智能儀表的語音報(bào)警功能硬件電路設(shè)計(jì)

1、智能儀表的語音報(bào)警功能硬件電路設(shè)計(jì)智能儀表的語音報(bào)警功能硬件電路設(shè)計(jì)摘要摘要本文講述了基于mcs-51語言單片機(jī)at89c51與isd4000系列語音芯片相結(jié)合實(shí)現(xiàn)語音錄放功能。該語音報(bào)警系統(tǒng),以at89c51單片機(jī)為主控單元,采用了美國isd 公司isd4000 系列語音芯片isd4000 設(shè)計(jì)了該系統(tǒng)的語音錄放電路,對(duì)硬件電路的設(shè)計(jì)及軟件的編程作了較為詳細(xì)的闡述。首先介紹了此系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀、設(shè)計(jì)背景、設(shè)計(jì)要求、及工作原理.此后，本文確定了機(jī)型及器件的選擇，并對(duì)所使用各種芯片的功能與特性進(jìn)行了詳細(xì)介紹；論述了系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)過程，系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)、硬件設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)框圖.最后中具體論述了報(bào)警控制等接口

2、的軟、硬件調(diào)試。關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞: 自動(dòng)語音報(bào)警系統(tǒng)；報(bào)警系統(tǒng)；單片機(jī)；語音芯片abstractabstractthis text has told the design of the intelligent “automatic warning system of security “of the house on the basis of the district and realized.have introduced the development background, meaning, system function and design method of this system i

3、n the introduction at first. after this, this text describe the systematic hardware design process in chapter two, confirmed the choices of the model and device, have described the systematic hardware circuit design, hardware project organization block diagram and carried on the detailed introductio

4、n to the function and characteristic of various kinds of chips used; analyze the course that develops of software design , especially main program , gathering and showing the workflow of the subprogram and warning subprogram especially in chapter three. key words: the voice auto alarm system; annunc

5、iatorsystem; microcontroller; voice chip.緒緒 論論文章介紹了一種智能儀器語音報(bào)警功能的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)，并對(duì)其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、硬件構(gòu)成、軟件設(shè)計(jì)等進(jìn)行了論述。,該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了各種環(huán)境下的安全監(jiān)控及報(bào)警功能，有效解決了防盜問題和許多不安全問題的發(fā)生，對(duì)其它無人值守的系統(tǒng)均有一定的實(shí)用價(jià)值。以 mcs-51 系列單片機(jī) at89c51 為核心，數(shù)字語音錄放電路、通話電路，以及其他的外圍輔助電路，構(gòu)成了一款高性能的智能語音報(bào)警器。配合各種無線傳感器，可實(shí)現(xiàn)防盜、防火等安防功能。mcs-51 語言單片機(jī) at89c51 采集設(shè)備的各種信息，根據(jù)不同設(shè)備和傳感器，可以是壓力、

6、流量、溫濕度、電壓、電流等，然后與預(yù)先存儲(chǔ)在單片機(jī)內(nèi)的閾值比較，若超出正常范圍，則通過電話機(jī)撥號(hào)電路撥打維護(hù)人員的固定或移動(dòng)電話，等待撥通后再控制isd4000 構(gòu)成的數(shù)碼語音電路播放相對(duì)應(yīng)的故障信息。維護(hù)人員聽到信息后根據(jù)故障優(yōu)先級(jí)作相應(yīng)處理。 目目 錄錄1 1 智能語音報(bào)警的發(fā)展現(xiàn)狀智能語音報(bào)警的發(fā)展現(xiàn)狀 .1 11.1 設(shè)計(jì)背景及思路 .11.2 硬件電器件的選定 .11.3 cpu 的選用.21.4 語音芯片的選定 .22.2.系統(tǒng)工作原理系統(tǒng)工作原理 .3 32.1 isd4000 芯片介紹 .32.1.1 isd4000 引腳圖 .32.1.2 主要引腳介紹 .32.1.3 isd

