基于單片機(jī)的電子音樂門鈴的設(shè)計(jì)

1、基于基于單片機(jī)的電子音樂門鈴的設(shè)計(jì)單片機(jī)的電子音樂門鈴的設(shè)計(jì) 摘摘 要要 隨著時(shí)代的前進(jìn)和發(fā)展，控制智能化、儀器小型化、功耗微小化得到廣泛關(guān)注。在這 些領(lǐng)域中，單片機(jī)起到了舉足輕重的作用，這就把單片機(jī)的應(yīng)用提升到重要的地位，單片 機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)就成為新的技術(shù)熱點(diǎn)。 近幾年來，隨著市場(chǎng)上智能化樓宇的不斷升溫，門鈴系統(tǒng)已作為智能化辦公室和智能 化住宅小區(qū)的一個(gè)重要組成部分，被各商家和用戶所接受。人們已開始習(xí)慣用門鈴系統(tǒng)代 替?zhèn)鹘y(tǒng)的鐵鑰匙去管理各通道門，這使門鈴系統(tǒng)得到了飛躍性的發(fā)展。隨著單片機(jī)技術(shù)的 飛速發(fā)展，通過單片機(jī)實(shí)現(xiàn)人們對(duì)物質(zhì)生活的滿足，這將會(huì)日益成為今后的一個(gè)重要發(fā)展 的方向。 本設(shè)計(jì)是

2、介紹了由at89c51單片機(jī)來構(gòu)成電子音樂門鈴系統(tǒng)的工作過程，本系統(tǒng)主要 完成該電子門鈴不僅具有普通電子門鈴的功能，而且還具有一些擴(kuò)展功能。它的工作狀態(tài) 能夠由用戶自行設(shè)定等常規(guī)功能，并給來訪者提供必要的語(yǔ)音和文字回應(yīng)信息，此外。這 給人們生活提供了很大的便利。 關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)；電子門鈴；液晶顯示；語(yǔ)音錄放 the design of electronic music doorbell based on single chip microprocessor abstract with the progress of the times and development of intell

3、igent control,small machines, micro- power consumption get a wide concern. in these areas,single chip microprocessor played a pivotal role,which the mcu applications important to enhance the status of single chip microprocessor applications designed to become the new hot technology. in recent years,

4、with intelligent buildings on the market has been heating up,the doorbell system has been as intelligent office and intelligent residential quarters of an important component of the traders and users to accept. people have begun to use doorbell system used to replace the traditional iron keys to man

5、age the access door, rang the doorbell so that this system has been leap of development. with the rapid development of single chip microprocessor technology,people will increasingly become an important future development direction, through the material life of the meet. it is introduced by the at89c

6、51 chip to a system of electronic music doorbell process. this system is mainly to complete the electronic doorbell rang the doorbell not only a common electronic features, but also has some extensions. its work by the state to set its own users, such as conventional capabilities, and visitors to pr

7、ovide the necessary response to the voice and text information, in addition, users can also visit a wide range of information enquiries. key words: single chip microprocessor;electronic doorbell;lcd display;voice record-play 目目 錄錄 引引 言言.1 第第 1 章章 緒論緒論.2 1.1 概述.2 1.2 課題的總體設(shè)計(jì)及思路.2 第第 2 章章 硬件電路設(shè)計(jì)硬件電路設(shè)計(jì)

8、.4 2.1 硬件最小系統(tǒng)設(shè)計(jì).4 2.1.1 核心芯片 at89c51 簡(jiǎn)介.4 2.1.2 復(fù)位電路的設(shè)計(jì).5 2.1.3 時(shí)鐘電路的設(shè)計(jì).6 2.1.4 存儲(chǔ)器的分配.7 2.2 時(shí)鐘電路的設(shè)計(jì).8 2.2.1 ds1302 芯片簡(jiǎn)介 .8 2.2.2 ds1302 結(jié)構(gòu)框圖與引腳介紹 .8 2.2.3 ds1302 與單片機(jī)的硬件電路的設(shè)計(jì) .10 2.3 顯示提示電路的設(shè)計(jì).11 2.3.1 液晶顯示原理.11 2.3.2 smc1602 芯片簡(jiǎn)介.12 2.3.3 顯示電路的設(shè)計(jì).14 2.4 語(yǔ)音提示電路的設(shè)計(jì).14 2.4.1 isd 芯片簡(jiǎn)介.14 2.4.2 isd1420

9、 芯片特點(diǎn)及引腳介紹.15 2.4.3 存儲(chǔ)芯片 at24c02 簡(jiǎn)介.18 2.4.4 isd1420 與單片機(jī)連接電路的設(shè)計(jì).19 2.5 按鍵電路的設(shè)計(jì).20 第第 3 章章 軟件部分設(shè)計(jì)軟件部分設(shè)計(jì).21 3.1 主程序設(shè)計(jì).21 3.2 相應(yīng)子程序設(shè)計(jì).22 3.2.1 按鍵掃描子程序設(shè)計(jì).22 3.2.2 門鈴鍵子程序設(shè)計(jì).23 3.3.3 錄音（record）和播放（play）程序設(shè)計(jì).25 第第 4 章章 調(diào)調(diào) 試試.27 結(jié)論與展望結(jié)論與展望.29 致致 謝謝.30 參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn).31 附錄附錄 a：總圖：總圖.32 附錄附錄 b：外文文獻(xiàn)及譯文：外文文獻(xiàn)及譯文.33 附

10、錄附錄 c: 主要參考文獻(xiàn)及摘要主要參考文獻(xiàn)及摘要 .40 附錄附錄 d: 源程序源程序 .42 插圖清單插圖清單 圖 1-1 設(shè)計(jì)框圖3 圖 2-1 at89c51 引腳圖4 圖 2-2 復(fù)位電路的設(shè)計(jì)6 圖 2-3 時(shí)鐘電路的設(shè)計(jì)6 圖 2-4 內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器7 圖 2-5 ds1302 結(jié)構(gòu)框圖8 圖 2-6 ds1302 引腳排列圖9 圖 2-7 時(shí)鐘芯片電路10 圖 2-8 1602 實(shí)物圖12 圖 2-9 at89c51 與 smc1602 顯示電路14 圖 2-10 isd1420 功能塊圖16 圖 2-11 isd1420 管腳排列17 圖 2-12 at24c02 引腳圖18

11、 圖 2-13 isd1420 與單片機(jī)的硬件電路19 圖 3-1 主程序流 程21 圖 3-2 按鍵掃描子程序22 圖 3-3 門鈴鍵子程序23 圖 3-4 語(yǔ)音和顯示子程序 1 流程圖24 圖 3-5 語(yǔ)音和顯示子程序 2 流程圖24 圖 3-6 play 鍵子程序25 表格清單表格清單 表 2-1 復(fù)位后寄存器態(tài)6 表 2-2 ds1302 的日歷、時(shí)鐘寄存器及其控制字10 表 2-3 1602lcd 的引腳功能表12 表 2-4 1602 液晶模塊內(nèi)部的控制器的 11 條控制指令13 表 2-5 基本時(shí)序表13 引引 言言 近幾年來，隨著市場(chǎng)上智能化樓宇的不斷升溫，門鈴系統(tǒng)已作為智能化

