【文章內(nèi)容簡介】 編程 I/O 口線 （ 8） 2 個 16 位定時 /計數(shù)器 （ 9） 5 個中斷源 （ 10）可編程串行 UART 通道 （ 11）低功耗空閑和掉電模式 （ 12）片內(nèi)振蕩器和時鐘電路 AT89C51 芯片引腳排列詳見附錄 1，下面就本設計的相關的引腳作功能介紹。 P0 口是一個 8 位漏極開路雙向輸入輸出端口，當訪問外部數(shù)據(jù)時，它是地址總線（低 8 位）和數(shù)據(jù)總線復用。外部不擴展而單片應用時，則作一般雙向 I/O口用。 P0 口每一個引腳可以推動 8 個 LSTTL 負載。 P1 口是具有內(nèi)部提升電路的雙向 I/O 端口（準雙向并行 I/O 口），其輸出可以推動 4 個 LSTTL 負載且僅可以作為用戶的輸入輸出端口。 P2 口也是具有內(nèi)部提升電路的雙向 I/O 端口（準雙向并行 I/O 口），如果程序訪問的是外部 ROM 時，它是作高 8 位地址。當僅使用內(nèi)部 ROM 時，則作一般雙向 I/O 口。每一個引腳輸出可以推動 4 個 LSTTL 負載 [7]。 P3 口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口。 P3 口除了作為一般的 I/O口線外，更重要的用途是它的復用功能，如表 22 所示。 [鍵入文字 ] 8 RST：復位輸入。 VCC： AT89C51 的正極，輸入 +5V 電壓。 GND：電源接地端。 XTAL1：接外部晶振的一個引腳。在單 片機內(nèi)部，它是一反相放大器輸入端， 這個放大器構(gòu)成了片內(nèi)振蕩器。當它采用外部振蕩器時，一些引腳應接地。 表 22 P3 口復用功能表 端口引腳 復用功能 RXD（串行通信輸入） TXD（串行通信輸出） INT0（外部中斷 0 輸入，低電平有效） INT1（外部中斷 1 輸入，低電平有效） T0（計數(shù)器 0,外部事件計數(shù)輸入端） T1（計數(shù)器 1,外部事件計數(shù)輸入端） WR（外部隨機存儲器的寫選通，低電平有效） RD（外部隨機存 儲器的讀選通，低電平有效） XTAL2：接外部晶振的一個引腳。在片內(nèi)接至振蕩器的反相放大器輸出端和內(nèi)部時鐘發(fā)生器輸入端。當采用外部振蕩器時，則此引腳接外部振蕩信號的輸入。 EA/VPP：當該引腳為低電平時，單片機讀取的是外部的程序存儲器中的程序來執(zhí)行。因此對于 8031 來說， EA 腳必須接低電平，因為它無片內(nèi)程序存儲器。而對于 AT89C51 或其它內(nèi)部有程序存儲器的單片機來說，當初引腳接高電平時，單片機首先會在片內(nèi)程序存儲器中取指令，當 PC 的內(nèi)容超過 FFFH 時系統(tǒng)會自動轉(zhuǎn)向片外程序存儲器中取指令。 ISD2560 語音芯片 用 ISD 系列語音芯片進行錄音可具有音質(zhì)自然、單片存儲、反復錄放、低功耗等優(yōu)點。一塊 ISD 芯片上集成有麥克風前置放大器（ AMP）、自動增益控制電路（ AGC）、抗混淆和平滑濾波器、模擬存儲陣列、揚聲器驅(qū)動器、控制接口和內(nèi)部精確的參考時鐘，加上外部元件（液晶、麥克風、揚聲器、開關和少數(shù)電阻、電容），再加上電源即可組成最簡單語音系統(tǒng)。 ISD2560 語音芯片是美國 ISD 公司較為成熟的語音錄放產(chǎn)品。它是一種永久記憶型語音錄放電路，錄音時間達 60s，可重復錄放 10 余萬次。芯片采用多電平[鍵入文字 ] 9 模擬量 直接存儲專利技術(shù)， 無需 外圍 的 A/D、 D/A 轉(zhuǎn)換 電路 。每個采樣 數(shù)據(jù) 值 直接由芯片自動 存儲在片內(nèi) ROM 單元中， 播放時直接將存儲的數(shù)據(jù)導出，所以它能 十分 真實地再現(xiàn) 人聲 、音樂、 語 調(diào)和聲效，可避免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 ”。 ISD2560 集成度較高，內(nèi)部有前置放大器、自動增益控制、內(nèi)部時鐘、定時器、采樣時鐘、濾波器、邏輯控制、模擬收發(fā)器、解碼器和 480K 的 EEPROM 等 [8]。 ISD2560 引腳說明 ISD2560 的引腳排列詳見附錄 1，各引腳的主要功能說明如下： A0/M0~A6/M A7~A9：地址線， ISD 器件可以實現(xiàn) 1～ 600 段錄放語音功能，每段錄放音都有一個起始端，該起始地址的選擇由 A0~A9 確定。