7、4000 芯片優(yōu)點(diǎn) .42.1.4 isd4000 工作原理與功能特性 .52.1.5 在智能控制中的典型應(yīng)用.52.1.6 isd4000 語音芯片在語音報(bào)站器中的應(yīng)用 .52.2 演示程序功能 .63 3 硬件電路設(shè)計(jì)硬件電路設(shè)計(jì) .7 73.1 at89c51 單片機(jī)及其擴(kuò)展.73.1.1 at89c51 的內(nèi)部框圖及性能參數(shù) .73.1.2 at89c51 的主要引腳功能說明 .73.1.3 at89c51 芯片引腳 .83.2 復(fù)位電路設(shè)計(jì) .113.3 復(fù)位電路圖 .113.4 時(shí)鐘電路設(shè)計(jì) .113.5 語音錄放電路 .123.6 功率放大器的選定 .123.6.1 功放電路設(shè)計(jì)

8、.133.7 看門狗電路設(shè)計(jì) .143.8 智能語音報(bào)警程序及電路圖 .154 4 語音系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)語音系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) .17174.1 語音錄放電路軟件的實(shí)現(xiàn) .174.2 程序主框圖 .176.6. 結(jié)束語結(jié)束語 .2222參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn) .2323 智能儀表的語音報(bào)警功能硬件電路設(shè)計(jì) 11 1 智能語音報(bào)警的發(fā)展現(xiàn)狀智能語音報(bào)警的發(fā)展現(xiàn)狀智能語音報(bào)警系統(tǒng)是針對(duì)于人們?cè)诂F(xiàn)實(shí)生活中遇到的一些不安全問題的防患與通知裝置。配合各種無線傳感器，可實(shí)現(xiàn)防盜、防火安防功能，有效解決了防盜問題和許多不安全問題的發(fā)生。它能智能的區(qū)分各種警情、自動(dòng)數(shù)字語音電話報(bào)警。由于智能語音報(bào)警的這些功能，因此，在現(xiàn)實(shí)社

9、會(huì)中越來越受到人們的重視和認(rèn)可，所以設(shè)計(jì)智能語音報(bào)警功能實(shí)現(xiàn)裝置是目前很需要的。1.11.1 設(shè)計(jì)背景及思路設(shè)計(jì)背景及思路器件功能介紹：isd 系列語音芯片是美國 isd 公司推出的產(chǎn)品。該系列語音芯片采用多電平直接接模擬存儲(chǔ)（chip corder）專利技術(shù)，聲音不需要 a/d 轉(zhuǎn)換和壓縮，每個(gè)采樣值直接存儲(chǔ)在片內(nèi)的閃爍存儲(chǔ)器中，沒有 a/d 轉(zhuǎn)換誤差，因此能夠真實(shí)、自然地再現(xiàn)語音、音樂及效果聲。避免了一般固體錄音電路量化和壓縮造成的量化噪聲和金屬聲。isd4000 語音芯片采用 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(dòng)靜噪、音頻功率放大器及高密度多電平閃爍存儲(chǔ)陣列等，

10、因此只需很少的外圍器件就可構(gòu)成一個(gè)完整的聲音錄放系統(tǒng)。芯片設(shè)計(jì)是基于所有操作由微控制器控制，操作命令通過串行通信接口（spi 或 microwire）送入。采樣頻率可為4.0hz、5.3hz、6.4hz、8.0khz，頻率越低，錄放時(shí)間越長，而音質(zhì)則有所下降。片內(nèi)信息存于內(nèi)爍存儲(chǔ)器中，可在斷電情況下保存 100 年（典型值）反復(fù)錄音 10 萬次。器件工作電壓 3v，工作電流 2530ma，維持電流 1a。單片錄放語音時(shí)間 816min，音質(zhì)好，適用于移動(dòng)電話機(jī)及其它便攜式電子產(chǎn)品中。近年來隨著科技的飛速發(fā)展，單片機(jī)的應(yīng)用正在不斷地走向深入，同時(shí)帶動(dòng)傳統(tǒng)控制日新月益更新。在實(shí)時(shí)檢測(cè)和自動(dòng)控制的單

