單片機控制語音芯片的錄放音系統(tǒng)的設(shè)計資料

1、目 錄摘要Abstract (2 引言(2一. A T89C2051概述(2 (. 單片機概述(2(二AT89C51單片機(31、 主要性能(32、 引腳功能說明(4二. 語音芯片(121、 語音芯片的概述(122、 I SD2560簡介(13三. 語音芯片在單片機中系統(tǒng)的使用(17四. 總體電路設(shè)計(17 致謝詞(22 參考文獻(23單片機控制語音芯片的錄放音系統(tǒng)的設(shè)計孫 鵬摘 要：介紹了由Flash 單片機AT89C2051及數(shù)碼語音芯片ISD2560組成的電腦語音系統(tǒng)設(shè)計出了系統(tǒng)的硬件電路，給出了錄、放音實用的源程序。目前基于單片微機的語音系統(tǒng)的應(yīng)用越來越廣泛，如電腦語音鐘、語音型數(shù)字萬

2、用表、手機話費查詢系統(tǒng)、排隊機、監(jiān)控系統(tǒng)語音報警以及公共汽車報站器等等。本文作者用Flash 單片機AT89C2051和錄放時間達60s 的數(shù)碼語音芯片ISD2560設(shè)計了一套智能語音錄放系統(tǒng)，實現(xiàn)了語音的分段錄取、組合回放，通過軟件的修改還可以實現(xiàn)整段錄取，循環(huán)播放，而且不必使用專門的ISD 語音開發(fā)設(shè)備。關(guān)鍵詞：AT89C2051單片機 ISD2560語音芯片 分段錄音 組合回放Abstract In the paper, a microcomputer sound system based on AT89C2051 and ISD2560 is introduced. Hardware

3、circuit of system is designed, and practical programmers are given.Key words: AT89C2051 ISD2560 subsection record combination return play一. AT89C2051概述(一. 單片機概述 單片機的概念電子計算機的發(fā)展經(jīng)理了從電子管、晶體管、集成電路到大規(guī)模集成電路共四個階段，即通常所是說的第一代、第二代、第三代和第四代計算機。現(xiàn)在廣泛使用的微型計算機是大規(guī)模集成電路技術(shù)的產(chǎn)物，因此它屬于第四代計算機，而單片機則是衛(wèi)星計算機的一個分支。從1971年微型計算機問世以

4、來，由于實際應(yīng)用的需要，微型計算機向著兩個不同的方向發(fā)展：一個是向高速度、大容量、高性能的高檔微機方向發(fā)展；而另一個則是想穩(wěn)定可靠、體積小和價格廉的單片機方向發(fā)展。但兩者在原理和技術(shù)上是緊密聯(lián)系的。 通用單片機和專用單片機根據(jù)控制應(yīng)用的需要，可以將單片機分為通用型和專用行。通用型單片機是一種基本芯片，它的內(nèi)部資源比較豐富，性能全面且適用性強，能覆蓋多種應(yīng)用需求。用戶可以根據(jù)需要設(shè)計成各種不同應(yīng)用的控制系統(tǒng)，即通用單片機有一個再設(shè)計過程，通過用戶的進一步設(shè)計，才能組建成一個以單片機為核心再配以其他外圍電路的應(yīng)用控制系統(tǒng)。 專用型的單片機主要是應(yīng)用在專門針對某個特定產(chǎn)品的，例如電鍍表和IC 卡讀寫

5、器上的單片機等。這種應(yīng)用的最大特點是針對性強而且數(shù)量巨大。本電路所使用的是通用型的單片機AT89C205189系列單片機有AT89C 系列的標準型及抵擋型，還有AT89S 系列的高檔型。AT89C 單片機的結(jié)構(gòu)圖如下。它主要由下面幾部分組成：1個8位中央處理器、片內(nèi)RAM 、4個8位的雙向可尋址I/O口、1個全雙工UART （通用異步接收發(fā)送器）的串行接口、2個16位的定時器/計數(shù)器、多個優(yōu)先級的嵌套中斷結(jié)構(gòu)，以及一個片內(nèi)振蕩器和時鐘電路。在AT89C 單片機結(jié)構(gòu)中，最顯著的特點是內(nèi)部含有FLASH 存儲器，而在其他方面的結(jié)構(gòu)，則和INTEL 公司的8051的結(jié)構(gòu)沒有太大的區(qū)別。(二. AT8

6、9C2051單片機 是一帶有2KBFLASH 可編程、可檫除只讀存儲器的低壓、高性能8位CMOS 微型計算機，它采用ATMEL 的高密非易失存儲器技術(shù)制造，不并和工業(yè)標準MCS-51指令集和引腳結(jié)構(gòu)兼容。通過在單塊芯片上組合通用的CPL1和FLASH 存儲器，使AT89C2051成為一強勁的微型計算機。AT89C2051提供以下標準功能：2KBFLASH 存儲器；128字節(jié)RAM ；15條I/O口引線；2個16位定時器/計數(shù)器；1個5向量2級中斷結(jié)構(gòu)；1個全雙工串行口；1個精密模擬比較器以及片內(nèi)振蕩器和時鐘電路。此外，AT89C2051是用可降到0頻率的靜態(tài)邏輯操作設(shè)計的，并自持兩種可選的軟件

