【正文】 片處于放音模式。 PD=0 時，芯片開始工作； PD=1 時，芯片停止工作，進(jìn)入節(jié)電狀態(tài)。該變量為 1 表示放音鍵按下，為 0 表示放音鍵松開。該變量為 1 表示錄音鍵按下，為 0 表示錄音鍵松開。當(dāng)這 3 個變量分別為 1 時，二極管熄滅，當(dāng)變量為 1 時，二極管點(diǎn)亮。在這章節(jié)中，將結(jié)合具體硬件電路來介紹各模塊的軟件設(shè)計。硬件系統(tǒng)搭建起來之后，若調(diào)試無誤，才進(jìn)行相應(yīng)的軟件模塊的設(shè)計。同樣的，軟件是硬件的靈魂，沒有了軟件，再強(qiáng)大的 硬件也只是一部廢鐵。這部分的電路圖如圖 25所示。 圖 24 功放電路圖 鍵盤輸入電路和狀態(tài)顯示電路設(shè)計 鍵盤輸入的功能主要包括設(shè)定錄與放，因此該系統(tǒng)具有 2個按鍵：錄音按鍵、放音按鍵。 功放電路設(shè)計 電路圖如 24 所示，調(diào)節(jié)可變電阻器的大小可以調(diào)節(jié)聲音大小。 圖 23 語音電路設(shè)計圖 19 各引腳外圍電路的接法可參考前文所述的引腳說明。為了提高系統(tǒng)可靠性，再加上一個 10uf 的電容來消除高頻干擾和雜波。因此，看門狗復(fù)位可以有效的監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行情況，提高了系統(tǒng)自身的抗干擾能力，使系統(tǒng)能夠在具有一定干擾的環(huán)境中正常工作。當(dāng)進(jìn)入系統(tǒng)的干擾作用于單片機(jī)內(nèi)部時，系統(tǒng)失控導(dǎo)致程序在地址空間內(nèi) “亂飛 ”，使程序運(yùn)行狀況不可預(yù)測。 (3) 看門狗 (WDT)復(fù)位。 (2) 外部復(fù)位。 51單片機(jī)有 3 個復(fù)位源： (1) 上電復(fù)位。在復(fù)位信號撤消后，硬件系統(tǒng)將調(diào)用一個計數(shù)延時過程，經(jīng)過一定的延時后，才能進(jìn)行系統(tǒng)內(nèi)部的真正復(fù)位啟動。 本系統(tǒng)采用的是 12MHz 的晶振，電容采用 22pF 的陶瓷電容 ，具體設(shè)計如圖21所示。系統(tǒng)時鐘信號是單片機(jī)內(nèi)部各種操作的時間基準(zhǔn)，為各種指令的執(zhí)行提供時鐘節(jié)拍。單片機(jī)的 P1口、 和 分別與 ISD2560 的地址線相連，用以設(shè)置語音段的起始地址和控制操作模式； ~ 以控制錄放音狀態(tài)； 、 連接按鍵，供錄放音使用；~ 接發(fā)光二極管，用以提示當(dāng)前錄放音狀態(tài)。 功放采用 LM386 音頻集成功放，具有自身功耗低、電壓增益可調(diào)整、電源電壓范圍大、外接元件少和總諧波失真小等優(yōu)點(diǎn)。 AT89C51 單片機(jī)適合于許多較為復(fù)雜控制應(yīng)用場合。 系統(tǒng)采用的微控制器是美國 ATMEL 公司生產(chǎn)的低電壓，高性能 CMOS 8 位單片機(jī)，片內(nèi)含 4k bytes 的可反復(fù)擦寫的 Flash 只讀程序存儲器和 128 bytes 的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲器（ RAM）。 16 2 語音錄放系統(tǒng)硬件電路設(shè)計 系統(tǒng)硬件電路總體設(shè)計 本系統(tǒng)主要可分為三個部分：單片機(jī)控制部分、語音錄放部分、功放部分。減小該電容值，可使噪聲能量沖擊的幅度變小、寬度變窄；太低還會使截止頻率（ )2/(1 C outRLf c ??? ? ）提高。隔斷直流電壓，直流電壓過大有可能會損壞喇叭線圈；耦合音頻的交流信號。 (5) 減少輸出耦合電容。增大這個電容的容值，減緩直流基準(zhǔn)電壓的上升、下降速度，有效抑制噪聲。實(shí)際應(yīng)用時， BYPASS 端必須外接一個電解電容到地，起濾除噪聲 的作用。