11、片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，單片機(jī)往往是作為一個(gè)核心部件來使用，僅單片機(jī)方面知識(shí)是不夠的，還應(yīng)根據(jù)具體硬件結(jié)構(gòu)，以及針對(duì)具體應(yīng)用對(duì)象特點(diǎn)的軟件結(jié)合，以作完善。隨著信息技術(shù)飛速發(fā)展，報(bào)警系統(tǒng)已進(jìn)入一個(gè)高科技、智能化的時(shí)代。隨著人們安全防范意識(shí)的提高，自動(dòng)報(bào)警越來越受到重視。本文介紹的報(bào)警系統(tǒng)只要接上適當(dāng)?shù)膫鞲衅骱驼Z音芯片就可組成智能語音報(bào)警系統(tǒng)。現(xiàn)在智能語音報(bào)警系統(tǒng)越來越受到人們的重視，人們對(duì)報(bào)警器功能和性能方面的要求也越來越高。本文提出一種基于 mcs-51 語言單片機(jī) at89c51 與 isd4000 系列語音芯片相結(jié)合的智能語音報(bào)警器。1.21.2 硬件電器件的選定硬件電器件的選定有了對(duì)語音報(bào)警的初

12、步認(rèn)識(shí)，我懂了電路的工作原理，即如何在不同的環(huán)境下實(shí)現(xiàn)報(bào)警功能。為達(dá)到系統(tǒng)設(shè)計(jì)的技術(shù)指標(biāo)，且作到廉價(jià)、便鞋、智能化、易操作的目的，對(duì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)定出初步設(shè)計(jì)思路。2下面給出系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖 1-1 所示：看看門門狗狗電電路路開開關(guān)關(guān)控控制制電電路路功功放放電電路路單單片片機(jī)機(jī)語語音音芯芯片片圖 1-1 硬件電路結(jié)構(gòu)框圖1.31.3 cpucpu 的選用的選用單片機(jī)是該系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)中的核心,而采用低功耗且價(jià)格合適的單片機(jī)是單片機(jī)的選擇因素之一，考慮到系統(tǒng)的技術(shù)要求,我采用 atmel 公司的 at89c51 單片機(jī)。mcs-51 系列的 at89c51 單片機(jī)是美國 atmel 公司生產(chǎn)的低電壓,高性

13、能 cmos8 位單片機(jī)，它有 8k 的 eeprom，無需擴(kuò)展外部存儲(chǔ)器。256 字節(jié)的 ram 和 32 線 i/o 口，完全可以滿足本系統(tǒng)的要求。體積比 at89c51 小很多，功能強(qiáng)大的 at89c51 單片機(jī)適合于較多簡單控制應(yīng)用場(chǎng)合。1.41.4 語音芯片的選定語音芯片的選定語音芯片在該電路中決定了報(bào)警裝置是否能達(dá)到報(bào)警的要求，語音芯片音質(zhì)也是非常重要的，選擇標(biāo)準(zhǔn)錄放音的簡單實(shí)用性也是要考慮的還有就是芯片的存儲(chǔ)功能。語音芯片 isd4000 采用先進(jìn)的模擬數(shù)字語音存儲(chǔ)技術(shù)，音質(zhì)好，無須 a/d 轉(zhuǎn)換，可錄制 20 秒的語音信息，可分段存儲(chǔ)信息，采用總線技術(shù)，適宜與單片機(jī)接口,另外，

