【正文】 （ 31） 由上公式 計算得出，前級放大電路的放大倍數(shù)是 倍，麥克風(fēng)電信號的 幅值約為 5mV，放大后的信號幅值約為 23mV。它 是美國國家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的音頻功率放大器 ,主要應(yīng)用于低電壓消費類產(chǎn)品。 輸入端以地位參考 ， 同時輸出端被自動偏置到電源電壓的一半 ， 在 6V 電源電壓下 ， 它的靜態(tài)功耗僅為 24mW， 使得 LM386特別適用于電池供電的場合。其雙列直插式封裝如圖 36 所示。本系統(tǒng)采用采用 LM386 功率放大器，以提高揚聲器的驅(qū)動能力。本系統(tǒng)的功率放大電路圖如圖 37 所示。 10KR2300KR310KR5R6MK1Mic2Q18050GND GNDGNDANAINGND1234 5678增益負輸入正輸入地 輸出電源 Vs旁路增益LM386杭州電子科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 9 圖 37 語音輸出級功率放大電路 ISD4004 語音芯片介紹 芯片性能簡述和引腳圖 ISD 系列語音芯片是美國 ISD 公司推出的產(chǎn)品。ISD4000 系列采用 CMOS 技術(shù)，內(nèi)含晶體振蕩器、防混疊濾波器、平滑濾波器、自動靜噪、音頻功 率放大器及高密度多電平閃爍存儲陣列等，只需要很少的外圍器件即可構(gòu)成一個完整的語音錄放系統(tǒng)。本設(shè)計使用的芯片型號為ISD400408，單片錄放時間為 8 分鐘。 LS1SpeakerGAIN1IN2IN+3GND4VOUT5Vs6BYP7GAIN8U1LM386123P2Header 3GNDGNDGNDVCC220uFC910R7473C8GNDADUOUTC5杭州電子科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 10 圖 38 ISD4004 語音芯片引腳圖 ISD4004 芯片主要引腳描述 （ 1） 電源 :(VCCA,VCCD) 為使噪聲最小 ， 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。 （ 3） 同相模擬輸入 (ANA IN+) 這是錄音信號的同相輸入端。 單端輸入時 ， 信號由耦合電容輸入 ， 最大幅度為峰峰值 32mV，耦合電容和本端的 3KΩ電阻輸入阻抗決定了芯片頻帶的低端截止頻率。 （ 4） 反相模擬輸入 (ANA IN) 差分驅(qū)動時 ， 這是錄音信號的反相輸入端 。 （ 5） 片選 (SS)此端為低 ， 即向該 ISD4004 芯片發(fā)送指令，兩條指令之間為高電平。 （ 7） 串行輸出 (MISO) ISD的串行輸出端。 （ 8） 串行時鐘 (SCLK)ISD的時鐘輸入端 ， 由主控制器產(chǎn)生 ， 用于同步 MOSI和 MISO的數(shù)據(jù)傳輸。 （ 9） 中斷 (/INT)本端為漏極開路輸出。中斷狀態(tài)在下一個 SPI 周期開始時清除。 OVF 標志 指示 ISD 的錄、放操作已到達存儲器的 末 尾。 SS1MOSI2MISO3Vssd4NC5NC6NC7NC8NC9NC10Vssa11Vssa12ADUOUT13AMCAP14NC15ANAIN16ANAIN+17Vcca18NC19NC20NC21NC22Vssa23RAC24INT25XCLK26Vccd27SCLK28ISD4004U3杭州電子科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 11 （ 10） 行地址時鐘 (RAC) 漏極開路輸出。該信號 175ms 保持高電平 ， 低電平為 25ms。 （ 11） 外部時鐘 (XCLK) 本端內(nèi)部有下拉元件。商業(yè)級芯片在整個溫度和電壓范圍內(nèi) , 頻率變化在 +%內(nèi)。若要求更高精度 ， 可從本端輸入外部時鐘 (如前表所列 )。輸入時鐘的占空比無關(guān)緊要 ， 因內(nèi)部首先進行了分頻。 （ 12） 自動靜噪 (AMCAP) 當錄音信號電平下降到內(nèi)部設(shè)定的某一閾值以下時 ,自動靜噪功能使信號衰弱 ， 這樣有助于養(yǎng)活無信號 (靜音 )時的噪聲。