【正文】 自動(dòng)增益控制(AGC)電路控制預(yù)放大器的增益在 15~24DB 之間。禍合電容值和該端內(nèi)阻決定語音信號(hào)通頻帶下限頻率；MIC REF 是話筒參考輸入端，MIC REF 是預(yù)放大器的反相輸入端，配合外電路可使片上預(yù)放大器具有較高的噪聲抑制比和共模抑制比。ANA IN 是模擬信號(hào)輸入端，對(duì)于話筒輸入，ANA IN 引腳應(yīng)通過外部電容與 ANA OUT 引腳連接，若為外部輸入信號(hào)，則要直接通過電容禍合到此端。偶合電容決定片上控制預(yù)放大器通頻帶的下限頻率。ANA OUT 是預(yù)放大器的輸出端，預(yù)放大器的電壓增益取決于 AGC 電平，對(duì)于小信號(hào)輸入電平，其增益最大為 24DB，對(duì)于強(qiáng)信號(hào)，增益較低。AGC 是自動(dòng)增益控制端，AGC 動(dòng)態(tài)地調(diào)整預(yù)放大器增益，使加至 MIC 輸入端的非失真信號(hào)的范圍擴(kuò)展。內(nèi)阻抗(5kΩ)和外部電容決定 AGC 的響應(yīng)時(shí)間，外部電容和外部電阻的 RC 時(shí)間常數(shù)決定 AGC 的釋放時(shí)間。SP+，SP是喇叭輸出端，該端可直接驅(qū)動(dòng) 16Ω 喇叭?？刹捎秒p端輸出驅(qū)動(dòng)喇叭，也可采用單端輸出驅(qū)動(dòng)喇叭，不過雙端輸出信號(hào)的功率是單端的四倍，單端輸出需要該腳與喇叭之間串接 100181。F 的交流禍合電容，錄音期間該輸出端保持高阻狀態(tài)。XCLK 是外SP15VCA6MI7REF8G9N20OUTLY34DXK+圖 ISD1420 管腳圖接時(shí)鐘輸入端，ISD1420 具有內(nèi)部時(shí)鐘，一旦接入外部時(shí)鐘，內(nèi)部時(shí)鐘會(huì)自動(dòng)失去作用。如果不用外部時(shí)鐘該引腳應(yīng)當(dāng)接地，一般不推薦使用外部時(shí)鐘，除非要求時(shí)鐘信號(hào)特別精確。RECLED 是工作狀態(tài)指示端，在錄音或放音時(shí)該端輸出低電平，可驅(qū)動(dòng)一個(gè)LED 來指示狀態(tài)。PLAYE 是邊沿觸發(fā)放音控制端，該端輸入一低脈沖，芯片即進(jìn)入放音狀態(tài)，直至遇到信息結(jié)束標(biāo)記(EOM)或到存儲(chǔ)空間的末尾時(shí)回放過程結(jié)束，電路自動(dòng)進(jìn)入準(zhǔn)備狀態(tài)?；胤胚^程中 PLAYE 變化不會(huì)影響回放過程。PLAYL 是電平觸發(fā)放音控制端，該端電平變?yōu)榈碗娖讲⒈３?，芯片進(jìn)入放音狀態(tài)，放音過程持續(xù)到該端電平由低變高或遇到信息結(jié)束標(biāo)記(EOM )，結(jié)束后電路進(jìn)入準(zhǔn)備狀態(tài)。REC 是錄音觸發(fā)端，REC 一旦變?yōu)榈碗娖?，芯片就進(jìn)入錄音狀態(tài)，REC 的權(quán)限優(yōu)先于 PLAYE 和 PLAYL，在放音期間若遇 REC 接低電平時(shí)，放音就會(huì)立即停止并轉(zhuǎn)入錄音狀態(tài)開始錄音。錄音期間 REC 應(yīng)始終保持低電平，REC 變高或存儲(chǔ)空間變滿時(shí)錄音過程結(jié)束，這時(shí)在錄音截止的地方會(huì)記錄一個(gè)信息結(jié)束標(biāo)記(CEOM)。VCCD，VCCA 是數(shù)字電源正端和模擬電源正端，為了減小片內(nèi)噪聲，芯片中模擬電路和數(shù)字電路在內(nèi)部是分開的，應(yīng)用時(shí)兩個(gè)電源引腳應(yīng)離電源盡可能的近，而且電源的去藕電容應(yīng)離引腳越近越好。VSSD，VSS 是數(shù)字地和模擬地。 ISD1420 與單片機(jī)接口電路設(shè)計(jì)ISD1420 與 AT89C51 的接口電路主要考慮地址線 A0~A7 以及 REC 和 PLAYE 的連接。