14、它是零功率信息存儲(chǔ)方式，斷電情況下，信息可保留 10 年以上；易于使用，可隨意改變錄音內(nèi)容，錄放次數(shù)達(dá) 10 萬次以上。在本系統(tǒng)中，用戶通過電話機(jī)將各種警情語音和用戶的地址語音(便于與 110 聯(lián)網(wǎng))分段錄入到 isd4000 中。6 種警情(或?qū)?yīng) 6 個(gè)防區(qū))共62 秒=12 秒，地址語音 8 秒。電源交、直流兩用，jk1 為交流供電，612v；jk4 的vc 為供電，515v。帶線路輸出，可外接高保真功放，jk2 輸出，幅度 100mv。直接推動(dòng)喇叭 416w，功率輸出 0.31w。 智能儀表的語音報(bào)警功能硬件電路設(shè)計(jì) 32.2.系統(tǒng)工作原理系統(tǒng)工作原理本息統(tǒng)由 at89c51 單片機(jī)、

15、isd4000 語音芯片（結(jié)構(gòu)、屬性、管腳） 、stot 開關(guān)、max1232 看門狗組成。開關(guān)控制錄放音，看門狗則在第一次錄放后進(jìn)行復(fù)位，所錄音則由單片機(jī)控制輸入語音芯片，語音芯片則與功放電路相連經(jīng)揚(yáng)聲器放出聲音本系統(tǒng)具有錄放功能, 相關(guān)的報(bào)警語音信息按照分段的形式提前錄制好。報(bào)警系統(tǒng)的觸發(fā)信號(hào)為plc 控制繼電器輸出的 32 路開關(guān)量, 在開關(guān)量輸出點(diǎn)亮報(bào)警指示燈的同時(shí)對(duì)錯(cuò)誤故障和控制狀態(tài)進(jìn)行語音報(bào)警。為了防止 plc 的干擾, 本系統(tǒng)使用獨(dú)立于整機(jī)控制系統(tǒng)的電源, 并且對(duì) plc 輸出的 32 路開關(guān)量信號(hào)進(jìn)行了光電隔離。原理框圖如 2-1 所示：圖2-1 原理框圖2.12.1 isd4

16、000isd4000 芯片介紹芯片介紹2.1.12.1.1 isd4000isd4000 引腳圖引腳圖isd4000 內(nèi)部引腳圖如圖 2-2 所示：圖 2-2 isd4000 引腳圖2.1.22.1.2 主要引腳介紹主要引腳介紹電源(vcca，vccd): 為使噪聲最小，芯片的模擬和數(shù)字電路使用不同的總線，并且分別引到外封裝不同管腳上，模擬和數(shù)源端最好分別走線，盡可能在靠近供電端處相連，而去耦合電容盡量靠近器件。 地線(vssa，vssd)：芯片內(nèi)部的模擬和數(shù)字電路也使用不同的地線。幾個(gè) vssa 盡量在引腳焊盤上相連，并用低阻通路連到電源上，vssd 也用低阻通路連到電源上。4同相模擬輸入(

17、ana in+): 錄音信號(hào)的同相輸入端，輸入放大器可用單端或差分驅(qū)動(dòng)。單端輸入時(shí)，信號(hào)由耦合電容輸入，最大幅度為峰峰值 32mv，耦合電容 和 本端的 3k電阻輸入阻抗決定芯片頻帶的低端截止頻率。差分驅(qū)動(dòng)時(shí)，信號(hào)最大幅度為峰峰值 16 mv。反相模擬輸入(ana in-): 差分驅(qū)動(dòng)時(shí)，這是錄音信號(hào)的反輸入端。信號(hào)通過耦合電容輸入，最大幅度為峰峰值 16 mv，本端的標(biāo)稱輸入阻抗為 56k,單段驅(qū)動(dòng)時(shí)，本端通過電容接地，兩種方式下，anain+、anain-端的耦合電容值應(yīng)相同。音頻輸出(audout): 提供音頻輸出，可驅(qū)動(dòng) 5k 的負(fù)載。片選(ss): 此低，即向該isd4000 芯片發(fā)

