【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 MCS51 系列的單片機(jī)在指令系統(tǒng)和引腳上完全兼容； 片內(nèi)有 4k 字節(jié)在線可重復(fù)編程快擦寫(xiě)程序存儲(chǔ)器； 全靜態(tài)工作 ,工作范圍 :0Hz～ 24MHz； 三級(jí)程序存儲(chǔ)器加密； 128 8 位內(nèi)部 RAM； 32 位雙向輸入輸出線； 兩個(gè)十六位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 五個(gè)中斷源 ,兩級(jí)中斷優(yōu)先級(jí)； 一個(gè)全雙工的異步串行口； 間歇和掉電兩種工作方式。 （ 2） AT89C51 的功能描述： AT89C51 是一種低損耗、高性能、 CMOS 八位微處理器，片內(nèi)有 4k 字節(jié)的在線可重復(fù)編程、快速擦除快速寫(xiě)入程序的存儲(chǔ)器，能重復(fù)寫(xiě)入 /擦除 1000 次，數(shù)據(jù)保存時(shí)間為十年。它與 MCS51 系列單片機(jī)在指令系統(tǒng)和引腳上完全兼容，不僅可完全代替MCS51 系列單片機(jī)，而且能使系統(tǒng)具有許多 MCS51 系列產(chǎn)品沒(méi)有的功能。 AT89C51 可構(gòu)成真正的單片機(jī)最小應(yīng)用系統(tǒng)，縮小系統(tǒng)體積，增加系統(tǒng)的可靠性，降低系統(tǒng)的成本。只要程序長(zhǎng)度小于 4K，四個(gè) I/O 口全部提供給用戶?？捎?5V電壓編程 ,而且擦寫(xiě)時(shí)間僅需 10 毫秒，僅為 8751/87C51 的擦除時(shí)間的百分之一 ,與 8751/87C51的 12V電壓擦寫(xiě)相比，不易損壞器件，沒(méi)有兩種電源的要求，改寫(xiě)時(shí)不拔下芯片，適合許 多嵌入式控制領(lǐng)域。工作電壓范圍寬（ ~6V），全靜態(tài)工作，工作頻率寬在 0Hz～24MHz 之間，比 8751/87C51 等 51 系列的 6MHz～ 12MHz 更具有靈活性 ,系統(tǒng)能快能慢。AT89C51 芯片提供三級(jí)程序存儲(chǔ)器加密，提供了方便 靈活而可靠的硬加密手段，能完全保證程序或系統(tǒng)不被仿制。 P0 口是三態(tài)雙向口 ,通稱數(shù)據(jù)總線口 ,因?yàn)橹挥性摽谀苤苯佑糜趯?duì)外部存儲(chǔ)器的讀 /寫(xiě)操作。 （ 3） AT89C51 引腳功能： AT89C51 單片機(jī) 40 引腳分布如 圖 。 AT89C51 是一種低損耗、高性能、 CMOS 八位微處 理器，片內(nèi)有 4k 字節(jié)的在線可重復(fù)編程、快速擦除快速寫(xiě)入程序的存儲(chǔ)器，能重復(fù)寫(xiě)入 /擦除 1000 次，數(shù)據(jù)保存時(shí)間為十年。它與 MCS51 系列單片機(jī)在指令系統(tǒng)和引腳上完全兼容，不僅可完全代 替 邵陽(yáng)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 12 MCS51 系列單片機(jī)，而且能使系統(tǒng)具有許多MCS51 系列產(chǎn)品沒(méi)有的功能。 AT89C51 可構(gòu)成真正的單片機(jī)最小應(yīng)用系統(tǒng)，縮小系統(tǒng)體積，增加系統(tǒng)的可靠性，降低系統(tǒng)的成本。 只要程序長(zhǎng)度小于 4K，四個(gè) I/O 口全部提供給用戶。 可用 5V電壓編程 ,而且擦寫(xiě)時(shí)間僅需 10 毫秒，僅為8751/87C51 的擦除時(shí)間的百分之一 ,與 8751/87C51的 12V 電壓擦寫(xiě)相比，不易損壞器件，沒(méi)有兩種電源的要求，改寫(xiě)時(shí)不拔下芯片，適合許多嵌入式控制領(lǐng)域。工作電壓范圍寬（ ~6V），全靜態(tài)工作，工作頻率寬在 0Hz～ 24MHz 之間，比 8751/87C51 等51 系列的 6MHz～ 12MHz 更具有靈活性 ,系統(tǒng)能快能慢。 AT89C51 芯片提供三級(jí)程序存儲(chǔ)器加密，提供了方便靈活而可靠的硬加密手段，能完全保證程序或系統(tǒng)不被仿制。 