本系統(tǒng)中采用 AT89C51 的 P1 口的五根 I/O 線與其相連，具體接口電路如圖 所示。圖 ISD1420 與單片機(jī)的接口電路ISD1420 可以實(shí)現(xiàn)分段錄音，分段錄音時(shí) A0~A7 用作地址輸入線，A6，A7 不可同時(shí)為高電平，所以地址范圍為 00000000~100111111，即為十進(jìn)制碼 0~159 共 160 個(gè)數(shù)值，這表明 ISD1420 的 EEPROM 最多可被劃分為 160 個(gè)存貯單元，可錄放多達(dá) 160段語音信息。由 A0~A7 決定：T= (128A7+64A6+32A5+16A4+8A3+4kA2+2A1+1A0)例如選擇從 5s 處開始錄音，則所需的地址為 00l0l000B，因此只要將上述地址配置給 A0~A7 即可。在本報(bào)警器的設(shè)計(jì)中將 20s 的存儲(chǔ)時(shí)間分為 3 段，第一段為 7s，錄放起始地址為 00000000B，用于存儲(chǔ)有關(guān)非法入室的報(bào)警信息；第二段為 7s，錄放起始地址為 00111000B，用于存儲(chǔ)有關(guān)火災(zāi)的報(bào)警信息；第三段為 6s，錄放起始地址為01110000B，用于存儲(chǔ)有關(guān)煤氣泄漏的報(bào)警信息。由這 3 段地址可以看出，A7，A2，A1 和 A0 均為 0，因此可以將它們接地，只用 AT89C51 的 4 根口線進(jìn)行控制即可。ISD1420 在 14，15 將語音輸出，它可以直接驅(qū)動(dòng) 8Ω 的喇叭，設(shè)計(jì)系統(tǒng)要求將語音信號(hào)通過電話線傳送，因?yàn)?ISD1420 的輸出信號(hào)與電話線上傳送的信號(hào)不匹配，所以先要經(jīng)過放大電路才能與電話線連接，電路如圖 所示。將 SP+輸出的信號(hào)放大，而 SP引腳懸空。語音信號(hào)放大后通過電話線接口電路與電話線相連即可實(shí)現(xiàn)語音信號(hào)的傳送。 R2314CLMADSP+OUT圖 ISD1420 的語音信號(hào)放大電路 語音電路的軟件設(shè)計(jì)ISD1420 的編程相對(duì)較簡單，主要考慮不同警情的錄音尋址和語音信息的播放。具體程序如附錄源程序 4。 看門狗電路在系統(tǒng)的軟件運(yùn)行過程中，由于外界干擾等意外的因素很可能使程序指針指向非程序區(qū)域，使系統(tǒng)程序陷入死循環(huán)，系統(tǒng)不能正常工作，稱之為程序跑飛。出于系統(tǒng)穩(wěn)定性的考慮，本文采用硬件看門狗電路，以解決因程序跑飛而使系統(tǒng)不能正常工作的問題，以提高系統(tǒng)的可靠性。系統(tǒng)選用 X5045 作為看門狗電路的核心芯片。X5045 除了具有看門狗作用外，還有 512 字節(jié)的電可擦除只讀存儲(chǔ)器（EEPROM） ，本文將其用來存儲(chǔ)預(yù)制電話號(hào)碼。 X5045 的特點(diǎn) X5045 是 XICOR 公司生產(chǎn)的看門狗芯片，它有三種常見的功能：看門狗定時(shí)器、電壓監(jiān)控、EEPROM 。以下對(duì)這三種功能加以簡單介紹 [1415]。(1) 看門狗定時(shí)器看門狗定時(shí)器對(duì)微控制器提供了獨(dú)立的保護(hù)系統(tǒng)。他提供了三種定時(shí)時(shí)間，可用編程選擇 200ms，600ms。在設(shè)定時(shí)間內(nèi)如果沒有對(duì) X5045 進(jìn)行訪問，則看門狗以 RESET 信號(hào)做輸出響應(yīng)，即變?yōu)楦唠娖剑訒r(shí)約 200ms 以后RESET 由高電平變?yōu)榈碗娖健?2) 電壓監(jiān)控上電時(shí)，電源電壓超過 后，經(jīng)過約 200ms 的穩(wěn)定時(shí)間后 RESET信號(hào)由高電平變?yōu)榈碗娖?。掉電時(shí)，電源電壓低于 時(shí)，RESET 信號(hào)立刻變?yōu)楦唠娖讲⒁恢北３值诫娫椿謴?fù)到穩(wěn)定為止。