【文章內容簡介】 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尾作為結束的標志。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，或內存空間溢出；如果是前一種情況，芯片自動在錄音結束處寫入 EOM 標志，說明錄音結束。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 內置了若干種操作模式，因而可用最少的外圍器件實現最多的功能。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）[鍵入文字 ] 10 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。 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 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。當系統錄音轉為放音或進入省電狀態(tài)時，地址計數器復位為 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，錄音結束由停止鍵操作決定，芯片內部自動在該段的結束位置插入結束標志（ 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 [鍵入文字 ] 11 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 芯片內部 EEPROM 存儲 單元被均勻分為 600 行，共 600 個地址單元。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；結束時，松開按鍵，即完成一段語音的播放。 [鍵入文字 ] 12 LM386 集成功率放大器芯片 LM386 是美國國家半導體公司生產的音頻功率放大器，主要應用于低電壓消費類電子產品的放大。它起始內部電壓增益為 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、旋音量調節(jié)鈕等操作都會帶來的瞬態(tài)沖擊，使喇叭產生非常討厭的噪聲，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。 [鍵入文字 ] 13 (3) 盡可能采用雙音頻輸入 /輸出。好處是： “＋ ”、 “－ ”輸出端可以很好地抵消共模信號，故能有效抑制共模噪聲。 (4) 第 7 腳（ BYPASS）的旁路電容不可少。實際應用時， BYPASS 端必須外接一個電解電容到地，起濾除噪聲的作用。工作穩(wěn)定后，該管腳電壓值約等于電源電壓的一半。增大這個電容的容值，減緩直流基準電壓的上升、下降速度，有效抑制噪聲。在器件上電、掉電時的噪聲就是由該偏置電壓的瞬間跳變所致。 (5) 減少輸出耦合電容。此電容的作用有二 [10]：隔直與耦合。隔斷直流電壓，直流電壓過大有可能會損壞喇叭線圈；耦合音頻的交流信號。它與揚聲器負載構成了一階高通濾波器。減小該 電 容 值 ， 可 使 噪 聲 能 量 沖 擊 的 幅 度 變 小 、 寬 度 變 窄 ； 太 低 還 會 使 截 止 頻 率（ )2/(1 C outRLf c ??? ? ）提高。 經 測試，發(fā)現 10uF/ 最為合適。 [鍵入文字 ] 14 第 3章 硬件電路設計 硬件電路總體設計 本系統主要可分為三個部分：單片機控制部分、語音錄放部分、功放部分。采用 51 單片機作為控制核心，利用 ISD2560 實現語音的錄放，采用 LM386 集成功放使聲音放大，簡單易行且控制方便。 ISD2560 與單片機 AT89C51 的接口電路以及外圍電路 [11]見附錄 1。單片機的 P1 口、 以及P2 口中的部分口線 分別與 ISD2560 的地址線相連 ，用來設置語音段的起始地址和控制操作模式；此外， P2 口還 控制錄放音狀態(tài)； P0 連接按鍵，供錄放音使用 以及 接發(fā)光二極管，用以提示當前錄放音狀態(tài)。 