【導讀】成以及系統(tǒng)軟硬件的設(shè)計。該系統(tǒng)的基本原理是對語音信號的錄制和回放的數(shù)字化。該系統(tǒng)以AT89C52單片機為微處理器，實現(xiàn)對系統(tǒng)的控制以及數(shù)據(jù)的處理。語音采集部分采用ADC0809進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，語音回放部分采用。查詢模式，能夠快速響應按鍵要求，以控制信號的采集、存儲和回放等。的高質(zhì)量存儲與回放。

　　

【正文】 應，而是 1個存儲單元占用了幾個地址。 （ 2） 3—8譯碼器 74LS138 3—8譯碼器 74LS138為一種常用的地址譯碼器芯片。其中， G G2A、 G2B為控制端。只有當 G1為 “1”，且 G2A、 G2B均為 “0”時，譯碼器才能進行譯碼輸出。否則譯碼器的 8個輸出端全為高阻狀態(tài)。 譯碼輸入端與輸出端之間的譯碼關(guān)系如 下 表 。 表 譯碼表 CBA編碼 000 001 010 011 100 101 110 111 輸出有效位 0Y 1Y 2Y 3Y 4Y 5Y 6Y 7Y （ 3） 讀片外 RAM 操作時序 ： 89C52 單片機若外擴一片 RAM，則應將其 WR 引腳與 RAM 芯片的 WE 引腳連接， RD 引腳與芯片 OE 引腳連接。 ALE 信號的作用即鎖存低 8 位地址，以便讀片外 RAM 中的數(shù)據(jù)。在第一個機器周期的 S1 狀態(tài)， ALE 信號由低變高 ，讀 RAM 周期開始。在 S2 狀態(tài)， CPU 把低 8 位地址送到 P0 口總線上，把高 8 位地址送上 P2口 (在執(zhí)行“ MOVX A， @DPTR”指令階段時才送高 8 位；若是“ MOVX A， @Ri”指令，則不送高 8 位 )。 ALE 的下降沿 用來把低 8 位地址信息鎖存到外部鎖存器74HC373 內(nèi) ，而高 8 位地址信息一直鎖存在 P2 口鎖存器中。 在 S3 狀態(tài)， P0 口總線變成高阻懸浮狀態(tài)， 在 S4 狀態(tài)， RD 信號變?yōu)橛行В?是在執(zhí)行“ MOVX A， @DPTR” 后使 RD 信號有效 ） ， RD 信號使得被尋址的片外 RAM略過片刻后把數(shù)據(jù)送上 P0 口總線 ，當 RD 回到高電平后 ， P0 總線變?yōu)閼腋顟B(tài)。至此，讀片外 RAM 周期結(jié)束。 （ 4） 寫片外 RAM 操作時序 ： 向片外 RAM 寫 (存 )數(shù)據(jù)，是 89C52 執(zhí)行“ MOVX @DPTR， A”指令后產(chǎn)生的動作。這條指令執(zhí)行后，在 89C51 的 WR 引腳上產(chǎn)生 WR 信號的有效電平，此信號使 RAM 的 WE 端被選通。 開始的過程與讀過程類似，但寫的過程是 CPU 主動把數(shù)據(jù)送上 P0 口總線，故在時序上， CPU 先向 P0 總線上送完低 8 位地址后，在 S3狀態(tài)就將數(shù)據(jù)送到 P0 總線 。此間， P0 總線上不會出現(xiàn)高阻懸浮現(xiàn)象。在 S4 狀態(tài)，寫控制信號 WR 有效，選通片外 RAM，稍過片刻， P0 上的數(shù)據(jù)就寫到 RAM 內(nèi)了。 在數(shù)字化語音存儲與回放的設(shè)計中可用 2 片 28F512 Flash 存儲器 來存儲時間 ，28F512 Flash 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 64K 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89C52 一般能尋址 64K 字節(jié)。 2 片 28F512 構(gòu)成 64K 的外部數(shù)據(jù)存儲器滿足存儲 10s 25 的要求。 圖 系統(tǒng)原理圖 26 4 軟件設(shè)計 編程工具軟件 Keil C51 Keil C51 集成開發(fā)環(huán)境是基于 80C51 內(nèi)核的微處理器軟件開發(fā)平臺，內(nèi)嵌多種符合當前工業(yè)標準的開發(fā)工具，可以完成從工程建立、管理、程序編譯、鏈接、目標代碼生成、軟硬件仿真等完整的開發(fā)流程。