(3)EEPROM 存儲(chǔ)器 X5045 的存儲(chǔ)部分是 CMOS 的 40%位串行 EEPROM，他在內(nèi)部按 5128 來組織。采用三總線工作的串行接口一次最多可寫四個(gè)字節(jié)。X5045 的引腳排列如圖 所示。圖中，SO 是串行輸出。數(shù)據(jù)由此引腳移出，串行時(shí)鐘(SCK)的下降沿同步輸出數(shù)據(jù)。SI 是串行輸入。所有操作碼、字節(jié)地址及寫入的數(shù)據(jù)在此引腳上輸入。數(shù)據(jù)在串行時(shí)鐘的上升沿鎖存，SCK 是串行時(shí)鐘，面是片選。當(dāng)CS 為低電平時(shí) X5045 能工作，CS 電平變化將復(fù)位看門狗定時(shí)器，WP 是寫保護(hù)；當(dāng) WP 為低電平時(shí)向 X5045 的非易失性寫操作被禁止，但是器件的其它功能仍正常。WP 為高電平時(shí)所有功能正常，RESET 是復(fù)位，WP 是寫保護(hù)；當(dāng) WP為低電平時(shí)向 X5045 的非易失性寫操作被禁止，但是器件的其它功能仍正常。WP 為高電平時(shí)所有功能正常，RESET 是復(fù)位，高電平有效，漏極開路輸出方式，用于電源的監(jiān)測(cè)和看門狗超時(shí)輸出。VSS 是地，VCC 是電源電壓。有兩種電壓規(guī)格的芯片，一種是 ~，另一種是 ~ V。以下介紹 X5045 的工作原理。X504S 共有 6 條操作指令如表 。X5045 由這 6 條指令指揮工作。因?yàn)?X5045 遵循 SPI 串行總線標(biāo)準(zhǔn)，所以 AT89C51 由 X5045 的 SI 引腳將命令字或數(shù)據(jù)從高到低逐位傳入 X5045，并從 X5045 的 SO 逐位讀出 X5045 的數(shù)據(jù)或狀態(tài)。具體的實(shí)現(xiàn)過程將在軟件編程中詳細(xì)闡述。表 X25045 的指令集指令名 指令格式 操作/CS1O2WP348RET7KI5圖 X5045 管腳圖 WREN 0000 0100 設(shè)置寫時(shí)能鎖存器允許寫 WRDI 0000 0100 設(shè)置寫使能鎖存器禁止寫 RDSR 0000 0101 讀狀態(tài)寄存器 WRSR 0000 0001 寫狀態(tài)寄存器 READ 0000 A8011 讀 WRITE 0000 A8010 寫X5045 內(nèi)部有一個(gè) 8 位狀態(tài)寄存器，其每一位的定義如表 所示。表 狀態(tài)寄存器的定義WD1 WD0 BL1 BL0 WEL WIPWIP 位由 WREN 指令設(shè)為 1，在下列情況之一可使 WIP 復(fù)位為 0。(1)執(zhí)行 WRDI。(2)上電時(shí)。(3)字節(jié)、頁或狀態(tài)寄存器寫周期完成后。(4)WP 腳變?yōu)榈碗娖?。BL0，BL1 是對(duì) EEPROM 塊進(jìn)行保護(hù)，對(duì)被保護(hù)的段只能寫。保護(hù)地址與 BL0， BL 1 的關(guān)系見表 。表 狀態(tài)寄存器被保護(hù)的陣列地址 狀態(tài)寄存器 BL1 BL0 被保護(hù)的陣列地址 0 0 無寫保護(hù) 0 1 $180~$1FF 1 0 $100~$1FF 1 1 $00~$1FF X5045 與單片機(jī)的接口電路設(shè)計(jì)X5045 遵循串行總線，與單片機(jī)的連接簡單，只占用單片的 4 根 I/O 口線，具體連接如圖 所示。 圖 X5045 與單片機(jī)的接口電路 看門狗電路的軟件設(shè)計(jì)在本系統(tǒng)中，X5045 主要完成硬件看門狗和存儲(chǔ)預(yù)制電話號(hào)碼的功能?？撮T狗功能較容易實(shí)現(xiàn)，只需要隔一段時(shí)間將 引腳取反一次，具體實(shí)現(xiàn)就是在主程序和每個(gè)CS子程序中加一條 X5045_S=～X5045_S 語句。存取電話則相對(duì)復(fù)雜，它要規(guī)定 X5045的工作方式，另外還涉及數(shù)據(jù)的串并行轉(zhuǎn)化。核心部分的程序代碼見附錄源程序 5。