檢出的峰值電平與內(nèi)部設(shè)定的閾值作比較 ， 決定自動靜噪功能的翻轉(zhuǎn)點。 1uF的電容也影響自動靜噪電路對信號幅度的響應(yīng)速度。 [4] SPI 協(xié)議 ISD4004工作于 SPI串行接口。對 ISD4004而言，在時鐘上升沿鎖存 MOSI引腳數(shù)據(jù)，而下降沿將數(shù)據(jù)送至 MISO引腳，其時序圖如圖 39所示。 杭州電子科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 12 圖 39 ISD400408 SPI 通信工作時序圖 對于 ISD4004 而言，器件延時 TPUD(8kHz 采樣時，約為 25 ms)后才能開始操作；因此，用戶發(fā)完上電指令后，必須等待 。其語音的錄放示意如圖 310 所示。 杭州電子科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 13 圖 310 語音錄放時序圖 濾波電路的設(shè)計與方案論證 濾波電路是一種能使用頻率信號通過而同時抑制無用頻率信號的電子裝置。實際常用是模擬濾波器，這種濾波電路主要采用無源元件 R、 L 和 C 組成， 20 世紀 60 年代以來，集成運放獲得了迅速發(fā)展，由它和 R、 C 組成的有源濾波電路，具有不用電感、體積小、重量輕等優(yōu)點。但是，集成運放的帶寬有限，所以目前有源濾波電路的工作頻率難以做得很高，以及難以對功率信號進行濾波，這是它的不足之處 [5]。另一方面，考慮到實用性，帶負載能力要比較強，滿足輸入阻抗足夠高，輸出阻抗應(yīng)足夠小，且滿足阻帶衰減頻率 40db/10 倍程。綜上三點原因，本設(shè)計系統(tǒng)中的濾波電路采用二階有源濾波器。在本系統(tǒng)中，將采用帶通濾波器， 圖 311 四種濾波器的示意圖 帶 通 濾 波 器H Z| A |低 通 濾 波 器H Z| A |帶 阻 濾 波 器H Z| A |高 通 濾 波 器H Z| A |杭州電子科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 14 在設(shè)計帶通濾波器時，可以采用有源高通濾波電路和一個有源低通濾波電路串聯(lián)而成，其原理圖如圖 312 所示。 通過查表計算得，設(shè)計低通濾波器的截止頻率為 3000Hz,高通濾波器的截止頻率為 600Hz。 圖 313 帶通濾波器原理圖 有 源 高 通 濾 波 器 有 源 低 通 濾 波 器輸 入 輸 出2314111U1ALM324AN81093411U1CLM324ANC1C215nC333nC524KR1ResR2ResR3ResR4ResR5ResR6Res33nC71 2P112P212P3Header 2GNDLM324 電源語音輸入 語音輸出二階高通濾波器二階低通濾波器))()3(1)( 2sCRsCRA sCRAsA VF VF ????杭州電子科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 15 基于 matlab 軟件對濾波前后語音的分析 語音錄放系統(tǒng)如果不加濾波電路，會發(fā)現(xiàn)播放的錄音中雜音很多，即語音的中其他成分很多。 （ 2） 功率放大電路在大信號下工作，所以不可避免會產(chǎn)生非線性失真，這種非線性失真使得語音中雜波成分增加。然后運用 matlab 軟件對語音 讀取和 FFT 變換 ， 對濾波前后的語音的 時域與頻域分析比較，這樣可以比較直觀的觀 察語音濾波前后變化。 杭州電子科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 16 圖 314 語音濾波前后的波形及頻譜圖 單片機與液晶顯示模塊 STC89C51 單片機 STC89C52 是由深圳宏晶科技公司生產(chǎn)的與工業(yè)標準的 MCS51 指令集和輸出管腳相兼容的單片機。 0 0 . 5 1 1 . 5 2 2 . 5 3 3 . 51 0 . 500 . 51原始信號波形圖t/s幅值0 0 . 5 1 1 . 5 2 2 . 5 3 3 . 5 4 4 . 5x 1 0400 . 511 . 5原始信號頻譜圖頻 率 / H z頻率響應(yīng)幅度0 1 2 3 4 5 61 0 . 500 . 51濾波信號波形圖t/s幅值0 0 . 