【文章內(nèi)容簡介】 標(biāo)志 指示 ISD 的錄、放操作已到達(dá)存儲器的未尾。 EOM 標(biāo)志只在放音中檢測到內(nèi)部的 EOM 標(biāo)志時 ， 此狀態(tài)位才置 1。 行地址時鐘 (RAC) 漏極開路輸出。每個 RAC 周期表示 ISD 存儲器的操作進(jìn)行了一行(ISD4004 系列中的存貯器共 2400 行 )。該信號 175ms 保持高電平 ， 低電平為 25ms。快進(jìn)模式下 ， RAC 的 ， 。該端可用于存儲管理技術(shù)。 外部時鐘 (XCLK) 本端內(nèi)部有下拉元件。芯片內(nèi)部的采樣時鐘在出廠前已調(diào)校 ， 誤差在 +1%內(nèi)。商業(yè)級芯片在整個溫度和電壓范圍內(nèi) ， 頻率變化 在 +%內(nèi)。工業(yè)級芯片在整個溫度和電壓范圍內(nèi) ， 頻率變化在 6/+4%內(nèi) ， 此時建議使用穩(wěn)壓電源。若要求更高精度 ， 可從本端輸入外部時鐘 (如前表所列 )。由于內(nèi)部的防混淆及平滑濾波器已設(shè)定 ， 故上述推薦的時鐘頻率不應(yīng)改變。輸入時鐘的占空比無關(guān)緊要 ， 因內(nèi)部首先進(jìn)行了分頻。在不外接地時鐘時 ， 此端必須接地。 自動靜噪 (AMCAP)當(dāng)錄音信號電平下降到內(nèi)部設(shè)定的某一閾值以下時 ， 自動靜噪功能使信號衰弱 ， 這樣有助于養(yǎng)活無信號 (靜音 )時的噪聲。通常本端對地接 1mF 的電容 ，構(gòu)成內(nèi)部信號電平峰值檢測電路的一部分。檢出的峰值電平與 內(nèi)部設(shè)定的閾值作比較 ，決定自動靜噪功能的翻轉(zhuǎn)點。大信號時 ， 自動靜噪電路不衰減 ， 靜音時衰減 6dB。 1mF的電容也影響自動靜噪電路對信號幅度的響應(yīng)速度。本端接 VCCA 則禁止自動靜噪。 SPI(串行外設(shè)接口 ) ISD4004 工作于 SPI 串行接口。 SPI 協(xié)議是一個同步串行數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議 ， 協(xié)議假定微控制器的 SPI 移位寄存器在 SCLK 的下降沿動作 ， 因此對 ISD4004 而言 ， 在時鐘止升沿鎖存 MOSI 引腳的數(shù)據(jù) ， 在下降沿將數(shù)據(jù)送至 MISO 引腳。協(xié)議的具體內(nèi)容為： (1) 所有串行數(shù)據(jù)傳輸開始于 SS 下降沿 ； (2) SS 在傳輸期間必須保持為低電平 ， 在兩條指令之間則保持為高電平 ； (3) 數(shù)據(jù)在時鐘上升沿移入 ， 在下降沿移出 ； (4) SS 變低 ， 輸入指令和地址后 ， ISD 才能開始錄放操作 ； (5) 指令格式是 (8 位控制碼 )加 (16 位地址碼 )； (6) ISD 的任何操作 (含快進(jìn) )如果遇到 EOM 或 OVF， 則產(chǎn)生一個中斷 ， 該中斷狀態(tài)在下一個 SPI 周期開始時被清除 ； (7) 使用 讀 指令使中斷狀態(tài)位移出 ISD 的 MISO 引腳時 ， 控制及地址數(shù)據(jù)也應(yīng)同步從 MOSI 端移入。因此要注意移入的數(shù)據(jù)是否與器件當(dāng)前進(jìn)行的操作兼容。當(dāng)然 ， 也允許在一個 SPI 周期里 ， 同時執(zhí)行讀狀態(tài)和開始新的操作 (即新移入的數(shù)據(jù)與器件當(dāng)前的操作可以不兼容 )； (8) 所有操作在運行位 (RUN)置 1 時開始 ， 置 0 時結(jié)束 ； (9) 所有指令都在 SS 端上升沿開始執(zhí)行。 信息快進(jìn) 用戶不必知道信息的確切地址 ， 就能快進(jìn)跳過一條信息。信息快進(jìn)只用于放音模哈爾濱理工大學(xué)?？