【文章內容簡介】 寫指令字或寫數(shù)據(jù)以使 LCD實現(xiàn)不同的功能或顯示相應的數(shù)據(jù)。其接口電路如圖 35 所示。 12 圖 35 顯示電路 LCD部分 語音電路 ISD2560 選型及分析 目前市場流行的語音芯片有很多，從性價比的角度來考慮，美國 ISD 公司的 ISD 系列語音芯片可謂是一只獨秀。 ISD 系列語音芯片具有以下優(yōu)點： （ 1）采用模擬量數(shù)據(jù)存儲在半導體存儲器直接存儲的專利技術，即將模擬量數(shù)據(jù)直接寫入單個存儲單元，不需要經(jīng)過 A/D， D/A 轉換。 （ 2）內部集成了 大容量的的 EEPROM，不再需要擴展存儲器。 （ 3）控制簡單，控制引腳與 TTL 電平兼容。 （ 4）集成度高，使用方便。 （ 5）能較好的真時再現(xiàn)語音的自然效果，避免了一搬固體語音電路的因為量化和壓縮所造成的量化噪聲和失真現(xiàn)象。 因此本例選用 ISD 公司的語音芯片 ISD2560。 ISD2560 是 ISD 公司生產(chǎn)的語音錄入和重放芯片 ISD2500 系列之一， ISD2500 系列芯片包括 ISD2560， ISD2575， ISD2590和 ISD25120 四種，他們的主要區(qū)別在于存儲語音的時間長度， ISD2560 的錄音時間為60 秒， ISD2575 的錄音時間為 75 秒， ISD2590 的錄音時間為 90 秒，而 ISD25120 的錄音時間為 120 秒。 ISD2560 采用多電平直接模擬量存儲專利技術，每個采樣值可直接存儲在片內單個EEPROM 單元中，因此能夠非常真實，自然得再現(xiàn)語音，音樂，音調和效果聲，從而避免了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”。 13 ISD2560 的采樣頻率為 8kHZ，同一系列的產(chǎn)品采樣頻率越低，錄音 /放音時間越長，但同頻帶和音質會有所降。 ISD2560 可重復錄放 10 萬多次，它是一種永久記憶型語音錄音 /放音電 路，它具有音質自然，使用方便，單片存放，反復錄音，功耗低，抗斷電等許多優(yōu)點，因此在許多領域獲得了廣泛的應用。 ISD2560 省去了 A/D 和 D/A 轉換器，集成度較高，內部包括前置放大器，內部時鐘，定時器，采樣時鐘，濾波器，自動增益控制，邏輯控制，模擬收發(fā)器，解碼器和 480k字節(jié)的 EEPROM。 ISD2560 內部的 EEPROM 存儲單元均勻分為 600 行，有 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。此外，ISD2560 還具備微控制器所需的控制接口。通過操縱地址和控制線可完成 不同的任務，以便實現(xiàn)復雜的信息處理功能，如信息的組合，連接，設定固定的信息段和信息管理等。ISD2560 可不分段，也可按最小段長為單位來任意組合分段。 ISD2560 內部原理圖如圖36 所示： 內部時鐘 定時器采樣時鐘放大器放大器前置防混淆濾波器自動增益控制 解碼器模擬收發(fā)器存儲器陣列平滑濾波器（ AGC ）電 源 地 址 緩 沖 器 器件控制線混合揚聲器驅動器X C L KA N A I NA N A O U TM I CM I C R E FA G CV c c A V s s A V s s D V c c D A0 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 PD O V F P / R CE E O M A U X I NS P +S P 模擬輸入A91 2 3 4 5 6 7 8 9 10 111213141516171819202122 2324 252627284 8 0 K 圖 36 ISD2560內部原理圖 由內部框圖可知其內部集成了高精度的時鐘電路，無需外部配置晶振， ISD2560可進行錄、放兩種操作。錄入時，語音信號經(jīng)過換能器 MIC 轉變?yōu)殡娦盘枺撔盘柦?jīng)過隔直電容去除直流分量后送入前置放大器，微弱的電信號經(jīng)過前置放大后由ANAOUT 腳輸出，經(jīng)過隔直電容后送入 ANAIN 腳，既而信號進入自動增益 AGC 放大器，信號電平得到調理，使其符合存儲電路的動態(tài)范圍。為使得采樣信號不產(chǎn)生失真，采樣系統(tǒng)必須滿足奈奎斯特采樣定律。 