當 A A9 同時為高電平時可以選擇工作模式。 AUX IN：當 CE 和 RP/ 為高，放音不進行，或處于放音溢出狀態(tài)時，本端的輸入信號通過內(nèi)部功放驅(qū)動喇叭輸出端。 VSSD、 VSSA：數(shù)字地和模擬地，這兩腳最好在引腳焊盤上相連。 SP+、 SP：揚聲器輸出。 VCCA、 VCCD：模擬電源、數(shù)字電 源，盡可能在靠近供電端處相連。 MIC：本端連至片內(nèi)前置放大器，外接話筒應通過串聯(lián)電容耦合到本端，耦合電容值和本端的 10KΩ 輸入電阻。 MIC REF：本端是前置放大器的反向輸入。當以差分形式連接話筒時，可減小噪聲，提高共模抑制比。 AGC： AGC 動態(tài)調(diào)整前置增益以補償話筒輸入電平的寬幅變化，使得錄制變化很大的音量時失真都能保持最小。響應時間取決于本端的 5KΩ 輸入阻抗外接的對地電容的時間常數(shù)。釋放時間取決于本端外接的并聯(lián)對地電容和電阻的時間常數(shù)。 470KΩ 和 的標稱值在絕大多數(shù)場合下可獲得滿意的效果 。 ANA IN：芯片錄音信號輸出端，它通過外接電容與話筒的 ANA OUT 端相連接。 ANA OUT：前置放大器的輸出，前置電壓增益取決于 AGC 端電平。 OVF ：芯片處于存儲空間末尾時本端輸出低電平脈沖表示溢出，之后狀態(tài)隨[鍵入文字 ] 10 CE 端變化，直至 PD 端變?yōu)楦唠娖健? CE ：當?shù)碗娖接行r（而且 PD 為低），允許語音芯片進行錄放操作。芯片在本端的下降沿鎖存地址線和 RP/ 端的狀態(tài)。 PD：當該端為高電平時，芯片停止工作，且不耗電，芯片發(fā)生溢出，即 OVF端輸出低電平后，本端口短暫變高電平。只有復位芯片，才能使之再次工作。 EOM ： EOM 是在錄音時由芯片自動插入到語音信息的結(jié)尾作為結(jié)束的標志。當放音時，一遇到 EOM，本端口即刻輸出低電平脈沖。芯片內(nèi)部會檢測電源電壓以維護信息的完整性，當電壓低于 時，本端變低，芯片只能放音。 XCLK：外部時鐘輸入端。本端內(nèi)部有下拉元件，不用時應接地。 RP/ ：本端口狀態(tài)在 CE 的下降沿鎖存。為高電平時選擇放音，為低電平時選擇錄音。錄音時，由地址端提供起始地址，錄音持續(xù)到 CE 或 PD 變高，或內(nèi)存空間溢出；如果是前一種情況，芯片自動在錄音結(jié)束處寫入 EOM 標志，說明錄音結(jié)束。放音時由地址端提供起始地址，放音直至遇到 EOM 停止標志。如果 CE一直為低，或芯片工作在某些操作模式，放音會忽略 EOM，繼續(xù)進行 下去。 由于 ISD2560 內(nèi)置了若干種操作模式，因而可用最少的外圍器件實現(xiàn)最多的功能。操作模式也由地址端控制，當最高兩位（ A A9）都為 1 時，其它地址端置高可選擇某個（或某幾個）特定模式。因此操作模式和直接尋址相互排斥。具體操作模式如表 23 所示。操作模式可由微控制器也可由硬件實現(xiàn)。 表 23 模式控制說明表 模式控制 功能 典型應用 A0/M0 信息檢索 快速檢索信息 A1/M1 刪除 EOM標志 在全部語音錄放結(jié)束時，給出 EOM標志 A2/M2 未用 當工作模式 操作時，此端應接低電平 A3/M3 循環(huán)放音 從 0地址開始連續(xù)重復放音 A4/M4 連續(xù)尋址 可錄放連續(xù)的多段信息 A5/M5 CE電平觸發(fā) 允許信號中止 A6/M6 按鈕控制 簡化器件接口 [鍵入文字 ] 11 使用操作模式時需要注意兩點： (1) 任何操作模式都是從 0 地址開始，隨著不同操作模式，繼而對應相應的地址。當系統(tǒng)錄音轉(zhuǎn)為放音或進入省電狀態(tài)時，地址計數(shù)器復位為 0。當 CE 變低且最高兩地址位同為高時，執(zhí)行操作模式。這種操作模式將一直有效，直到 CE 再次由高變低，芯片重新鎖存當前的地址 /模式端電平并執(zhí)行相應的操作為止。 (2) 操作模式位不加鎖定，可以在 MSB（ A A9）地址位為高電平時， CE電平變低的任何時間執(zhí)行操作模式操作。如果下一片選周期 MSB（ A A9）地址位中有一個 (或兩個 )變?yōu)榈碗娖剑瑒t執(zhí)行信息地址，即從該地址錄音或放音，原來設定的操作模式狀態(tài)將丟失。 