好處是： “＋ ”、 “－ ”輸出端可以很好地抵消共模信號，故能有效抑制共模噪聲。阻值不要太大， 10K 最合適，太大也會影響音質(zhì)。 各引腳外圍電路的接法介紹如下： (1) 通過接在 1 腳、 8 腳間的電容（ 1 腳接電容 “+”極）來改變增益，斷開時增益為 20dB。 LM386 的電源電壓為 4~12V；靜態(tài)消耗電流為 4mA；電壓增益為 20200dB；在 8 腳開路時，帶寬為 300KHz；輸入阻抗為 50K；音頻功率 。引腳 2 為反相輸入端， 3 為同相輸入端，引腳 5為輸出端，引腳 6 和 4 分別為電源和地，引腳 1 和 8 為電壓增益設(shè)定端。輸入電壓范圍可由 4V~12V，無作動時僅消耗4mA 電流，且失真低。 LM386 電子特性 LM386 芯片的電子特性如表 16 所示。為使外圍元件最少，電壓增益內(nèi)置為 20。同樣的，按下錄放模式鍵 RP/ 接高電平，使節(jié) 電控制鍵 PD 端為低電平啟動放音功能；結(jié)束時，松開按鍵， 即完成一段語音的播放。 錄音時按下錄音鍵 S S3 接地，使節(jié) 電 控制鍵 PD 端、錄放模式鍵 RP/ 端為低電平。接口簡單，使用方便。內(nèi)部 EEPROM 存儲單元，均勻分為 600 行，具有 600 個地址單元，每個地址單元指向其中一行，每一個地址單元的 地址分辨率為 100ms。 2500 系列地址空間是這樣分配的：地址 0~599 作為分段用 (見表 15)，地址600~767 未使用，地址 768~1023 為工作模式選擇。如果下一片選周期 MSB（ A A9）地址位中有一個 (或兩個 )變?yōu)榈碗娖?，則執(zhí)行信息地址，即從該地址錄音或放音，原來設(shè)定的操作模式狀態(tài)丟失。這種操作模式將一直有效，直到 CE再次由高變低，芯片重新鎖存當(dāng)前的地址／模式端電平并執(zhí)行相應(yīng)的操作為止。當(dāng)電路中錄音轉(zhuǎn)放音或進(jìn)入省電狀態(tài)時，地址計數(shù)器復(fù)位為 0。操作模式可由微控制器也可由硬件實(shí)現(xiàn)。因此操作模式和直接尋址相互排斥。 ISD2560 的操作模式 由于 ISD2560 內(nèi)置了若干種操作模式，因而可用最少的外圍器件實(shí)現(xiàn)最多的功能。放音時由地址端提供起始地址，放音持續(xù)到 EOM 標(biāo)志。高電平選擇放音，低電平選擇錄音。本端內(nèi)部有下拉元件，不用時應(yīng)接地。芯片內(nèi)部會檢測電源電壓以維護(hù)信息的完整性，當(dāng)電壓低于 時，本端變低，芯片只能放音。 EOM ： EOM 標(biāo)志在錄音時由芯片自動插入到該信息的結(jié)尾。芯片在本端的下降沿鎖存地址線和 RP/ 端的狀態(tài)。本端可用于級聯(lián)。 ANA OUT： 前置放大器的輸出，前置電壓增益取決于 AGC 端電平。 ANA IN：本端為芯片錄音信號輸出。釋放時間取決于本端外接的并聯(lián)對地電容和電阻的時間常數(shù)。 AGC： AGC 動態(tài)調(diào)整前置增益以補(bǔ)償話筒輸入電平的寬幅變化，使得錄制變化很大的音量時失真都能保持最小。 MIC REF：本端是前置放大器的反向輸入。 VCCA、 VCCD：模擬電源、數(shù)字電源，盡可能在靠近供電端處相連。 10 VSSD、 VSSA：數(shù)字地和模擬地，這兩腳最好在引腳焊盤上相連。當(dāng) A A9 同時為高電平時可以選擇工作模式。 ISD2560 集成度較高，內(nèi)部包括前置放大器、內(nèi)部時鐘、定時器、采樣時鐘、濾波器、自動增益控 制、邏輯控制、模擬收發(fā)器、解碼器和 480K 字節(jié)的 EEPROM等。芯片采用多電平直接模擬量存儲專利技術(shù)，省去了 A/D、 D/A 轉(zhuǎn)換器。 ISD2560 語音芯片是美國 ISD 公司產(chǎn)品，是 ISD 系列單片語音錄放集成電路的一種。 