【正文】 遵循下列原則：，并符合單片機的常規(guī)用法。，并留有適當余地，以便進行二次開發(fā)。硬件結(jié)構(gòu)與軟件方案會相互影響，考慮的原則是：軟件能實現(xiàn)的功能盡可能由軟件來實現(xiàn)，以簡化硬件結(jié)構(gòu)。因此，選擇軟件方案時，要考慮到這些因素。，包括芯片、器件選擇、去耦濾波、印刷電路板布線，通道隔離等。驅(qū)動能力不足時，系統(tǒng)工作不可靠，解決的辦法是增加驅(qū)動能力，曾設(shè)線驅(qū)動器或減少芯片功耗，降低總線負載。優(yōu)秀的系統(tǒng)軟件開發(fā)應(yīng)遵循以下原則:、簡捷、流程合理。、數(shù)據(jù)存儲區(qū)規(guī)劃合理，既能節(jié)約內(nèi)存容量，又使操作方便。各個功能程序運行狀態(tài)、運行結(jié)果以及運行要求都設(shè)置狀態(tài)標志以便查詢，程序的轉(zhuǎn)移、運行、控制都可通過狀態(tài)標志條件來控制。規(guī)范化的程序便于交流、借鑒，也為今后的軟件模塊化、標準化打下了基礎(chǔ)。軟件抗干擾是計算機應(yīng)用系統(tǒng)提高可靠性的有力措施。5第 2 章 課題的任務(wù)分析及總體設(shè)計方案 任務(wù)分析設(shè)計基于單片機的數(shù)碼錄音機系統(tǒng)。系統(tǒng)可以使用單片機外擴 A/D 轉(zhuǎn)換器和 D/A 轉(zhuǎn)換器來實現(xiàn)上述錄播放功能，也可以選用專用錄音芯片?；疽螅河虚_關(guān)按鍵控制系統(tǒng)；有錄音、播放模式的控制；能夠?qū)Σ怀^ 60 秒的語音實現(xiàn)錄音。通過對單片機的編程開發(fā)可以實現(xiàn)語音的錄放等基本功能。，采用集成語音芯片來實現(xiàn)語音的錄放功能。 C 程序的設(shè)計語言，對單片機進行編程開發(fā)。 總體方案設(shè)計在聲學領(lǐng)域，單片機技術(shù)與各種語音芯片相結(jié)合，即可完成語音合成技術(shù)，使得單片機語音系統(tǒng)的實現(xiàn)成為可能。語音芯片存儲播放聲音的基本工作方式為：6聲音—模擬量—A/D—存儲—D/A—模擬量—播放。而存在一類語音芯片采用 EEPROM 存儲方法，將模擬語音數(shù)據(jù)直接寫入半導(dǎo)體存儲單元中，不需加A/D 和 D/A 變換電路，使用方便，且語音音質(zhì)自然。以單片機為核心的語音錄放系統(tǒng)的功能框圖，如圖 21 所示。如圖 22 所示。進行語音錄放的操作如下：按下開始鍵，啟動錄音，松開開始鍵，結(jié)束錄音。 單片機選擇近年來，隨著科學技術(shù)的發(fā)展，微型計算機技術(shù)日益發(fā)展，已經(jīng)在許多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。 DSP：16 位32 位，內(nèi)部采用哈佛結(jié)構(gòu)，特別適合數(shù)據(jù)處理。ARM：是 32 位單片機，由于結(jié)構(gòu)和計算速度的原因，目前適合做事物處理或者中低端應(yīng)用，從中高級工控到簡單/圖片（不含視頻）處理。該器件采用ATMEL 高密度非易失存儲器制造技術(shù)，與工業(yè)標準 MCS51 指令集和輸出管腳相兼容。51 單片機雖然和 DSP,ARM 相比處理速度和運算速度上都比較慢，但它的體積小、質(zhì)量輕、價格便宜，它的速度可以滿足本設(shè)計的要求，所以我們采用 AT89C52 這款單片機。ISD 系列語音芯片具有以下優(yōu)點。（EEPROM） ，不再需要擴展存儲器。、使用方便。因此，在以單片機為核心的語音錄放系統(tǒng)中，選用 ISD 公司的語音系列芯片 ISD2560、ISD257ISD2590 和 ISD25120，這 4 種芯片的主要區(qū)別在于存儲語音的時間長度，ISD2560 的錄音時間為 60s，ISD25750 的錄音時間為975s，ISD2590 的錄音時間為 90s，而 ISD25120 的錄音時間為 120s。ISD2560 采用多電平直接模擬量存儲專利技術(shù)，每個采樣值可直接存儲在片內(nèi)單個 EEPROM 單元中，因此能夠非常真實、自然地再現(xiàn)語音、音樂、音調(diào)和效果聲，從而避免了一般固體錄音電路因量化和壓縮所造成的量化噪聲和“金屬聲”。ISD2560 可重復(fù)播放 10 萬次，它是一種永久記憶型語音播放電路，它有音質(zhì)自然、使用方便、單片存放、反復(fù)錄音、低功耗、抗斷電等許多特點，因此在許多領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用 [7]。ISD2560 內(nèi)部的 EEPROM 存儲單元均分為 600 行，有 600 個地址單元，每個地址單元指向其中一行，每個地址單元的地址分辨率為 100ms。