常用的單片機應用系統(tǒng)的軟件編寫語言有匯編、 C、 BASIC、 C++等，對 51 單片機而言，使用最廣泛的還是匯編語言和C 語言。 采用 Keil C 開發(fā) 51 單片機應用程序一般需要以下步驟： （ 1）在開發(fā)環(huán)境中創(chuàng)建一 個新項目，并為該項目選定合適的單片機型號。 （ 2）利用 μ Vision3 的文件編輯器編寫匯編語言源程序文件，并將文件添加到項目中去。 （ 3）通過 μ Vision3 的各種選項，配置 Cx51 編譯器、 Ax51 宏匯編器、 BL51/Lx51連接定位器以及 Debug 調(diào)試器的功能。 （ 4）利用 μ Vision3 的構(gòu)造功能對項目中的源程序文件進行編譯鏈接，生成絕對目標碼和可選的 HEX 格式的可執(zhí)行文件，如果出現(xiàn)編譯連接錯誤則返回 2 步，修改源程序中的錯誤后重新構(gòu)造整個項目。 （ 5）將沒有錯誤的絕對目標代碼裝入 μ Vision3 調(diào)試器進 行仿真調(diào)試，調(diào)試成功后用編程器將可執(zhí)行文件寫入到單片機的程序存儲器或單片機內(nèi)部的 ROM 中。 匯編語言直接同計算機的底層軟件甚至硬件進行交互，它 的 優(yōu)點：能夠直接訪問與硬件相關(guān)的 存儲器 或 I/O 端口；能夠不受編譯器的限制，對生成的 二進制代碼進行完全的 控制；提高運行速度；能夠最大限度地發(fā)揮硬件的功能。 所以在本設(shè)計中我采用匯編語言進行程序的編譯和調(diào)試。 Proteus 軟件簡介 Proteus 軟件 是英國 Labcenter electronics 公司出版的 EDA 工具軟件 （該軟件 中國 總代理為廣州風標電子技術(shù)有限公司）。它不僅具有其它 EDA 工具軟件的仿真功能，還能仿真單片機及外圍器件。它是目前最好的仿真單片機及外圍器件的工具。Proteus 主要由 ISIS 和 ARES 兩部分組成， ISIS 的主要功能是原理圖設(shè)計及與電路原理圖的交互仿真， ARES 主要用于印制電路板的設(shè)計。 Proteus 可仿真數(shù)字和模擬、交流和直流等數(shù)千種元器件，有 30 多個元件庫。Proteus 可提供的仿真儀表 資源 ：示波器、邏輯分析儀、虛擬終端、 SPI 調(diào)試器、 I2C調(diào)試器、信號發(fā)生器、模式發(fā)生器、交直流電壓表、 交直流電流表 。 Proteus 可提供的調(diào)試手段 Proteus 提供了比較豐富的測試信號用于電路的測試。這些測試信號包 27 括模擬信號和數(shù)字信號。 支持主流單片機的仿真， 目前支持的單片機類型有： 68000系列、 8051 系列、 AVR 系列、 PIC12 系列、 PIC16 系列、 PIC18 系列、 Z80 系列、HC11 系列以及各種外圍芯片。 具有強大的原理圖編輯及原理圖處理能力， Proteus VSM 虛擬系統(tǒng)模型組合了混合模式的 SPICE 電路仿真、動態(tài)器件和微控制器模型，實現(xiàn)了完整的基于微控制器設(shè)計的協(xié)同仿真，真正使在物理原型出來之前對這類設(shè)計的開發(fā)和測試成為可能。 軟件程序的設(shè)計 程序總體流程圖 單片機 AT89C52 通過片選方式掃描鍵盤，有錄音鍵按下則錄音，同時錄音過程中若有 暫停 鍵按下則暫停錄音，返回檢測鍵盤， 若 錄音 鍵 按下 則繼續(xù)錄音；存儲器滿則自動返回，當有放音鍵按下則開始播放，播 放過程中若檢測到 暫停 鍵則暫停播放，在檢測到 播放 鍵按下 則繼續(xù)播放。 圖 主程序流程圖 主程序功能如下： N Y 放音鍵是否按下？ N Y 是否錄滿？ N 結(jié)束 Y 開始 按鍵類型判斷 初始化系統(tǒng) 是否放完？ 錄音子程序 放音子程序 28 （ 1） 系統(tǒng)初始化：賦定時器 T0 初值， RAM 指針清零等。 （ 2） 語音采樣程序：定時讀 A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)果，存入 RAM 中，修改 RAM 指針。 （ 3） 放音程序（ DA 數(shù)據(jù)輸出程序）： 輸出 RAM 中的存放值， 并 修改 RAM等。 