7、節(jié)電工作方式。掉電方式保存RAM 內(nèi)容，但振蕩器停止工作，并禁止所有其他部件的工作直到下一個硬件復(fù)位。1 主要性能 和MCS-51產(chǎn)品兼容 2KB 可重編程FLASH 存儲器 耐久性：1000次寫/檫除。 2.7-6.0v 的操作范圍 全靜態(tài)操作：0HZ-24MHZ 2級加密程序存儲器 128*8位內(nèi)部RAM 15條可編程I/O引線 2個16位定時器/計數(shù)器 6個中斷源 可編程串行UART 通道 直接LED 驅(qū)動輸出 片內(nèi)模擬比較 低功耗空載和掉電方式。 圖112引腳功能說明 Vcc: 電源電壓 GND ：地 P1口：P1口是一組8位雙向I/O口，P1.2-P1.7提供內(nèi)部上拉電阻，P1.0和

8、p1.1內(nèi)部無上拉電阻，主要是考慮它們分別是內(nèi)部精密比較器的同相輸入端（AIN0）和反相輸入端（AIN1），如果需要應(yīng)在外部接上拉電阻。P1口輸出緩沖器可吸入20mA 電流可直接驅(qū)動LED 。當p1口引腳寫入“1”時可作輸入端，當引腳p1.2-p1.7用作輸入并被外部拉低時，它們將因內(nèi)部的上拉電阻而輸出電流。P1口還在Flash 閃速變成及程序校驗時接收代碼數(shù)據(jù)。 P3口：p3口的p3.0-p3.5、p3.7是帶有內(nèi)部上拉電阻的7個雙向I/O口。P3.6沒有引出，他作為一個通用I/O口但不可訪問，但可作為固定輸入片內(nèi)比較器的輸出信號，P3口緩沖器可吸入20mA 電流。當P3口寫入“1”時，它們

9、被內(nèi)部上拉電阻拉高并可作為輸入端口。做輸入時，被外部拉低的P3口將用上拉電阻輸出電流。P3口還用于實現(xiàn)AT89C2051特殊功能，如下表所示：P3口還接收一些用于Flash 閃速存儲器編程和程序校驗的控制信號。 RST ：復(fù)位輸入。RST 引腳一旦變成兩個機器周期以上高電平，所有的I/O口都將復(fù)位到“1”狀態(tài)，當振蕩器政治工作時，持續(xù)兩個機器周期以上的高電平便可完成復(fù)位，每個機器周期為12個振蕩時鐘周期。 XTAL1：振蕩器反相放大器的及內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入端。 XTAL2：振蕩器反相發(fā)黨旗的輸出端。 表11 振蕩器特征： XTAL1、XTAL2為片內(nèi)振蕩器的反相放大器的輸入和輸出端，如下圖所

10、示?？刹捎檬⒕杌蛱沾烧袷幤鹘M成時鐘振蕩器，如需從外部輸入時鐘驅(qū)動AT89C2051，時鐘信號從XTAL1輸入，XTAL2應(yīng)懸空。由于輸入靠內(nèi)部電路是經(jīng)過一個2分頻觸發(fā)器，所以輸入的外部時鐘信號無需特殊要求，但它必須符合電平的最大和最小值及時序規(guī)范。 圖12 特殊功能寄存器：片內(nèi)特殊功能寄存器（SFR ）空間存儲區(qū)的影象圖如下表所示。并非存儲區(qū)中所有的地址單元都被占用，未占用的地址單元亦不能使用，如果對其進行讀訪問一般返回為隨機數(shù)，寫訪問也不確定。這些單元是為了以后利用這些未使用的地址單元擴展新功能而設(shè)置。所以用戶軟件不要對它們寫“1”，在這種情況下，新位的復(fù)位或不激活值總為“0”。 某些指

11、令的約束條件：AT89C2051是經(jīng)濟型低價位的微控制器，它含有2K 字節(jié)的Flash 閃速程序存儲器，指令系統(tǒng)與MCS-51完全兼容，可使用MCS-51指令系統(tǒng)對其進行編程。但是在使用某些有關(guān)指令進行編程時，需要注意一些事項。和跳轉(zhuǎn)或分支有關(guān)的指令有一定的空間約束，使目的地址能安全在AT89C2051的2K 字節(jié)的物理程序存儲器空間內(nèi)，必須注意這一點。對于2K 字節(jié)存儲器的AT89C2051來說，LJMP 7E0H 是一條有效指令，而LJMP 900H則為無效指令。1. 分支指令對于LCALL 、LJMP 、ACALL 、AJMP 、SJMP 、JMPA+DPTR等指令，只要記住這些分支指令

12、的目的地址在程序存儲器大小的物理范圍內(nèi)（AT89C2051程序空間為：000H-7FFH 單元），這些無條件分支指令就會正確執(zhí)行，超出物理空間的限制會出現(xiàn)不可預(yù)知的程序錯誤。CJNE.、DJNZ.、JB 、JNB 、JC 、JNC 、JBC 、JZ 、JNZ 等這些條件轉(zhuǎn)移指令的使用與上述原則一樣，同樣，超出物理空間的限制引起不可預(yù)知的程序錯誤。至于中斷的使用，80C51系列硬件結(jié)構(gòu)中已保留標準中斷服務(wù)子程序的地址。2. 與MOVX 相關(guān)的指令，數(shù)據(jù)存儲器AT89C2051包含128字節(jié)內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器，這樣，AT89C2051的堆棧深度局限與內(nèi)部RAM128字節(jié)范圍內(nèi)，它既不支持外部數(shù)據(jù)存儲器