ISD2560 語音芯片 采用 ISD 系列語音芯片進(jìn)行錄音是一種可行的方法，它有音質(zhì)自然、單片存儲、反復(fù)錄放、低功耗等優(yōu)點(diǎn)。如果是使用 AT89C51或其它內(nèi)部有程序空間的單片機(jī)時，此引腳接成高電平使程序運(yùn)行時訪問內(nèi)部程序存儲器，當(dāng)程序指針 PC值超過片內(nèi)程序存儲器地址（如8051/8751/89C51的 PC超過 0FFFH）時，將自動轉(zhuǎn)向外部程序存儲器繼續(xù)運(yùn)行。 EA/VPP： 該引腳為低電平時，則讀取外部的程序代碼（存于外部 EPROM中）來執(zhí)行程序。在片內(nèi)接至振蕩器的反相放大器輸出端和內(nèi)部時鐘發(fā)生器輸入端。它采用外部振蕩器時，一些引腳應(yīng)接地。 XTAL1： 接外部晶振的一個引腳。 VCC： AT89C51電源正極輸入，接 +5V電壓。 P3口除了作為一般的 I/O口線外，更重要的用途是它的復(fù)用功能，如表 13所示。每一個引腳可以推動 4個 LSTTL負(fù)載。 P2口（ ~）是具有內(nèi)部提升電路的雙向 I/O端口（準(zhǔn)雙向并行 I/O口），當(dāng)訪問外部程序存儲器時，它是高 8位地址。 P1口（ ~）是具有內(nèi)部提升電路的雙向 I/0端口（準(zhǔn)雙向并行 I/O口），其輸出可以推動 4個 LSTTL負(fù)載。外部不擴(kuò)展而單片應(yīng)用時，則作一般雙向 I/O口用。 AT89C51 的引腳功能說明 AT89C51 芯片引腳排列圖見附錄 1，下面介紹一下與本設(shè)計相關(guān)的引腳功能?？臻e方式停止 CPU 的工作，但允許 RAM，定時 /計數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。 AT89C51 的主要參數(shù) AT89C51 芯片有以下特點(diǎn) ： (1) 與 MCS—51產(chǎn)品指令和引腳完全兼容 (2) 4k字節(jié)可重擦寫 Flash 閃速存儲器 (3) 1000 次擦寫周期 (4) 全靜態(tài)操作： 0Hz—24MHz (5) 三級加密程序存儲器 (6) 1288 字節(jié)內(nèi)部 RAM (7) 32個可編程 I/O 口線 (8) 3個 16位定時 /計數(shù)器 (9) 8個中斷源 (10) 可 編程串行 UART 通道 (11) 低功耗空閑和掉電模式 功能特性概述： 8 AT89C51 提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 4k字節(jié) Flash 閃速存儲器， 128 字節(jié)內(nèi)部 RAM，32 個 I/O 口線， 3 個 16位定時 /計數(shù)器，一個 6 向量兩級中斷結(jié)構(gòu)，一個全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時鐘電路。器件采用 ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，與 MCS51指令系統(tǒng)及8051產(chǎn)品引腳兼容，片內(nèi)置通用 8位中央處理器和 Flash存儲單元，功能強(qiáng)大。因此，本次設(shè)計將采用 ISD2560 作為系統(tǒng)的語音處理芯片參與工作。目前，在市場上使用較為普遍的語音芯片如表 12 所示。它能夠?qū)⒄Z音信號通過采樣轉(zhuǎn)化為數(shù)字，存儲在 IC 的 ROM 中，再通過電路將 ROM 中的數(shù)字還原成語音信號；而語音芯片放音功能實(shí)質(zhì)上是一個 DAC過程。 語音芯片選擇 語音芯片又稱語音 IC，又被叫做聲音芯片。 