【正文】 2 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 ISD4002 而言，在時(shí)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 [19]。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(shí)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（5 位控制碼）加（11 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(shí)被清除。（7）使用讀 指令使中斷狀態(tài)位移出 ISD 的 MISO 引腳時(shí)，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(shí)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(yùn)行位（RUN）置 1 時(shí)開始，置 0 時(shí)結(jié)束。（9）所有指令都在 SS 端上升沿開始執(zhí)行。 ISD4002 地址功能表如上表 31 為 ISD4002 語音芯片的指令集。 SPI 控制寄存器控制器件的每個功能，如錄放、錄音、信息檢索（快進(jìn)） 、上電/掉電、開始和停止操作、忽略地址指針等。詳見上表 32。 注：IAB 置 0 時(shí)，錄、放操作從 A9A0 地址開始。為了能連貫地錄、放到后續(xù)的存儲空間，在操作到達(dá)該行末之前，應(yīng)發(fā)出第二個 SPI 指令將 IAB 置311，否則器件在同一地址上反復(fù)循環(huán)。這個特點(diǎn)對語音提示功能很有用。RAC腳和 IAB 位可用于信息管理。 錄音時(shí) AT89C51 單片機(jī)對 ISD4002 的控制 ISD4002 的時(shí)序圖如圖 44 所示： 圖 43 ISD4002 時(shí)序圖錄音程序框圖如圖 45：按鍵掃描初始化A N 按下錄音等待 A N松開圖 44 錄音子程序當(dāng)鍵掃描到 為高電平時(shí)，則進(jìn)入錄音程序，程序如下：//發(fā)送 setrec 指令//*******************************void isd_setrec(unsigned char adl,unsigned char adh){spi_send(adl)。 //發(fā)送放音起始地址低位adh=adh||0xa0。spi_send(adh)。 //發(fā)送放音起始地址高位SS=1。}//發(fā)送 rec 指令//*******************************void isd_rec(void){LED=0。 spi_send(0xb0)。SS=1。33} 播放音樂模塊的軟件設(shè)計(jì)當(dāng) ISD4002 錄制好音樂，就可以實(shí)現(xiàn)播放音樂功能。相應(yīng)功能如快進(jìn)，后退，重復(fù)報(bào)站等都可以通過軟件去實(shí)現(xiàn)。該程序框圖如圖 46 所示，程序如下：圖 45 播音子程序//發(fā)送 setplay 指令//*******************************void isd_setplay(unsigned char adl,unsigned char adh){spi_send(adl)。 //發(fā)送放音起始地址低位adh=adh||0xe0。spi_send(adh)。 //發(fā)送放音起始地址高位SS=1。}//發(fā)送 play 指令//*******************************void isd_play(void){LED=0。spi_send(0xf0)。SS=1。} 按鍵程序設(shè)計(jì)按鍵程序的設(shè)計(jì)是通過設(shè)計(jì)按鍵模式，然后通過按鍵來控制所須檢測芯片的類型。按鍵程序流程圖如圖 47 所示。