12、辦公室和 智能化住宅小區(qū)的一個(gè)重要組成部分，被各商家和用戶所接受。人們已開始習(xí)慣用門 鈴系統(tǒng)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的鐵鑰匙去管理各通道門，這使門鈴系統(tǒng)得到了飛躍性的發(fā)展。在 2000 年，全世界的門鈴系統(tǒng)銷量比 1999 增長(zhǎng)了接近 10 倍，占整個(gè)安防市場(chǎng)的 40%。 從以前的“叮咚”門鈴，它價(jià)格便宜，性能可靠，耗電量少，安裝也簡(jiǎn)便；然后 就有了音樂門鈴，按下再也不是“叮咚”聲，而是悅耳的音樂，讓客人可以耐心的等 待；現(xiàn)在的門鈴已經(jīng)出現(xiàn)可視門鈴，在屋里屋外都有可視機(jī)，并且可以對(duì)話，通過對(duì) 話，主人可以在里屋按動(dòng)旋紐開門，這樣主人就不用親自出來開門了，很方便。 目前市場(chǎng)上的門鈴種類繁多，既有功能比較簡(jiǎn)單的，

13、也有一些功能較強(qiáng)的，如可 視對(duì)講門鈴等?？梢晫?duì)講門鈴在現(xiàn)在已經(jīng)很普遍，城市居民樓單元入口大多數(shù)是敞開 著的，這方便了居民的進(jìn)出，但同時(shí)也給居民的生活帶來了諸多的不便。例如，由于 任何人都可隨意進(jìn)入居民樓道內(nèi)，因此在居民樓道內(nèi)我們隨處都能看到貼于墻上或樓 梯臺(tái)階上的各類紙質(zhì)廣告，也能看到印刷于墻上或樓梯臺(tái)階上的各類廣告，這既影響 了樓道內(nèi)的衛(wèi)生，更影響了樓道的美觀，樓宇防盜直按可視對(duì)講門鈴系統(tǒng)很好的解決 了這些問題，特別適于居民樓單元入口處防盜門安裝使用。本文介紹的電子門鈴則主 要從其它一些特殊功能的角度來設(shè)計(jì)。它通過對(duì)來訪者提供一些lcd文字和語(yǔ)音的提 示，使它既能給來訪者一個(gè)較好的感覺，又能

14、使主人(不在家時(shí))不錯(cuò)過一些來訪者。 本系統(tǒng)主要有語(yǔ)音提示，lcd顯示提示，以及響鈴，和外機(jī)按鍵等功能，其中本 設(shè)計(jì)的中心系統(tǒng)是由單片機(jī)at89c51完成的，主要硬件電路有單片機(jī)、時(shí)鐘與復(fù)位電 路、選擇按鍵輸入電路、存儲(chǔ)電路、音頻發(fā)生器、音頻放大器、揚(yáng)聲器、1602lcd顯 示電路以及isd1420語(yǔ)音提示電路。并給出了其完整的硬件電路和軟件的設(shè)計(jì)方案與實(shí) 現(xiàn)方法。 第第 1 1 章章 緒論緒論 1.1 概述 微型計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)和大量使用將人類社會(huì)帶入一個(gè)新的時(shí)代，單片微型計(jì)算機(jī) （簡(jiǎn)稱單片機(jī)）在其中扮演著十分重要的角色。雖然它沒有常見的 pc 那樣大的體積和 重量，不會(huì)在辦公桌和控制臺(tái)上占據(jù)一

15、個(gè)顯要的位置，但它就像小小的螺絲釘一樣， 鑲嵌在人們工作生活中需要計(jì)算、控制、測(cè)量等智能活動(dòng)的各個(gè)角落。由于單片機(jī)的 控制功能強(qiáng)大、使用靈活、體積小、可靠性高、性價(jià)比高、用以產(chǎn)品化等特點(diǎn)，近年 來在智能儀器儀表、機(jī)電一體化、實(shí)時(shí)控制、分布式多機(jī)系統(tǒng)、家用電氣等各個(gè)領(lǐng)域 都得到了廣泛的應(yīng)用，對(duì)各個(gè)行業(yè)的技術(shù)改造和產(chǎn)品的更新?lián)Q代起著重要的推動(dòng)作用， 對(duì)人們生活質(zhì)量的提高產(chǎn)生了深刻的影響。 傳統(tǒng)的門鈴都是叮咚聲，所具備的功能較少，也比較弱，而且結(jié)構(gòu)很復(fù)雜。根本 不能滿足這個(gè)飛速發(fā)展的社會(huì)的需要。 而現(xiàn)在主要是一種無繩電話可視門鈴對(duì)講系統(tǒng)，包括門口機(jī)和室內(nèi)機(jī)，所述門口 機(jī)與所述室內(nèi)機(jī)相互連接，所述的門

16、口機(jī)，包括攝像頭及音頻電路，所述室內(nèi)機(jī)，包 括連接到電話線的第一通訊模塊；還包括與所述室內(nèi)機(jī)無線連接的移動(dòng)終端，所述室 內(nèi)機(jī)還包括控制模塊、視頻發(fā)射模塊以及用于在第一通訊模塊和視頻發(fā)射模塊間切換 的電話開關(guān)模塊，所述電話開關(guān)模塊分別與控制模塊和第一通訊模塊連接，所述移動(dòng) 終端包括與第一通訊模塊無線連接的第二通訊模塊以及與所述視頻發(fā)射模塊無線連接 的視頻接收模塊，其中所述第一通訊模塊與第二通訊模塊之間采用時(shí)分雙工通訊。本 發(fā)明通過采用移動(dòng)終端進(jìn)行對(duì)講和控制，使得可視門鈴對(duì)講可在任意位置進(jìn)行同時(shí)具 備無繩電話功能。將來的門鈴將會(huì)更智能化，更人性化，滿足人類各種需要。 本設(shè)計(jì)主要是針對(duì)門鈴系統(tǒng)在語(yǔ)音

17、提示中文、lcd 顯示英文以及響鈴（主要是各 種不同的音樂）功能的實(shí)現(xiàn)。 1.2 課題的總體設(shè)計(jì)及思路 本次設(shè)計(jì)的系統(tǒng)是屬于單片機(jī)實(shí)現(xiàn)功能的典型應(yīng)用，通用性很強(qiáng)，在人們?nèi)粘Ｉ?活中有著廣泛的應(yīng)用。 本系統(tǒng)以單片機(jī) 89c51 為核心，其硬件電路由單片機(jī)、時(shí)鐘與復(fù)位電路、選擇按 鍵輸入電路、存儲(chǔ)電路、音頻發(fā)生器、音頻放大器、揚(yáng)聲器、lcd 顯示電路以及語(yǔ)音 電路。主要功能是當(dāng)主人在家時(shí)，將開關(guān)打在“in” ，來訪者來時(shí)按鈴，語(yǔ)音提示： “請(qǐng)稍后，馬上就來開門”，lcd 顯示：“please wait for a moment!”并且音樂響起； 當(dāng)主人不在家時(shí)，將開關(guān)打在“out” ，來訪者來時(shí)按