粕厴I(yè)論文 8 式。放音速度是正常的 1600 倍 ， 遇到 EOM 后停止 ， 然后內(nèi)部地址計數(shù)器加 1， 指向下條信息的開始處。 上電順序 器件延時 TPUD(8kHz 采樣時 ， 約為 25 毫秒 )后才能開始操作。因此 ， 用戶發(fā)完上電指令后 ， 必須等待 TPUD， 才能發(fā) 出一條操作指令。 例如 ， 從 00 從處發(fā)音 ， 應(yīng)遵循如下時序 ： (1) 發(fā) POWERUP 命令 ； (2) 等待 TPUD(上電延時 )； (3) 發(fā)地址值為 00 的 SETPLAY 命令 ； (4) 發(fā) PLAY 命令。 器件會從此 00 地址開始放音 ， 當(dāng)出現(xiàn) EOM 時 ， 立即中斷 ， 停止放音。 如果從 00 處錄音 ， 則按以下時序 ： (1) 發(fā) POWER UP 命令 ； (2) 等待 TPUD(上電延時 )； (3) 發(fā) POWER UP 命令 (4) 等待 2 倍 TPUD； (5) 發(fā)地址值為 00 的 SETREC 命令 ； (6) 發(fā) REC 命令。 器件便從 00 地址開始錄音 ， 一直到出現(xiàn) OVF(存貯器末尾 )時 ， 錄音停止 [5]。 74HC138 芯片 74HC138 是一款高速 CMOS器件， 74HC138 引腳兼容低功耗肖特基 TTL(LSTTL)系列。如圖 23 所示。 74HC138 譯碼器可接受 3 位二進(jìn)制加權(quán)地址輸入 (A0， A1 和 A3)，并當(dāng)使能時，提供 8 個互斥的低有效輸出 (Y0 至 Y7)。 74HC138 特有 3 個使能輸入端：兩個低有效 (E1 和E2)和一個高有效 (E3)。除非 E1 和 E2 置低且 E3 置高，否則 74HC138 將保持所有輸出為高。利用這種復(fù)合使能特性，僅需 4 片 74HC138 芯片和 1 個反相器，即可輕松實現(xiàn)并行擴展，組合成為一個 132(5 線到 32 線 )譯碼器。任選一個低有效使能輸入端作為數(shù)據(jù)輸入，而把其余的使能輸入端作為選通端，則 74HC138 亦可充當(dāng)一個 8 輸出多路分配器，未使用的使能輸入端必須保持綁定在各自合適的高有效或低有效狀態(tài) [2]。 圖 23 74HC138 外部引腳圖 74HC138 與 74HC238 邏輯功能一致，只不過 74HC138 為反相輸出。 CD74HC138 ，CD74HC238 和 CD74HCT138， CD74HCT238 是高速硅柵 CMOS 解碼器，適合內(nèi)存地址哈爾濱理工大學(xué)?？粕厴I(yè)論文 9 解碼或數(shù)據(jù)路由應(yīng)用。 74HC138 作用原理于高性能的存貯譯碼或要求傳輸延遲時間短的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng) ， 在高性能存貯器系統(tǒng)中 ， 用這種譯碼器可以提高譯碼系統(tǒng)的效率。將快速賦能電路用于高速存貯器時 ， 譯碼器的延遲時間和存貯器的賦能時間通常小于存貯器的典型存取時間 ， 這就是說由肖特基鉗位的系統(tǒng)譯碼器所引起的有效系統(tǒng)延遲可以忽略不計。 HC138 按照三位 二進(jìn)制輸入碼和賦能輸入條件 ， 從 8 個輸出端中譯出一個低電平輸出。兩個低電平有效的賦能輸入端和一個高電平有效的賦能輸入端減少了擴展所需要的外接門或倒相器 ， 擴展成 24 線譯碼器不需外接門 ； 擴展成 32 線譯碼器 ， 只需要接一個外接倒相器。在解調(diào)器應(yīng)用中 ， 賦能輸入端可用作數(shù)據(jù)輸入端 [4]。 LM317 芯片 LM317 是美國國家半導(dǎo)體公司的三端可調(diào)正穩(wěn)壓器集成電路。 LM117/LM317 的輸出電壓范圍是 至 37V，負(fù)載電流最大為 。