圖 46 按鍵程序設(shè)計(jì)流程圖通過對按鍵的檢測可得出如圖 48 所示的按鍵波形。圖 47 按鍵抖動波形圖從波形上我們可以看出按鍵存在按鍵抖動的問題，所以在程序設(shè)計(jì)上必須要有一個消抖程序的設(shè)計(jì)，即作一個 500us 延時(shí)程序就可以解決按鍵抖動問題。按鍵延時(shí)是否有鍵按下是否真的有鍵按下按鍵處理返回YNYN35按鍵程序代碼如下：if (KEY ==0){delay_500us(5)。if (KEY ==0){//處理按鍵} While(KEY ==0)。}第 5 章 音樂鬧鐘的制作與調(diào)試 印制電路板的設(shè)計(jì)與制作 印制電路板設(shè)計(jì)的的基本步驟和方法 印制電路板設(shè)計(jì)的的基本步驟印制電路板簡稱為 PCB（Printed Circuit Board） ，又稱印制版，是電子產(chǎn)品的重要部件之一。電路原理圖完成以后，還必須設(shè)計(jì)印制電路板圖，最后由制板廠家依據(jù)用戶所設(shè)計(jì)的印制電路板圖制作出印制電路板。 印制電路板的制作材料主要是絕緣材料、金屬銅及焊錫等。一般來說，可分為單面板、雙面板和多層板。本實(shí)驗(yàn)制作的是單面板。單面板是指一面敷銅，另一面沒有敷銅的電路板。單面板只能在敷銅的一面放置元件和布線，適用于簡單的電路板。（1）元件封裝（2）銅膜導(dǎo)線。簡稱導(dǎo)線，用于連接各個焊盤，是印制電路板最重要的部分。印制電路板設(shè)計(jì)都是圍繞如何布置導(dǎo)線來進(jìn)行的。另外有一種線為預(yù)拉線，常稱為飛線，飛線是在引入網(wǎng)絡(luò)表后，系統(tǒng)根據(jù)規(guī)則生成的，用來指引布線的一種連線。（3）助焊膜和阻焊膜。助焊膜是涂于焊盤上，提高可焊性能的一層膜，也就是在綠色板子上比焊盤略大的淺色圓。阻焊膜是為了使制成的板子適應(yīng)波峰焊等焊接形式，要求板子上非焊盤處的銅箔不能粘焊，因此在焊盤以外的各部位都要涂覆一層涂料，用于阻止這些部位上錫?？梢?，這兩種膜是一種互補(bǔ)關(guān)系。（4）層。Protel 的“ 層” 是印制板材料本身實(shí)實(shí)在在的銅箔層。目前，一些較新的電子產(chǎn)品中所用的印制板不僅上下兩面可供走線，在板的中間還設(shè)有能被特殊加工的夾層銅箔。這些層因加工相對較難而大多用于設(shè)置走線較為簡單的電源布線層，并常用大面積填充的辦法來布線。上下位置的表面層與中間各層需要連通的地方用“過孔（ Via） ”來溝通。37（5）焊盤和過孔。焊盤的作用是放置焊錫、連接導(dǎo)線和元件引腳。選擇元件的焊盤類型要綜合考慮該元件的形狀、大小、布置形式、振動和受熱情況、受力方向等因素。過孔的作用是連接不同板層的導(dǎo)線。過孔有 3 種，即從頂層貫通到底層的穿透式過孔、從頂層通到內(nèi)層或從內(nèi)層通到底層的盲過孔以及內(nèi)層間的隱蔽過孔 [20]。（6）絲印層。為方便電路的安裝和維修，需要在印制板的上下兩表面印制上所需要的標(biāo)志圖案和文字代號，例如元件標(biāo)號和標(biāo)稱值、元件外廓形狀和廠家標(biāo)志、生產(chǎn)日期等等，這就是絲印層(Silkscreen Top/Bottom Overlay)。印制電路板設(shè)計(jì)的方法目前電子器材用于各類電子設(shè)備和系統(tǒng)仍然以印制電路板為主要裝配方式。實(shí)踐證明，即使電路原理圖設(shè)計(jì)正確，印制電路板設(shè)計(jì)不當(dāng)，也會對電子設(shè)備的可靠性產(chǎn)生不利影響。例如，如果印制板兩條細(xì)平行線靠得很近，則會形成信號波形的延遲，在傳輸線的終端形成反射噪聲。因此，在設(shè)計(jì)印制電路板的時(shí)候，應(yīng)注意采用正確的方法。（1）印制電路板電源導(dǎo)電線的設(shè)計(jì)印制電路板電源導(dǎo)電線的設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)印制線路板電流的大小，盡量加租電源線寬度，減少環(huán)路電阻。