13、的訪問，也不支持外部程序存儲器的執(zhí)行，因此程序中不應(yīng)有MOVX.指令。 程序存儲器的加密：AT89C2051使用對芯片上的兩個加密進行編程或不編程來得到如下表所示的功能： 表12 空閑模式：在空閑模式下，CPU 保持睡眠狀態(tài)而所有片內(nèi)的外設(shè)仍保持激活狀態(tài)，這種方式由軟件產(chǎn)生。此時，片內(nèi)RAM 和所有特殊功能寄存器的內(nèi)容保持不變。空閑模式可由任何允許的中斷請求或硬件復(fù)位終止。P1.0和P1.1在不使用外部上拉電阻的情況下應(yīng)設(shè)置為“0”，或者在使用上拉電阻的情況下設(shè)置為“1”。應(yīng)注意的是：在 用硬件復(fù)位終止空閑模式時，AT89C2051通常從程序停止一直到內(nèi)部復(fù)位獲得控制之前的兩個機器周期處恢復(fù)程

14、序執(zhí)行。在這種情況下片內(nèi)硬件禁止對內(nèi)部RAM 的讀寫，但允許對端口的訪問，要消除硬件復(fù)位終止空閑模式對端口意外寫入的可能，原則上進入空閑模式指令的下一條指令不 應(yīng)對端口引腳或外部存儲器進行訪問。 掉電模式在掉電模式下，振蕩器停止工作，進入掉電模式的指令是最后一條被執(zhí)行的指令，片內(nèi)RAM 和特殊功能寄存器的內(nèi)容在終止掉電模式前被凍結(jié)。退出掉電模式的唯一方法是硬件復(fù)位，復(fù)位后將重新定義全部特殊功能寄存器但不改變RAM 中的內(nèi)容，在VCC 恢復(fù)到正常的工作電平前，復(fù)位應(yīng)無效，且必須保持一定時間以使振蕩器重啟并穩(wěn)定工作。P1.0和P1.1在不使用外部上拉電阻的情況下應(yīng)設(shè)置為“0”，或者在使用外部上拉電

15、阻時應(yīng)設(shè)為“1”。 表13 Flash 閃速存儲器的編程：AT89C2051是在擦除狀態(tài)下（也即所有單元內(nèi)容均為FFH 時）用2K 字節(jié)內(nèi)PEROM 代碼存儲陣列進行封裝微控制器，其程序存儲器是可反復(fù)編程的。代碼存儲陣列依次編程一個字節(jié)，一旦陣列被編程，如需要新變成一非空（空為：FFH ）字節(jié)，必須對整個存儲器陣列進行點擦除。AT89C2051內(nèi)FLASH 閃存儲器的編程和校驗如圖。 內(nèi)部地址計數(shù)器：AT89C2051內(nèi)部包含一個PEROM 編程地址計數(shù)器，它總在RST 上升沿來時復(fù)位到00H ，并在XTAL1引腳上出現(xiàn)正跳變脈沖時進行加1計數(shù)。 編程方法：要對AT89C2051進行編程，使用

16、以下方法。1. 上電次序：在VCC 和GND 引腳之間加上電源。設(shè)置RST 和XTAL1為GND 電平。其它引腳置空，等待至少10Ms 以上。2. 置RST 引腳為高電平，置P3.2引腳為高電平。3. 對引腳P3.3 、P3.4、P3.5、P3.7按下表正確組合上邏輯高“H” 或低“L”電平可對PEROM 進行編程操作。 表14編程和校驗方法如下：4在000H 地址單元對P1.0-P1.7輸入數(shù)據(jù)代碼字節(jié)。5置RST 端為+12V，激活編程。6使P3.2跳變依次來編程PEROM 陣列中的一字節(jié)或者加密位，寫字節(jié)周期是自身定時的，一般需時1.2ms 。7當校驗已編程的數(shù)據(jù)，使RST 從+12V降

17、到邏輯電平“H ”，置P3.3-P3.7引腳到正確的電平即可從P1口讀取數(shù)據(jù)。8對下一地址單元編程字節(jié)，使XTAL1引腳正脈沖跳變依次使地址計數(shù)器加1，在P1口輸入新的書字節(jié)。9重復(fù)5至8，可對整個2K 字節(jié)陣列全部編程，直到目標文件結(jié)束。10下電次序：置XTAL1為低“L ”電平置RST 為“L ”電平置空所有其它I/O引腳關(guān)閉VCC 電源 數(shù)據(jù)查詢：AT89C2051具有寫周期結(jié)束的數(shù)據(jù)查詢功能，在寫周期期間，對最后寫入的字節(jié)嘗試讀降令P1.7上寫入數(shù)據(jù)的操作結(jié)束。當寫周期完成，全部輸出端的真實數(shù)據(jù)有效，同時下一個周期開始，數(shù)據(jù)查詢可在寫周期被初始化的任一時刻開始。 Ready/busy:

18、字節(jié)編程的進度通過“RDY/BSY輸出信號監(jiān)測，編程期間，P3.1引腳在P3.2變高“H ”后被拉低來指“BSY ”，P3.1在編程結(jié)束后被再次拉高“H ”來指示“RDY ”。 程序校驗：如果加密位LB1、LB2沒有進行編程，則代碼數(shù)據(jù)可通過校驗數(shù)據(jù)線讀?。?. 使RST 從“L ”變?yōu)椤癏 ”，復(fù)位內(nèi)部的地址計數(shù)器為000H 。2. 對代碼數(shù)據(jù)加上正確的控制信號即可在P1口引腳上讀取數(shù)據(jù)。3. XTAL1引腳跳變一次使內(nèi)部地址計數(shù)器加1。4. 從P1口讀取下一個代碼字節(jié)。5. 重復(fù)3到4步驟，即可將全部單元的數(shù)據(jù)讀取。加密位不可直接校驗，加密位的校驗可通過對存儲器的校驗和寫入狀態(tài)來驗證。 芯

19、片擦除：利用控制信號的正確組合并保持P3.2引腳10ms 的低電平即可將PEROM 陣列（2K字節(jié)）和兩個加密位整片擦除，代碼陣列在片擦除操作中將任何非空單元寫入“1”可被再次編程之前進行。 讀片內(nèi)簽名字節(jié)：除P3.5、P3.7必須被拉成邏輯低電平外，讀簽名字節(jié)的過程和單元000H 、001H 及002H 的正常校驗相同，返回值意義如下：（000H ）=1EH聲明產(chǎn)品有ATMEL 公司制造。（001H ）=21H聲明為89C2051單片機。 編程接口：Flash 閃速陣列中的每一代碼字節(jié)進行寫入且整個存儲器可在控制信號的正確組合下進行擦除，寫操作周期是自身定時的，初始化后它將自動定時到操作完成

20、。 表15 AT89C2051的極限參數(shù)：圖13 外部時鐘驅(qū)動波形： 圖14注：AC 輸入測試期間是當電平VCC-0.5(邏輯1和0.45V （邏輯0），實時測量VIH 的最小值VH的最大值三語音芯片在單片機中系統(tǒng)的使用1、所謂語音芯片就是在人工或者是控制器的控制下可以錄音和放音的芯片，在單片機中使用語音芯片時，需要考慮三個方面的內(nèi)容，一個方面是如何使用isd 系列的語音芯片，二是如何根據(jù)選擇的isd 芯片設(shè)計外圍和單片機的接口電路，三是如何編寫定時控制語音芯的單片機程序。 功能模塊分為三個方面：1單片機系統(tǒng)：輸出控制信號，控制語音芯片定時播放特定的語音。 2外圍電路：實現(xiàn)外圍電路的isd 系

21、列語音芯片，本電路所使用的是isd2560的芯片和單片機之間的接口電路。 3 C51程序：編寫定時一秒的程序，并在定時中斷來時間來時播放語音芯片中的內(nèi)容。 器件和原理(1.什么是語音芯片？語言芯片就是人工或者是控制器的控制下可以錄音和放音的芯片。比較典型的有美國的isd 公司生產(chǎn)的isd 系列語音芯片。Isd 系列語音芯片采用模擬數(shù)據(jù)在半導(dǎo)體存儲器直接存儲的技術(shù)，即將模擬語音數(shù)據(jù)直接寫入單個存儲單元，不需要經(jīng)過A/D或D/A轉(zhuǎn)換，因此能夠較好地真實再現(xiàn)語音的自然效果，避免了一般固體語音電路因為量化和壓縮所造成的量化噪音和失真現(xiàn)象。另外芯片功能強大：既錄即放，語音可掉電保護，10萬次的檫寫壽命，

22、手動操作和cpu 控制兼容，可多片級聯(lián)，無須開發(fā)系統(tǒng)等，確實給欲實現(xiàn)語音功能的單片機應(yīng)用設(shè)計人員提供了單片的解決方案。(2.如何選擇合適的語音芯片？下面介紹比較流行的語音芯片，以及選擇語音芯片的標準。目前，市場上的語音芯片和語音板很多，從價格性能比上看，美國isd 公司的ISD 系列錄放芯片是比較好的，有以下特點：a. 使用直接電平存儲技術(shù)，省去了A/D和D/A轉(zhuǎn)換。b. 內(nèi)部集成了大容量的EEPRPOM ，不再需要擴展存儲器。c. 控制簡單，控制管腳與TTL 電平兼容。d. 具有集成度高，音質(zhì)好，使用方便等優(yōu)點。(3.ISD2560的基本功能是什么？本電路將選擇美國ISD 公司的2560語音

23、芯片。該芯片的引腳圖如圖所示，其基本特點和引腳的功能說明如下。（a ）.ISD2560系列具有抗斷電，音質(zhì)好，使用方便，無需專用的語音開發(fā)系統(tǒng)的特點。 （b ）. 片內(nèi)EERPOM 容量480KB ，所以錄放時間長，錄放時間為90秒。（c ）. 有10個地址輸入端，尋址能力可達1024位。（d ）. 語音最多能分600段，設(shè)有OVF 溢出端，便于多個器件級聯(lián)。 地址線：A0A9。共有1024種組合狀態(tài)。 最前面的600個狀態(tài)作內(nèi)部存儲器的尋址用，最后256個狀態(tài)作為操模式。 電源：VCCA 、VCCD 。芯片內(nèi)部的模擬和數(shù)字電路使用不同的電源總線。模擬和數(shù)字電源端最好分別走線。 地線：VSSD