18、送指令，兩條指令之間為高電平。串行輸入(mosi): 此端為串行輸入端，主控制器應(yīng)在串行時(shí)鐘上沿之前半個(gè)周期將數(shù)據(jù)放到本端，供 isd 輸入。串行輸出(miso): isd 的串行輸出端。isd 未選中時(shí)，本端呈高阻態(tài)。串行時(shí)鐘(sclk): isd 的時(shí)鐘輸入端，由主控制器產(chǎn)生，用于步 mosi 和 miso 的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)輸。數(shù)據(jù)在 sclk 上升沿鎖存到 isd，在下降沿移出 isd。中斷（/int）: 漏極開路輸出,isd 在任何操作(包括快進(jìn))中檢測(cè)到 eom 或 ovf 時(shí)，本端變低并保持。中斷狀態(tài)在下一 spi 周期開始時(shí)清除。中斷狀態(tài)也可用 rint 指令讀取。ovf 標(biāo)志指示 is

19、d 錄、放操作已到達(dá)存儲(chǔ)器的末尾。eom 標(biāo)志只在放音中檢測(cè)到內(nèi)部的eom 標(biāo)志時(shí)，此狀態(tài)位置 1。行地址時(shí)鐘(rac): 漏極開路輸出。每個(gè) rac 周期表示 isd 存儲(chǔ)的操作進(jìn)行了一行（isd4000 系列中的存儲(chǔ)器共 600 至 2400 行） 。該信號(hào) 175ms 保持高電平，低電平為25ms?？爝M(jìn)模式下，rac 的 218.75us 是高電平 31.25us 為低電平。該端用于存儲(chǔ)管理技術(shù)。 外部時(shí)鐘(xclk): 本端內(nèi)部有下拉元件，芯片內(nèi)部的晶振時(shí)鐘 出前已調(diào)校，誤差在1%內(nèi)。商業(yè)級(jí)的芯片在整個(gè)溫度和電壓內(nèi),其頻率變化在2.25%內(nèi)。工業(yè)級(jí)芯片在整個(gè)溫度和電壓范圍內(nèi),頻率變化在

20、-6/+4%內(nèi)，建議使用穩(wěn)壓電源。若要求更高精度，可本端輸入外部時(shí)鐘(如前表所列） 。由于內(nèi)部的防混淆及平滑濾波已設(shè)定，故上述推薦的時(shí)鐘頻率不應(yīng)改變。輸入時(shí)鐘的占空比無緊要，因內(nèi)部首先進(jìn)行了分頻。在不外接時(shí)鐘時(shí)，此端必須接地。自動(dòng)靜噪(amacp): 當(dāng)錄音信號(hào)電平下降到內(nèi)部設(shè)定的某一閾值下時(shí)，自動(dòng)靜噪功能使信號(hào)衰減，這樣有助于減小無信號(hào)（靜音）時(shí)的噪聲。通常，本端對(duì)地接 1uf 的電容，構(gòu)成內(nèi)部信號(hào)電平的檢測(cè)電路的一部分。檢出的峰值電平與內(nèi)部設(shè)定的閾值作比較， 定自動(dòng)靜噪功能的翻轉(zhuǎn)點(diǎn)。大信號(hào)時(shí)，自動(dòng)靜噪電路不衰減，靜時(shí)衰減 6db。1uf 的電容也影響自動(dòng)靜噪電路對(duì)信號(hào)幅度的響應(yīng)速度。本端接