同時(shí)、使電源線、地線的走向和數(shù)據(jù)傳遞的方向一致，這樣有助于增強(qiáng)抗噪聲能力。（2）印制電路板地線的設(shè)計(jì)在電子設(shè)備中，接地是控制干擾的重要方法。如能將接地和屏蔽正確結(jié)合起來使用，可解決大部分干擾問題。電子設(shè)備中地線結(jié)構(gòu)大致有系統(tǒng)地、機(jī)殼地（屏蔽地） 、數(shù)字地（邏輯地）和模擬地等。在地線設(shè)計(jì)中應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：①正確選擇單點(diǎn)接地與多點(diǎn)接地：在低頻電路中，信號的工作頻率小于1MHz，它的布線和器件間的電感影響較小，而接地電路形成的環(huán)流對干擾影響較大，因而應(yīng)采用一點(diǎn)接地。當(dāng)信號工作頻率大于 10MHz 時(shí)，地線阻抗變得很大，此時(shí)應(yīng)盡量降低地線阻抗，應(yīng)采用就近多點(diǎn)接地。當(dāng)工作頻率在1～10MHz 時(shí)，如果采用一點(diǎn)接地，其地線長度不應(yīng)超過波長的 1/20，否則應(yīng)采用多點(diǎn)接地法。②將數(shù)字電路與模擬電路分開：電路板上既有高速邏輯電路，又有線性電路，應(yīng)使它們盡量分開，而兩者的地線不要相混，分別與電源端地線相連。要盡量加大線性電路的接地面積。③盡量加粗接地線：若接地線很細(xì)，接地電位則隨電流的變化而變化，致使電子設(shè)備的定時(shí)信號電平不穩(wěn)，抗噪聲性能變壞。因此應(yīng)將接地線盡量加粗，使它能通過三位于印制電路板的允許電流。如有可能，接地線的寬度應(yīng)大于3mm。④將接地線構(gòu)成閉環(huán)路：設(shè)計(jì)只由數(shù)字電路組成的印制電路板的地線系統(tǒng)時(shí)，將接地線做成閉環(huán)路可以明顯的提高抗噪聲能力。其原因在于：印制電路板上有很多集成電路元件，尤其遇有耗電多的元件時(shí)，因受接地線粗細(xì)的限制，會在地結(jié)上產(chǎn)生較大的電位差，引起抗噪聲能力下降，若將接地結(jié)構(gòu)成環(huán)路，則會縮小電位差值，提高電子設(shè)備的抗噪聲能力。 PCB 板的設(shè)計(jì)1 PCB 設(shè)計(jì)前的準(zhǔn)備工作。繪制原理圖，然后生成網(wǎng)絡(luò)表。當(dāng)然，如果是一個非常簡單的電路圖，可以直接進(jìn)行 PCB 的設(shè)計(jì)。2 進(jìn)入 PCB 設(shè)計(jì)系統(tǒng)。根據(jù)個人習(xí)慣設(shè)置設(shè)計(jì)系統(tǒng)的環(huán)境參數(shù)，如格點(diǎn)的大小和類型、光標(biāo)的大小和類型等，一般來說可以采用系統(tǒng)的默認(rèn)值。3 設(shè)置電路板的有關(guān)參數(shù)對電路板的大小、電路板的層數(shù)等參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。 4 引入生成的網(wǎng)絡(luò)表。網(wǎng)絡(luò)表引入時(shí)，需要對電路原理圖設(shè)計(jì)中的錯誤進(jìn)行檢查和修正。特別注意的是在電路原理圖設(shè)計(jì)時(shí)一般不會涉及零件封裝的問題，但 PCB 設(shè)計(jì)的時(shí)候，零件封裝是必不可少的。5 布置各零件封裝的位置?？衫孟到y(tǒng)的自動布局功能，但自動布局功能并不太完善，需要進(jìn)行手工調(diào)整各零件封裝的位置。6 進(jìn)行布線規(guī)則設(shè)置。布線規(guī)則包括對安全距離、導(dǎo)線形式等內(nèi)容進(jìn)行設(shè)置，這是進(jìn)行自動布線的前提。7 進(jìn)行自動布線。Protel 98/Protel 99se protel2022 系統(tǒng)的自動布線功能比較完善，一般的電路圖都是可以布通的；但有些線的布置并不令人滿意，也需要進(jìn)行手工調(diào)整。