18、鈴，語(yǔ)音提示：“家里沒人，請(qǐng) 留言姓名，謝謝！”lcd 顯示：“please visit me later!”此時(shí)不響音樂。本設(shè)計(jì)主要由 單片機(jī) at89c51 構(gòu)成核心電路，由 lm386 構(gòu)成音頻放大，由 1602lcd 構(gòu)成顯示電路， 由 isd1420 構(gòu)成語(yǔ)音錄放電路。系統(tǒng)帶有選擇按鍵控制功能，對(duì)主人是否在家提供主 觀上的選擇，當(dāng)主人在家，但不愿意別人的打擾，這時(shí)也可以將選擇按鍵控制為 “out” ，這樣大大不僅具有控制方便簡(jiǎn)單和靈活性大的特點(diǎn)，而且提高了人性化的特 點(diǎn)，從而大大提高了產(chǎn)品的質(zhì)量。 進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮如下問題： 1由 1602lcd 構(gòu)成的顯示電路，將要顯示兩句話“

19、please wait for a moment!” “please visit me later!”這兩句話的程序原代碼設(shè)計(jì)； 2由 isd1420 語(yǔ)音芯片構(gòu)成語(yǔ)音提示電路中，錄音和放音的過程。 3硬件電路的連接實(shí)現(xiàn)過程。 硬件電路的設(shè)計(jì)框圖如圖 1-1 所示。 時(shí)鐘復(fù)位電路 at89c51單 片機(jī) 音頻放大器 按鍵輸入電路 1602lcd顯示電 路 揚(yáng)聲器 音頻發(fā)生器 isd1420語(yǔ)音提 示電路 圖1-1 設(shè)計(jì)框圖 第第 2 章章 硬件電路設(shè)計(jì)硬件電路設(shè)計(jì) 2.1 硬件最小系統(tǒng)設(shè)計(jì) 2.1.1 核心芯片 at89c51 簡(jiǎn)介 該設(shè)計(jì)所用主要芯片是 at89c51，現(xiàn)對(duì)各組成部分的情況介

20、紹如下：中央處理器， 內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，內(nèi)部程序存儲(chǔ)器，定時(shí)器，串行口，中斷控制系統(tǒng)，以及時(shí)鐘復(fù)位 電路等等。 at89c51 芯片引腳圖如圖 2-1 所示，芯片引腳介紹： at89c51 1 2 22 2120 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 40 39 38 37 36 35 34 33 32 31 30 29 28 27 26 25 24 23 p1.2 p1.3 p1.4 p1.5 p1.6 p1.7 rst/ vpd （ rxd ）p3.0 （ txd ）p3.1 （into ）p3.2 （int1）p3.3 （t0）p3.4 （

21、t1）p3.5 （ wr ）p3.6 （rd ）p3.7 xtal 2 xtal 1 vss vcc p0.0（ad 0） p0.1（ad 1） p0.6（ad 6） p0.5（ad 5） p0.4（ad 4 ）p0.3（ad 3 ） p0.2（ad 2） p0.7（ad 7） p2.0（a8） p2.1（a9） p2.2（a10） p2.3（a11） p2.4（a12） p2.5（a13） p2.6（a14） p2.7（a15） psen ale / prog ea/vpp p1.0 p1.1 圖2-1 at89c51引腳圖 p0 口：p0 口是開漏雙向口?？梢詫憺?1，使其狀態(tài)為懸浮用作高

22、阻輸入，p0 也可 以在訪問外部程序存儲(chǔ)器時(shí)作地址的低字節(jié)，在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)作數(shù)據(jù)總線。 此時(shí)通過內(nèi)部強(qiáng)上拉輸出 1。 p1 口：p1 口是帶內(nèi)部上拉的雙向 i/o 口，向 p1 口寫入 1 時(shí) p1 口被內(nèi)部上拉為高 電平，可用作輸入口，當(dāng)作為輸入腳時(shí)被外部拉低的 p1 口會(huì)因?yàn)閮?nèi)部上拉而輸出電流。 p1 口第 2 功能：t2(p1.0)定時(shí)/計(jì)數(shù)器 2 的外部計(jì)數(shù)輸入/時(shí)鐘輸出(見可編程輸出)。 t2ex(p1.1)定時(shí)/計(jì)數(shù)器 2 重裝載控制。 p2 口：p2 口是帶內(nèi)部上拉的雙向 i/o 口，向 p2 口寫入 1 時(shí) p2 口被內(nèi)部上拉為高 電平，可用作輸入口，當(dāng)作為輸入腳時(shí)被外

23、部拉低的 p2 口會(huì)因?yàn)閮?nèi)部上拉而輸出電流 (見 dc 電氣特性)在訪問外部程序存儲(chǔ)器和外部數(shù)據(jù)時(shí)分別作為地址高位字節(jié)和 16 位 地址(movx dptr)此時(shí)通過內(nèi)部強(qiáng)上拉傳送 1，當(dāng)使用 8 位尋址方式(mov ri)訪 問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，p2 口發(fā)送 p2 特殊功能寄存器的內(nèi)容。 p3 口：p3 口是帶內(nèi)部上拉的雙向 i/o 口，向 p3 口寫入 1 時(shí) p3 口被內(nèi)部上拉為高 電平，可用作輸入口，當(dāng)作為輸入腳時(shí)被外部拉低的 p3 口會(huì)因?yàn)閮?nèi)部上拉而輸出電流 (見 dc 電氣特性)p3 口還具有以下特殊功能。 rxd(p3.0)串行輸入口 txd(p3.1)串行輸出口 int0(p3

24、.2)外部中斷 0 int1(p3.3)外部中斷 1 t0(p3.4)定時(shí)器 0 外部輸入 t1(p3.5)定時(shí)器 1 外部輸入 wr(p3.6)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫信號(hào) rd(p3.7)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀信號(hào) ale：地址鎖存使能。在訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)輸出脈沖鎖存地址的低字節(jié)，在正常情 況 ale 輸出信號(hào)恒定為 1/6 振蕩頻率并可用作外部時(shí)鐘或定時(shí)，注意每次訪問外部數(shù) 據(jù)時(shí)一個(gè) ale 脈沖將被忽略 ale 可以通過置位 sfr 的 auxlilary0 禁止置位后 ale 只 能在執(zhí)行 movx 指令時(shí)被激活。 psen：程序存儲(chǔ)使能。當(dāng)執(zhí)行外部程序存儲(chǔ)器代碼時(shí)，psen 每個(gè)機(jī)器周期被激活

25、兩次，在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí) psen 無效訪問內(nèi)部程序存儲(chǔ)器時(shí) psen 無效。 ea：當(dāng)此腳為低電平時(shí)，對(duì) rom 的操作限定在外部程序存儲(chǔ)器，而它為高電平時(shí)， 則對(duì) rom 的讀操作是從內(nèi)部程序存儲(chǔ)器開始，并可延續(xù)至外部程序存儲(chǔ)器。 xtal1：晶體 1 反相振蕩放大器輸入和內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生電路輸入。 xtal2：晶體 2 反相振蕩放大器輸出【1】。 2.1.2 復(fù)位電路的設(shè)計(jì) 復(fù)位是單片機(jī)的初始化操作，其主要功能是把 pc 初始化為 0000h，使單片機(jī)從 0000h 單元開始執(zhí)行程序。除了進(jìn)入系統(tǒng)的正常初始化之外，當(dāng)由于程序運(yùn)行出錯(cuò)或 操作錯(cuò)誤使系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)時(shí)，為了擺脫困境，也需要按

