【正文】 制總線、地址總線、數(shù)據(jù)總線 ) 的連接。圖 2 所示是一個 A/ D 轉(zhuǎn)換器與單片機的 AT89C51接口電路。其中 ,AD574 是 1 個完全的單片式 12位逐次比較型A /D 轉(zhuǎn)換器 , 它帶有可以直接與 8 位或 16 位總線接口的三態(tài)緩沖器 ,因而不需要再加鎖 存器。由于 AD574 片內(nèi) 自帶高精度參考電壓和時鐘 , 因此不需要外部電路和時鐘就可全速工作 , 是一種比較常用的中速 A / D 轉(zhuǎn)換芯片。 AD574 完成 1 次全 12 位轉(zhuǎn)換最多需要 35μ s ,適合于轉(zhuǎn)換速率低于 30kb /s 的應用領(lǐng)域。 AT89C51 單片機是 MCS 51的典型代表。由于該接口系統(tǒng)要求各路信號測量同步 , 即同時啟動各 A / D 轉(zhuǎn)換器進行轉(zhuǎn)換 [23]。因此 , 8031必須完成同時啟動、分別讀出轉(zhuǎn)換結(jié)果的任務(wù)。 現(xiàn)將 AT89C51 的主要任務(wù)分述如下 : (1) 接收主機的采樣命令。即利用 P1. 7 口并采用查詢 方式等待主機發(fā)出采樣命令 , 當其為低電平時 ,啟動采樣過程。 (2) 啟動采樣。 AT89C51 利用 P2. 7 經(jīng)過反相后控制 AD574 的讀出和啟動轉(zhuǎn)換控制線 R / C , 并再經(jīng)過與非門和反相器來控制片選線 CS(低電平有效 ) 。當 為高電平時 ,所有 AD574 都處于待啟動狀態(tài) , 即設(shè)定各 AD 的啟動地址均 FFFFH。 AT89C51 的 WR、 RD 經(jīng)過與非門接到 AD574 的使能端 ,任意有效信號都會使能 AD。 (3) 讀取并存儲轉(zhuǎn)換結(jié)果。所有 AD 轉(zhuǎn)換結(jié)束與否的判斷均由 P1 口的低 4 位來進行 ,當?shù)?4 位均為低電平時 , 表示所有轉(zhuǎn)換都已結(jié)束。需要對轉(zhuǎn)換器分配地址 ,以逐一讀出轉(zhuǎn)換結(jié)果。進行讀取操作時 ,地址應為對應存儲器單元的操作地址 , 因為存儲器單元地址的末尾 2 位數(shù)依次為 00、 0 11 , 因此 ,對單元操作也就是表示對相應編號的 A / D 轉(zhuǎn)換器進行了讀操作。這種方式可以使系統(tǒng)所能操作的 A /D 數(shù)達 10 片之多。 (4) 向主機發(fā)出中斷申請。在當前存儲區(qū)滿后 ,要向主機發(fā)出中斷請求 , 以向主機傳送數(shù)據(jù)。因為每一存儲區(qū)為 1kB , 所以 , 利用存儲數(shù)據(jù)時 , 的狀態(tài)可以判斷是否已被完全占用。在圖 2 中 ,由于 AD574 片內(nèi)有時鐘 ,故無需外加時鐘信號。該電路采用單極性輸入方式 , 可對 0～ 10V或 0～ 20V模擬信號進行轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換結(jié)果的高 8位從 D11～ D4 輸出 ,低 4 位從 D3～ D0 輸出 ,并且直接和單片機的數(shù)總線相連。轉(zhuǎn)換遵循左對齊原則 ,D3～ D0 應接單片機數(shù)據(jù)總線的高半字節(jié)。為了 實現(xiàn)啟動 A /D 轉(zhuǎn)換和轉(zhuǎn)換結(jié)果的讀出 , AD574 的片選信號 CS 由地址總線的次低位 A1( P0. 1) 提供 , 在讀寫時 ,A1 應設(shè)置為低電平。 AD574 的 CE 信號由單片機的 WR 和 A7( P0. 7) 經(jīng)一級或非門產(chǎn)生。 R /C 則由 RD 和 A7 經(jīng)一級或非門提供。可見在讀寫時 ,A7亦應為低電平。輸出狀態(tài)信號 STS 接到 P3. 2 端可供單片機查詢判斷 A / D 轉(zhuǎn)換是否結(jié)束。 AD574 的 A0由地址總線的最低位 A0( P0. 0) 控制 ,可用于實現(xiàn)全 12 位轉(zhuǎn)換 ,并將 12 位數(shù)據(jù)分兩次送入數(shù)據(jù)總線。 圖 單片機 AT89C51與 AD574的接口圖 存儲器的選取 在數(shù)字化語音存儲與回放的設(shè)計中可用 AT29C040 Flash存儲器 來存儲時間 ， AT29C040 具有在線可擦寫、非揮發(fā)性、信息保存可靠、存儲容量大等優(yōu)點，每片的容量為 512K 字節(jié)，它是國外最新產(chǎn)品，該產(chǎn)品的讀寫一般與 RAM 相同，由于 89C51 一般能尋址 64K 字節(jié) [24]。