21、 vcca 則禁止自動(dòng)靜噪。2.1.32.1.3 isd4000isd4000 芯片優(yōu)點(diǎn)芯片優(yōu)點(diǎn)isd4000 是一種采用 chipcorder 專利技術(shù)的語音芯片。此芯片無須 a/d 轉(zhuǎn)換和壓縮就可以直接儲(chǔ)存，沒有 a/d 轉(zhuǎn)換誤差，在一個(gè)記錄位（bit）可存儲(chǔ) 250 級(jí)聲音信號(hào)， 智能儀表的語音報(bào)警功能硬件電路設(shè)計(jì) 5相當(dāng)于通常的 a/d 記錄的 8 倍。片內(nèi)集成了晶體振蕩器、麥克前置放大器、自動(dòng)增益控制等，只要很少的外圍器件，就可以構(gòu)成個(gè)完整聲音錄放系統(tǒng)。本文介紹了 isd4000 的原理、特點(diǎn)、功能及其在智能控制系統(tǒng)中的應(yīng)用。 isd4000 是美國 isd 公司制造的一種新款語音芯

22、片。與 isd 其它系列語音產(chǎn)品不同的是，isd4000 是一種微控制器“從”設(shè)備，而“主”控制器可以是內(nèi)置有 spi 兼容接口的微控制器，也可以用 i/o 仿真 spi 通信協(xié)議。isd4000 系列工作電壓為 3v，單片錄放時(shí)間為 816 分鐘，音質(zhì)好，適用于移動(dòng)電話及其它便攜式電子產(chǎn)品中。該芯片采用cmos 技術(shù)，內(nèi)含振蕩器、抗混疊濾波器、平滑濾波器、音頻放大器、自動(dòng)靜噪及高密度多電平閃爍存貯陳列。芯片的所有操作必須由微控制器控制，操作命令可通過串行通信接口（spi 或 microwire）送入。isd4000 采用多電平直接模擬量存儲(chǔ)技術(shù)，每個(gè)采樣值直接存貯在片內(nèi)閃爍存貯器中，因此能非

23、常真實(shí)、自然地再現(xiàn)語音、音調(diào)和效果聲，避免了一般固體錄音電路因量化和壓縮造成的量化噪聲和“金屬聲” 。采樣頻率可為4.0，5.3，6.4，8.0khz，頻率越低，錄放時(shí)間越長，音質(zhì)則有所下降， 片內(nèi)信息存于閃爍存貯器中，可在斷電情況下保存 100 年（典型值） ，反復(fù)錄音 10 萬次。2.1.42.1.4 isd4000isd4000 工作原理與功能特性工作原理與功能特性isd4000 聲音錄放采用 cchipcorder 專利技術(shù)，即無須 a/d 轉(zhuǎn)換和壓縮就可以直接儲(chǔ)存，沒有 a/d，在個(gè)記錄轉(zhuǎn)換誤差位（bit）可存儲(chǔ) 250 級(jí)聲音信號(hào)，相當(dāng)于通常的a/d 記錄的 8 倍。2.1.52.

24、1.5 在智能控制中的典型應(yīng)用在智能控制中的典型應(yīng)用本系統(tǒng)是以單片機(jī)語音處理芯片及報(bào)警傳感器為基礎(chǔ)，利用公共電話網(wǎng)絡(luò)建立起來的智能家居服務(wù)系統(tǒng)。它具有以下主要功能：(1)家電控制功能：打電話在通過密碼校驗(yàn)后，在語音的提示下，進(jìn)行遠(yuǎn)程控制家電、查詢其工作狀態(tài)及家電定時(shí)操作。(2)電話錄音功能：可來電留主及用戶自己錄音。(3)自動(dòng)語音報(bào)警功能：在無的情況下，監(jiān)控系統(tǒng)檢測(cè)到非法闖入，能自動(dòng)拔打報(bào)警電話。在叫通后，能接報(bào)警信息以語音的形式發(fā)送出去。由上可以看到，在整個(gè)家居服務(wù)系統(tǒng)中，要多次實(shí)現(xiàn)語音提示，應(yīng)答，查詢等功能。這些功能的實(shí)現(xiàn)是靠單片機(jī) at89c51 與 isd4004 之間的通訊來完成的。