6 表 11 AT89C51和 AT89C2051主要性能對比表 項目 AT89C51 AT89C2051 存儲器 4KB 可編程 Flash 存儲器 2KB 可編程 Flash 存儲器 存儲器保密 三級程序存儲器 保密 兩級程序存儲器保密 內(nèi)部 RAM 128 字節(jié) 128 字節(jié) 靜態(tài)工作頻率 0Hz~24MHz 0Hz~24MHz 定時 /計數(shù)器 2 個 16 位定時 /計數(shù)器 2 個 16 位定時 /計數(shù)器 串行通訊口 1 個串行通訊口 1 個串行通訊口 中斷源 6 個中斷源 6 個中斷源 I/O 引線 32 條 I/O 引線 15 條 I/O 引線 以上可以看出它們是大體相同的，由于 AT89C2051 的 I/O 線很少，導(dǎo)致它無法外加 RAM 和程序 ROM，片內(nèi) Flash 存儲器也少，但它的體積比 AT89C51 小很多。 由于將多功能 8 位 CPU 和閃爍存儲器組合在單個芯片中， ATMEL 的 AT89C51和 AT89C2051 都是高效微控制器，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案。該系列單片機(jī)的始祖是 Intel 的 8031單片機(jī)，后來隨著 Flash Rom 技術(shù)的發(fā)展， 8031單片機(jī)取得了長足的進(jìn)展，成為目前應(yīng)用最廣泛的 8 位單片機(jī)之一，其代表型號是 ATME L 公司的 AT89 系列，它廣泛應(yīng)用于工業(yè)測控系統(tǒng)之中。單片機(jī)也有很多種類，比如 PIC 單片機(jī)、 MCS51 單片機(jī)和 AVR ATmega128單片機(jī)等等。下面，就針對此方案做具體的介紹。系統(tǒng)框圖如圖 12 所示。這種方法過程簡單，但是語音信號容易受到外界干擾而失真，并且信號的壓縮存儲比較復(fù)雜，硬件電路不宜調(diào)試。 聲音通過 MIC 轉(zhuǎn)換成微弱的電信號，經(jīng)專用的音頻前置放大器放大后，由帶通濾波器濾波，輸出的信號經(jīng) A/D 轉(zhuǎn)換送入單片機(jī)。系統(tǒng)主要由單片機(jī) AT89C5AD57 DAC0832 及 閃速存儲器 AT29C040 組成。 結(jié)束語 總結(jié)出本文設(shè)計的優(yōu)缺點(diǎn)，并對系統(tǒng)的改進(jìn)方向提出了展望。 第 3 章 語音錄放系統(tǒng)軟件設(shè)計。 第 2 章 語音錄放系統(tǒng)硬件電路設(shè)計。 第 1 章 單片機(jī)控制語音錄放系統(tǒng)的設(shè)計 。 （ 4）本文的主要工作 本設(shè)計的主要任務(wù)是查閱國內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)資料，在了解和熟悉目前語音存儲與回放系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能以及發(fā)展現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，完成基于 51 單片機(jī)語音存儲與回放系統(tǒng)設(shè)計。 若采用語音芯片處理，則不需要在外部進(jìn)行語音信號的放大和濾波，語音芯片的抗干擾能力極強(qiáng)，可以有效地防止信號失真。采用閃存保存語音，即使斷電仍然能保持信息不丟失，所以保存信息安全可靠。 對于通過 A/D 和 D/A 轉(zhuǎn)換完成語音信號處理的方法介紹如下：將模擬語音信號通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，再通過單片機(jī)控制存儲在存儲器中，回放時，由單片機(jī)控制將數(shù)據(jù)從存儲器中讀出，然后通過數(shù)模轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換 成模擬信號，經(jīng)放大在揚(yáng)聲器 或耳機(jī)上輸出語音。單片機(jī)在這個過程中起到了舉足輕重的作用。 （ 3）研究方法 系統(tǒng)要求實(shí)現(xiàn)語音的數(shù)字 化存儲與回放，整個系統(tǒng)分為錄音、停止和回放三種狀態(tài)。另