【文章內(nèi)容簡介】 為低），允許語音芯片進(jìn)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(dāng)該端為高電平時(shí)，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(fù)位芯片，才能使之再次工作。 EOM ： EOM 是在錄音時(shí)由芯片自動(dòng)插入到語音信息的結(jié)尾作為結(jié)束的標(biāo)志。當(dāng)放音時(shí)，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(hù)信息的完整性，當(dāng)電壓低于 時(shí)，本端變低，芯片只能放音。 XCLK：外部時(shí)鐘輸入端。本端內(nèi)部有下拉元件，不用時(shí)應(yīng)接地。 RP/ ：本端口狀態(tài)在 CE 的下降沿鎖存。為高電平時(shí)選擇放音，為低電平時(shí)選擇錄音。錄音時(shí)，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(dòng)在錄音結(jié)束處寫入 EOM 標(biāo)志，說明錄音結(jié)束。放音時(shí)由地址端提供起始地址，放音直至遇到 EOM 停止標(biāo)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(jìn)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(shí)現(xiàn)最多的功能。操作模式也由地址端控制，當(dāng)最高兩位（ A A9）都為 1 時(shí)，其它地址端置高可選擇某個(gè)（或某幾個(gè)）[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(shí)現(xiàn)。 表 23 模式控制說明表 模式控制 功能 典型應(yīng)用 A0/M0 信息檢索 快速檢索信息 A1/M1 刪除 EOM標(biāo)志 在全部語音錄放結(jié)束時(shí)，給出 EOM標(biāo)志 A2/M2 未用 當(dāng)工作模式 操作時(shí)，此端應(yīng)接低電平 A3/M3 循環(huán)放音 從 0地址開始連續(xù)重復(fù)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(shí)需要注意兩點(diǎn)： (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(yīng)相應(yīng)的地址。當(dāng)系統(tǒng)錄音轉(zhuǎn)為放音或進(jìn)入省電狀態(tài)時(shí)，地址計(jì)數(shù)器復(fù)位為 0。當(dāng) CE 變低且最高兩地址位同為高時(shí)，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(dāng)前的地址 /模式端電平并執(zhí)行相應(yīng)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(shí)， CE 電平變低的任何時(shí)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(gè) (或兩個(gè) )變?yōu)榈碗娖?，則執(zhí)行信息地址，即從該地址錄音或放音，原來設(shè)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(shè)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(dòng)在該段的結(jié)束位置插入結(jié)束標(biāo)志（ EOM）；而放音時(shí)芯片遇到 EOM 標(biāo)志即自動(dòng)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(jìn)制 二進(jìn)制 信息時(shí)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(yīng)用電路 ISD2560 芯片內(nèi)部 EEPROM 存儲 單元被均勻分為 600 行，共 600 個(gè)地址單元。每個(gè)地址單元指向其中一行，每一個(gè)地址單元的地址分辨率為 100ms，共計(jì) 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(shí)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(shí)啟動(dòng)錄音；結(jié)束時(shí)松開按鍵，單片機(jī)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(dòng)放音功能；結(jié)束時(shí)，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(dǎo)體公司生產(chǎn)的音頻功率放大器，主要應(yīng)用于低電壓消費(fèi)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(shí)輸出端被自動(dòng)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(dòng)作時(shí)僅消耗 4mA 電流，且失真低。 表 25 LM386 電子特性表 項(xiàng)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(shè)定端。使用時(shí)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(shí)，帶寬為 300KHZ；輸入阻抗為 50K；音頻功率為 。 盡管 LM386 的應(yīng)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(shí)需要做好相應(yīng)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(shí)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)。 [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(shí)際應(yīng)用時(shí)， BYPASS 端必須外接一個(gè)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(gè)電容的容值，減緩直流基準(zhǔn)電壓的上升、下降速度，有效抑制噪聲。