26、復(fù)位鍵以重新啟動(dòng)。 在振蕩器工作時(shí)將 rst 腳保持至少兩個(gè)機(jī)器周期高電平，12 時(shí)鐘模式為 24 個(gè)振 蕩器周期，6 時(shí)鐘模式為 12 振蕩器周期，可實(shí)現(xiàn)復(fù)位。為了保證上電復(fù)位的可靠 rst 保持高電平的時(shí)間至少為振蕩器啟動(dòng)時(shí)間通常為幾個(gè)毫秒再加上兩個(gè)機(jī)器周期復(fù)位后 振蕩器以 12 時(shí)鐘模式運(yùn)行當(dāng)已通過并行編程器設(shè)置為 6 時(shí)鐘模式時(shí)除外。 單片機(jī)在 reset 為高電平控制下，程序計(jì)數(shù)器（pc）和特殊功能寄存器的復(fù)位如 表 21 所示。單片機(jī)的復(fù)位并不影響芯片內(nèi)部 ram 狀態(tài)，只要 reset 引腳保持高 電平，單片機(jī)將循環(huán)復(fù)位。在復(fù)位有效期間內(nèi)，alepsen 將輸出高電平【1】。 表

27、 2-1 復(fù)位后寄存器狀態(tài) 寄存器復(fù)位狀態(tài)寄存器復(fù)位狀態(tài) pc0000htmod00h acc00htcon00h b00htl000h psw00hth000h sp07htl100h dptr0000hth100h p0p30ffhscon00h ip000000bsbuf不定 ie0000000pcon00000 本次設(shè)計(jì)復(fù)位電路，如圖 2-2 所示。 20f 10k reset vcc res 圖2-2 復(fù)位電路 2.1.3 時(shí)鐘電路的設(shè)計(jì) 時(shí)鐘電路產(chǎn)生與單片機(jī)工作所需要的時(shí)鐘信號(hào)，單片機(jī)本身就是一個(gè)復(fù)雜的同步 時(shí)序電路，為了保證同步工作方式的實(shí)現(xiàn)，電路應(yīng)在唯一的時(shí)鐘信號(hào)控制下嚴(yán)格的按

28、 時(shí)序進(jìn)行工作。而時(shí)序所研究的則是指令執(zhí)行中各信號(hào)之間的相互時(shí)間的關(guān)系。 在 51 芯片內(nèi)部有一個(gè)高增益反向放大器，其輸入端為芯片引腳 xtal1，輸出端 引腳為 xtal2，在芯片的外部通過這兩個(gè)腳跨接晶體振蕩器和微調(diào)電容，形成反饋電 路，就構(gòu)成一個(gè)穩(wěn)定的自激振蕩器6。如圖 2-3 所示： 30pf 30pf 12mhz xtal1 xtal2 圖2-3 時(shí)鐘電路的設(shè)計(jì) 內(nèi)部程序存振蕩晶體可在 1.2mhz12mhz 之間選擇，電容值無嚴(yán)格要求，但在電 容值取值對(duì)振蕩頻率輸出的穩(wěn)定性、大小、振蕩電路起振速度有少許影響，cx1、cx2 可在 20pf100pf 之間取值，但在 60pf70pf

29、 時(shí)振蕩器有較高的頻率穩(wěn)定性。本設(shè)計(jì) 選取晶振為 12mhz，電容為 30ph【2】。 2.1.4 存儲(chǔ)器的分配 at89c51 的內(nèi)部共有 256 個(gè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器單元，通常把著 256 個(gè)單元按其功能劃分 為兩部分：低 128 單元和高 128 單元。 其中內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的分配情況如圖 2-4 所示： 特殊功能 寄存器 數(shù)據(jù) 緩沖區(qū) 位尋址區(qū) 128位 工作寄存器區(qū) 4組r0-r7 ffh 80h 7fh 30h 2fh 20h 1fh 10h 圖 2-4 內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 2.2 時(shí)鐘電路的設(shè)計(jì) 2.2.1 ds1302 芯片簡(jiǎn)介 在以單片機(jī)為核心構(gòu)成的裝置中，經(jīng)常需要一個(gè)實(shí)時(shí)的時(shí)鐘和日歷，以

30、便對(duì)一些 實(shí)時(shí)發(fā)生事件記錄時(shí)給予時(shí)標(biāo)，實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片便可起到這一作用，過去多用并行接口 的時(shí)鐘芯片，如 mc146818，ds12887 等。它們已能完全滿足單片機(jī)系統(tǒng)對(duì)實(shí)時(shí)時(shí)鐘 的要求，但是這些芯片與單片機(jī)接口復(fù)雜、占用地址，數(shù)據(jù)總線接線多、芯片體積大 占用空間多，近年來串行接口的各種芯片在單片機(jī)系統(tǒng)中應(yīng)用愈來愈多，串行接口的 實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片也出現(xiàn)了不少，ds1302 是一個(gè)綜合性能較好且價(jià)格便宜的串行接口實(shí)時(shí) 時(shí)鐘芯片。 2.2.2 ds1302 結(jié)構(gòu)框圖與引腳介紹 電源控制 實(shí)時(shí)時(shí)鐘 輸入移位 寄存器 命令和 控制邏輯 31*8 ram 振蕩器 和分頻器 /rst sclk vcc1 vcc

31、2 gnd i/o data bus address bus 圖2-5 ds1302結(jié)構(gòu)框圖 1結(jié)構(gòu)框圖與引腳介紹 ds1302 原理框圖見圖 2-5 所示。ds1302 是一種高性能、低功耗的實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片， 附加有 31 字節(jié)靜態(tài) ram，采用 spi 三線接口與 cpu 進(jìn)行同步通信，并可以采用突發(fā) 方式，一次傳送多個(gè)字節(jié)的時(shí)鐘信號(hào)或 ram 數(shù)據(jù)。實(shí)時(shí)時(shí)鐘可以提供秒、分、時(shí)、日、 星期、月和年，一個(gè)月小于 31 日時(shí)可自動(dòng)調(diào)整，包括閏年，有效至 2100 年。可以采 用 12h 或 24h 方式計(jì)時(shí)，采用雙電源供電，可設(shè)置備用電源充電方式，同時(shí)提供了對(duì) 后備電源進(jìn)行涓流充電的能力。7 個(gè)

32、附加字節(jié)的暫存寄存器，包括移位寄存器、控制邏 輯、振蕩器、實(shí)時(shí)時(shí)鐘和 ram。芯片為 8 引腳小型 dip 封裝，引腳排列如圖 2-6 所示 【3】。 1 2 3 4 5 6 7 8 vcc2 x1 x2 gnd vcc1 sclk io rst 圖2-6 ds1302引腳排列 ds1302 具有一個(gè)可編程的涓流充電器，主電源和備份電源的雙電源引腳，7 個(gè)附 加字節(jié)的暫存寄存器，包括移位寄存器、控制邏輯、振蕩器、實(shí)時(shí)時(shí)鐘和 ram。引腳 描述如下： gnd電源地； vcc1在單電源供電系統(tǒng)中的電源引腳，在雙電源系統(tǒng)中接備份電源； vcc2在雙電源供電系統(tǒng)中的主電源引腳，ds1302 由 vcc

