【正文】 尋址，從而完成之間的數(shù)據(jù)交換。若沒有允許控制端，則應(yīng)在外圍用門電路對 SCK 進(jìn)行控制，然后再加到芯片的時鐘輸入端；當(dāng)然，也可以只在 SPI 總線上連接 1 個芯片，而不再連接其它輸入或輸出芯片。其次是輸出芯片的串行數(shù)據(jù)輸入是否有允許控制端。若沒有三態(tài)控制端，則應(yīng)外加三態(tài)門 。但應(yīng)特別注意這些串行 I/O 芯片的輸入輸出特性：首先是輸入芯片的串行數(shù)據(jù)輸出是否有三態(tài)控制端。 SPI 總線接口系統(tǒng)的典型結(jié)構(gòu)如上圖 所示。從器件只有在主機(jī)發(fā)命令時才能接收或發(fā)送數(shù)據(jù)。如 1 個主 MCU 和幾個從 MCU、幾個從MCU相互連接構(gòu)成多主機(jī)系統(tǒng)（分布式系統(tǒng)）、 1個主 MCU 和 1個或幾個從 I/O設(shè)備所構(gòu)成的各種系統(tǒng)等。 SPI 組成的系統(tǒng)如下圖所示。 ① SPI 總線組成 邵陽學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 16 SPI 接口一般使用 4 條線：串行時鐘線（ SCK）、主機(jī)輸入 /從機(jī)輸出數(shù)據(jù)線 MISO、主機(jī)輸出 /從機(jī)輸入數(shù)據(jù)線 MOST 和低電平有效的從機(jī)選擇線 SS(有的 SPI 接口芯片帶有中斷信號線 INT、有的 SPI 接口芯片沒有主機(jī)輸出 /從機(jī)輸入數(shù)據(jù)線 MOSI)。 它可以使 MCU 與各種外圍設(shè)備以串行方式進(jìn)行通信以交換信息。這些芯片與并行接口芯片相比，具有引腳少，芯片體積小，接口線少等優(yōu)點(diǎn)，它的應(yīng)用范圍也越來越廣泛。長期以來，并行數(shù)據(jù)傳輸以其高速度而十分廣泛的應(yīng)用于各種設(shè)備，如 CPU、 RAM 和打印機(jī)等；串行數(shù)據(jù)傳輸僅在遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)上占據(jù)一定優(yōu)勢。大信號不衰減時，靜音衰減 6Db。 XCLK：外部時鐘輸入端，不用時必須接地。快進(jìn)模式下 ,RAC 的 s 的高電平 , s為低電平。每個 RAC 周期表示 ISD 存儲器的操作進(jìn)行了一行(ISD4004 系列中的存貯器共 2400Line)。 EOM 標(biāo)志 —— 只在放音中檢測到內(nèi)部的 EOM標(biāo)志時 ,此狀態(tài)位才置 1。中斷狀態(tài)也可用RINT 指令讀取。 ISD 在任何操作 (包括快進(jìn) )中檢測到 EOM或 OVF 時 ,本端變低并保持。數(shù)據(jù)在SCLK 上升沿鎖存到 ISD,在下降沿移出 ISD。 MISO：串行輸出端， ISD 未選中時 ,本端呈高阻狀態(tài)。 AUD OUT：音頻輸出端，可驅(qū)動 5KΩ的負(fù)載。差分驅(qū)動時 ,信號最大幅度為峰值 16mV。 ANAIN+：錄音信號同相輸入端，輸入放大器可用單端或差分驅(qū)動。 VSSA,VSSD：接地線端。 2） ISD4004 芯片引腳功能描述 ① ISD4004 芯片的引腳圖如右圖 所示 ② ISD4004 芯片的引腳說明如下： VCCA,VCCD：供電電源端 3V，而且為了使噪聲最小 ,芯片的模擬和數(shù)字電路使用不同的電源總線 ,并且分別引到外封裝的不同管腳上 ,模擬和數(shù)字電源端最 好分別走線 ,盡可能在靠近供電端處相連 ,而去耦電容應(yīng)盡量靠近器件。片內(nèi)集成了晶體振蕩器、麥克風(fēng)前置放大器、自動增益控制、抗混疊濾波器、平滑濾波器、聲音功率放大器等 ,只需很少的外圍器件 ,就可構(gòu)成一個完整的聲音錄放系統(tǒng)。通過串行外設(shè)接口 SPI 與單片機(jī)連接，可實現(xiàn)對語音芯片更加靈活的尋址和控制，同時減少芯片的引出端數(shù)，提高了芯片的使用靈活性。 其工作電流的典型值為：放音時， ICC=25mA；錄音時，ICC=30mA；靜態(tài)電流只有 1μ A。根據(jù)存儲時間不同，同一系列的型號芯片的性能也有不同，表 3 所示。該系列的特點(diǎn)是錄音時間長。該芯片的所有操作必須由微控制器控制，操作命令可通過串行通信接口（ SPI 或 Microwire）送入。 ISD4004 芯片介紹 1） ISD4004 性能 ISD4004 是美國 ISD 公司制造的一種新款語音芯片。