P0口是三態(tài)雙向口 ,通稱數(shù)據(jù)總線口 ,因?yàn)橹挥性摽谀苤苯佑糜趯?duì)外部存儲(chǔ)器的讀 /寫(xiě)操作。 DTMF 接收 譯碼 電路 設(shè)計(jì) 1 DTMF信號(hào) DTMF 雙音多頻信號(hào)是目前在按鍵電話 (固定電話、移動(dòng)電話 )、程控交換機(jī)及無(wú)線通信設(shè)備中廣泛應(yīng)用的一種信號(hào)。它是一組由高頻信號(hào)與低頻信號(hào)疊加而成的組合信號(hào) ,CCITT 和我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)都規(guī)定了電話鍵盤按鍵與雙音多頻信號(hào)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，如表 1 所示。在表中顯示 ,電話鍵盤上的任何一個(gè)鍵都由兩個(gè)都互不為諧波關(guān)系的頻率組成，因此表 2 P3口的第二功能 圖 AT89C51 芯片引腳分布 邵陽(yáng)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 13 每一個(gè)按鍵對(duì)應(yīng)的一組頻率都能夠唯一地被辨認(rèn)出來(lái)。 每個(gè)號(hào)碼所對(duì)應(yīng)的兩個(gè)頻率互不為整數(shù)比。高頻率群中的最高頻率 1633Hz 為備用頻率，這樣就變?yōu)?7 中取 二的方式，只有 12 個(gè)號(hào)碼。這 12 個(gè)號(hào)碼代表阿拉伯?dāng)?shù)字“ 0” ~“ 9”以及符號(hào)“ *”和“ ”，通常這 12 個(gè)號(hào)碼足夠用了。其中符號(hào)“ *”、“ ”用于表示 特殊功能，如“重發(fā)”、“暫?！钡?。如按“ 5”時(shí)高頻群頻率 1336Hz 與低頻群頻率 770Hz同時(shí)輸出。采用十六鍵時(shí)高頻群頻率 1633Hz 系備用頻率，（ A） ~（ D）預(yù)定為數(shù)據(jù)通信等其它功能。 2 DTMF解碼芯片 — MT8870 DTMF 信號(hào)接收器又稱為 DTMF 解碼器，它的功能是把 DTMF 信號(hào)變換為二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)。利用這些數(shù)字信號(hào)借助邏輯電路進(jìn)行控制，在程控電話系統(tǒng)中它往往接在交換機(jī)中。目前雙音多頻產(chǎn)品多屬于 CMOS 集成產(chǎn)品，國(guó)際上一些主要器件產(chǎn)品廠商或公司均有代表性的 DTMF 接收器。如 MITEL 公司 MT8870、 M8870、 MH88305 與 MK5091等。這些 DTMF 產(chǎn)品集成度高、體積小、抗干擾能力強(qiáng)，并且中間傳輸 的是兩個(gè)音頻信號(hào)，最后輸出的是二進(jìn)制編碼信號(hào)，便于與微型計(jì)算機(jī)接口。 fLOW fHIGH KEY TOE Q4 Q3 Q2 Q1 697 1209 1 1 0 0 0 1 697 1336 2 1 0 0 1 0 697 1477 3 1 0 0 1 1 770 1209 4 1 0 1 0 0 770 1336 5 1 0 1 0 1 770 1477 6 1 0 1 1 0 852 1209 7 1 0 1 1 1 852 1336 8 1 1 0 0 0 852 1477 9 1 1 0 0 1 941 1209 0 1 1 0 1 0 941 1336 * 1 1 0 1 1 941 1477 1 1 1 0 0 697 1633 A 1 1 1 0 1 770 1633 B 1 1 1 1 0 852 1633 C 1 1 1 1 1 941 1633 D 1 0 0 0 0 ─ ─ ANY 0 Z Z Z Z 表 1 MT8870數(shù)字編碼表 邵陽(yáng)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 14 本系統(tǒng)選取的 MT8870是 MITEL公司生產(chǎn)的 DTMF信號(hào)接收器，是 COMS大規(guī)模集成電路芯片， MT8870 的內(nèi)部集頻帶分離濾波器與數(shù)字解碼功能為一體，濾波部分用開(kāi)關(guān)電容技術(shù)，分成高頻群及低頻群濾波器，解碼器使用數(shù)字計(jì)數(shù)器技術(shù)檢測(cè)把全部 16 個(gè) DTMF 音調(diào)解碼成四位二進(jìn)制碼。