33、1 和 vcc2 兩者中 較大者供電，當(dāng) vcc2 小于 vcc1 時(shí)，vcc1 給 vcc2 供電； sclk串行接口的同步時(shí)鐘； i/o雙向數(shù)據(jù)線引腳； /rst復(fù)位信號(hào)，在一個(gè)讀寫期間必須保持高電平； x1，x2連接一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的 32768hz 石英晶體。ds1302 也可用外部振蕩器驅(qū)動(dòng)， 這時(shí) x1 引腳連接外部振蕩器信號(hào)，x2 懸浮。 2ds1302 功能： 命令字節(jié)每次數(shù)據(jù)傳輸由命令字節(jié)開始，msb(位 7)必須是邏輯 1，若該位是 0，則禁止操作 ds1302，位 6 為 0 時(shí)選擇實(shí)時(shí)時(shí)鐘/日歷數(shù)據(jù)，位 6 為 l 時(shí)選擇 ram 數(shù)據(jù)，位 5l 選擇操作的寄存器，lsb(位

34、0)選擇寫操作(邏輯 0)或讀操作(邏輯 l)。 復(fù)位和時(shí)鐘控制數(shù)據(jù)傳輸?shù)膯?dòng)是由 rst 置為高電平開始的，rst 啟動(dòng)控制 邏輯，允許地址/命令序列送入移位寄存器，一個(gè)時(shí)鐘周期是一個(gè)下降沿緊跟一個(gè)上升 沿，數(shù)據(jù)輸入的時(shí)候，在時(shí)鐘上升沿?cái)?shù)據(jù)必須有效；如果 rst 變低，所有數(shù)據(jù)傳送即 被終止，i/0 引腳到一個(gè)高阻狀態(tài)。在電源上電過程中，rst 必須保持邏輯 0，直到 vcc 大于 2.0v，在 rst 由 0 變 1 的過程中，sclk 必須是邏輯 0。 數(shù)據(jù)輸入輸入命令字節(jié) 8 個(gè)時(shí)鐘周期之后，在下 8 個(gè)時(shí)鐘周期的上升沿輸人 數(shù)據(jù)，若有額外的 sclk 周期是不予理睬的，數(shù)據(jù)輸入開始位

35、是位 0。 數(shù)據(jù)輸出輸入讀命令字節(jié) 8 個(gè)時(shí)鐘周期之后，在下 8 個(gè)時(shí)鐘周期的下降沿?cái)?shù) 據(jù)被送出，注意：第一個(gè)數(shù)據(jù)位被送出發(fā)生在寫命令字節(jié)最后一位的第一個(gè)下降沿， 數(shù)據(jù)輸出開始位為位 0【4】。 3ds1302 的寄存器 ds1302 共有 12 個(gè)寄存器，其中有 7 個(gè)寄存器與日歷、時(shí)鐘相關(guān)，存放的數(shù)據(jù)位 為 bcd 碼形式，其日歷、時(shí)間寄存器及其控制字如表 2-2 所列。 此外，ds1302 還有年份寄存器、控制寄存器、充電寄存器、時(shí)鐘突發(fā)寄存器及與 ram 相關(guān)的寄存器等。時(shí)鐘突發(fā)寄存器可一次性順序讀寫除充電寄存器外的所有寄存 器內(nèi)容。ds1302 與 ram 相關(guān)的寄存器分為兩類，一類

36、是單個(gè) ram 單元，共 31 個(gè)， 每個(gè)單元組態(tài)為一個(gè) 8 位的字節(jié)，其命令控制字為 cohfdh，其中奇數(shù)為讀操作， 偶數(shù)為寫操作；另一類為突發(fā)方式下的 ram 寄存器，此方式下可一次性讀寫所有的 ram 的 31 個(gè)字節(jié)，命令控制字為 feh(寫)、ffh(讀)。 表 2-2 ds1302 的日歷、時(shí)鐘寄存器及其控制字 命令字各位內(nèi)容寄存器名 寫操作讀操作 取值范圍 76543210 秒寄存器80h81h0059ch10secsec 分寄存器82h83h0059010minmin 時(shí)寄存器84h85h0112 或 002312/24010hrhr 日寄存器86h87h0128、29、30

37、、310010datedate 月寄存器88h89h011200010mmonth 周寄存器8ah8bh010700000day 年寄存器8ch8dh009910yearyear 2.2.3 ds1302 與單片機(jī)的硬件電路的設(shè)計(jì) ds1302 與單片機(jī)的連接僅需要 3 條線，即 sclk、i/o、rst。vcc2 在單電源與 電池供電的系統(tǒng)中提供低電源并能提供低功率的電池備份。vcc2 在雙電源系統(tǒng)中提 供電源，在這種運(yùn)行方式下 vcc1 連接到備份電源，以便在沒有主電源的情況下能保 存時(shí)間信息以及數(shù)據(jù)。ds1302 由兩者中的較大者供電。當(dāng) vcc2 大于 vcc1+0.2v 時(shí)， vcc

38、2 給 ds1302 供電。當(dāng) vcc2 小于在單片機(jī)系統(tǒng)中使用 vcc1 的時(shí)候，dsl302 由 vcc1 供電。 在本設(shè)計(jì)中，以 at89c51 為主器件，ds1302 為從器件，rst 接在主器件 p3.2 上， 此引腳為高位的時(shí)候，選中該芯片，對(duì)其進(jìn)行操作。串行數(shù)據(jù)線 i/o 與串行時(shí)鐘線 sclk 分別接在 p3.1 和 p3.0 上，所有的單片機(jī)地址、命令及數(shù)據(jù)均通過這兩條線傳輸。 在此設(shè)計(jì)中，主器件在總線上產(chǎn)生時(shí)鐘脈沖，尋址信號(hào)，數(shù)據(jù)信號(hào)，而從器件則相應(yīng) 接受數(shù)據(jù)，送出數(shù)據(jù)。對(duì) ds1302 的每一次讀寫都需要 16 個(gè)時(shí)鐘脈沖，前 8 個(gè)脈沖輸 入操作地址和讀寫命令。電路圖如

39、圖 2-7 所示。 10pf 10pf 32.768 khz vcc2 x1 x2 gnd vcc1 sclk io r/s/t/ +5v+3.6v p30 p31 p32 圖2-7 時(shí)鐘芯片電路 2.3 顯示提示電路的設(shè)計(jì) 2.3.1 液晶顯示原理 1液晶顯示原理 液晶顯示器利用液晶的物理特性，通過外加電壓對(duì)顯示區(qū)域進(jìn)行控制，可以顯示字 符或圖形。液晶顯示器具有厚度薄、適用于大規(guī)模集成電路直接驅(qū)動(dòng)、易于實(shí)現(xiàn)全彩 色顯示的特點(diǎn)，廣泛用于便攜式電腦、數(shù)字?jǐn)z像機(jī)、pda 移動(dòng)通信工具等領(lǐng)域。 2液晶顯示器的分類 液晶顯示的分類方法很多，按顯示方式可分為段式、字符式、點(diǎn)陣式等。除了黑白 顯示外，液晶

