 的電容組成。 復位電路的設計 89 系列單片機與其他微處理器一樣，在啟動的時候都需要復位，使 CPU 及系統(tǒng)各部件處于確定的初始狀態(tài)，并從初始狀態(tài)開始工作。 89 系列單片機的 復位 信 號是從 RST 引腳輸入到芯片內的施密特觸發(fā)器中的。當系統(tǒng)處于正常工作狀態(tài)時，且振蕩器穩(wěn)定后，如 RST 引腳上有一個高電平并維持 2 個機器 （ 24 個振蕩 周期），則 CPU 就可以響應并將系統(tǒng)復位。復位時序如圖 36 所示，因外部的復位信號是與內部時鐘異步的，所以在每個機器周期的 S5P2 都對 RST 引腳上的狀態(tài)采樣。當在 RST 端采樣到 “1”信號且該信號維持 19 個振蕩周期以后，將ALE 和 /PSEN 接成高電平 ，使器件復位。在 RST 端電壓變低后，經(jīng)過 12 個機器周期后退出復位狀態(tài)，重新啟動時鐘，并恢復 ALE 和 /PSEN 的狀態(tài)。如 果在系統(tǒng)復位期間將 ALE 和 /PSEN 引腳拉成低電平，則會引起芯片進入不定狀態(tài)。 XTAL2 XTAL1 GND NC CMOS 門 外部振蕩信號 XTAL1 XTAL2 89 系列單片機 GND 內部定時 Vcc /PD Rf 石英晶體或 陶瓷振蕩器 C1 C2 第 3 章 硬件電路設計 9 圖 36 內部復位定時時序 手動復位 手動復位需要人為在復位輸入端 RST 上加入高電平。一般采用的辦法是在RST 端和正電源 Vcc 之間接一個按鈕。當人為按下按鈕時，則 Vcc 的 +5V 電平就會直接加到 RST 端。由于人的動作很快也會使按鈕保持接通達數(shù)十毫秒，所以，保證能滿足復位的時間要求。手動復位的電路如圖 37 所示。 圖 37 手動復位電路 上電復位 AT89C51 的上電復位電路如圖 38 所示，只要在 RST 復位輸入引腳上接 一電容至 Vcc 端，下接一個電阻到地即可。對于 CMOS 型單片機，由于在 RST 端內部有一個下拉電阻，故可將外部電阻去掉，而將外接電容減至 1uF。 上電復位的過程是在加電時，復位電路通過電容加給 RST 端一個短暫的高電平信號，此高電平信號隨著 Vcc 對電容的充電過程而逐漸回落，即 RST 端的| S5 | S6 | S1 | S2 | S3 | S4 | S5 | S6 | S1 | S2 | S3 | S4 | S5 | S6 | S1 | S2 | S3 | RST： INST ADDR INST ADDR INST ADDR INST ADDR INST ADDR INST ALE： /PSEN： P0： 11 振蕩周期 19 振蕩周期 Vcc AT89C51 RST GND 10uF + Vcc 吉林建筑工程學院電子信息科學與技術專業(yè)畢業(yè) 論文 10 高電平信號必須維持足夠長的時間。 上電時， Vcc 的上升時間約為 10ms，而振蕩器的起振時間取決于振蕩頻率，如晶振頻率為 10MHz，起振時間為 1ms；晶振頻率為 1MHz，起振時間則為 10ms。 在圖 37 的復位電路中，當 Vcc 掉電時，必然會使 RST 端電壓迅速下降到0V 以下，但是，由于內部電路的限制作用，這個負電壓將不會對器件產(chǎn)生損害。另外，在復位期間，端口引腳處于隨機狀態(tài)，復位后，系統(tǒng)將端口置為全 “1”態(tài)。 如果系統(tǒng)在上電時得不到有效的復位，則在程序計數(shù)器 PC 中將得不到一個合適的初值，因此， CPU 可能會從一個未被定義的位置開始執(zhí)行程序。 圖 38 上電復位電路 復位后寄存器的狀態(tài) 當系統(tǒng)復位時，內部寄存器的 狀態(tài)如表 31 所列，即在 SFRS 中，除了端口鎖存器、堆棧指針 SP 和串行口的 SBUF 外，其余的寄存器全部清 0，端口鎖存器的復位值為 0FFH，堆棧指針值為 07H， SBUF 內為不定值。內部 RAM 的狀態(tài)不受復位的影響，在系統(tǒng)上電時， RAM 的內容是不定的。 在本設計中復位電路采用的是上電復位，即如圖 38 所示。 表 31 各特殊功能寄存器的復位值 專用寄存器 復位值 專用寄存器 復位值 PC 0000H TCON 00H ACC 00H B 00H PSW 00H SP 07H DPTR 0000H P0P3 FFH IP 00000B IE 000000B TMOD 00H TH0 00H TL0 00H TH1 00H TL1 00H SCON 00H Vcc AT89C51 RST 10k 10n F + Vcc GND 第 3 章 硬件電路設計 11 電壓變換電路的設計 公交車上所使用的電源電壓為 24V，而 AT89C51 芯片的工作電壓為 5V，所以需要將 24V 的電壓轉換成 5V 電壓。設計中采用了三端固定正電壓集成穩(wěn)壓器7805，來得到 +5V 穩(wěn)定電壓。電壓變換電路如圖 39 所示。 集成穩(wěn)壓器是指將不穩(wěn)定的直流電壓變?yōu)榉€(wěn)定的直流電壓的集成電路。由于集成穩(wěn)壓器具有穩(wěn) 壓精度高、工作穩(wěn)定可靠、外圍電路簡單、體積小、重量輕等顯箸優(yōu)點，在各種電源電路中得到了普遍的應用。常用的集成穩(wěn)壓器有：金屬圓形封裝、金屬菱形封裝、塑料封裝、帶散熱板塑封、扁平式封裝、雙列直插式封裝等。在電子制用中應用較多的是三端固定輸出穩(wěn)壓器。 78xx 系列集成穩(wěn)壓器是常用的固定正輸出電壓的集成穩(wěn)壓器，輸出電壓有 5V、 6V、 9V、 12V、 15V、 18V、 24V 等規(guī)格，最大輸出電流為 。它的內部含有限流保護、過熱保護和過壓保護電路，采用了噪聲低、溫度漂移小的基準電壓源，工作穩(wěn)定可靠。根據(jù)輸出電流值的不同 ，選用不同系列的芯片，當電流小于 100mA 時，可以選用 78L00 系列；當電流在 以內時，可選用 78M00 系列；當電流在 以內，應選用 7800 系列的芯片。7805 的最大輸出電流為 。 圖 39 電壓變換電路 語音輸出電路的設計 關于語音芯片 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，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 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 公司領先的信息存儲、吉林建筑工程學院電子信息科學與技術專業(yè)畢業(yè) 論文 12 語音錄放技術和強大的用戶群與 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 ISD253 ISD25 ISD254 ISD2564 和 ISD2560、 ISD257 ISD2590、ISD120。 ISD4000 系列中有 120s、 150s、 180s 和 240s 的單片聲音錄放器件 ISD400ISD400 ISD4003 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 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 ISD400 ISD4003 和 ISD4004 三個子系列。片內集成有振蕩器、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 第 3 章 硬件電路設計 13 （ 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