它的使用非常簡單，僅需兩個外接電阻來設(shè)置輸出電壓。此外它的線性 調(diào)整率和負(fù)載調(diào)整率也比標(biāo) 準(zhǔn)的固定穩(wěn)壓器好。LM117/LM317 內(nèi)置有過載保護、安全區(qū)保護等多種保護電路。通常 LM117/LM317 不需要外接電容，除非輸入濾波電容到 LM117/LM317 輸入端的連線超過 6 英寸 (約 15 厘米 )。使用輸出電容能改變瞬態(tài)響應(yīng)。調(diào)整端使用濾波電容能得到比標(biāo)準(zhǔn)三端穩(wěn)壓器高的多的紋波抑制比。 LM117/LM317 能夠有許多特殊的用法。比如 把調(diào)整端懸浮到一個較高的電壓上，可以用來調(diào)節(jié)高達(dá)數(shù)百伏的電壓，只要輸入輸出壓差不超過 LM117/LM317的極限就行。當(dāng)然還要避免輸 出端短路。還可以把調(diào)整端接到一個可編程電壓上，實現(xiàn)可編程的電源輸出。 特性簡介 ： 可調(diào)整輸出電壓低到 。保證 輸出電流。典型線性調(diào)整率 %。典型負(fù)載調(diào)整率 %。 80dB 紋波抑制比。輸出短路保護。過流、過熱保護。調(diào)整管安全工作區(qū)保護。標(biāo)準(zhǔn)三端晶體管封裝。 電壓范圍 ： LM117/LM317 至 37V 連續(xù)可調(diào)。 LM317 工作原理： LM317 的輸入最同電壓為 30 多伏，輸出電壓 ~32V 電流 不過在用的時候要注意功耗問題注意散熱問題。 LM317 有三個 引腳一個輸入一個輸出一個電壓調(diào)節(jié)。輸入引腳輸入正電壓 ， 輸出引腳接負(fù)載 ， 電壓調(diào)節(jié)引腳一個引腳接電阻(200 左右 )在輸出引腳 ， 另一個接可調(diào)電阻接于地 .輸入和輸出引腳對地要接濾波電容 . 當(dāng)穩(wěn)壓器離電源濾波器有一定的距離是 Cn 是必需的 Cn 對穩(wěn)定性而言不必要；但改進(jìn)瞬態(tài)響應(yīng) Vout=(1+R2/R1)+IadjR2 因為 Iadj 控制在小于 100ua，這 一項的誤差在多數(shù)應(yīng)用鐘可忽略 [3]。 硬件各模塊設(shè)計 電源電路 由于語音芯片 ISD4004 的工作電壓時 3V， 不同于單片機的 5V 工作電壓，所以就必須有電源電路， 提供 3V 的穩(wěn)定電壓，本電路才用 LM317 電源電路， 5V 進(jìn)， 3V 出的一個穩(wěn)壓電路，很適合于產(chǎn)品電源。利用電容濾波，使語音電路噪聲減少。電路圖如圖 24所示： 哈爾濱理工大學(xué)專科生畢業(yè)論文 10 圖 24 電源電路 LED 點陣顯示電路 在這次顯示電路的設(shè)計中使用了四個 8*8 LED 點陣，利用 74HC138 譯碼器的 EE2 低有效， E3 高電平有效進(jìn)行點陣行列的控制顯示， 然后通過單片機控制，進(jìn)行漢字的顯示 [9]。電路圖如圖 25 所示： 哈爾濱理工大學(xué)專科生畢業(yè)論文 11 圖 25 LED 點陣顯示電路 ISD4004 語音錄放音電路 語音錄放電路如下 ：使用的是 ISD40048MS 以及其外圍錄放電路，外圍電路相當(dāng)簡單。由于其可以進(jìn)行直接模擬信號的存儲，省去了信號模數(shù)轉(zhuǎn)換的相關(guān)電路，使得信號更加的穩(wěn)定、錄放音質(zhì)量好。同時單片 8 至 16 分鐘語音錄放，內(nèi)置微控制器串行通信接口， 3V 單電源工作，多段信息處理，工作電流 2530mA， 維持電流 1μA，不耗電信息保存 100 年 (典型值 )，高質(zhì)量、自然的語音還原技術(shù)， 10 萬次錄音周期 (典型值 )，自動靜噪功能，片內(nèi)免調(diào)整時鐘 ， 可選用外部時鐘。