用戶在語音的提示下進(jìn)行操作。 （詳細(xì)連接方法，見圖 ， MT8870 與單片機(jī)的接口技術(shù)） 輸入的 DTMF 信號經(jīng) MT8870 解調(diào)后，在 StD 端產(chǎn)生一個控制輸出信號，該信號輸出端與單片機(jī) AT89C51 的外部中斷輸入端 INT1 相連，當(dāng)該信號發(fā)生由 1 到 0 的跳變時，中斷標(biāo)志 IE1（中斷安排為下降沿觸發(fā)方式），設(shè)置中斷標(biāo)志為 1，當(dāng) AT89C51響應(yīng)中斷后，產(chǎn)生一個 RD 信號，經(jīng)相反之后使 MT8870 的 TOE 端產(chǎn)生一個高電平脈沖信號，該信號使 MT8870 的數(shù)據(jù)輸出端 Q1— Q4 由原來的高阻狀態(tài)變?yōu)榕c當(dāng)前輸入的雙音頻信號相對應(yīng)的二進(jìn)制編碼信號， AT89C51 通過 P1 口將該二進(jìn)制數(shù)讀入并保存在數(shù)據(jù) RAM 區(qū)。運(yùn)放和 R R C1 組成一反相放大器，對輸入的 DTMF 信號進(jìn)行隔離放大，其增益 K=－ R2/R5，改變 R2 的值可變增益的大小，但增益不宜過大，一般 K 值取為 1～ 5，輸入的 DTMF 信號的幅度應(yīng)在～ 883mV 之間。電路輸出的二進(jìn)制碼 Q1— Q4由數(shù)據(jù)輸出允許端 TOE 控制。 3） MT8870 是雙直插式 DTMF 信號接收處理專用集成電路。 AT89C51 芯片提供三級程序存儲器加密，提供了方便靈活而可靠的硬加密手段，能完全保證程序或系統(tǒng)不被仿制。 可用 5V電壓編程 ,而且擦寫時間僅需 10 毫秒，僅為 8751/87C51 的擦除時間的百分之一 ,與 8751/87C51 的 12V 電壓擦寫相比，不易損壞器件，沒 有兩種電源的要求，改寫時不拔下芯片，適合許多嵌入式控制領(lǐng)域。 AT89C51 可構(gòu)成真正的單片機(jī)最小應(yīng)用系統(tǒng)，縮小系統(tǒng)體積，增加系統(tǒng)的可靠性，降低系統(tǒng)的成本。 AT89C51 是一種低損耗、高性能、 CMOS 八位 微處理器，片內(nèi)有 4k 字節(jié)的在線可重復(fù)編程、快速 擦除快速寫 入程序的存儲器，能重復(fù)寫入 /擦除 1000 次，數(shù)據(jù)保存時間為十年。 P0 口是三態(tài)雙向口 ,通稱數(shù)據(jù)總線口 ,因為只有該口能直接用于對外部存儲器的讀 /寫操作。工作電壓范圍寬（ ~6V） ，全靜態(tài)工作，工作頻率寬在 0Hz～24MHz 之間，比 8751/87C51 等 51 系列的 6MHz～12MHz 更具有靈活性 ,系統(tǒng)能快能慢。只要程序長度小于 4K，四個 I/O 口全部提供給用戶。它與 MCS51 系列單片 機(jī)在指令系統(tǒng)和引腳上完全兼容，不僅可完全代替MCS51 系列單片機(jī)，而且能使系統(tǒng)具有許多 MCS51 系列產(chǎn)品沒有的功能。間歇和掉電兩種工作方式。五個中斷源 ,兩級中斷優(yōu)先級； 32 位雙向輸入輸出線； 三級程序存儲器加密； 片內(nèi)有 4k 字節(jié)在線可重復(fù)編程 快擦寫程序存儲器； 圖 MT8870 的引腳分布 邵陽學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 11 ① AT89C51 的特點(diǎn) AT89C51 具有以下幾個特點(diǎn)： VDD：為正電源輸入端，規(guī)定 VDD 為 5V。它是一個雙向端， StD 檢測出一個大于 VTSt 的電壓，器件寄存所檢測到的音調(diào)對并校正鎖存器輸出； StD 端檢測出一個小于 VTSt 的電壓，器件自由地接收一個新的音調(diào)對。一旦數(shù)字算法檢測到一個有效的音調(diào)對（信號狀態(tài)），該端就出現(xiàn)高電平，信號狀態(tài)的任何減小將導(dǎo)致 EST 轉(zhuǎn)換為邏輯低。 StD：為延時導(dǎo)引輸出端，當(dāng)一個被收到的音調(diào)對已被寄存并且鎖存器的輸出已被校正時，該端為邏輯高，當(dāng) St/GT 端電壓降到低于 VRS 時，該端轉(zhuǎn)換為邏輯低。 TOE：為三態(tài)輸出使能輸入端，該端為邏輯高時使能 Q0Q3 有輸出。 OSC 2：分別為時鐘輸入端及時鐘輸出端，這兩腳之間接一個 的石英晶體組成內(nèi)部振蕩電路。 MT8870 各引腳功能簡介 1） MT8870 各引腳的的分布情況如有 圖 所示。