24、 、VSSA 。芯片內(nèi)部的模擬和數(shù)字也可使用不同的地線。 節(jié)能控制：PD 。本端拉高是芯片停止工作，進入不耗電的節(jié)能狀態(tài)，芯片發(fā)生溢出，即OVF端輸出低電平后，要將本端短暫變?yōu)楦邚?fù)位芯片，才能使之再次工作。、 片選：CE 。本端變低后，而且PD 為低，允許進行錄放操作。芯片在本端的下降沿鎖存地址線和P/-R端的狀態(tài)。 錄放模式：P/-R。本端狀態(tài)在/CE的下降沿鎖存。高電平選擇放音，低電平選擇錄音。 信息結(jié)尾標志：EOM 。EOM 標志在錄音時由芯片自動插入到該信息的結(jié)尾。放音遇到EOM 時，本端輸出低電平脈沖。芯片內(nèi)部會檢查電源電壓以維護信息的完整性，當電壓低于3.5V 時，本端變低，芯片只

25、能放音。 溢出標志：OVF 。芯片處于存儲空間末尾時本端輸出低電平脈沖表示溢出，之后本端狀態(tài)跟隨CE 端的狀態(tài)，知道PD 端變高。 麥克輸入：MIC 。本端連至片內(nèi)前置放大器的反向輸入。片內(nèi)自動增益控制（AGC ）將置增益控制在-15DB 至24DB 。、 自動增益控制：AGC 。AGC 動態(tài)調(diào)整前置增益以補償話筒輸入電平的寬度變化，使得錄制變化很大的音量（從耳語到喧囂聲）時失真都能保持很小。 模擬輸出：ANA OUT。前置放大器的輸出，前置電壓增益取決于AGC 端電平。 模擬輸入：ANA IN。本端為芯片錄音信號的輸出。對話筒輸入來說ANA OUT端應(yīng)通過外接電容連至本端。 喇叭輸出：SP+

26、、SP-。過對輸出端級驅(qū)動16歐以上的喇叭。單端使用時必須在輸出端和喇叭間接耦合電容，而雙端輸出既不用電容又不能將功率提高至4倍。錄音和節(jié)電模式下，它們保持為低電平。 輔助輸入：AUX IN 。當/CE和P/-R為高，放音不進行，或處于放音溢出狀態(tài)時，本端的輸入信號過內(nèi)部功放驅(qū)動喇叭輸出端。當多個2560級聯(lián)時，后級的喇叭輸出通過本端連接到本級的輸出放大器。 外部時鐘：XCLK 。本端捏部有下拉元件，不用時應(yīng)接地。芯片內(nèi)部的采樣始終在出廠前已調(diào)節(jié)器校，誤差為+1%內(nèi)。 地址/模式輸入：AX/MX。地址端有個作用，取決于最高兩位（MSB ，即2532/2548的A7和A8，或2560/2590/

27、25120的A8和A9）的狀態(tài)。當最高兩位中有個為零時，所有輸入均解釋為地址位，做為當前錄入操作的起始地址。地址端只做輸入，不輸出操作過程中的內(nèi)部地址信息。 X C L K A N A IN A N A O U M IC M IC R E A G V c c A V ssA V ssD V c c D A 0A 1A 2A 3A 4A 5A 6A 7A 8P D O V F P /R C E E O M A U X IN S P +S P -A 9ISD2560封裝引腳圖如下：ISD2560是ISD 系列單片語音錄放集成電路的一種，是一種永久記憶型錄放語音電路，錄音時間為60秒，能重復(fù)錄放達1

28、0萬次。它采用直接電平存儲技術(shù)，省去了A/D、D/A轉(zhuǎn)換器。ISD2560集成度高，內(nèi)部包括前置放大器、內(nèi)部時鐘、定時器、采樣時鐘、濾波器、自動增益控制、邏輯控制、模擬收發(fā)器、解碼器、和480KB 的EERPOM 等。內(nèi)部EERPOM 存儲單元，均勻分為600行，具有600個地址單元，每個地址單元指向其中一行，每一個地址單元的地址分辨率為100MS 。ISD2560控制電平與TTL 電平兼容，接口簡單，使用方便。ISD2560內(nèi)置了若干操作模式，可用最少的外圍器件實現(xiàn)最多的功能。操作模式也有地址端控制；當最高位都為1時，其他地址端最高就選擇某個模式。因此操作模式和直接尋址相互排斥。操作模式可由

29、微控制器也可有硬件實現(xiàn)。基本電路原理圖如下：錄音按下錄音鍵接地，是PD 端、P/R端為低電平，此時啟動錄音；結(jié)束時松開按鍵，單片機有讓P/R端回到高電平，既完成一段語音的錄制。同樣的方法可錄取第二段、第三段等。值得注意的是，錄音時間不能超過預(yù)先設(shè)定的每段語音的時間。放音的操作更為簡單，按下錄音鍵接高電平，使P/D端P/R端為低電平啟動方音功能；結(jié)束時，松開按鍵，即完成一段語音的播放。 Ana OutAna InAGC Mic RefMic VCCA SP- 1 2 3 4 5 6 7 8 91011121314A0/M0 A1/M1A2/M2A3/M3A4/M4A5/M5A6/M6A7A8A9