通過操作地址和控制線可完成不同的任務(wù)，以實現(xiàn)復(fù)雜的信息處理功能，如信息的組合、鏈接、設(shè)定固定的信息段和信息管理等。ISD2560 的主要功能特性如下：? 易實現(xiàn)單片機語音錄放。? 人工控制或者微控制器控制聲音播放，內(nèi)置微控制器串行通信接口。? 錄音存放在芯片上的非易失內(nèi)存單元，提供零功耗信息存儲。? 直接級聯(lián)可以實現(xiàn)更長的錄音時間。? 重復(fù)錄音最多可達 10 萬次。? 自動節(jié)電模式，此時電流僅為 1uA。 10圖 24 ISD2560 內(nèi)部原理圖ISD2560 內(nèi)部原理圖，如圖 24 所示。ISD2560 可進行錄、放兩種操作。為使得采樣信號不產(chǎn)生失真，采樣系統(tǒng)必須滿足乃奎斯特采樣定律。語音音質(zhì)非常好，調(diào)理完畢的信號在內(nèi)部時鐘的作用下以閉環(huán)控制形式送入模擬存儲陣列。11 取樣保持比較器電子泵入模擬存儲圖 25 閉環(huán)存儲電路被采樣信號經(jīng)采樣電路取樣保持，同時電子被泵入模擬存儲單元，此時兩者被送入比較器的比較端，當兩者電平相等時則停止向 EPROM 中寫入數(shù)據(jù)，這樣模擬信息得到了存儲。ISD2560 應(yīng)用電壓：單 5V 供電；錄/放時間：60s；尋址空間：1024 位；最多語音分段：600 支持 OVF 溢出；支持節(jié)電模式：錄放操作周期外電流僅為：綜合本設(shè)計的設(shè)計方案可知：主要的硬件電路有單片機最小系統(tǒng)和語音模塊的電路及其外圍電路，及其接口電路。所以根據(jù)上面的內(nèi)容，可以將本例的功能模塊劃分為：單片機最小系統(tǒng)：組成系統(tǒng)的控制電路語音錄放電路：包括語音芯片的外圍電路和單片機的接口電路。軟件部分用單片機 C 語言編寫程序，單片機程序控制語音芯片的正常工12作。第 3 章 硬件電路設(shè)計單片機實現(xiàn)語音錄放的硬件電路主要由單片機和語音芯片構(gòu)成，硬件電路設(shè)計的重點是單片機最小系統(tǒng)以及語音芯片的外圍電路以及他和單片機的接口電路。電路實現(xiàn)的功能如下： ，啟動錄音；松開開始健，結(jié)束錄音。，循環(huán)播放所錄聲音 3 次。因而今天的 Protel 最新產(chǎn)品已不是單純的 PCB（印刷電路）設(shè)計工具，而是一個系統(tǒng)工具，覆蓋了以 PCB 為核心的整個物理設(shè)計。Protel99se 就是由早期 protel 版本發(fā)展而來的基于windows9windows9windows2022 環(huán)境的新一代電路原理圖輔助設(shè)計與繪制軟件，其功能模塊包括電原理圖設(shè)計、仿真等，集成電路設(shè)計與開發(fā)環(huán)境與一體化。圖 31 protel 設(shè)計電路步驟圖本設(shè)計利用 protel 軟件畫的硬件電路圖主要有單片機 AT89C52 的最小系統(tǒng)和語音芯片 ISD2560 電路及它們的接口電路。該設(shè)計用 Atmel 公司的 AT89C52 作為單片機芯片，它完全能夠滿足要求，而且極為常用，價格便宜，易于獲取。圖 32 單片機最小系統(tǒng)圖 單片機芯片為 AT89C52，工作于 的時鐘。單片機的 腳控制語音芯片 ISD2560 的錄∕放模式選擇，低電平置 ISD2560 為錄音狀態(tài)，高電平置 ISD2560 為放音狀態(tài)。單14片機的 INT0 腳、 和 ISD2560 的 EOM 標志輸出相連，EOM 標志在錄音時由芯片自動插入到錄音信息的結(jié)尾處，放音遇到 EOM 時，會產(chǎn)生低電平脈沖（約 ） ，觸發(fā)單片機中斷，單片機必須在檢測到此輸出的上升沿后才到播放新的錄音，否則播放的語音就不連續(xù)，而且會產(chǎn)生“啪啪” 聲。P0 口由一個輸出鎖存器，2 個三態(tài)級輸入緩沖器和輸出驅(qū)動電路及控制電路組成。P0口為一個 8 位漏級開路雙向 I/O 口，每腳可吸收 8TTL 門電流。P0 能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。15P1 口是一個準雙向口，用作 I/O 口。P1 口管腳寫入 1 后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1 口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2 口比 P1 口多了一個 MUX 開關(guān)和轉(zhuǎn)換開關(guān)控制部分。并因此作為輸入時，P2 口的管腳被外部拉低，將輸出電流。P2 口當用于外部程序器或 16 位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進行存取時，P2 口輸出地址的高八位。