398 通過打印機(jī)輸出或硬拷貝保存。 完成電路板的布線后，保存完成的電路線路圖文件，然后利用各種圖形輸出設(shè)備，如打印機(jī)或繪圖儀輸出電路板的布線圖。設(shè)計(jì)圖見附錄二。 PCB 板制作通過在空白覆銅板上覆蓋保護(hù)層，在腐蝕性溶液里把不必要的銅蝕去，是當(dāng)前大部份開發(fā)者使用的方法。覆蓋保護(hù)層的方法多種多樣，主要有最傳統(tǒng)的手工描漆方法、粘貼定制的不干膠方法、膠片感光方法以及近年才發(fā)展起來的熱轉(zhuǎn)印打印 PCB 板方法，此次課題設(shè)計(jì)中使用的是熱轉(zhuǎn)印打印法。其具體制作步驟如下：（1）空白 PCB 板預(yù)處理，用以前腐蝕過后用剩的廢液倒入塑料臉盆（如果沒有就臨時(shí)配一點(diǎn)，濃度要低，如果濃度太高就加點(diǎn)水，因?yàn)槲覀冎饕盟鼇眍A(yù)處理銅皮，如果太高可能腐蝕掉有用銅皮） 。放入空白 PCB 板，銅皮面朝上，用刷子不斷地來回刷洗，將油垢及雜質(zhì)刷掉，與此同時(shí)由于藥水的作用會形成新的均勻的薄氧化層，上面有很多細(xì)密的小孔，這正是我們所需要的，因?yàn)樗鼤訌?qiáng)油墨的附著性，在與熱轉(zhuǎn)印紙爭奪油墨時(shí)處于優(yōu)勢。最后取出 PCB板，用水清洗后甩凈涼干備用，也可以用干凈柔軟的布擦干，有條件的用壓縮空氣吹干最好。（2）將打印好的底稿墨面對著銅皮置于上面，打印好的底稿在需要鉆孔的地方要有小孔，這樣在腐蝕后會形成小坑便于鉆孔時(shí)定位，底稿要剪除多余的，留少量的邊即可。（3）在將要推入過塑機(jī)的邊上貼上透明膠布。這一點(diǎn)很關(guān)鍵，不然運(yùn)轉(zhuǎn)中容易錯位造成整個制作過程失敗。選用透明膠布的原因是因?yàn)樗蜔?、厚度薄、取材又方便。?）放入過塑機(jī)過塑前要預(yù)熱，這一點(diǎn)對于制作成功同樣非常關(guān)鍵，PCB板沒有預(yù)熱時(shí)吸附油墨的能力很差，在揭紙的一刻與熱轉(zhuǎn)印紙爭奪油墨時(shí)處于劣勢，后果可想而知。通常，最好的預(yù)熱方法就是把 PCB 板置于過塑機(jī)的鐵皮隔熱罩上邊，因?yàn)檫^塑機(jī)預(yù)熱一般需要 10 分鐘左右的時(shí)間，當(dāng)過塑機(jī)溫度夠時(shí)PCB 也得到了預(yù)熱。（5）過塑 N 遍（N＝5～20）后，根據(jù)過塑機(jī)的溫度自行取舍。應(yīng)當(dāng)注意的是，在轉(zhuǎn)印紙未與銅箔充分結(jié)合時(shí)最好是單向過塑，即每次都以邊上貼有透明膠布的那一邊推入過塑機(jī)，以免錯位。 （6）取出后自然涼干，急冷或立即水洗有可能很快起皺影響質(zhì)量，若趕時(shí)間有經(jīng)驗(yàn)后可適當(dāng)采用，揭紙時(shí)動作要輕緩。（7）將腐蝕液（一般是三氯化鐵溶液，溶液的量只要夠用就以少為好）倒入塑料臉盆，放入揭紙后 PCB，一樣是銅皮面向上，不斷均勻搖動，邊搖邊觀察，直到腐蝕完成。（8）取出腐蝕完成后的 PCB 板，充分水洗干凈,用壓縮空氣吹干。圖 51 焊接實(shí)物圖 實(shí)物的制作與系統(tǒng)的調(diào)試 焊接前關(guān)鍵元器件的檢測1 電位器的檢測方法先測量電位器的總阻值，即兩端片之間的阻值應(yīng)為標(biāo)稱值，然后再測量它的中心端片與電阻體的接觸情況。將一只表筆接電位器的中心焊接片，另一只表筆接其余兩端片中的任意一個，慢慢將其轉(zhuǎn)柄從一個極端位置旋轉(zhuǎn)至另一個極端位置，其阻值則應(yīng)從零（或標(biāo)稱值）連續(xù)變化到標(biāo)稱值（或零） 。在整個旋轉(zhuǎn)過程中，萬用表的指針不應(yīng)有跳動現(xiàn)象。在電位器轉(zhuǎn)柄的旋轉(zhuǎn)過程中，應(yīng)感覺平滑，松緊適中，不應(yīng)有異常響聲。開關(guān)接通時(shí)，開關(guān)兩端之間的阻值應(yīng)為零；開關(guān)斷開時(shí)，其阻值應(yīng)為無窮大。2 達(dá)林頓三極管電極判斷41任意假定