由于它內(nèi)部有差動(dòng)放大器、時(shí)鐘振蕩器和鎖存三態(tài)總線接口，所以減少了該集成電路外部器件的數(shù)目。其它內(nèi)部結(jié)構(gòu)見(jiàn)附錄。 3 MT8870 引腳功能簡(jiǎn)介 1） MT8870 各引 腳的的分布情況如有 圖 所示。 2）引腳功能如下： IN+：為運(yùn)算放大器同相輸入端； IN：為運(yùn)算放大器反相輸入端； GS：為增益選擇，它為內(nèi)部運(yùn)算放大器的 輸出端與前端連接反饋電阻提供通道； VREF：為基準(zhǔn)電壓輸出端，標(biāo)準(zhǔn)值 VDD/2 用來(lái)給內(nèi)部運(yùn)放輸入端加偏置； INH、 PWDN：為內(nèi)部連接端，大多接到 VSS。 OSC 2：分別為時(shí)鐘輸入端及時(shí)鐘輸出端，這兩腳之間接一個(gè) 的石英晶體組成內(nèi)部振蕩電路。 VSS：為負(fù)電源輸入端，大多數(shù)情況該端接公共地。 TOE：為三態(tài)輸出 使能輸入端，該端為邏輯高時(shí)使能 Q0Q3 有輸出。 Q1Q4：為三態(tài)數(shù)據(jù)輸出端，當(dāng) TOE 為使能時(shí)，提供與最接近接收到的有效音調(diào)對(duì)相對(duì)應(yīng)的四位二進(jìn)制碼。 StD：為延時(shí)導(dǎo)引輸出端，當(dāng)一個(gè)被收到的音調(diào)對(duì)已被寄存并且鎖存器的輸出已被校正時(shí)，該端為邏輯高，當(dāng) St/GT 端電壓降到低于 VRS 時(shí)，該端轉(zhuǎn)換為邏輯低。 ESt：為早期導(dǎo)引輸 出端，表示有效音調(diào)頻率的檢測(cè)。一旦數(shù)字算法檢測(cè)到一個(gè)有效的音調(diào) （信號(hào)狀態(tài)），該端就出現(xiàn)高電平，信號(hào)狀態(tài)的任何減小將導(dǎo)致 EST 轉(zhuǎn)換為邏輯低。 St/GT：為導(dǎo)引輸入 /保護(hù)時(shí)間輸出。它是一個(gè)雙 向端， StD 檢測(cè)出一個(gè)大于 VTSt 的電壓，器件寄存所檢測(cè)到的音調(diào)對(duì)并校正鎖存器輸出； StD 端檢測(cè)出一個(gè)小于 VTSt 的電壓，器件自由地接收一個(gè)新的音調(diào)對(duì)。 GT 輸出的作用是重復(fù)外部導(dǎo)引時(shí)間常數(shù)。 VDD：為正電源輸入端，規(guī)定 VDD 為 5V。 4 MT8870 芯片與單片機(jī)的接口電路 1） MT8870 是雙直插式 DTMF 信號(hào)接收處理專用集成電路。 圖 MT8870 的引腳分布 邵陽(yáng)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 15 MT8870 電路的基本特性是實(shí)現(xiàn) DTMF 信號(hào)分離濾波和譯碼功能，輸出相應(yīng)的 16種 DTMF 頻率組合的 4 位并行二進(jìn)制碼（如表 1 所示）。電路輸出的二進(jìn)制碼 Q1— Q4由 數(shù)據(jù)輸出允許端 TOE 控制。 TOE 為高電平時(shí)， Q1Q4 輸出與當(dāng)前輸入的 DTMF 信號(hào)相對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制碼；低電平時(shí)， Q1～ Q4 端呈高阻狀態(tài)。運(yùn)放和 R R C1 組成一反相放大器，對(duì)輸入的 DTMF 信號(hào)進(jìn)行隔離放大，其增益 K=－ R2/R5，改變 R2 的值可變?cè)鲆娴拇笮?，但增益不宜過(guò)大，一般 K 值取為 1～ 5，輸入的 DTMF 信號(hào)的幅度應(yīng)在～ 883mV之間。 4 端為 VREF為基準(zhǔn)電壓輸出端，取值 VDD/2=。 