【正文】 乘積項(xiàng)能夠連接到同一個(gè) LAB 中任何其他乘積項(xiàng)上。 宏單元中的觸發(fā)器可以單獨(dú)地編程為具有可編程時(shí)鐘控制的 D 觸發(fā)器、 T 觸發(fā)器、RS 觸發(fā)器或 JK 觸發(fā)器工作方式。每個(gè)觸發(fā)器也支持異步清除和異步置位功能，乘積項(xiàng)選擇矩陣分配乘積項(xiàng)去控制這些操作。此外，每個(gè)觸發(fā)器的復(fù)位功能可 以由低電平有效的、專用的全局復(fù)位引腳 GCLRn 信號(hào)提供。 （ 3）擴(kuò)展乘積項(xiàng) 大多數(shù)邏輯函數(shù)雖然能夠用宏單元中的 5 個(gè)乘積項(xiàng)來實(shí)現(xiàn)，但某些邏輯函數(shù)較為復(fù)雜，要附加乘積項(xiàng)。 共享擴(kuò)展項(xiàng)在每個(gè) LAB 中有 16 個(gè)擴(kuò)展項(xiàng)。每個(gè)共享擴(kuò)展乘積項(xiàng)可被 LAB 內(nèi)任意（或全部）宏單元使用和共享，以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的邏輯函數(shù)。它能夠2021 屆電子信息工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 把器件中任何信號(hào)源連接到目的地。 EPROM 單元控制 2 輸入 “與 ”門的一個(gè)輸入端 ，以選擇驅(qū)動(dòng) LAB 的 PIA 信號(hào)。 （ 5） I/O 控制塊 I/O 控制塊允許每個(gè) I/O 引腳單獨(dú)地配置成輸入、輸出或雙向工作方式，所有 I/O引腳都有一個(gè)三態(tài)緩沖器。該 I/O 控制塊由兩個(gè)全局輸出使能信號(hào) OE1n， OE2n 來驅(qū)動(dòng)。 5． EPM7128SLC8415 的編程接口 為了使得整個(gè)系統(tǒng)便于更新和程序下載，系統(tǒng)為在系統(tǒng)可編程芯片外接了一個(gè) ISP的接口。 圖 是 EPM7128SLC8415 器件與下載電纜的插座連線圖，該插座安裝在用戶PCB 板上，用于連接下載線纜和復(fù)雜可編程邏輯器件 EPM7128SLC8415。本設(shè)計(jì)選擇的 ISD1420 單片語音錄2021 屆電子信息工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 放芯片也使 ISD1400 系列的一種。 ISD1420 可分段存貯 20 秒語音信息，按每秒鐘可讀 3 個(gè)漢字計(jì)算， 20 秒可分段貯存 609 多個(gè)漢字語音 [10]。 例如在 ISD1420 中分段存入 “解放碑 ”、 “兩路口 ”“下一站 ”等語音信息，在 CPLD 的控制下，通過與顯示電路配接，便可制成語音報(bào)站系統(tǒng)。 以下將詳細(xì)介紹 ISD1420 語音芯片的功能特性和應(yīng)用方法。內(nèi)部電路由振蕩器、語音存儲(chǔ)單元、前置放大電路、抗干擾濾波器和輸出放大器組成 [10]。錄音內(nèi)容存入 E2PROM永久存儲(chǔ)單元，具有零功率信息存儲(chǔ)功能，這個(gè)獨(dú)一無二的方法是借助于美國 ISD公司的專利 ——直接模擬存儲(chǔ)技術(shù)（ DAST TM）實(shí)現(xiàn)的。直接模擬存儲(chǔ)允許使用一種單片固體電路方法完成其原本語音的再現(xiàn)，不僅語音音質(zhì)優(yōu)美，而且具有斷電語音保護(hù)功能 [10]。在錄放音操作結(jié)束后，芯片自動(dòng)進(jìn)入低功耗節(jié)電模式，功耗僅為 。此外， E2PROM單片可反復(fù)錄音十萬次。 ●采用直接模擬量存貯技術(shù) DAST（ Direct Analog Strorage Technology），再現(xiàn)優(yōu)質(zhì)原聲，沒有常見的背景噪聲。 ●信息可保存 10 年以上，可反復(fù)錄放達(dá) 10 萬次之多。 ●較強(qiáng)的選址能力，可把存儲(chǔ)器分成 160 段來進(jìn)行管理。 ●單一電源供電。A. ●工作電流 IOP：典型值 15mA,最大值 30mA[10] 2． 引腳功能說明 下圖為 ISD1420 的 引腳圖 [10] 圖 ISD1420 引腳圖 表 各管腳功能表 名稱 管腳 功能 名稱 管腳 功能 A0~A5 1~6 地址 ANA OUT 21 模擬輸出 A A7 10 地址（ MSB） ANA IN 20 模擬輸入 VCCD 28 數(shù)字電路電源 AGC 19 自動(dòng)增益控制 VCCA 16 模擬電路電源 MIC 17 麥克風(fēng)輸入 VSSD 12 數(shù)字地 MIC REF 18 麥克風(fēng)參考輸入 VSSA 13 模擬地 PLAYE 24 放音（邊沿觸發(fā)） SP+、 1 15 喇叭輸出 +、 REC 27 錄音 XCLK 26 外接定時(shí)器（可選） RECLED 25 發(fā)光二極管接口 NC 122 空腳 PLAYL 23 放音（電平觸發(fā)） 2021 屆電子信息工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 各管腳功能描述如下 [10]： （ 1） A0～ A7： 地址輸入端 。 ISD1420的地址輸入端具有兩個(gè)功能： ① 作為信息地址線用 (A6或 A7為低電平 )； ②作為操作模選擇用 (A6和 A7均 為高電平 )。 此端 內(nèi)置 片內(nèi)前置放大器。 駐極體話筒通過電容 C將音頻信號(hào)耦合到該輸出端， C的電容值與該端內(nèi)阻 (10KΩ)決定 ISD1420通頻帶下限頻率。 此端是前置放大器的反向輸入。 （ 4） ANA IN： 模擬信號(hào)輸入端 。 （ 5） ANA OUT： 來自駐極體話筒的輸入信號(hào)被放大輸出至該端，前 置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，其最大增益為 24dB。 AGC可動(dòng)態(tài)地調(diào)整前置放大器增益，而且可擴(kuò)展加大 MIC輸入端的非失真信號(hào)的范圍。 （ 7） SP＋、 SP－ ： 喇叭輸出端 。雙端輸出信號(hào)的功率是單端的四倍。 （ 8） XCLK： 外接時(shí)鐘振蕩端 。商業(yè)級(jí)芯片在整個(gè)溫度各電壓范圍內(nèi)，頻率變化在 +%內(nèi) ,并保證最小錄放時(shí)間，所以有些芯片的錄放時(shí)間比標(biāo)稱的值稍大。 如果需要更高的計(jì)時(shí)精度，該端可外接時(shí)鐘電路。 當(dāng)錄音時(shí)，該端輸出低電平，發(fā)光二極管LED亮。 （ 10） PLAYE： 邊沿觸發(fā)放音控制端 。 （ 11） PLAYL： 電平觸發(fā) 放 音控制 端 。 注： 放音過程中當(dāng)遇到 EOM 或內(nèi)存結(jié)束時(shí)，如果 /PLAYE 或 /PLAYL 仍處在高電平，芯片雖然也進(jìn)入準(zhǔn)備狀態(tài)（內(nèi)部震蕩器和時(shí)鐘停止工作），但是由于芯片沒有對(duì) /PLAYE 和 /PLAYL 的上升沿進(jìn)行消顫，隨后在這兩個(gè)引腳 上出現(xiàn)的下降沿（例如釋放按鍵時(shí)的抖動(dòng)）都會(huì)觸發(fā)放音。 錄音期間該端必須一 直保持低電平 才有效 。如果在放音期間，遇 REC接低電平，放音立即停止，自動(dòng)進(jìn)入錄音狀態(tài)。 芯片內(nèi)部的模擬和數(shù)字電路也使用不同的地線 。 芯片內(nèi)部的模擬和數(shù)字電路使用不同的電源總線，并且分別引到外封裝上，這樣可使噪聲最小。 