子程序 設(shè)計 （ 1） 利用 AT89C52 的 INT0 和 INT1 設(shè)置 錄音放音 兩種按鈕 ， INT0 即外部中斷 0 完成語音存儲功能 ； INT1 即 外部中斷 1 完成語音回放功能 。 錄 放音 子程序流 程圖 如下： 圖 錄 放音 子程序流程圖 （ 2）定時器 T0 中斷 流程圖 為了以滿足采樣頻率 8KHz 的要求，在設(shè)計時 對 T0 定時 為 125μ s。 當定時時間到時， 啟動 ADC0809 進行模數(shù)轉(zhuǎn)換 。完成一次 轉(zhuǎn)換之 后 關(guān)閉 ADC0809，然后 重新計時， 經(jīng) 過 125μ s 后再次啟動 ADC0809 再進行一次采樣。 INT0 初始化 啟動 AD 存入數(shù)據(jù) 返回 時間到？ Y N 初始化 啟動 DA 取出數(shù)據(jù) 返回 時間到？ Y N INT1 29 圖 定時器 T0中斷程序流程圖 （ 2）鍵盤查詢程序流程圖 圖 鍵盤查詢流程圖 通過掃描 鍵盤 判斷并 確定哪個按鍵按下，并做出相應的響應。 如果錄音按鍵按系統(tǒng)初始化 掃描按鍵 判斷是何種命令 處理子程序 有按鍵按下？ 否 是 初 始化程序 設(shè)置定時器中斷 進入下一定時 定時時間到？ Y N 開始 30 下，則啟用錄音子程序，對信號進行模數(shù)轉(zhuǎn)換處理并存入片外 RAM。在該過程中按下暫停則停止錄音，同時掃描鍵盤，判斷有無按鍵按下。如果按下放音鍵，則啟用放音子程序，讀取 RAM 數(shù)據(jù)，進行數(shù)模轉(zhuǎn)換，還原為模擬信號。該過程暫停鍵按下，則停止放音，等待鍵盤的按下，并做出相應的反應。 系統(tǒng) 仿真 圖 A/D D/A模 塊仿真電路圖 采樣信號為以正弦波狀的電壓信號，經(jīng) ADC0809 進行模擬量的數(shù)字化轉(zhuǎn)換，通過單片機處理并傳送給 DAC0832，再由 DAC0832 進行數(shù)字量的模擬量轉(zhuǎn)換，還原為正弦波狀的電壓信號。 31 圖 輸入輸出通道 仿真效果圖 圖中 第一條 曲線為輸入 到 ADC0809 的 正弦波信號； 中間 的曲線為數(shù)字量經(jīng)過DAC0832 還原后的模擬信號的波形； 最后一條 曲線為經(jīng)過濾波器處理的模擬信號。通過圖形分析可知，系統(tǒng)能夠達到所要求的語音存儲與回放的要求 圖 鍵盤 仿真效果圖 通過仿真鍵 盤，驗證鍵盤的管理。當按下啟動按鈕時，系統(tǒng)開始計時；當按下停止按鈕時，系統(tǒng)停止計時，等待命令，如此時再按下啟動按鈕，則系統(tǒng)繼續(xù)計時；按下清除按鈕，系統(tǒng)停止計時。 32 5 結(jié)論 本文所 設(shè)計的數(shù)字化語音存儲與回放 系統(tǒng) 采 用了 AT89C52 單片機為處理器 。 因為 該單片機的價格低廉 ， 且功能 能夠滿足我的設(shè)計所需，所以我選擇它作為我設(shè)計的系統(tǒng)的核心模塊。在系統(tǒng)中，為了保證 語音信息 存儲及回放的質(zhì)量 ，增 加了放大、濾波電路環(huán)節(jié)。同時對系統(tǒng)擴展了外部數(shù)據(jù)存儲器，這樣就可以存儲較長時間的語音信息。 通過設(shè)計語音存儲與回放系統(tǒng)，我 較以 前更深刻的了解單片機，學會了如何應用 protel 設(shè)計電路、應用 proteus 進行仿真。 本次設(shè)計收獲很大，對電子系統(tǒng)設(shè)計有了更深刻的了解。在設(shè)計之前，必須 仔細分析題目并進行深入的研究，分析所要設(shè)計的 系統(tǒng)的類型 并針對系統(tǒng)進行方案的論證，然后模塊化處理系統(tǒng)，最后將各個模塊組合并進行總體調(diào)試 。 本文對數(shù)字化語音存儲與回放系統(tǒng)的研究 還 不夠深入，還有很多地方未 進行 深入的分析論證 。本系統(tǒng)還可以進行改進 與拓展 ， 可以 將其與計算機 通過串口 進行連接，通過計算機對語音信息進行深層次的分析處理 等 。路漫漫其修遠兮，吾將上下而求索！ 33 參考文獻 [1] 劉金華 ， 李宗福 ， 單片機在語音存儲與回放中的作用 [J]， 黃石高等?？茖W校學報 ， 2021，16(1)37. 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