2） MT8870 與 AT89C51 單片機(jī)的接口電路 MT8870 與單片機(jī) 接口電路如圖 所示： 輸入的 DTMF 信號(hào)經(jīng) MT8870 解調(diào)后，在 StD 端產(chǎn)生一個(gè)控制輸出信號(hào)，該信號(hào)輸出端與單片機(jī) AT89C51 的外部中斷輸入端 INT1 相連，當(dāng)該信號(hào)發(fā)生由 1 到 0 的跳變時(shí)，中斷標(biāo)志 IE1（中斷安排為下降沿觸發(fā)方式），設(shè)置中斷標(biāo)志為 1，當(dāng) AT89C51響應(yīng)中斷后，產(chǎn)生一個(gè) RD 信號(hào)，經(jīng)相反之后使 MT8870 的 TOE 端產(chǎn)生一個(gè)高電平脈沖信號(hào)，該信號(hào)使 MT8870 的數(shù)據(jù)輸出端 Q1— Q4 由原來(lái)的高阻狀態(tài)變?yōu)榕c當(dāng)前輸入的雙音頻信號(hào)相對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制編碼信號(hào)， AT89C51 通過(guò) P1 口將該二進(jìn)制數(shù)讀 入并保存在數(shù)據(jù) RAM 區(qū)。 語(yǔ)音 電路設(shè)計(jì) 基于 DTMF 遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)利用語(yǔ)音提示電路實(shí)現(xiàn)用戶和系統(tǒng)之間的交流。 語(yǔ)音模塊由 語(yǔ)音存儲(chǔ)模塊和功放模塊 組成 ， 用戶在語(yǔ)音的提示下進(jìn) 行操作。首先存儲(chǔ)若干段系統(tǒng)提示音，由單片機(jī)判斷用戶輸入的信息，再 對(duì)語(yǔ)音提示電路進(jìn)行尋址 ,播放相應(yīng)的提示音，提示用戶進(jìn)行下一步操作。 1 ISD4004 語(yǔ)音存儲(chǔ) 芯片 （ 1） ISD4004 簡(jiǎn)介 圖 MT8870與單片機(jī)的連接圖 V D DV S SGSI N HQ1Q2Q3Q4O S C 1O S C 2T O ES T DE S TS T / G TV R E FP W D NIN +IN P 1. 0P 1. 1P 1. 2P 1. 3A T 8 9 C 5 1R\ D \I\ N \ T \ 1\30 0K R3 μ FC210 0K R510 0K R410 0K R2C1 μ FC3 1μ FM T 8 8 7 0信號(hào)輸入3. 57 95 V C CV C C10 0K R1邵陽(yáng)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 16 ISD4004 是美國(guó) ISD 公司制造的一種新款語(yǔ)音芯片。 與 ISD 其它系列語(yǔ)音產(chǎn)品不同的是， ISD4004 是一種微控制器“從”設(shè)備，而“主”控制器可以 是內(nèi)置有 SPI 兼容接口的微控制器，也可以用 I/O 仿真 SPI 通信協(xié)議。該芯片的所有操作必須由微控制器控制，操作命令可通過(guò)串行通信接口（ SPI 或 Microwire）送入。 它采用了“多級(jí)存儲(chǔ)”等專利技術(shù)。該系列的特點(diǎn)是錄音時(shí)間長(zhǎng)。它的片內(nèi)含大容量的 FLASH memory(2840K),一片電路就能實(shí)現(xiàn)最長(zhǎng)達(dá) 16 分鐘的錄放音。根據(jù)存儲(chǔ)時(shí)間不同，同一系列的型號(hào)芯片的性能也有不同，表 3 所示。 表 3 ISD4004系列型號(hào)與性能對(duì)照表 ISD4004 系列工作電壓為 3V，單片錄放時(shí)間為 8～ 16 分鐘，音質(zhì)好，適用 于移動(dòng)電話及其它便攜式電子產(chǎn)品中。 其工作電流的典型值為：放音時(shí)， ICC=25mA；錄音時(shí)，ICC=30mA；靜態(tài)電流只有 1μ A。存儲(chǔ)語(yǔ)音信息能保留 100 年，可錄放語(yǔ)音 10 萬(wàn)次。通過(guò)串行外設(shè)接口 SPI 與單片機(jī)連接，可實(shí)現(xiàn)對(duì)語(yǔ)音芯片更加靈活的尋址和控制，同時(shí)減少芯片的引出端數(shù)，提高了芯片的使用靈活性。 由于聲音錄放采用了 ChipCorded 專利技術(shù) ,即聲音無(wú)須 A/D轉(zhuǎn)換和壓縮就可直接存儲(chǔ) ,不存在 A/D轉(zhuǎn)換誤差 ,在一個(gè)記錄位 (BIT)可存儲(chǔ)多達(dá) 250級(jí)聲音信號(hào) ,相當(dāng)