40、顯示器還有多灰度、彩色顯示等。如果根據(jù)驅(qū)動(dòng)方式，可以分為靜態(tài)驅(qū) 動(dòng)(static)、單純矩陣驅(qū)動(dòng)(simple matrix)和主動(dòng)矩陣驅(qū)動(dòng)(active matrix)等三種【5】。 3液晶顯示器各種類形的顯示原理 (1)線段的顯示 點(diǎn)陣圖形式液晶由 m*n 個(gè)顯示單元組成，假設(shè) lcd 顯示屏有 64 行，每行有 128 列，每 8 列對(duì)應(yīng) 1 字節(jié)的 8 位，則每行由 16 字節(jié)，共 16*8=128 個(gè)點(diǎn)組成。屏上的 64*l6 個(gè)顯示單元與顯示 ram 區(qū) 1024 個(gè)字節(jié)相對(duì)應(yīng)，每一字節(jié)的內(nèi)容和顯示屏上相 應(yīng)位置的亮暗對(duì)應(yīng)。例如，屏的第一行的亮或暗，由 r 人 m 區(qū)的 000h0

41、0fh 的 16 字 節(jié)的內(nèi)容決定，當(dāng)(000h)=ffh 時(shí)，屏幕的左上角顯示一條短亮線，長(zhǎng)度為 8 個(gè)點(diǎn)；當(dāng) (3ffh)=ffh 時(shí)，屏幕的右下角顯示一條短亮線；當(dāng)（000h）=ffhf、(001h) =00h、(002h)=00h、(00eh)=00h、(00fh)=00h 時(shí)，在屏幕的頂部顯示一條由 8 段亮 線和 8 條暗線組成的虛線。 (2)字符的顯示 用 lcd 顯示一個(gè)字符時(shí)，因?yàn)橐粋€(gè)字符由 6*8 或 8*8 點(diǎn)陣組成，既要找到和顯示 屏幕上某幾個(gè)位置對(duì)應(yīng)的顯示 ram 區(qū)的 8 字節(jié)，還要使每字節(jié)的不同位為“l(fā)” ，其他 的為”0”，(為“1”的點(diǎn)亮，為”0”的不亮)，這

42、樣就組成了某個(gè)字符。對(duì)于內(nèi)帶字符發(fā) 器的控制器來說，顯示字符就比較簡(jiǎn)單了，可以讓控制器工作在文本方式，根據(jù)在 lcd 上開始顯示的行列號(hào)及每行的列數(shù)找出顯示 ram 對(duì)應(yīng)的地址，設(shè)立光標(biāo)，并在 此處送上該字符對(duì)應(yīng)的代碼即可。 (3)漢字的顯示 漢字的顯示一般采用圖形方式。事先從微機(jī)中提取要顯示的漢字的點(diǎn)陣碼，每個(gè) 漢字占 32b，分左右兩半，各占 16b，左邊為 1、3、5右邊為 2、4、6，根據(jù) 在 lcd 上開始顯示的行列號(hào)及每行的列數(shù)可找出顯示 ram 對(duì)應(yīng)的地址，設(shè)立光標(biāo)， 送上要顯示的漢字的第一字節(jié)，光標(biāo)位置加 1，送第二個(gè)字節(jié)，換行按列對(duì)齊，送第三 個(gè)字節(jié)，直到 32b 顯示完，就

43、可以在 lcd 上得到一個(gè)完整漢字16。 2.3.2 smc1602 芯片簡(jiǎn)介 字符型液晶顯示模塊是專門用于顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等的點(diǎn)陣式 lcd，目前常 用的有 16*1、16*2、20*2 和 40*2 行等。下面以 1602 字符型液晶顯示器為例，介紹其 用法，實(shí)物如圖 2-8 所示【16】。 圖 2-8 1602 實(shí)物圖 11602lcd 的引腳功能 表 2-3 1602lcd 的引腳功能表 編號(hào)符號(hào)引腳說明編號(hào)符號(hào)引腳說明 1vss電源地 9d2數(shù)據(jù) 2vdd電源正極 10d3數(shù)據(jù) 3vl液晶顯示偏壓 11d4數(shù)據(jù) 4rs數(shù)據(jù)命令選擇 12d5數(shù)據(jù) 5r/w讀/寫選擇 13d6數(shù)據(jù)

44、6e使能信號(hào) 14d7數(shù)據(jù) 7d0數(shù)據(jù) 15bla背光源正極 8d1數(shù)據(jù) 16blk背光源負(fù)極 1602lcd 采用標(biāo)準(zhǔn) 14 腳(無背光)或 8 腳(帶背光)接口，各引腳功能如表 2-3 所示。 vl 為液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端，接電源正極時(shí)對(duì)比度最弱，接地時(shí)對(duì)比度最高。 若對(duì)比度過高會(huì)產(chǎn)生“鬼影” ，使用時(shí)可以通過一只 10k 電阻來調(diào)整對(duì)比度。 rs 為寄存器選擇端，rs 為高電平時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器，為低電平時(shí)選擇指令寄存 器。 r/w 為讀寫信號(hào)線，為高電平時(shí)進(jìn)行讀操作，為低電平時(shí)為寫操作。當(dāng) rs 和 r/w 同為低電平時(shí)可以寫人指令或者顯示地址；當(dāng) rs 為低電平、r/w 為高電平時(shí)可

45、 以讀忙信號(hào)；當(dāng) rs 為高電平、r/w 為低電平時(shí)可以寫人數(shù)據(jù)。 e 為使能端，當(dāng) e 端由高電平跳變成低電平時(shí)，液晶模塊執(zhí)行命令。 d0d7 為 8 位雙向數(shù)據(jù)線。 21602lcd 的指令說明及時(shí)序 1602 液晶模塊內(nèi)部的控制器共有 11 條控制指令，如表 2-4 所示。 表 2-4 1602 液晶模塊內(nèi)部的控制器的 11 條控制指令 序號(hào)指令rsr/wd7d6d5d4d3d2d1d0 1清顯示0000000001 2光標(biāo)返回000000001/ 3置輸入模式00000001i/ds 4顯示開/關(guān)控制0000001dcb 5光標(biāo)或字符移位000001s/cr/l/ 6置功能00001d

46、lnf/ 7置字符發(fā)生存儲(chǔ)器地址0001字符發(fā)生存儲(chǔ)器地址 8置數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址001顯示數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址 9讀忙標(biāo)志或地址01bf計(jì)數(shù)器地址 10寫數(shù)到 cgram 或 ddram10要寫的數(shù)據(jù)內(nèi)容 11從 cdram 或 ddram 讀數(shù)11讀出的數(shù)據(jù)內(nèi)容 1602 液晶模塊的讀寫操作、屏幕和光標(biāo)的操作都是通過指令編程來實(shí)現(xiàn)的。 指令 1：清顯示，指令碼 01h，光標(biāo)復(fù)位到地址 00h 位置。 指令 2：光標(biāo)復(fù)位，光標(biāo)返回到地址 00h。 指令 3：光標(biāo)和顯示模式設(shè)置。 i/d：光標(biāo)移動(dòng)方向，高電平右移，低電平左移。 s：屏幕上所有文字是否左移或者右移，高電平表示有效，低電平則無效。 指令 4