AT89C51 的外圍電路設計 電源 為設計使用方便，可采用外部適配器供電。 ， 300mA，通過 USB 線與整個電路相連。 晶振電路設計 單片機是一種時序電路，必須要提供時鐘脈沖信號它才能正常工作。時鐘信號是整個單片機系統時間基準，能為各種指令的執(zhí)行提供時鐘節(jié)拍。通常單片機有兩種方式得到系統時鐘信[鍵入文字 ] 15 號：內部振蕩、外部振蕩。 圖 31 晶振電路設計圖 本系統采用的是 12MHz 的晶振，電容采用 22pF 的陶瓷電容，其具體設計如圖 31 所示。 復位電路設計 當任何一個復位信號產生時， C51 的所有 I/O 端口都會立即復位成它們的初始值，并不需要時鐘源處于運行狀態(tài)。在復位信號撤消后，硬件系統將調用一個計數延時過程，經過一定的延時后，才能進行系統內部的真正復位啟動。采用這種形式的復位啟動過程，可以保證電源達到穩(wěn)定后才使單片機進入正常的操作。復位啟動的延時時間可以由用戶通過對程序的編譯來定義。 51 單片機有 3 種復位方式 [12]： (1) 上電復位。當系統接通電源時， RST 引腳獲得高電平且保持 2 個機器周期以上，單片機產生復位。 (2) 按鍵復位。與上電復位類似，當一個高電平加到 RST 引腳且超過 2 機器周期時，單片機產生復位。 (3) 看門狗 (WDT)復位。其工作原理是 ： 看門狗芯片和單片機的一個 I/O 引腳相連 ， 該 I/O引腳通過程序控制它定時地往看門狗的這個引腳上送入高電平 (或低電平 )， 這一程序語句是分散地放在單片機其他控制語句中間的，一旦單片機由于干擾造成程序 “ 跑飛 ” 后而陷入死循環(huán)狀態(tài)時 ， 寫看門狗引腳的程序便不能被執(zhí)行 。 這個時候 ， 看門狗電路就會 由于得不到單片機送來的信號 ， 便在它和單片機復位引腳相連的引腳上送出一個復位信號 ， 使單片機發(fā)生復位 ， 即程序從程序存儲器的起始位置開始執(zhí)行 ， 這樣便實現了單片機的自動復位 。 因此，看門狗復位 方式 可以有效的監(jiān)控系統的運行情況，提高了系統自身的抗干擾能力，使系統能夠在具有一定干擾的環(huán)境中正常工作。 [鍵入文字 ] 16 圖 32 復位電路圖 本系統使用的是外部按鍵復位方式，高電平通過復位端電阻與 Vcc 電源接通而實現的，電路如上圖 32 所示。為了提高系統可靠性，再加上一個 10uF 的電解電容來消除高頻干擾和雜波。 語音電路設計 本系 統采用 ISD2560 語音芯片，其語音電路圖如圖 33 所示 [13]。 圖 33 語音錄放電路圖 各引腳外圍電路的接法可參考前文所述的引腳說明。揚聲器輸出信號與功放相連，將聲音信號放大。 [鍵入文字 ] 17 功放電路設計 為使從語音芯片出來的信號穩(wěn)定不衰減，特加入功放電路，如圖 34 所示 [14,15]， 圖 34 功放電路圖 信號從 ISD2560 的 14 腳出來進入 LM386 的運放腳，經放大后與揚聲器相接。第 1 腳和第8 腳之間接入一個電容和電阻，可是 LM386 增益達 200dB。 [鍵入文字 ] 18 鍵盤輸入電 路和狀態(tài)顯示電路設計 單片機作為控制核心，它只要任務是控制語音芯片的錄放音功能。 圖 35 單片機控制鍵盤輸入和狀態(tài)顯示電路圖 我們可以通過按鍵識別來分別控制錄音和放音過程 [16]，因此該系統具有 2 個按鍵：錄音按鍵、放音按鍵。狀態(tài)顯示通過發(fā)光二極管來完成， 3 盞燈分別對應的芯片開始工作、錄音開始和放音開始 3 種狀態(tài)。這部分的電路圖如圖 35 所示。 [鍵入文字 ] 19 第 4章 軟件設計 如果說一個系統的硬件好比人的身體，那么軟件就是人的靈魂。軟件的設計基礎是硬件，若硬件無法正常工作，再優(yōu)秀的軟件也無法實現任何功能。 同樣的，如果沒有軟件，再強大的硬件也只是一個空殼。我們在確定了一項設計所要實現的功能后，根據要實現的功能設計出相應的硬件系統。硬件系統搭建起來之后，若調試無誤，才進行相應的軟件模