【文章內(nèi)容簡介】 是 20V，當(dāng) VCC為 5V時，它的最高工作頻率可達(dá) 4M，用于 3M信號整形足夠了，內(nèi)部包含六個施密特整形電路的集成電路。此芯片沒有外圍電路，原理簡單，使用方便。圖中 f V/I是其輸入信號， CP為輸出信號，被用來作為分頻電路的時鐘信號。 以下對其整形的過程進(jìn)行簡單的介紹。 在輸入信號 VIN為低電平時，輸出端 UO 穩(wěn)定 在高電平；當(dāng) UIN逐漸升高，達(dá)到施密特觸發(fā)器的接通電位 VP 時，觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)， UO由高電平跳變到低電平；若 UIN繼續(xù)升高， UO將穩(wěn)定在低電平不變； UIN從最高點逐漸低，又到達(dá)接通電位 VP 時，輸出端仍保持低電平；直到 UIN 下降到施密特觸發(fā)器的斷開電位VN 時， UO 才會由低電平跳變到高電平。接通電位 VP 與斷開電位 VN 的差值VH=VPVN，叫做施密特觸發(fā)器的回差電壓。其施密特電路的傳輸特性如圖 所示： 圖 施密特電路的傳輸特性 （ 3） 74CH160分頻電路 在前面已經(jīng)有提到為什么要用到分頻的 原因，在此就不再贅敘了。本設(shè)計中采用兩個高速 74CH160級聯(lián)成 256次分頻電路，其電路圖如圖 。 第 10 頁 共 55 頁 CR1CP2D03D14D25D36CTp7GND8LD9CTT10Q311Q212Q113Q014CO15VCC16U6A 74LS160CR1CP2D03D14D25D36CTp7GND8LD9CTT10Q311Q212Q113Q014CO15VCC16U6B 74LS160VCCVCCLxCP 圖 74CH160分頻電路 圖中的時鐘信號 CP 由前端的整形電路提供，第一級 74CH160 U6A 的 Q3輸出的是一個 16分頻，再將 U6A 的 Q3送到第二級 74CH160 U6B的時鐘信號CP，通過 U6B再一次 16分頻后，則最后的輸出就得到了一個 256次分頻信號。 電壓、電流測量電路的設(shè)計 （ 1）電壓 /頻率轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計 電壓 /頻率轉(zhuǎn)換即 V/F 轉(zhuǎn)換，是將一定的輸入電壓 信號按線性的比例關(guān)系轉(zhuǎn)換成頻率信號，當(dāng)輸入電壓變化時，輸出頻率也響應(yīng)變化。 實現(xiàn) V/F 轉(zhuǎn)換有很多的集成芯片可以利用，其中 LM331是一款性能價格比較高的芯片，由美國 NS 公司生產(chǎn)，是一種目前十分常用的電壓 /頻率轉(zhuǎn)換器，還可用作精密頻率電壓轉(zhuǎn)換器、 A/D轉(zhuǎn)換器、線性頻率調(diào)制解調(diào)、長時間積分器及其它相關(guān)器件。由于 LM331 采用了新的溫度補(bǔ)償能隙基準(zhǔn)電路，在整個工作溫度范圍內(nèi)和低到 。 LM331的動態(tài)范圍寬，可達(dá)100dB；線性度好，最大非線性失真小于 % ，工作頻率低到 1Hz 時尚有較好的線性；變換精度高，數(shù)字分辨率可達(dá) 12 位；外接電路簡單，只需接入幾個外部組件就可方便構(gòu)成 V/F或 F/V 等變換電路，并且容易保證轉(zhuǎn)換精度。 LM331可采用雙電源或單電源供電，可工作在 ～ 40V 之間，輸出可高達(dá) 40V，而且可以防止 Vs 短路。圖 LM331組成的電壓 /頻率變換器。 第 11 頁 共 55 頁 12345678U7LM33112P_V12P_IR_V1100KR_V218KR_V315KR_V41KR_V5100KR_V647R_V5KC_V1 C_V21uFC_V3 VCCVCCVCCR_IVf_V/I 圖 電壓、電流 /頻率轉(zhuǎn)換電路 測量電壓時，只需要將 P_V接口將入電壓即可。 （ 2）電流 /頻率轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計 本設(shè)計測量電流和測量電壓的電路采用統(tǒng)一電路。在測量電流時，只需要通過一個定值 電阻，將預(yù)測電流轉(zhuǎn)換成電壓，再通過電壓 /頻率轉(zhuǎn)換電路，即可將轉(zhuǎn)換的頻率送入單品機(jī)進(jìn)行處理。測量電路圖如圖 ，測量時，將電流接入P_I接口即可。 單片機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計 AT89S52 芯片介紹 AT89S系列的單片機(jī)有 AT89S5 AT89S52兩種，它們的引腳幾乎一樣，有直插式的和貼片式的， 51單片機(jī)的內(nèi)存容量比 52單片機(jī)的內(nèi)存容量小些，只 52單片機(jī)的一半， 51單片機(jī)是 4K的，而 52是 8K的， 都 是可再編程的芯片。 （ 1） AT89S52簡介 AT89S52是美國 ATMEL公司 產(chǎn)生的低功耗、高性能 CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含 8K bytes 的可系統(tǒng)編程的 FLASH 程序內(nèi)存既可在線編程（ ISP）也可用傳統(tǒng)方法進(jìn)行編程及通用 8位微處理器于單片芯片中。 ATMEL公司的功能強(qiáng)大、價格低廉的 AT89S52 單片機(jī)可用于許多高性價比的應(yīng)用場合，可靈活應(yīng)用于各第 12 頁 共 55 頁 種控制領(lǐng)域。 (2) AT89S52芯片引腳封裝 AT89S52 DIP封裝引腳封裝圖如圖 。 圖 AT89S52芯片 DIP 封裝圖 （ 3） AT89S52功能特性概述 AT89S52提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 8K字節(jié) FLASH閃速內(nèi)存， 128字節(jié)內(nèi)部 RAM，32 個 IO 口線，看門狗（ WDT），兩個數(shù)據(jù)指針，兩個 16 位定時器 /計數(shù)器，一個 5向量兩級中斷結(jié)構(gòu)，一個全雙工串行通信口，片內(nèi)震蕩器及時鐘電路。同時，AT89S52 可降至 0HZ 的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式；空閑方式停止 CPU 的工作，但允許 RAM，定時 /計數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式保存 RAM中的內(nèi)容，但振蕩器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一個硬件復(fù)位。 （ 4）單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu) AT89S52是 8位單片中一個非?；?、非常典型的芯片型號， 它仍保持著經(jīng)典計算機(jī)的體系結(jié)構(gòu)，主要由五大部分所組成 。 其組成部分為 中央處理器 CPU，這是它的核心部分， 由運(yùn)算器和控制器組成；內(nèi)部數(shù)據(jù) /程序存儲器 ，用于存儲數(shù)據(jù)及程序 ；定時器 /計數(shù)器 ，用于定時 /計數(shù) ；并行 I/O 口 及 串行口 ，用于傳送第 13 頁 共 55 頁 數(shù)據(jù) ；中斷控制電路 ，它共有五個中斷源，外中斷 2 個，定時 /計數(shù)中斷 2 個，串行中斷 1個 ；時鐘電路 ，它有內(nèi)部時鐘電路，但石英晶體和微調(diào)電容需外接，為音片機(jī)產(chǎn)生時鐘脈沖序列 ；位處理器；內(nèi)部總路線 ，單片機(jī)因為它的存在減少了單片機(jī)的連線和引腳，提高了集成度和可靠性 。 內(nèi)部結(jié)構(gòu)方框圖如圖 所示。 圖 AT89S52單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 第 14 頁 共 55 頁 AT89S52 最小系統(tǒng)電路設(shè)計 AT89S52 單片機(jī)最小系統(tǒng)原理非常簡單， 其 最小系統(tǒng)電路如圖 。由圖可知其最小系統(tǒng) 只需要 在 AT89S52芯片外加上復(fù)位電路、晶振電路 、 電源 及地 ，即具備了正常工作的條件 。如需要實現(xiàn)其它功能，需要另外外接外圍電路。 在本設(shè)計中要實現(xiàn)計算參量值、控制語音電路的工作及顯示電路工作等，因此在最小系統(tǒng)的基礎(chǔ)上外加了其它電路，在此系統(tǒng)中 單片機(jī)引腳分配情況如表 。 (T2)1(T2EX)2345(MOSI)6(MISO)7(SCK)8RST9(RXD)10(TXD)11(INT0)12(INT1)13(T0)14(T1)15(WR)16(RD)17XTAL218XTAL119GND20(A8)21(A9)22(A10)23(A11)24(A12)25(A13)26(A14)27(A15)28PSEN29ALE/PROG30EA/VPP31(AD7)32(AD6)33(AD5)34(AD4)35(AD3)36(AD2)37(AD1)38(AD0)39VCC40U3AT89S52P10P11P12T012Y1C1122PFC1022PFC1222uF/16VR910KS_resetVCCVCCVCCP13P14P15P16P20P21P22P23P24P25P26P27RP10K*8P00P01P02P03P04P05P06LED_V/IxP33P32P37LED_RxLED_CxLED_LxP36 