47、：顯示開關(guān)控制。 d：控制整體顯示的開與關(guān)，高電平表示開顯示，低電平表示關(guān)顯示；c：控制光標(biāo) 的開與關(guān)，高電平表示有光標(biāo)，低電平表示無光標(biāo)；b：控制光標(biāo)是否閃爍，高電平閃 爍，低電平不閃爍。 指令 5：光標(biāo)或顯示移位。 s/c：高電平時(shí)移動(dòng)顯示的文字，低電平時(shí)移動(dòng)光標(biāo)。 指令 6：功能設(shè)置命令。 dl：高電平時(shí)為 4 位總線，低電平時(shí)為 8 位總線；n：低電平時(shí)為單行顯示，高電 平時(shí)雙行顯示；f：低電平時(shí)顯示 5*7 的點(diǎn)陣字符，高電平時(shí)顯示 5*10 的點(diǎn)陣字符。 指令 7：字符發(fā)生器 ram 地址設(shè)置。 指令 8：ddram 地址設(shè)置。 指令 9：讀忙信號(hào)和光標(biāo)地址。 bf：忙標(biāo)志位，高電

48、平表示忙，此時(shí)模塊不能接收命令或者數(shù)據(jù)；低電平表示不忙。 指令 10：寫數(shù)據(jù)。 指令 11：讀數(shù)據(jù)。 與 smc1602 芯片的時(shí)序如表 2-5 所示。 表 2-5 基本時(shí)序表 讀狀態(tài)輸入rs=l、r/w=h、e=h輸出d0d7=狀態(tài)字 寫指令輸入rs=l、r/w=l、d0d7=指令碼，e=高脈沖輸出無 讀數(shù)據(jù)輸入rs=h、r/w=h、e=h輸出d0d7=數(shù)據(jù) 寫數(shù)據(jù)輸入rs=h、r/w=l、d0d7=數(shù)據(jù)，e=高脈沖輸出無 2.3.3 顯示電路的設(shè)計(jì) 如圖 2-9 所示，單片機(jī) at89c51 與芯片 smc1602 的顯示電路。在本設(shè)計(jì)中， smc1602 芯片主要是顯示主人所要傳達(dá)給來訪

49、者的信息，當(dāng)來訪者按下門鈴按鈕時(shí)， 芯片自動(dòng)提取信息英文提示來訪者，主人在/不在家的信息，并且告知來訪者是否繼續(xù) 等待【10】。 at89c51 p1.2 p1 .3 p1.4 p1.5 p1. 6 p1.7 rst/vpd （rxd） p3. 0 （txd） p 3. 1 （into） p 3. 2 （int1） p3. 3 （t0） p3.4 （t1） p3.5 （wr ） p3.6 （rd）p3.7 xtal2 xtal1 vss p1.0 p1.1 vcc p0.0 p0.1 p0.6 p0.5 p0.4 p0.3 p0.2 p0.7 p2.0 p2.1 p2.2 p2.3 p2.4

50、p2.5 p2.6 p2.7 ale/prog ea/vpp psen vcc vss vl r/w rs e bla blk db0 db1 db2 db3 db4 db5 db6 db7 smc1602 圖 2-9 at89c51 與 smc1602 的顯示電路 2.4 語(yǔ)音提示電路的設(shè)計(jì) 2.4.1 isd 芯片簡(jiǎn)介 單片機(jī)控制系統(tǒng)通常使用發(fā)光二極管 led、數(shù)碼管、液晶顯示器、蜂鳴器等進(jìn)行 狀態(tài)/結(jié)果顯示、故障報(bào)警。近年來隨著語(yǔ)音電路的迅速發(fā)展，語(yǔ)音芯片已經(jīng)以其直觀、 生動(dòng)、與單片機(jī)接口方便等優(yōu)勢(shì)，越來越廣泛的應(yīng)用于單片機(jī)控制系統(tǒng)中了。 isd1420 為美國(guó) isd 公司出品的優(yōu)質(zhì)單

51、片語(yǔ)音錄放電路，由振蕩器、語(yǔ)音存儲(chǔ)單 元、前置放大器、自動(dòng)增益控制電路、抗干擾濾波器、輸出放大器組成。一個(gè)最小的 錄放系統(tǒng)僅由一個(gè)麥克風(fēng)、一個(gè)喇叭、兩個(gè)按鈕、一個(gè)電源、少數(shù)電阻電容組成。錄 音內(nèi)容存入永久存儲(chǔ)單元，提供零功率信息存儲(chǔ)，這個(gè)獨(dú)一無二的方法是借助于美國(guó) isd 公司的專利-直接模擬存儲(chǔ)技術(shù)（dast tm）實(shí)現(xiàn)的。利用它，語(yǔ)音和音頻信號(hào) 被直接存儲(chǔ)，以其原本的模擬形式進(jìn)入 eeprom 存儲(chǔ)器。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(yǔ)音的再現(xiàn)。不僅語(yǔ)音質(zhì)量?jī)?yōu)勝，而且斷電語(yǔ)音保護(hù)。 在本設(shè)計(jì)中，isd1420 語(yǔ)音芯片主要承當(dāng)提示的作用，主人在提示語(yǔ)錄入芯片中， 當(dāng)來訪

52、者按下門鈴按鈕時(shí)，芯片自動(dòng)提取信息提示來訪者，主人在/不在家的信息。下 面詳細(xì)介紹了 isd1420 語(yǔ)音芯片與單片機(jī)的接口，給出了具體的電路圖和驅(qū)動(dòng)軟件及 芯片外圍的驅(qū)動(dòng)電路和具體參數(shù)14。 2.4.2 isd1420 芯片特點(diǎn)及引腳介紹 1芯片特點(diǎn)及結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 isd1420 芯片采用直接模擬存儲(chǔ)技術(shù)，且錄放音質(zhì)極好，并有一定的混響效果； 它的外圍元件簡(jiǎn)單，僅需簡(jiǎn)單的阻、容元件即可組成簡(jiǎn)單的錄、放電路；單電源供 電，典型電壓+5v。待機(jī)時(shí)低功耗(0.5a)，放音電流 15ma；放音時(shí)間 20s，可擴(kuò)充 級(jí)聯(lián)；可持續(xù)放音，也可分段錄放，最小分段：205/160 段=0.1255/段，可分段 1

53、60 段；錄、放次數(shù)達(dá) 10 萬次；斷電信息存儲(chǔ)，無需后備電池，信息可存儲(chǔ) 100 年；不 需要專用的編程器及語(yǔ)音開發(fā)器；高優(yōu)先級(jí)錄音，低電平或負(fù)邊沿放音。 使用方便的單片錄放系統(tǒng)，外部元件最少 重現(xiàn)優(yōu)質(zhì)原聲，沒有常見的背景噪音 放音可由邊沿或電平觸發(fā) 無耗電信息存儲(chǔ)，省掉備用電池 信息可保存 100 年，可反復(fù)錄放 10 萬次 無需專用編程或開發(fā)系統(tǒng) 較強(qiáng)的分段選址能力可處理多達(dá) 160 段信息 具有自動(dòng)節(jié)電模式 錄或放后立即進(jìn)入維持狀態(tài)，僅需 0.5a 電流 單一 5 伏電源供電 isd1420 功能塊圖如圖 2-10 所示。 2引腳介紹 isd142o 芯片封裝有 dip 硬封裝和 co