30、VSSD VSSA SP+2827262524232221201918171615ISD Aux In2500片選節(jié)電錄/放在控制上，除去手動外，ISD 器件也可以通過地址來精確定位，但它的地址不是字節(jié)地址單元，而是信息段的基本組成單位。以ISD2560為例，他內(nèi)部的480KB 的EERPOM 均勻地規(guī)劃為600行，每個地址單元指向其中一行，有600個地址單元. 16 ISD2560/90/120P地址功能表 ISD2560的錄放時間是605，因此地址分辨率是100MS 。ISD 器件可進行多段地址操作，每一段稱為一個信息段，它可以占用一行和多行存儲空間。一個地址單元最多只能作為一個獨立的段。

31、因此ISD2560最多可分為600個信息段。這就為在單片機系統(tǒng)中使用ISD2560語音芯片提供了基本條件。2. 采樣單片機控制語音芯片的好處ISD 芯片完全可以手動，為什么還要使用單片機？我們可以從以下的兩個方面考慮實際使用中的要求。 單片機系統(tǒng)的需要。在一些應(yīng)用場合，如手機花費查詢系統(tǒng)、排隊機以及公共汽車報站器等，這些應(yīng)用中需要實現(xiàn)自動播音，而ISD2560實現(xiàn)自動播音的方法，最為簡單的就是和單片機系統(tǒng)想連接。 簡化人工操作。通常情況下，只能使用ISD 器件提供的無須知道地址的操作模式，即手動模式，這只適合于開發(fā)一些簡單的語音功能，而無法滿足復(fù)雜操作或者實時中應(yīng)用的要求。為實現(xiàn)以上應(yīng)用，最好

32、使用對地址直接操作的辦法。但在實際中，一些電路開發(fā)設(shè)計只是在基于語音信號已經(jīng)寫入芯片，并且段地址已經(jīng)知道的基礎(chǔ)上才能進行。然而，不可避免地要遇17到必須將語音寫入的時候。如果手動處理，采用按錄音按鍵錄音，按停止按鍵停止，假如錄音段數(shù)特別多，就要頻繁地按上述按鍵，實在讓人疲憊不堪。此外，手動按下錄音及停止按鍵的時間也是很難掌握，這就容易產(chǎn)生段間空白，造成芯片空間浪費，對語音段特別多，而語句有特別短的提示，如一些單字、單詞更是浪費嚴重。不僅這樣，由于斷句中空白時間過長，合成方音時出現(xiàn)語音不連貫。正是由于上述原因，需要將單片機系統(tǒng)和語音芯片聯(lián)系起來，形成一個智能化的語音播放系統(tǒng)。單片機需要完成以下兩

33、個功能： 通過ISD2560芯片，錄制一段語音信息 利用單片機定時10秒，循環(huán)播放一段錄制的語音3. 電路設(shè)計本電路采用的主要器件是ISD2560語音芯片和單片機，具體接口電路如下：e. 電路原理和器件的選擇下面是相關(guān)的、關(guān)鍵部分的器件名稱及起在電路中的功能AT89C2051：主要通過對ISD2560的設(shè)置，完成對語音播放過程的控制。系統(tǒng)采用的微控制器是ATMEL 公司生產(chǎn)的低電壓、高性能8位CMOS 單片機AT89C2051，由于它將8位CPU 和閃速存儲器組合在單個芯片中，為很多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供了一個高度靈活且價格低廉的解決方案。AT89C2051帶有2K 字節(jié)可編程的Flash M

34、emory、128字節(jié)RAM 、15根I/O線、2個16位定時/計數(shù)器、1個全雙向的串口、1個精密比較器。其與工業(yè)標準MCS-51的指令集和引腳結(jié)構(gòu)完全兼容。該單片機的P1口是一個雙向I/O口，其中P1.2P1.7口內(nèi)部提供了上拉電阻，P1.0、P1.1需外部上拉。P1.0、 P1.1同時也是片內(nèi)精密比較器的正輸入端（AIN0）和負輸入端（AIN1）。P3口是7個帶有內(nèi)部上拉電阻的雙向口（P3.6除外，其為片內(nèi)比較器的輸出腳，而不能作為普通的I/O口使用）。 ISD2560：語音芯片，在單片機的控制下實現(xiàn)語音的定時播放，并且可以通過按鍵實現(xiàn)錄音功能。 SPEAKER ：ISD2560語音芯片外

35、接的揚聲器。 MIC ：ISD2560語音芯片外接麥克風(fēng)。 D0D9：單片機和ISD2560語音芯片的地址連接，通過對D8、D9的設(shè)置，單片機可以控制芯片的工作方式。、 PD ：節(jié)電控制，和單片機的P3.2口相連，單片機可以控制芯片的開關(guān)。 CE ：片選，和單片機的p3.3口項鏈，單片機可以選中芯片。 P/R：錄放模式，和單片機的p3.0口相連，單片機可以控制芯片處于錄音或放音的工作狀態(tài)。 EOM ：信息結(jié)尾標志，和單片機的p3.1口相連，EOM 標志在錄音時有芯片自動插入到該信息的結(jié)尾。C 功能簡介錄音時，按下錄音鍵，單片機通過D 端口線設(shè)置語音段的起始地址，再使PD 端、P/R端為低電平啟