圖 AT89S52最小系 統(tǒng)電路 表 單片機(jī)引腳分配情況 引腳 標(biāo) 號 網(wǎng)絡(luò) 標(biāo)號 分配情況 引腳 標(biāo) 號 網(wǎng)絡(luò) 標(biāo)號 分配情況 1 P10 控制電阻測量電路是否選通 21 P20 LED段選 2 P11 控制電容測量電路是否選通 22 P21 LED段選 3 P12 控制電感測量電路是否選通 23 P22 LED段選 4 P13 LED為選個位 24 P23 LED段選 5 P14 LED為選十位 25 P24 LED段選 6 P15 LED為選百位 26 P25 LED段選 7 P16 LED為選千位 27 P26 LED段選 8 LED_Rx 電阻測量指示燈 28 P27 LED段選 第 15 頁 共 55 頁 9 Reset 29 10 LED_Cx 電容測量指示燈 30 11 LED_Lx 電感測量指示燈 31 電源 12 P32 控制 ISD1420的 RECLED 引腳 32 LED_V/Ix 電壓 /電流測量指示燈 13 P33 控制 ISD1420的 A7 引腳 33 P00 ISD1420的 A0 14 T0 測量參數(shù)頻率輸入 34 P01 ISD1420的 A1 15 35 P02 ISD1420的 A2 16 P36 控制電壓 /電流測量電路是否選通 36 P03 ISD1420的 A3 17 P37 控制 ISD1420的 PLAYL 引腳 37 P04 ISD1420的 A4 18 晶振引腳 2 38 P05 ISD1420的 A5 19 晶振引腳 1 39 P06 ISD1420的 A6 20 GND 40 電源 語音播報模塊電路的設(shè)計 ISD1420芯片是由美國信息內(nèi)存件公司推出的 ISD系列語音芯片中的一種。其芯片引 腳圖如 所示。該芯片使用的外圍組件比較簡單，只需要少量的阻容組件、麥克風(fēng)即可組成一個完整錄放系統(tǒng)；由于使用模擬信息的形式存儲語音，使得重放音質(zhì)極好，并有一定的混響效果；存儲時間長，錄放次數(shù)達(dá) 10 萬次，不耗電時間保持信息 100年；操作簡單，無需專用編程器及語音開發(fā)器；可持續(xù)放音，也可分段放音，最多可分為 160段，單片 ISD1420的放音最長時間為 20S，在不夠用的情況下可以進(jìn)行多片級聯(lián)。 第 16 頁 共 55 頁 圖 ISD1420芯片引腳圖 ISD1420 語音芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 所示。在錄音的過程中 ，前置放大器對麥克風(fēng)送入的語音信號進(jìn)行放大，并受自動增益電路控制，保證信號不失真。前置放大器輸出的信號通過電容耦合、信號放大器、濾波器，在采樣時鐘和模擬收發(fā)器控制下進(jìn)行比較采樣，把采樣的結(jié)果送入仿真內(nèi)存。在放音的過程中，錄入的信號通過模擬收發(fā)器、平滑濾波、輸出放大器送到揚(yáng)聲器的引腳，從而完成語音的重放。 圖 ISD1420語音芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 ISD1420共 28個引腳，主要的引腳包含有： A0~A7為分段地址輸入引腳，VCCA、 VSSA、 VCCD、 VSSD分別為芯片內(nèi)部數(shù)字、模擬電源和接地信號 引腳，MIC為麥克風(fēng)輸入引腳， ANA OUT、 ANA IN分別為模擬輸出、輸入信號引腳，第 17 頁 共 55 頁 XCLK 為外部時鐘輸入引腳， RECLED 為錄音指示引腳， SP+、 SP為揚(yáng)聲器輸出引腳， PLAYL 、 PLAYE 分別為電平、邊沿觸發(fā)放音引腳，另外還有 4 個 NC引腳。 ISD1420 的地址端有兩個作用，取決于最高兩位 A A6 的狀態(tài)。當(dāng) AA6 不全為 1 的時候，所有的輸入均為地址位，作為當(dāng)前錄放操作的起始地址，地址在 PLAYL 、 PLAYE 、 REC 變低，其它地址端置高電平就選擇了某個（或某幾個）操作模式，此操作模式一直有效，除非控制信號再次由高變低，芯片重新鎖存當(dāng)前的位元址 /模式端電平，然后執(zhí)行相應(yīng)操作。位元址線與操作模式的對應(yīng)關(guān)系為： A0：信息檢索，快速跳過信息而不必知道其確切的地址，控制端每輸入一個負(fù)脈沖，內(nèi)部地址計數(shù)器就跳到下一個 EOM標(biāo)志，這個信息完成后錄入的所有信息就作為一條連續(xù)的信息，此模式僅用于錄音 。 A1： EOM 刪除，使分段信息變成一條信息，僅在信息的最后留一個 EOM標(biāo)志，這個信息完成后錄入的所有信息就作