3. ISD1420 的操作模式 ISD1420 地址輸入 端具有雙重功能，根據(jù)地址中的 A A7 的電平狀態(tài)決定 A0～A7 的功能。根據(jù) PLAYE、PLAYL 或 REC 的下降沿信號(hào)，地址輸入被鎖定。 使用操作模式有兩點(diǎn)要注意 [10]： （ 1） 所有初始操作都是從 0 地址開始。當(dāng)電路中錄放音轉(zhuǎn)換將進(jìn)入省電 狀態(tài)時(shí)，地址計(jì)數(shù)器復(fù)位為 0。這種操作模式一直執(zhí)行到下一個(gè)低電平控制輸入信號(hào)出現(xiàn)為止。 A0：信息檢索（僅用于放音工作狀態(tài)）。這種模式僅用于放音工作，通常與 A4 操作同時(shí)應(yīng)用。 A1 可使錄入的分段信息成為連續(xù)的信息，使用 A1 可刪除掉每段中間信息捷的 EOM標(biāo)志，僅在所有信息后留一個(gè) EOM標(biāo)志。 A3：用于循環(huán)重放信息（僅用于放音工作狀態(tài)）。一條信息可以完全占滿存儲(chǔ)空間，那么循環(huán)就可以眾頭至尾進(jìn)行工作，并由始至終反復(fù)重放。在正常操作中，當(dāng)一個(gè)信息放完，遇到一個(gè) EOM標(biāo)志時(shí)，地址計(jì)數(shù)器就會(huì)復(fù)位。 當(dāng)芯片既非錄音又非放音時(shí)，將 A4 短暫拉低可使地址計(jì)數(shù)器復(fù)位為 0。 4. 典型應(yīng)用電路圖 圖 典型應(yīng)用電路圖 上圖是 ISD1420 典型應(yīng)用電路圖，圖中的 “PLAYL”、 “PLAYE”鍵只需選接一個(gè)即可，地址輸入端 A0～ A7 有效值范圍為 00000000～ 10011111,這表明最多可被劃分為 160個(gè)存貯單元，可錄放多達(dá) 160 段語音信息。 2021 屆電子信息工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 圖 為 ISD1420 分段原理圖 [12]： 圖 ISD1420 分段原理圖 圖中 A0～ A2 置為低電平，此時(shí)電路共分為四段。圖 5 中的各段的起始地址和時(shí)間安排如下： 第一段語音從 0 秒開始，地址設(shè)置為 00000000； 第二段語音從 2 秒開始，地址設(shè)置為 00010000； 第三段語音從 5 秒開始，地址設(shè)置為 00100000； 第四段語音從 12 秒開始，地 址設(shè)置為 01010000； ???????? 實(shí)際應(yīng)用時(shí)，可根據(jù)每段語音的起始時(shí)間，自行設(shè)置相應(yīng)的 A0～ A7 組合。錄制其它段的方法相同。 音頻功率放大器的選擇 為了使系統(tǒng)報(bào)站時(shí)語音清晰響亮，本設(shè)計(jì)增加了音頻功率 放大器 LM386。但在 1 腳和 8 腳之間增加一只外接電阻和電容，便可將電壓增益調(diào)為任意值，直至 200[13]。 LM386 的封裝形式有塑封 8 引線雙列直插式和貼片式 [13]。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；使用時(shí)在引腳 7 和地之間接旁路電容，通常取 10μF。 LM3861 和 LM3863 的電源電壓為4~12V， LM3864 的電源電壓為 5~18V，本設(shè)計(jì)選用的是 LM3861； （ 3） 外圍元件少 ； （ 4） 電壓增益可調(diào)， 20200； （ 5） 低失真度。 圖 LM386 典型應(yīng)用電路 2021 屆電子信息工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 顯示 芯片的選擇 本設(shè)計(jì)中需要按站顯示站點(diǎn)，故需要設(shè)置簡(jiǎn)單的顯示模塊。