36、動錄音；結(jié)束時，松開按鍵，單片機有讓P/R端回到高電平，即完成一段語音的錄制。同樣的方法可以錄取第二段、第三段等。值得注意的是，錄音時間不能超過預(yù)先設(shè)定的每段語音的18時間。放音時，根據(jù)需播放的語音內(nèi)容，找到相應(yīng)的語音段起始地址，并通過口線送出。 P/R端設(shè)為低電平，并讓/CE端產(chǎn)生一負脈沖啟動放音，這時單片機只需要等待ISD2560 信息結(jié)束信號。信號為一負脈沖，在負脈沖的上升沿，該段語音才播放結(jié)束，所以單片機必 須要檢測到的上升沿才能播放第二段，否則播放的語音就不連續(xù)。ISD2560與單片AT89C2051的接口電路以及外圍電路如圖所示。單片機的P1口、P3.4和 P3.5分別與ISD25

37、60的地址線相連，用以設(shè)置語音段的起始地址。P3.0P3.3用以控制錄放音狀態(tài)。P3.7連接一按鍵，供錄音時使用。由TL7705構(gòu)成可靠復(fù)位及電源監(jiān)視電路。 ISD2560雖然提供了地址輸入線，但它的內(nèi)部信息段的地址卻無法讀出。本系統(tǒng)采用單片機來控制，不需讀出信息地址，而直接設(shè)置信息段起始地址。其實現(xiàn)方式有兩種：一是由于ISD2560的地址分辨率為100 ms ，所以可用單片機內(nèi)部定時器定時100 ms ，然后再利用一計數(shù)器對單片機定時次數(shù)進行計數(shù)，則計數(shù)器的計數(shù)值為語音段所占用的地址單元。該方式能充分利用ISD2560內(nèi)部的E 2PROM ，在字段較多時可利用該方法。二是語音字段如果較少，則

38、可根據(jù)每一字段的內(nèi)容多少，直接分配地址單元。一般按每1 s 說3個字計算，60 s 可說180個字，再根據(jù)ISD2560的地址分辨率為100 ms，即可計算出語音段所需的地址單元數(shù)。本電路采用第二種方式。 2. 程序設(shè)計 錄音源程序：START: MOV R7,#00HMOV P1,#00HCLR P3.4 ;ISD2560地址初始化 CLR P3.5 CLR P3.219CLR P3.0 ;設(shè)置為錄音狀態(tài) LOOP: JB P3.7,LOOP ;錄音鍵按下否？INC R7 CALL PRESS LJMP LOOP PRESS: CJNE R7,#1,NEXT1MOV P1,#00H ;送字段

39、1起始地址 CLR P3.4 CLR P3.5 LCALL RECORD JMP BACK NEXT1: CJNE R7,#2,NEXT2MOV P1,#20H ;送字段2起始地址 CLR P3.4 CLR P3.5 LCALL RECORD JMP BACK NEXT2: CJNE R7,#3,NEXT3MOV P1,#40H ;送字段3起始地址 CLR P3.4 CLR P3.5 LCALL RECORD JMP BACK NEXT3: CJNE R7,#4,NEXT4MOV P1,#60H ;送字段4起始地址 CLR P3.4 CLR P3.5 LCALL RECORD JMP BACK

40、 NEXT4: CJNE R7,#5,BACKMOV R7,#00HMOV P1,#80H ;送字段5起始地址 CLR P3.4 CLR P3.5 LCALL RECORD BACK: RETRECORD: CLR P3.3 ;/CE端為低，開始錄音JNB P3.7,$20SETB P3.3 RET放音源程序：BEGIN: SETB 20H.0 ; 置放音標志 SETB P3.0 ;置放音狀態(tài) MOV P1,#00H ;ISD2560地址初始化 CLR P3.4 CLR P3.5MOV R0,2FH ;放音起始地址送R0 LOOP1: JB 20H.0,LOOP1LCALL PLAY ;20H

41、.0=0 調(diào)放音程序 JMP LOOP1 PLAY: INC R0LCALL FIND ;調(diào)查找播放地址子程 CJNE R0,#5,OUT MOV R0,#2FH OUT: RETFIND: MOV A,R0 ;查找播放語音地址 CJNE A,#1,PNEX1MOV P1,#00H ;若A=#1放第一段 CLR P3.4 CLR P3.5 CALL SOUND JMP PBACK PNEX1: CJNE A,#2,PNEX2MOV P1,#20H ;若A=#2放第二段 CLR P3.4 CLR P3.5 CALL SOUND JMP PBACK PNEX2: CJNE A,#3,PNEX3MO

42、V P1,#40H ;若A=#3放第三段 CLR P3.4 CLR P3.5 CALL SOUND JMP PBACK PNEX3: CJNE A,#4,PNEX4MOV P1,#60H ;若A=#4放第四段CLR P3.4CLR P3.5CALL SOUNDJMP PBACKPNEX4: CJNE A,#5,PBACKMOV P1,#80H ;若A=#5放第五段CLR P3.4CLR P3.5CALL SOUNDPBACK: RETSOUND: CLR P3.3 ；/CE端形成一負脈沖啟NOP ;動播放NOPSETB P3.3TURN1: JB P3.1,TURN1 ;等待語音段結(jié)束信號TU