由于它內(nèi)部有差動放大器、時鐘振蕩器和鎖存三態(tài)總線接口，所以減少了該集成電路外部器件的數(shù)目。這些 DTMF 產(chǎn)品集成度高、體積小、抗干擾能力強(qiáng)，并且中間傳輸?shù)氖莾蓚€音頻信號，最后輸出的是二進(jìn)制編碼信號，便于與微型計算機(jī)接口。目前雙音多頻產(chǎn)品多屬于 CMOS 集成產(chǎn)品，國際上一些主要器件產(chǎn)品廠商或公司均有代表性的 DTMF 接收器。 DTMF 解碼芯片 — MT8870 DTMF 信號接收器又 稱為 DTMF 解碼器，它的功能是把 DTMF 信號變換為二進(jìn)制數(shù)字信號。如按“ 5”時高頻群頻率 1336Hz 與低頻群頻率 770Hz邵陽學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 9 同時輸出。這 12 個號碼代表阿拉伯?dāng)?shù)字“ 0” ~“ 9”以及符號“ *”和“ ”，通常這 12 個號碼足夠用了。 每個號碼所對應(yīng)的兩個頻率互不為整數(shù)比。它是一組由高頻信號與低頻信號疊加而成的組合信號 ,CCITT 和我國國家標(biāo)準(zhǔn)都規(guī)定了電話鍵盤按鍵與雙音多頻信號的對應(yīng)關(guān)系，如表 1 所示。本電路選取的是 2N5401。從程控交換技術(shù)手冊可以了解，摘機(jī)時電話線兩 端的電壓為 8～ 11V左右，環(huán)路阻抗要小于 2KΩ（ 600Ω 時比較合適），環(huán)路電流要在 30mA 左右。本電路選取的 4 個二極管的型號為 1N4004。整個電路完成自動模擬摘機(jī)過程。當(dāng) 回路電流小于 30mA 時認(rèn)為電話己掛機(jī)，即與系統(tǒng)通訊結(jié)束。在掛機(jī)狀態(tài)下，其漏電流≤ 5uA。反相器輸出的波形有很大的改善，基本上是方波信號，本電路采用了開關(guān)三極管等組成，信號三極管的集電極引出，優(yōu)化了電路設(shè)計，使其工作更加可靠。 6）反相器的選?。? 用來檢測振鈴信號的光耦在導(dǎo)通和截止時，光耦三極管的集電極（輸出端）電平并不是確定的數(shù)值，如果此輸出信 號傳給主控單元，勢必使主控單元無法識別，影響其正常工作。主要是濾除振鈴信號中的低次諧波。選取型號為 TIL 系列的 P621。具有較高的電氣隔離和抗干擾能力，對地電位差干擾有很強(qiáng)的抑制能力，而且有很強(qiáng)的抑制電磁干擾能力。 4）光耦 U1 的選取： 由于它是一種光電信號的耦合器件，它是一種將發(fā)光二極管和光敏三極管封在一起。它反相并接于光耦的兩端，當(dāng)信號的正半周期加在光耦的兩端使其導(dǎo)通，當(dāng)負(fù)半周期時，使光耦截止，可經(jīng)此該二極管續(xù)流，從而保護(hù)光耦不會電壓過大而損壞，這樣就要求光耦要有良好的耐壓性能。所以取 33kΩ。 元件的選取及說明 1）隔直電容 C1 的選?。? 隔直電容 C1 是電解電容，用于 過濾直流，濾出低頻信號，而且振鈴信號的電壓還比較高， 在這里采用 1μ耐壓 100V的鉭或鋁解電容。同時具有很高 的耐壓值可達(dá)到500～ 1000V，以及價格便宜，設(shè)計簡單，工作可靠等優(yōu)點(diǎn)。15V，信號以 1 秒送， 4 秒斷的形式發(fā)送，振鈴檢測可以有多種形式，但是最常用的是采取光耦合器件來實現(xiàn)的，由于它的優(yōu)點(diǎn)在于 可以使輸入與輸出在電氣（電源、地線）上完全絕緣，具有很高的抗干擾性。當(dāng)一有鈴流信號進(jìn)來，程控交換機(jī)送來的是25177。 邵陽學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 5 1234D2 1N4004R6 1kR3 54kR5 10kR4 10kQ22N5551U1P631U3P631VCCR1 33kR1010kVCCQ12N5401R2100ΩD3 LEDC1L1AQ49013C2100μFR9 2.9KIN+1IN2OSC17OSC28EST16ST/GT17GS3V REF4STD15Q111Q212Q313Q414PWDN6INH5TOE10U5MT8870C161UFC210.047UF1122C20220UFC1910UFR231KR2410ΩR1710KR2210KVCCC183.3UFC171UFC7 4.7UFC110.1UFC130.1UFR1910KAMIC1IN+3IN2BYPASS7V OUT5GAIN1GAIN8VS6 GND4U6LM386CS1MOSI2MISO3VSSD4