利用 9014 三極管對錄制語音進(jìn)行放大處理，同時通過 LM386 及喇叭，對輸出語 音信號進(jìn)行放大播放，讓語音質(zhì)量以及穩(wěn)定性更加高 [8]。 ISD4004 語音錄放電路 如圖 26 所示。 哈爾濱理工大學(xué)專科生畢業(yè)論文 12 圖 26 ISD4004 語音錄放電路 按鍵控制電路 利用按鍵與單片機相關(guān)引腳進(jìn)行連接，我們都知道單片機的引腳在工作狀態(tài)時無負(fù)載時均是高電平，故如果需要進(jìn)行相關(guān)控制，只需其通過按鍵與地連接，然后通過程序控制，當(dāng)按鍵按下時，程序控制其他的引腳高低變化，從而讓語音報站以及漢字顯示。電路圖如 圖 27 所示。 圖 27 按鍵控制電路圖 本章小結(jié) 本章節(jié)主要是對電路的硬件個部分的設(shè)計， 通過 STC89C52RC 單片機 芯片， ISD4004語音芯片 ， 74HC138 芯片 ，按鍵控制電路 的各部分硬件 相互組合使得該電路 功能設(shè)計基本完成。 從而實現(xiàn) 漢字顯示系統(tǒng) 系統(tǒng) .本章主要介紹由 LM317 芯片 與電源 電路 LED 點陣電路 ISD4004 語音 錄放音電路 ， 和一些主要的芯片 。 根據(jù)要求，設(shè)計中我們選用STC89C52RC 單片機。 哈爾濱理工大學(xué)?？粕厴I(yè)論文 13 第 3章 軟件部分的設(shè)計 軟件總體設(shè)計 基于 isd4004 語音報站顯示系統(tǒng)軟件設(shè)計的任務(wù)是在總體設(shè)計和硬件設(shè)計的基礎(chǔ)上，確定程序結(jié)夠、分配單片機內(nèi)部 ROM 資源和語音芯片資源、劃分功能模塊、進(jìn)行主程序和各模塊程序的設(shè)計 。利用相應(yīng)的軟件開發(fā)工具、程序語言 (C 語言 )對劃分的各功能模塊編寫控制程序，然后把各個模塊程序連接起來，成為一個完整的應(yīng)用程序，實現(xiàn)對單片機和語音芯片的初始化設(shè)置及相應(yīng)功能的控制，達(dá)到與硬件相結(jié)合，實現(xiàn)對語音錄放報站以及漢字顯示功能。 整個程序包括主程序和延時子程序以及 ISD 語音錄放程序等幾部分。 STC89C52RC單片機提供了用戶按鍵、顯示和 ISD4004 所需接口。它接收擊鍵功作，并將相應(yīng)指令傳給 ISD4004，同時監(jiān)控 ISD4004 的中斷輸出。當(dāng)開關(guān)閉合時，讀取 ISD4004 的狀態(tài)寄存器，從而根據(jù) OVF 和 EOM 的狀態(tài)進(jìn)行相應(yīng)的處理。當(dāng) OVF=1，即存儲器溢出時，則不管當(dāng)前為何種狀態(tài)均將 ISD4004 的地址置零，并繼續(xù)運行原指令；當(dāng) EOM=1 時，當(dāng)前狀態(tài)只可能為放音或快進(jìn)，若為快進(jìn)則置為放音態(tài)，并繼續(xù)運行。如此設(shè)計便實現(xiàn)了循環(huán)錄放的功能，同時在快進(jìn)時，自動停止在下一個語音段開始處，并繼續(xù)放音。流程圖如圖 31 所示。 哈爾濱理工大學(xué)專科生畢業(yè)論文 14 開 始單 片 機 、 語 音 芯 片 初 始 化設(shè) 置 允 許 外 部 中 斷 T 0 ,并 打 開 全 局 中 斷 允 許 位按 鍵 掃 描P R 是 否 為 1 ？R E C 模 式A N 鍵 是 否 按 下 ？錄 制 語 音停 止 鍵 是 否 按 下 ？ 停 止 鍵 是 否 按 下 ？漢 字 滾 動 顯 示錄 音 播 放A N 鍵 是 否 按 下 ？P L A Y 模 式Y(jié)NNNNNNYY 圖 31 主程序流程圖 軟件各模塊設(shè)計 延時子程序 為了精確的控制單總線接口的特殊時序要求，延時函