25、2.1.62.1.6 isd4000isd4000 語音芯片在語音報(bào)站器中的應(yīng)用語音芯片在語音報(bào)站器中的應(yīng)用isd4000 語音系列芯片是美國 isd 公司推出的產(chǎn)品，具有可多次重復(fù)錄放、存儲(chǔ)時(shí)間長、使用時(shí)不需擴(kuò)充存儲(chǔ)器、所需外圍電路簡單等特點(diǎn)。介紹了 isd4000 芯片在語音報(bào)站器中的一個(gè)實(shí)際應(yīng)用，并說明了其功能和使用方法，從而使讀者對(duì) isd40000 芯片的使用有個(gè)初步的了解。關(guān)于該語音芯片的引腳說明以及內(nèi)部電路等，很容易在 isd 公司6提供的芯片資料中查到，筆者就不進(jìn)行過多的描述，只簡單地對(duì)其特點(diǎn)做一介紹。 與普通的錄音重放芯片相比，isd4000 具有如下特點(diǎn)：首先，記錄聲音沒有

26、段長度限制，并且聲音記錄不需要 a/d 轉(zhuǎn)換和壓縮；其次，將快速閃存作為存儲(chǔ)介質(zhì)，無需電源即可保存數(shù)據(jù)長達(dá) 100 年，重復(fù)記錄 10000 次以上；此外，isd4000 具有記錄時(shí)間長（可達(dá)16 分鐘，本文采用的為 8 分鐘的 isd4000 語音芯片）的優(yōu)點(diǎn)；最后，isd4000 的開發(fā)應(yīng)用具有所需外圍電路簡單的優(yōu)點(diǎn)，這一點(diǎn)從本文介紹的其在語音報(bào)站器中的實(shí)際應(yīng)用可以體會(huì)到。語音報(bào)站器硬件電路設(shè)計(jì) 目前市場(chǎng)上流通的語音報(bào)站器，大多采用的不是sd4000 系列的芯片，這與其剛推出不久以及價(jià)格偏高有關(guān)。但隨著 isd4000 應(yīng)用的增多以及價(jià)格的回落，再加上 isd4000 系列芯片本身的優(yōu)點(diǎn)，

27、可以相信，在語音報(bào)站器中采用 isd4000 系列語音芯片是完全可行的。筆者設(shè)計(jì)了該裝置的硬件電路，并進(jìn)行了上車調(diào)試，取得了較為滿意的效果。isd4000 系列工作電壓 3v,單片錄放時(shí)間 8 分鐘至 16 分鐘,音質(zhì)好,適用于移動(dòng)電話及其他便攜式電子產(chǎn)品中。芯片采用 cmos 技術(shù),內(nèi)含振蕩器、防混淆濾波器、平滑濾波器、音頻放大器、自動(dòng)靜噪及高密度多電平閃爍存貯陳列。芯片設(shè)計(jì)是基于所有操作必須由微控制器控制,操作命令可通過串行通信接口(spi 或 microwire)送入。芯片采用多電平直接模擬量存儲(chǔ)技術(shù), 每個(gè)采樣值直接存貯在片內(nèi)閃爍存貯器中,因此能夠非常真實(shí)、自然地再現(xiàn)語音、音樂、音調(diào)和

28、效果聲,避免了一般固體錄音電路因量化和壓縮造成的量化噪聲和”金屬聲” 。采樣頻率可為 4.0,5.3,6.4,8.0khz,頻率越低,錄放時(shí)間越長,而音質(zhì)則有所下降,片內(nèi)信息存于閃爍存貯器中,可在斷電情況下保存 100 年(典型值),反復(fù)錄音 10 萬次。2.22.2 演示程序功能演示程序功能 (1)錄音跳線插在”rec”一側(cè)是錄音狀態(tài)，按住”start”鍵不放，指示燈亮即可對(duì)著板上話筒講話錄音，松鍵時(shí)錄音停止并形成一段。再按則錄下一段。按”stop”鍵為復(fù)位，再錄音時(shí)又從第一段開始。(2)放音跳線插在”play”一側(cè)是放音狀態(tài)，按一下”start”鍵即播放一段，一段結(jié)束后自動(dòng)停止放音，再按”