結(jié)合課題的要求和芯片的具體功能本設(shè)計(jì)選 CD4511（七段碼十六進(jìn)制鎖存譯碼驅(qū)動(dòng)芯片）進(jìn)行譯碼，選擇 LED七段顯示器 (共陰 )進(jìn)行顯示。 1. CD4511 CD4511能將四位二進(jìn)制數(shù)編碼轉(zhuǎn)換為七段 LED顯示器的字段碼，同時(shí)具有鎖存和驅(qū)動(dòng)能力。 圖 CD4511 引腳圖 其中 ， A、 B、 C、 D 為 BCD 碼輸入端。 當(dāng) BI=0 時(shí)，不管其它輸入端狀態(tài)如何，七段數(shù)碼管均處于熄滅（消隱）狀態(tài)，不顯示數(shù)字。 當(dāng) BI=1， LT=0 時(shí)，譯碼輸出全為 1，不管輸入 ABCD狀態(tài)如何，七段均發(fā)亮，顯示 “8”。 LE： 鎖定控制端 。 a、 b、 c、 d、 e、 f、 g：為譯碼輸出端，輸出為高電平 1 有效。 2021 屆電子信息工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 圖 CD4511 邏輯圖 CD4511真值表如下 [14]： 表 CD4511真值表 2. LED七段顯示器 (共陰 ) LED 顯示器是由發(fā)光二極管作為為顯示字段的數(shù)碼顯示器件，圖 為 一位 LED顯示器的外形和引腳圖，其中七只發(fā)光二極管 (a~g 七段 )構(gòu)成字型 “8”，另外還有一只發(fā)光二極管 dp 作為小數(shù)點(diǎn)。 LED 顯示器 外形和引腳 見圖 [14]。 如 圖 ，在共陰極結(jié)構(gòu)中，各段發(fā)光二極管的陰極連在一起，將此公共點(diǎn)接地，某一段發(fā)光二極管的陰極為高電平時(shí)，該段發(fā)光。 dp g f e d c b a 0 0 1 1 1 1 1 1 3fh 共陰極字符 0～ 9 七段碼如下： 字符： 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 字段碼： 3fh 06h 5bh 4fh 66h 6dh 7dh 07h 7fh 6fh 圖 共陰極結(jié)構(gòu) 2021 屆電子信息工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 24 晶振的選擇 本課題中選擇了 4 腳有源晶振。 首先我們來了解一下有源晶振和無源晶振的區(qū)別 [14]。無源晶振需要用片內(nèi)的振蕩器，無源晶振沒有電壓的問題，信號(hào)電平是可變的，也就是說是根據(jù)起振電路來決定的 。 有源晶振和無源晶振的選擇依據(jù)主要看 晶振 應(yīng)用到的電路，如果有時(shí)鐘電路，就用無源，否則就用有源。 如果要求系統(tǒng)比較穩(wěn)定的話 ,如 CPLD、 FPGA 的晶振 最好 使用有源晶振是比較的合適的。 本課題中 4 腳有源晶振的接法 是 有個(gè)點(diǎn)標(biāo)記的為 1 腳，按逆時(shí)針（管腳向下）分別為 4。 元件清單 結(jié)合以上對(duì)主要芯片和主要芯片典型應(yīng)用電路的論述，本課題器件選擇 方案 如下： ⑴ EPM7128SLC8415CPLD ………………………………………………… 1 ⑵ 4MHZ 晶體振蕩器 …………………………………………………1 ⑶ 1 MHZ 晶體振蕩器 1 ⑶ ISD1420 單片 20 秒高保真語音錄放芯片 …………………………………1 ⑷ 話筒 …………………………………………………1 ⑸ CD4511 BCD七段顯示譯碼器 (共陰 ) …………………………………… 6 ⑹ LED 七段顯示器 (共陰 ) ………………………………………………… 6 ⑺ IDC10 isp 插座 …………………………………………………1 2021 屆電子信息工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 ⑻ DIP14 插座 ………………………………………