5 1 1 . 5 2 2 . 5 3 3 . 5 4 4 . 5x 1 0400 . 20 . 40 . 60 . 811 . 21 . 4濾波信號頻譜圖頻 率 / H z頻率響應(yīng)幅度杭州電子科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 17 圖 313 單片機管腳 表 31 STC89C52 單片機主要功能 STC89C52 單片機主要特性 兼容 MCS51 指令系統(tǒng) 8K 可反復(fù)擦寫 Flash ROM 32 個雙向 I/O 口 256*8bit 內(nèi)部 RAM 3 個 16 位可編程定時 /計數(shù)器中斷 時鐘頻率 024MHZ 2 個串行中斷 可編程 UART 串行通道 2 個外部中斷 6 個中斷源 2 個讀寫中斷口線 3 級加密位 低功耗空閑和掉電模式 軟件設(shè)置睡眠和喚醒模式 STC89C52 引腳 具體介紹 如下： ① 主電源引腳（ 2 根） VCC(Pin40)：電源輸入，接＋ 5V 電源 GND(Pin20)：接地線 EA/VPP31XTAL119XTAL218RST9(RD)17(WR)16(INT0)12(INT1)13(T0)14(T1)1512345678(AD0)39(AD1)38(AD2)37(AD3)36(AD4)35(AD5)34(AD6)33(AD7)32(A8)21(A9)22(A10)23(A11)24(A12)25(A13)26(A14)27(A15)28PSEN29ALE/PROG30(TXD)11(RXD)10GND20VCC40U3STC89C52杭州電子科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 18 ② 外接晶振引腳（ 2 根） XTAL1(Pin19)：片內(nèi)振蕩電路的輸入端 XTAL2(Pin20)：片內(nèi)振蕩電路的輸出端 ③ 控制引腳（ 4 根） RST/VPP(Pin9)：復(fù)位引腳，引腳上出現(xiàn) 2 個機器周期的高電平將使單片機復(fù)位。 ④ 可編程輸入 /輸出引腳（ 32 根） STC89C52 單片機有 4 組 8 位的可編程 I/O 口，分別位 P0、 P P P3 口 ，每個口有 8 位（ 8 根引腳），共 32 根。 LCD 具有體積小，質(zhì)量輕，功耗低，信息顯示豐富等優(yōu)點，應(yīng)用十分廣泛。每一個點陣字符位都可以顯示一個字符。 圖 314 所示是 16 字 *2 行的 LCD 引腳圖 ，其接口引腳有 16 只，引腳功能如表32 所列。 VL 為液晶顯示器對比度調(diào)整端，接正電源時對比度最弱，接地時對比度最高，對比度過高時會產(chǎn)生 “鬼影 ”。 RS 為寄存器選擇，高電平時選擇數(shù)據(jù)寄存器，低電平時選擇指令寄存器。 E 段位使能端，當 E 段由高電平變成低電平時，液晶模塊執(zhí)行命令。 BLA、 BLK 用于帶背光的模塊，不帶背光的模塊這兩個引腳懸空不接。并行通信的主要特點：一是同時并行傳送的二進制數(shù)就是數(shù)據(jù)寬度；二是在計算機與外設(shè)間采用應(yīng)答式的聯(lián)絡(luò)信號來協(xié)調(diào)雙方的數(shù)據(jù)操作。串行通信是指一個數(shù)據(jù)的所有位按一定的順序和方式，一位一位地通過串行輸入 /輸出口進行傳送，由于串行通信是數(shù)據(jù)的逐位順序傳送，在進行串行通信時，只需一根傳輸線，傳送的數(shù)據(jù)位多且通信距離長。 單片機與計算機的通信采用簡化三線的串行通信方式，即把單片機的發(fā)送端TXD 直接和計算機的接收端 RXD 相連，單片機的接收端 RXD 直接和計算機的發(fā)送端 TXD 連接，但是 單片機的 +5V TTL信號電平與 PC 機的 177。MAX232 芯片內(nèi)部有一個電源電壓變壓器，可以把輸入的 +5V 電源電壓變換為RS232 輸出電平所需的 177。所以，采用此芯片接口電路的串行通信系統(tǒng)只需要單一的 +5V 電源就可以了。 MAX232 電路也非常方便，只需要外接 4 個 電容即可杭州電子科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 20 產(chǎn)生所需的電壓，輸出標準的 RS232 接口信號，而且