43、RN2: JNB P3.1,TURN2 ；等待EOM 信號的上升沿RET致 謝在兩個多月的課題研究及論文撰寫過程中，我非常感謝我的導(dǎo)師張冀祥老師。無論是在課題立項還是在課題的研究階段，張老師都給了我很大的幫助。在畢業(yè)設(shè)計的這段時間中，李老師不僅使我在學(xué)業(yè)上有了很大的提高，而且言傳身教，使我學(xué)到了作為一名大學(xué)生所應(yīng)具備的那種踏實勤懇、一絲不茍、認真求實的優(yōu)良品質(zhì)和學(xué)習(xí)作風(fēng)。在我進行課題內(nèi)容的研究中，從技術(shù)上給予了我極大的幫助和支持，而且在論文的最后評閱過程中，也給我提出了非常有價值的意見，使我獲益極深。衷心地謝謝您，張老師！同時，我還要感謝電子實驗室的楊旭楊老師，無論是從資料上，還是從經(jīng)驗和技

44、術(shù)上都提供了極大的幫助。并一直堅持向我提供最新技術(shù)資料，使畢業(yè)設(shè)計得以 最后完成。最后，對所有在這三年年里的學(xué)習(xí)和生活中，給予我各種關(guān)心我 幫助的人們，我僅表達我最衷心的謝意！謝謝你們！參 考 文 獻1 余永權(quán). ATMEL89系列單片機應(yīng)用技術(shù)M. 北京：北京航空航天大學(xué)出版社.2 2002 數(shù)碼語音芯片、產(chǎn)品及應(yīng)用電路資料匯編M.3 劉欣，等. IDS語音器件分段地址的獲取J. 電子技術(shù)應(yīng)用，1999（10）4 求是科技. 單片機模塊設(shè)計實例導(dǎo)航. 人民郵電出版社5 MCS-51單片機接口技術(shù)與運用李華 北京航天航空大學(xué)出版社6 單片機接口技術(shù)與運用胡漢才 清華大學(xué)出版社7 周航慈. 單片

45、機應(yīng)用程序設(shè)計技術(shù)（修訂版）M. 北京：北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2002.478 單片微型機原理應(yīng)用與實驗，第三版張友德 等編 復(fù)旦大學(xué)出版社AT89C52資料：Features· Compatible with MCS-51TM Products· 8 Kbytes of In-System Reprogrammable Flash MemoryEndurance: 1,000 Write/Erase Cycles· Fully Static Operation: 0 Hz to 24 MHz· Three-Level Program Memor

46、y Lock· 256 x 8-Bit Internal RAM· 32 Programmable I/O Lines· Three 16-Bit Timer/Counters· Eight Interrupt Sources· Programmable Serial Channel· Low Power Idle and Power Down ModesDescriptionThe AT89C52 is a low-power, high-performance CMOS 8-bit microcomputer with 8 Kby

47、tes of Flash programmable and erasable read only memory (PEROM. The device is manufactured using Atmels high density nonvolatile memory technology and is compatible with the industry standard 80C51 and 80C52instruction set and pinout. The on-chip Flash allows the program memory to be reprogrammed in

48、-system or by a conventional nonvolatile memory programmer. By combining a versatile 8-bit CPU with Flash on amonolithic chip, the Atmel AT89C52 is a powerful microcomputer which provides a highly flexible and cost effective solution to many embedded control applications. The AT89C52 provides the fo

49、llowing standard features: 8 Kbytes of Flash, 256 bytes of RAM, 32 I/O lines, three 16-bit timer/counters, a six-vector two-level interrupt architecture, a full duplex serial port, on-chip oscillator, and clock circuitry. In addition, the AT89C52 isDescription (Continueddesigned with static logic fo

50、r operation down to zero frequency and supports two software selectable power saving modes. The Idle Mode stops the CPU while allowing the RAM, timer/counters, serial port, and interrupt system to continue functioning. The Power Down Mode saves the RAM contents but freezes the oscillator, disabling

51、all other chip functions until the next hardware reset.Pin DescriptionVCCSupply voltage.GNDGround.Port 0Port 0 is an 8-bit open drain bidirectional I/O port. As an output port, each pin can sink eight TTL inputs. When 1s are written to port 0 pins, the pins can be used as high-impedance inputs.Port

52、0 can also be configured to be the multiplexed low-order address/data bus during accesses to external program and data memory. In this mode, P0 has internal pullups. Port 0 also receives the code bytes during Flash programming and outputs the code bytes during program verification. External pullups

53、are required during program verification.Port 1Port 1 is an 8-bit bidirectional I/O port with internal pullups. The Port 1 output buffers can sink/source four TTL inputs. When 1s are written to Port 1 pins, they are pulled high by the internal pullups and can be used as inputs. As inputs, Port 1 pin

54、s that are externally being pulled low will source current (IIL because of the internal pullups. In addition, P1.0 and P1.1 can be configured to be the timer/counter 2 external count input (P1.0/T2and the timer/counter 2 trigger input (P1.1/T2EX, respectively, as shown in the following table. Port 1

55、 also receives the low-order address bytes during Flashprogramming and program verification.port 2 is an 8-bit bidirectional I/O port with internal pullups. The Port 2 output buffers can sink/source four TTL inputs. When 1s are written to Port 2 pins, they are pulled high by the internal pullups and

56、 can be used as inputs. As inputs, Port 2 pins that are externally being pulled low will source current (IIL because of the internal pullups. Port 2 emits the high-order address byte during fetches from external program memory and during accesses to external data memory that use 16-bit addresses (MOVX DPTR. In this application, Port 2 uses strong internal pullups when emitting 1s. During accesses to external data memory that use 8-bitaddresses (MOVX RI