所以需要利用 P1 口進行地址擴寬，本系統(tǒng)中另加三根線（ 、 、 ），作地址線用，使尋址空間擴展到 512K 字節(jié)，并分別采用分而管理方式分配內(nèi)存，即在總線輸出地址之前，先對外加的 3 根高位地址選頁，然后在所選頁中進行輸入輸出操作。 AT29C040 讀取時間僅為 70ns，單一 +5V電 源，雙 8k字節(jié)的引導區(qū)，內(nèi)部程控定時器，硬件和軟件數(shù)據(jù)保護功能，快速扇出程序周期 10ms，低功耗：待機為 100uA，啟動工作為 50mA， 10000次擦寫次數(shù)。輸入輸出全兼容 CMOS 和 TTL 電路 [25]。 圖 AT29C040 引腳如下 對數(shù)字化語音存儲與回放系統(tǒng)的 ? ? ? ?sffff /sin// ?? 校正 首先對頻域中的 ? ? ? ?ss ffff /sin// ?? 函數(shù)進行分析 , ? ? ? ?ss ffff /sin// ?? 在頻域 30~4030H 范圍內(nèi)的曲線如圖所示。由圖可見，它近似于阻帶內(nèi)增益變化極為緩慢近于恒定的高通濾波器。進一步分析可知，該曲線在頻率很高處有大幅度的下降，故可用帶通濾波器來擬合該曲線，由于受單片機數(shù)據(jù)運算處理能力? ? 的限制，數(shù)字濾波不易實現(xiàn)，故這里采用硬件濾波，濾波電路如圖所示。 圖 函數(shù)分析圖 圖 濾波電路 該濾波網(wǎng)絡(luò)采用簡單的無源濾波網(wǎng)絡(luò)即可實現(xiàn)，圖中 1C 、 1R 構(gòu)成初始放大倍數(shù)近乎恒定的網(wǎng)絡(luò) .觀察到 ? ? ? ?ss ffff /// ?? 在頻率較高處有大幅度的衰減 ,故該網(wǎng)絡(luò)還應滿足在頻率較高處的衰減特性，考慮到對于聲音信號，過多的高頻分量只能增加噪聲，所以后接 2R 、 2C 構(gòu)成低通濾波器，截止頻 率設(shè)在 ? 100Hz。 該網(wǎng)絡(luò)在頻域由 30Hz 起，增益緩慢增大，到 處幅頻。 3 程序設(shè)計： 單片機 AT89C51 通過片選方式讀 A/D 轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)、寫數(shù)據(jù)存儲器以及將數(shù)據(jù)送入 D/A 轉(zhuǎn)換器。錄音時 AT89C51 通過定時器 0T 控制采樣頻率。定時將 A/D 轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)存儲器中。放音時，單片機 AT89C51 通過定時器 0T 控制，定時的將數(shù)據(jù)從數(shù)據(jù)存儲器中取出送往 D/A 轉(zhuǎn)換器進行數(shù)摸轉(zhuǎn)換。 圖 定時器 1 中斷服務(wù)程序流程圖 定時器 1 中斷入口 讀取定時器服務(wù)標志位 00HHHH 00H 00H 00H 以 方 式 0 錄 音 以 方 式 1 錄 音 以 方 式 2 錄 音 以 方 式 3 錄 音 等待返回 圖 鍵盤中斷程序流程 鍵盤中斷入口 讀鍵值 08H 08H 08H 08H 08H 其他 設(shè)置方式0錄音標志 設(shè)置方式1錄音標志 設(shè)置方式2錄音標志 設(shè)置錄音回放標志 開定時器 1 中斷 置位自動錄音標志位 返 回 等 待 主程序如下： BZ1: EQU 20H BZ2: EQU 21H BZ3: EQU 22H MOV 20H, 00H MOV 21H, 00H MOV 22H, 00H SETB EA SETB 1T SETB EX0 MAIN: MOV R1, 80H MAIN0: MOV A, 20H CJNE A, 01H, MAIN1 JMP CC MAN1: MOV A, 21H CJNE A, 01H, MAIN2 JMP FF MAIN2: MOV DPTR, 0EFFFH MOVX A, @DPTR MOV DPTR, 0DFFFH MOVX @DPTR, A MOV DPTR, 0BFFFH MOV A, R1 DEC A MOV R1, A CJNE A, 00H, MAIN0 JMP MAIN CC: MOV 21H, 00H MOV R2, 0FFH MOV R3, 0FFH CC0: MOV A, 22H MOV R1, 80H CJNE A,00H, CC1 MOV 22H, 00H JMP MAIN CC1: MOV DPTR, 0FFF7H MOVX A, @DPTR MOV DL, R2 MOV DH, R3 MOVX @DPTR, A DEC R2 C