ISD2560 的采樣頻率 8K， 故實際應用中，為存儲不失真音頻信息，放大后的信號必須經(jīng)過一個低通濾波器后方可送入存儲單元，該濾波器為一五極點抗干擾濾波器，高頻頻限為 ，完全滿足奈奎斯特定律，該器件典型 14 帶寬為 。調理完畢的信號在內部時鐘的作用下以閉環(huán)控制形式送入模擬存儲陣列。如 37 圖所示： 電 子 泵 用比 較 器取 樣 保 持模 擬 存 儲 圖 37 閉環(huán)存儲電路 被采樣信號經(jīng)采樣電路取樣保持，同時電子被泵入模擬存儲單元，此時兩者被送入比較器的比較端，當兩者電平相等時則停止向 EPROM 中寫入數(shù)據(jù)，這樣模擬信息得到了存儲。 在器件的放音模式下，錄入的模擬電壓在取樣脈沖的作用下，順序的從模擬矩陣中讀出并恢復為原始波形，經(jīng)五極點平滑濾波器后入混合器，以便與外界其他信號混合，而后送入功率放大器，并由 SP+,SP端輸出，可直接驅動揚聲器。 ISD2560 應用電壓：單 5 V供電 , 錄 /放時間： 60S 尋址空間： 1024位 最多語音分段： 600 支持 OVF 溢出 ISD2560引腳圖如圖 38所示： 圖 38 ISD2560引腳圖 15 A0A9 引腳提供語音芯片 ISD2560 的地址 /模式輸入，通過 A A9 引腳可以配置ISD2560 操作模式。 P/R 引腳控制語音芯片 ISD2560 的錄音 /放音模式的選擇， P/R 引腳為低， ISD2560 為錄音狀態(tài)，為高 ISD2560 為放音狀態(tài)。 PD 引腳和 ISD2560 的節(jié)電控制輸入相連，通過此引腳可以控制芯片的開關。 CE 引腳用于控制語音芯片的片選，低電平時選中 芯片。單片機的 （ INT1）引腳、 引腳和 ISD2560DE 的 EOM 標志輸出相連， EOM 標志在錄音時由芯片自動插入到錄音信息的結尾處，放音遇到 EOM 時，會產(chǎn)生低電平脈沖（約 )觸發(fā)單片機中斷，單片機在檢測到此輸出的上升沿后播放新的錄音。語音接口電路如圖 39 所示： 圖 39 語音電路 以下為芯片 ISD2560 的主要引腳說明： AO0/MOA6/M6,A7A9(110 引腳 )：地址線 /模式輸入。共有 1024 種組合狀態(tài)。最前面的 600 個狀態(tài)作為狀態(tài)內部存儲器的尋址用，最后 256 個 狀態(tài)作為操作模式。當A8 或 A9 有一個為零時，作為地址線，作為當前錄音 /放音操作的起始地址，地址端一直用作輸 入，不輸出操作過程中的內部地址信息，地址輸入在 CE 的下降沿被鎖存。當A8 和 A9 均為 1 時，為模式輸入。 AUX IN(11 引腳）：輔助輸入。當 CE 和 P/R 為高，放音不進行或處于放音溢出狀態(tài)時，該引腳的輸入信號通過內部輸出放大器驅動揚聲器輸出端。 16 SP+,SP(14,15 引腳）：揚聲器輸出?？沈寗?16 歐以上的揚聲器（內存放音時功率為 ,AUXIN 放音是功率為 50mW）。 ISD2500 系列的所 有的器件在芯片上都有一個差分揚聲器驅動器。 MIC IN（ 17 引腳）：話筒輸入引腳。麥克的輸入通過此引腳將信號送至片內的前置放大器，片內自動增益控制電路（ AGC）將此前置放大器的增益控制在 15— 24dB。外接話筒應該通過一系列電容交流耦合進此引腳，耦合電容值和芯片內部此引腳的 10千歐輸入阻抗共同決定了 ISD2560 芯片頻帶的低頻截至點。 MIC REF（ 18 引腳）： 話筒參考輸入引腳。此引腳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(19 引腳）：自動增益控制 引腳。 AGC 可動態(tài)調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（從耳語道喧囂聲）時失真都保持最小。響應時間取決于該端內置的 5 千歐電阻和從該端到 VSSA 端所接電容的時間常數(shù)。 ANA IN（ 20 引腳）：模擬輸入引腳。此引腳為芯片錄音信號輸入端。對話筒輸入來說，應將 ANA OUT 引腳通過外接電容連至此引腳，該電容和本端的 3 千歐輸入阻抗決定了芯片頻帶的附加低端截至頻率。 ANA OUT(21 引腳）：模擬輸出引腳。此引腳為前置放大器的輸出，其前置電壓增益取決于 AGC 引腳的電平。 OVF(22 引腳）：出標志輸出引腳，低電平有效。