在器件上電、掉電時(shí)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(yáng)聲器負(fù)載構(gòu)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(jīng) 測試，發(fā)現(xiàn) 10uF/ 最為合適。 [鍵入文字 ] 14 第 3章 硬件電路設(shè)計(jì) 硬件電路總體設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)主要可分為三個(gè)部分：單片機(jī)控制部分、語音錄放部分、功放部分。采用 51 單片機(jī)作為控制核心，利用 ISD2560 實(shí)現(xiàn)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(jī) AT89C51 的接口電路以及外圍電路 [11]見附錄 1。單片機(jī)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(shè)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(dāng)前錄放音狀態(tài)。 AT89C51 的外圍電路設(shè)計(jì) 電源 為設(shè)計(jì)使用方便，可采用外部適配器供電。 ， 300mA，通過 USB 線與整個(gè)電路相連。 晶振電路設(shè)計(jì) 單片機(jī)是一種時(shí)序電路，必須要提供時(shí)鐘脈沖信號它才能正常工作。時(shí)鐘信號是整個(gè)單片機(jī)系統(tǒng)時(shí)間基準(zhǔn)，能為各種指令的執(zhí)行提供時(shí)鐘節(jié)拍。通常單片機(jī)有兩種方式得到系統(tǒng)時(shí)鐘信[鍵入文字 ] 15 號：內(nèi)部振蕩、外部振蕩。 圖 31 晶振電路設(shè)計(jì)圖 本系統(tǒng)采用的是 12MHz 的晶振，電容采用 22pF 的陶瓷電容，其具體設(shè)計(jì)如圖 31 所示。 復(fù)位電路設(shè)計(jì) 當(dāng)任何一個(gè)復(fù)位信號產(chǎn)生時(shí)， C51 的所有 I/O 端口都會立即復(fù)位成它們的初始值，并不需要時(shí)鐘源處于運(yùn)行狀態(tài)。在復(fù)位信號撤消后，硬件系統(tǒng)將調(diào)用一個(gè)計(jì)數(shù)延時(shí)過程，經(jīng)過一定的延時(shí)后，才能進(jìn)行系統(tǒng)內(nèi)部的真正復(fù)位啟動(dòng)。采用這種形式的復(fù)位啟動(dòng)過程，可以保證電源達(dá)到穩(wěn)定后才使單片機(jī)進(jìn)入正常的操作。復(fù)位啟動(dòng)的延時(shí)時(shí)間可以由用戶通過對程序的編譯來定義。 51 單片機(jī)有 3 種復(fù)位方式 [12]： (1) 上電復(fù)位。當(dāng)系統(tǒng)接通電源時(shí)， RST 引腳獲得高電平且保持 2 個(gè)機(jī)器周期以上，單片機(jī)產(chǎn)生復(fù)位。 (2) 按鍵復(fù)位。與上電復(fù)位類似，當(dāng)一個(gè)高電平加到 RST 引腳且超過 2 機(jī)器周期時(shí)，單片機(jī)產(chǎn)生復(fù)位。 (3) 看門狗 (WDT)復(fù)位。其工作原理是 ： 看門狗芯片和單片機(jī)的一個(gè) I/O 引腳相連 ， 該 I/O引腳通過程序控制它定時(shí)地往看門狗的這個(gè)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(jī)其他控制語句中間的，一旦單片機(jī)由于干擾造成程序 “ 跑飛 ” 后而陷入死循環(huán)狀態(tài)時(shí) ， 寫看門狗引腳的程序便不能被執(zhí)行 。 這個(gè)時(shí)候 ， 看門狗電路就會 由于得不到單片機(jī)送來的信號 ， 便在它和單片機(jī)復(fù)位引腳相連的引腳上送出一個(gè)復(fù)位信號 ， 使單片機(jī)發(fā)生復(fù)位 ， 即程序從程序存儲器的起始位置開始執(zhí)行 ， 這樣便實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)的自動(dòng)復(fù)位 。 因此，看門狗復(fù)位 方式 可以有效的監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行情況，提高了系統(tǒng)自身的抗干擾能力，使系統(tǒng)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(fù)位電路圖 本系統(tǒng)使用的是外部按鍵復(fù)位方式，高電平通過復(fù)位端電阻與 Vcc 電源接通而實(shí)現(xiàn)的，電路如上圖 32 所示。為了提高系統(tǒng)可靠性，再加上一個(gè) 10uF 的電解電容來消除高頻干擾和雜波。 語音電路設(shè)計(jì) 本系 統(tǒng)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(yáng)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(shè)計(jì) 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(jìn)入 LM386 的運(yùn)放腳，經(jīng)放大后與揚(yáng)聲器相接。第 1 腳和第8 腳之間接入一個(gè)電容和電阻，可是 LM386 增益達(dá) 200dB。 [鍵入文字 ] 18 鍵盤輸入電 路和狀態(tài)顯示電路設(shè)計(jì) 單片機(jī)作為控制核心，它只要任務(wù)是控制語音芯片的錄放音功能。 圖 35 單片機(jī)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(tǒng)具有 2 個(gè)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(yīng)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(shè)計(jì) 如果說一個(gè)系統(tǒng)的硬件好比人的身體，那么軟件就是人的靈魂。軟件的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)是硬件，若硬件無法正常工作，再優(yōu)秀的軟件也無法實(shí)現(xiàn)任何功能。 同樣的，如果沒有軟件，再強(qiáng)大的硬件也只是一個(gè)空殼。我們在確定了一項(xiàng)設(shè)計(jì)所要實(shí)現(xiàn)的功能后，根據(jù)要實(shí)現(xiàn)的功能設(shè)計(jì)出相應(yīng)的硬件系統(tǒng)。硬件系統(tǒng)搭建起來之后，若調(diào)試無誤，才進(jìn)行相應(yīng)的軟件模