ISD2560 的分段錄放音功能 2500 系列最多可分為 600 段，只要在分段錄 /放音操作前 (不少于 300 納秒 )，給地址 A0~A9 賦值，錄音及放音功能均從設定的起始地址開始，錄音結(jié)束由停止鍵操作決定，芯片內(nèi)部自動在該段的結(jié)束位置插入結(jié)束標志（ EOM）；而放音時芯片遇到 EOM 標志即自動停止放音。 2500 系列地址空間是這樣分配的：地址 0~599 作為分段用 (見表 24)，地址600~767 未使用，地址 768~1023 為工作模式選擇。 表 24 2500 系列地址空間表 十進制 二進制 信息時間 (秒 ) A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 2560 2575 2590 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 50 0 0 0 0 1 1 0 0 1 0 100 0 0 0 1 1 0 0 1 0 0 250 0 0 1 1 1 1 1 0 1 0 300 0 1 0 0 1 0 1 1 0 0 400 0 1 1 0 0 1 0 0 0 0 500 0 1 1 1 1 1 0 1 0 0 599 1 0 0 1 0 1 0 1 1 1 ISD2560 的應用 電路 ISD2560 芯片內(nèi)部 EEPROM存儲單元被均勻分為 600 行，共 600 個地址單元。[鍵入文字 ] 12 每個地址單元指向其中一行，每一個地址單元的地址分辨率為 100ms，共計 60s。ISD2560 控制電平與 TTL 電平兼容，接口簡單，使用方便。圖 23 是 ISD2560 語音錄放的基本電路原理圖 [9]。 圖 23 ISD2560 基本電路原理圖 錄音時按下錄音鍵 S S3 接地，使節(jié)電控制鍵 PD 端、錄放模式鍵 RP/ 端為低電平。此時啟動錄音；結(jié)束時松開按鍵，單片機又讓錄放模式鍵 RP/ 端回到高電平，即完成一段語音的錄制。同樣的，按下錄放模式鍵 RP/ 接高電平，使節(jié)電控制鍵 PD 端為低電平啟動放音功能；結(jié)束時，松開按鍵，即完成一段語音的播放。 LM386 集成功率放大器芯片 LM386 是美國國家半導體公司生產(chǎn)的音頻功率放大器，主要應用于低電壓消費類電子產(chǎn)品的放大。它起始內(nèi)部電壓增益為 20，因此可以節(jié)省大量外部電路元件。但在 1 腳和 8 腳之間增加一只外接電阻和電容，便可將電壓增益調(diào)為任意值，直至 200。 LM386 芯片 的電子特性如表 25 所示。輸入端以地位參考，同時輸出端被自[鍵入文字 ] 13 動偏置到電源電壓的一半，在 6V 電源電壓下，它的靜態(tài)功耗僅為 24mW，使得LM386 特別適用于電池供電的場合。輸入電壓范圍可由 4V~12V，無動作時僅消耗 4mA 電流，且失真低。 表 25 LM386 電子特性表 項目 測試環(huán)境 規(guī)格 工作電壓 Vs（ V） 4~5 輸入電壓 Vin（ V） ~+ 輸入阻抗 Ri（ kΩ） 50 靜電流 Iq（ mA） Vs=6V,Vin=0V 4~8 輸出功率 Pout（ mW） Vs=6V， Rl=8Ω， THD=10% 250~325 電壓增益 (dB) Pin 8開路 26 Pin 8以 10μF連接 46 頻寬（ kHz） Pin 8開路 300 Pin 8以 10μF連接 60 LM386 的引腳排列詳見附錄 1。引腳 2 為反相輸入端， 3 為同相輸入端，引腳 5 為輸出端，引腳 6 和 4 分別為電源和地，引腳 1 和 8 為電壓增益設定端。使用時在引腳 7 和地之間接旁路電容，通常取 10μF。 LM386 的電源電壓為 4~12V；靜態(tài)消耗電流為 4mA；電壓增益為 20200dB；在 8 腳開路時，帶寬為 300KHZ；輸入阻 抗為 50K；音頻功率為 。 盡管 LM386 的應用非常容易，但是在器件上電、斷電瞬間，甚至平穩(wěn)工作后的插拔音頻插頭、旋音量調(diào)節(jié)鈕等操作都會帶來的瞬態(tài)沖擊，使喇叭產(chǎn)生非常討厭的噪聲，所以使用時需要做好相應除噪措施。 各引腳外圍電路的接法介紹如下： (1) 通過在 1 腳、 8 腳間接入電容和電阻（ 1 腳接電容 “+”極）來改變增益，斷開時增益為 20dB。 (2) 選好調(diào)節(jié)音量的電位器。阻值不要太大， 10K 最合適，太大也會影響音質(zhì)。 (3) 盡可能采用雙音頻輸入 /輸出。好處是：