芯片處于存儲空間末尾時，此引腳輸出低電平脈沖以表示溢出，之后該引腳狀態(tài)跟隨 CE 引腳的狀態(tài)，直到 PD 引腳變高復位芯片 CE(23 引腳）：芯片使能輸入引腳，低電平有效。此引腳為低電平使能所有的錄音和播放操作。芯片在該引腳的下降沿和鎖存地址線和 P/R 引腳的狀態(tài)。 PD(24 引腳）：節(jié)電控制引腳。此引腳變高后可使芯片停止而進入節(jié)電狀態(tài)。芯片發(fā)生溢出，即 OVF 引腳輸出低電平后，應將此引腳變高以將地址指針復位到錄音 /放音空間的開始位置。 EOM(25 引腳）：信息結尾 標志輸出引腳，低電平有效。 EOM 標志在錄音時由芯片自控插入到該信息段的結尾。當放音遇到 EOM 時，此引腳輸出低電平脈沖。 XCLK(26 引腳）：外部時鐘輸入引腳。此引腳內部與下拉元件，不用時應接地。 P/R(27 引腳）：錄音 /放音模式選擇引腳。此引腳在 CE 的下降沿鎖存。高電平選擇放音，低電平選擇錄音。錄音時，由地址線提供起始地址，直到錄音持續(xù)到 CE 或 PD變高，或內存溢出；如果是前一種情況，芯片將自動在錄音結束處寫入 EOM 標志。放 17 音時，由地址輸入提供起始地址，放音持續(xù)到 EOM 標志。如果 CE 一直為低，或芯 片工作在某些操作模式，放音則會忽略 EOM 而繼續(xù)進行下去，知道發(fā)生溢出為止。 按鍵電路 計算機輸入數(shù)字和其他功能按鍵時要用到很 多按鍵，在這種情況下，編程會很簡單，但是會占用大量的 I/O 口資源，因此在很多情況下都不采用這樣的方式，而是采用矩陣鍵盤的方式。矩陣鍵盤采用四條 I/O 線作為行線，四條 I/O 線作為列線組成鍵盤，在行線和列線的每個交叉點上設置一個按鍵。這樣鍵盤上按鍵的數(shù)量就為 4*4 個，這樣行列式鍵盤結構能有效的提高單片機系統(tǒng)中 I/O口的利用率。其中 MM74C922為口擴展芯片，單片機擴展口電路如圖 所示，在本設計中，計算器輸入鍵盤的 4 條行線、列線分別連接到 MM74C922 的 X1X Y1Y4 引腳， MM74C922 的數(shù)據(jù)輸出口與單片機的 P2口相連， MM74C922 的 DA引腳經(jīng)過一個與非門連接到單片機的 /INT0 腳，當 MM74C922檢測到鍵盤輸入時， DA 產(chǎn)生高電平，與之相連的 /INT0 檢測到低電平，給單片機一個中斷，單片機從 P2 口的低四位讀入鍵盤上按下的鍵的值。 圖 310 單片機擴展口電路 MM74C922 主要引腳說明： (1) Y1Y4（腳 1腳 4）： 4*4 鍵盤第一列至第四列。 (2) X1X4（腳 1 7）： 4*4 鍵盤第一行至第四行。 18 (3) DOA DOD（ Dataout AD，腳 1417）：按鍵之 BCD 碼輸出 (4) KBM（ Keyboard Mask，腳 6）：內部消除開關彈跳電路所外加電容的 引腳 。 (5) DA（ Data Available，腳 12）：數(shù)據(jù)有效輸出腳。任一按鍵按下時，此腳位會輸出高電位，按鍵釋放后此腳又會恢復為低電位。 (6) OE（ Output Enable，腳 13）：芯片 使 能腳，接低電位可使芯片 選通。 按鍵電路如圖 311 所示 圖 311 按鍵電路 19 4 軟件設計 本設計是硬件電路和軟件編程相結合的設計方案，選擇合適的編程語言是一個重要的環(huán)節(jié)。在單片機的應用系統(tǒng)程序設計時，常用的是匯編語言和 C 語言。匯編語言程序可讀性和可移植性比較差。而 C 語言雖然執(zhí)行效率沒有匯編語言高，但語言簡潔，使用方便，靈活，運算豐富，表達化類型多樣化，數(shù)據(jù)結構類型豐富，具有結構化的控制語句，程序設計自由度大，有很好的可重用性，可移植性等特點。 由于現(xiàn)在單片機的發(fā)展已經(jīng)達到了 很高的水平，內部的各種資源相當?shù)呢S富， CPU的處理速度非常的快。用 C 語言來控制單片機無疑是一個理想的選擇。所以在本設計中采用 C 語言編寫軟件程序。 AT89C51 單片機中斷允許控制 IE：中斷允許控制寄存器 如表 41 所示： 表 41 中斷允許控制寄存器 位地址 AF AE AD AC AB AA A9 A8 位符號 EA / ET2 ES ET1 EX1 ET0 EX0 寄存器地址 A8H，位尋址 AFH～ A8H。 EA：中斷允許總控制位 當 EA=0 時，中斷總禁止。 當 EA=1 時，中斷總允許后中斷的禁 止與允許由各中斷源的中斷允許控制位進行設置。 EX0（ EX1）：外部中斷允許控制位 當 EX0