第 4 章 功能模塊設(shè)計(jì)功能模塊包括移動(dòng)通信模塊、警情采集模塊。 移動(dòng)通信模塊為了解決因電話線被惡意剪斷而使系統(tǒng)失去報(bào)警功能的問題，本系統(tǒng)除了采用固定電話向外界報(bào)警外，還通過移動(dòng)通信模塊報(bào)警。現(xiàn)在國內(nèi)外多家公司生產(chǎn)出基于GSM 數(shù)據(jù)移動(dòng)通信網(wǎng)的調(diào)制解調(diào)器模塊(MODEM)，例如：MOTOROLA 公司MC35，SIEMENS 公司的 T25，中興公司的 ZXGM18 等，以方便與 GSM 數(shù)字移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的接入，在此選用中興公司的 ZXGM 18 模塊。 ZXGM18 的特點(diǎn)ZXGM18 是中興通訊公司最新推出的 GSM 無線調(diào)制解調(diào)器，主要為語言傳輸、短消息發(fā)送提供無線接口，并可軟件升級(jí)提供數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。ZXGM18 集成了完整的射頻電路和 GSM 基帶處理器，特別適合于開發(fā)一些 GSM 的無線應(yīng)用產(chǎn)品，如監(jiān)控、調(diào)度、車載和遙控等系統(tǒng)，也可以直接作為終端產(chǎn)品進(jìn)行語音和短消息的傳輸，應(yīng)用范圍十分廣泛 [16]。由于 ZXGM18 提供了完整的 GSM 的無線接口，用戶只需要較少的研發(fā)投入，就可以集成自己的無線應(yīng)用系統(tǒng)。用戶可將 ZXGM18 作為一個(gè)模塊，通過 RS232 串口與自己的無線應(yīng)用系統(tǒng)相連，并使用標(biāo)準(zhǔn)的 AT 命令控制 ZXGM18 的工作，進(jìn)入 GSM網(wǎng)絡(luò)。用戶只需要做一些人機(jī)界面方面的開發(fā)，就可以完成整個(gè)系統(tǒng)的集成工作。ZXGM18 也可簡稱為 GSM 模塊。ZXGM18 的基本功能為：支持語音和短消息傳輸；通過軟件升級(jí)提供數(shù)據(jù)功能；支持 GSM900/1800MHz 雙頻工作模式；支持 PHASE 2/2+協(xié)議；外部天線；支持中、英文短消息；支持外接耳機(jī)，音清晰，支持增強(qiáng)型全速率；支持較完善的 AT 命令。圖 是 ZXGM18 的外形結(jié)構(gòu)尺寸圖，ZXGM 的尺寸是，不包括天線連接器的高度。ZXGM18 模塊通過一個(gè) 20 腳的連接器，提供同外部相連的接口。使用此接口可以同單片機(jī)進(jìn)行 RS232 通信。完成程序下載和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)等功能，并且完成對(duì) ZXGM18的供電。同時(shí)，在此接口中提供了音頻測(cè)試、外置 SIM 等功能的接口，其接口引線的物理意義如表 所示。圖 ZXGM18 的外型圖第 1，2，3 和 18，19，20 引腳分別為電源正極和地，電源正極為 ZXGM 18 模塊提供 ~ 的直流電平，且有 2A 的峰值電流輸出能力。第 7，8，9，11 引腳提供與外部串口的接口，工作電平為 TTL 電平，高電平。如外接控制器為單片機(jī)，則該接口可直接與單片機(jī)對(duì)應(yīng)的管腳相連 (對(duì)于 V的系統(tǒng)可以直接相連；對(duì)于 5V 的系統(tǒng)必須經(jīng)過降壓，否則會(huì)對(duì)模塊造成損壞 )。如與PC 機(jī)的串口相連則可通過開發(fā)板，經(jīng)過電平轉(zhuǎn)換后與 PC 機(jī)相連。 第 10，13，14 引腳提供外部音頻接口，如使用開發(fā)板則可直接使用其提供的耳機(jī)插座，插入手機(jī)專用耳機(jī)后可實(shí)現(xiàn)語音通話功能。第 15，16，17 引腳提供外置 SIM 卡接口，用戶如在使用內(nèi)部 SIM 卡接口時(shí)感覺不方便，則可使用該接口，把 SIM 卡