P2 口在 FLASH 編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。P3 口管腳是 8 個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O 口，可接收輸出 4 個 TTL 門電流。P3 口也可作為 AT89C52 的一些特殊功能口，如下所示： RXD (串行輸入口) TXD（串行輸入口）(外部中斷 0)（外部中斷 1） T0（記時器 0 外部輸入） T1（記時器 1 外部輸入）(外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通)（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通）P3 口同時為閃爍編程和編程校驗接受一些控制信號。ALE/PROG 為地址鎖存允許信號端。當訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在平時，ALE 端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器的 1/6。然而要注意的是：每當用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ALE 脈沖。另外，該引腳被略微拉高。/PSEN 為程序存儲允許輸出信號端。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩次/PSEN 有效。/EA/Vpp 為外部程序存儲器的地址的輸入端/固化編程電壓輸入端。當/EA 端保持高電平時，CPU 則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲器中的程序。XTAL2 接外部晶體和微調(diào)電容的一端。若采用外部時鐘電路，則該引腳懸空。XTAL1 接外部晶體和微調(diào)電容的另一端。在采用外部時鐘時，該引腳輸入外部時鐘脈沖。引入濾波電容的原因是要獲得平滑穩(wěn)定的電壓，因為電容兩端的電壓不能突變，所以它能抑制電壓的波動，使電壓變得平穩(wěn)光滑主要作用有兩個：去除器件之間的交流射頻耦合。同時也能去耦。 17圖 34 電源電路 AT89C52 單片機的復(fù)位電路AT89C52 單片機在啟動時需要復(fù)位，使 CPU 及各系統(tǒng)各部件處于確定的初始狀態(tài)，并從出態(tài)開始工作。當系統(tǒng)處于正常工作狀態(tài)時，且振蕩器穩(wěn)定后，如 RST 引腳上有一個高電平并維持 2 個極其周期（24 個振蕩周期） ，則CPU 就可以響應(yīng)并將系統(tǒng)復(fù)位。如圖 35 所示。輸出端為 XTAL2，兩端跨接石英晶體及兩個電容就可以構(gòu)成穩(wěn)定的自激振蕩器。震蕩脈沖頻率范圍為 024MHZ。18 圖 36 時鐘電路圖 錄音/播放控制電路用 做錄音播放控制電路，加阻值為 1k 的下拉電阻，當按鍵未按下時， 為低電平；按鍵按下后為高電平。圖 錄音/播放控制電路 語音芯片 ISD2560 電路 ISD2560 主要功能特性及引腳說明根據(jù)上面的說明，語音芯片選用 ISD 公司的 ISD2560 共有 3 種封裝形式：32 腳的 TSOP 封裝、28 腳的 DIP 封裝和 25 腳的 SOIC 封裝。19 圖 38 語音芯片 ISD2560 引腳分布示意圖其引腳功能如下：A0/M0～A6/MA7～A9（1～10 腳）：地址線/模式輸入，共有 1024 種組合狀態(tài)。當 A8 或 A9 有一個為 0 時，為地址線，作為當前錄/ 放操作的起始地址，地址端只作輸入，不輸出操作過程中的內(nèi)部地址信息，地址輸入在 CE的下降沿，并被鎖存。AUXIN（11 腳）：鋪助輸入。當多個 ISD1560 芯片級聯(lián)時，后級的揚聲器輸出通過此引腳連接到本級的輸出放大器。由于芯片內(nèi)部使用不同的模塊和數(shù)字地線，因此這兩腳最好通過低阻抗通路連接到地?？沈?qū)動 16Ω 以上揚聲器（內(nèi)存放音時，功率為 ；AUX IN 放音時，功率為 50mW） 。揚聲器輸出腳在錄音和節(jié)電模式時保持為 VSSA 電平，因此，多個 ISD2500 系列器件一起使用時，它們的揚聲器輸出腳不能并接，并行連接可能會造成芯片的損壞。VCCA、VCCD（128 腳）：模擬和數(shù)字電源。模擬和數(shù)字電源端最好分別走線，并應(yīng)盡可能在靠近供電端處相連，而去耦電容則應(yīng)盡量靠近芯片。麥克的輸入通過此引腳將信號送至片內(nèi)的前置放大器，片內(nèi)自動增益控制電路（AGC）將此前置放大器的增益控制在15～ +24dB。MIC REF（18 腳）：話筒參考輸入腳。AGC（19 腳）：自動增益控制腳。響應(yīng)時間取決于該端內(nèi)置的 5kΩ 電阻和從該端到 VSSA 端所