54、b 軟封裝兩種形式，均為 28 引腳(如圖 2- 11)。 vcca，vccd(電源)為了減小片內(nèi)噪聲，模擬電路和數(shù)字電路在 isd1400 內(nèi)部是分開的，這些電源總線在封裝上也是分開的。為了減小噪聲，提高聲音質(zhì)量， 這兩個(gè)電源引腳應(yīng)離電源盡可能的近，而且電源的去耦電容應(yīng)離引腳越近越好。 vssa，vssd(地線)與電源相類似，模擬電路和數(shù)字電路在芯片內(nèi)部使用分 離的地線以減小噪聲。這兩個(gè)引腳的連接線應(yīng)盡可能地靠近芯片；此外，地線應(yīng)盡 可能的粗。 rec(錄音)rec 是低電平有效信號(hào)輸入。無論 rec 何時(shí)變低管子都開始錄音， 且在錄音期間 rec 應(yīng)始終保持低電平。與回放輸入信號(hào)(play

55、e 或 playl)相比， rec 有優(yōu)先權(quán)，即在放音過程中，如果 rec 變低，則電路馬上由放音過程轉(zhuǎn)為錄音 過程，反之則不行。當(dāng) rec 變高或存儲(chǔ)空間變滿時(shí)錄音過程結(jié)束。一個(gè)信息結(jié)束標(biāo) 記(eom)會(huì)出現(xiàn)在錄音截止的地方，這樣就能保證以后的放音有正確的結(jié)束點(diǎn)。 playe(回放，邊緣觸發(fā))當(dāng)一個(gè)低電平跳變出現(xiàn)在這個(gè)引腳時(shí)，回放過程開 始。當(dāng)遇到信息結(jié)束標(biāo)記(eom)或存儲(chǔ)空間的末尾時(shí)，回放過程結(jié)束。在回放過程 中 playe 變高并不能中斷回放過程。 采樣時(shí)鐘計(jì)時(shí)內(nèi)部時(shí)鐘 放大 模擬轉(zhuǎn)換 器 放大 平滑濾 波器 抗混頻 濾波器 預(yù) 放 大 電源調(diào)理 地址緩存器件控制 128k永久 性多級(jí)

56、存 儲(chǔ)陣列 自動(dòng) 增益 控制 解 碼 器 vcca vssavssd vccd xclk ana in ana out mic mic ref agc sp+ sp- rec playl recled playe a0a1.a7 圖2-10 isd1420功能塊圖 playl(回放，電平觸發(fā))當(dāng)這個(gè)引腳的電平由高變低時(shí)，回放過程開始，回 放過程持續(xù)到 playl 由高變低或遇到 eom。 recled(錄音 led 輸出)在錄音過程中 recled 輸出變低，該輸出可用于 驅(qū)動(dòng)一個(gè) led 以提供正在錄音的提示信息。 mic(話筒輸入)mic 把其輸入信號(hào)傳給片上預(yù)放大器，片上自動(dòng)增益控制 (

57、agc)電路控制片上預(yù)放大器的增益從-15 至 24 之間變化。外部話筒輸入應(yīng)通過電 容交流耦合至本引腳，電容值和本引腳上的片內(nèi) 10k 電阻決定了芯片的低頻截止 頻率。 mic ref(話筒基準(zhǔn))mic ref 輸入是話筒預(yù)放大器的反相端輸入，它提供了 較好的噪聲抑制比和較高的共模抑制比。 agc(自動(dòng)增益控制)agc 動(dòng)態(tài)地調(diào)整預(yù)放大器的放大倍數(shù)以擴(kuò)大話筒輸入的 范圍。agc 功能允許更大范圍的聲音輸入，從小聲耳語(yǔ)到很大的聲音都能得到很好 的錄音效果，并在整個(gè)范圍內(nèi)保持小的失真率。 ana out(模擬輸出)本引腳向用戶提供預(yù)放大器的輸出，預(yù)放大器的電壓放 大倍數(shù)由 agc 引腳的電壓所決

58、定。 ana in(模擬輸入)ana in 引腳把輸入信號(hào)傳給片內(nèi)以便錄音，對(duì)于話筒輸 入模式，ana in 引腳應(yīng)通過外部電容連接到 ana out 引腳。如果外部輸入信號(hào)的 來源不是話筒，則輸入信號(hào)可通過電容直接耦合給 ana in。 isd1420 a0 a1 a2 a3 a4 a5 nc nc a6 a7 nc vssd vssa sp+ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 28 27 26 25 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15 vccd rec xclk recled playe playl nv ana out ana in

59、 agc mic ref mic vcca sp- 圖2-11 isd1420管腳排列圖 xclkisd1400 系列對(duì)外部的時(shí)鐘輸入，其內(nèi)部有下拉元件，一旦接入外部時(shí) 鐘，內(nèi)部時(shí)鐘自動(dòng)失去作用。如果沒有用則該引腳應(yīng)當(dāng)接地，另外，如不是要求時(shí)鐘 信號(hào)特別精確，一般不推薦使用外部時(shí)鐘輸入，內(nèi)部時(shí)鐘已經(jīng)能使芯片很好地工作。 sp+，sp-(揚(yáng)聲器輸出)sp+和 sp-引腳提供了揚(yáng)聲器的直接驅(qū)動(dòng)功能，而輸出 電阻只有 16。對(duì)于直接驅(qū)動(dòng)的揚(yáng)聲器來說，也可以只用一個(gè)輸出端，但是雙端極性 的輸出比單端輸出的功率高了 4 倍。此外，當(dāng)使用 sp+和 sp-時(shí)，揚(yáng)聲器耦合電容就沒 有必要了，單端連接則需要在

60、 sp+端和揚(yáng)聲器之間連接交流耦合電容。在錄音期間揚(yáng) 聲器輸出端保持高阻狀態(tài)。a0a7(地址輸入)地址輸入用于芯片有分段錄音時(shí)，不 同的地址端口對(duì)應(yīng)不同的錄音片斷，這是分段錄音和選擇段落回放的保證。 2.4.2 分段錄音和放音簡(jiǎn)介 由于分段錄音和放音涉及到芯片的一些參數(shù)設(shè)定和查表，系統(tǒng)介紹需較多篇幅， 因此本文不再給出詳盡的解釋，而只用一些簡(jiǎn)單的例子加以說明。例子中所涉及到的 參數(shù)不作詳細(xì)的說明，只求能說明問題即可。首先說明，地址并不是存儲(chǔ)信息的序號(hào)， 它是芯片存儲(chǔ)區(qū)的指針，實(shí)際上，它和單片機(jī)的存儲(chǔ)區(qū)地址是類似的。以 isd1420 為 例，此芯片的存儲(chǔ)時(shí)間為 20 秒，最小錄音時(shí)間為 100