29、start”則播放下一段按”stop”鍵為復(fù)位。(3)音源音源方式可由板載 mic 做為音源輸入設(shè)備，也可選擇線路（line in）錄音，由跳線選擇。使用線路錄音時(shí)，將短路叉取下，音頻線直接接到左側(cè)兩插針上，信號(hào)幅值請(qǐng)參考 isd4000 系列芯片說明。 智能儀表的語音報(bào)警功能硬件電路設(shè)計(jì) 73 3 硬件電路設(shè)計(jì)硬件電路設(shè)計(jì)3.13.1 atat89c5189c51 單片機(jī)及其擴(kuò)展單片機(jī)及其擴(kuò)展 at89c51 是一種帶 4k 字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器（fperom-flash programmable and erasable read only memory)的低電壓，高性能 cmo

30、s8 微處理器，俗稱單片機(jī)。部件包括中央處理器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 ram、程序存儲(chǔ)器 rom、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器和多種 i/o 接口電路。3.1.13.1.1 at89c51at89c51 的內(nèi)部框圖及性能參數(shù)的內(nèi)部框圖及性能參數(shù) at89c51 內(nèi)部框圖如圖 3-1 所示：圖 3-1 at89c51 的內(nèi)部框圖cpu 主要性能參數(shù): 外接電源電壓：5v（穩(wěn)壓） 外接喇叭：416 歐姆，0 .5w 工作電流：2530ma ( 錄音)，5080ma (放音) 靜態(tài)工作頻率:0hz-24mhz 2kb 可編程 flash 存儲(chǔ)器（可擦寫 1000 次） 128 字節(jié)內(nèi)部 ram 2 個(gè) 16 位定時(shí)/計(jì)數(shù)器

31、8 3.1.23.1.2 at89c51at89c51 的主要引腳功能說明的主要引腳功能說明（1）電源引腳 vcc40電源端 gnd20接地（2）定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 at89c51 如圖 3-2 所示，內(nèi)部有兩個(gè) 16 位的可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器，記為 t0 和 t1。16位是指他們都是 16 位的觸發(fā)器構(gòu)成，可編程是指它們的工作方式由指令來設(shè)定，或者但計(jì)數(shù)器來使用，或者當(dāng)定時(shí)器來用，并且計(jì)時(shí)的范圍也可以有指令來設(shè)置。這種控制功能通過定時(shí)器的方式控制寄存器 tmod 來完成的，如果需要，定時(shí)器在計(jì)到規(guī)定的定時(shí)值時(shí)可以向 cpu 發(fā)出中斷申請(qǐng)，從而完成某種定時(shí)功能。在計(jì)數(shù)狀態(tài)下同樣也可以申請(qǐng)中斷。定時(shí)器

32、控制寄存器 tcon 用來負(fù)責(zé)啟動(dòng)定時(shí)的啟動(dòng)，停止以及中斷管理。在定工作中，時(shí)鐘由單片機(jī)內(nèi)部提供，及系統(tǒng)時(shí)鐘經(jīng)過 12 分頻后作為定時(shí)器的時(shí)鐘。計(jì)數(shù)工作時(shí)，時(shí)鐘脈沖有 t0 和 t1 輸入。（3）中斷系統(tǒng)所謂中斷，是指當(dāng)計(jì)算機(jī)執(zhí)行正常程序時(shí)，系統(tǒng)中出現(xiàn)某些緊急需要處理的異常情況和特殊請(qǐng)求時(shí)，cpu 暫時(shí)執(zhí)行現(xiàn)行程序，轉(zhuǎn)去對(duì)隨即發(fā)生的更緊迫的事件進(jìn)行處理，處理完畢后，cpu 自動(dòng)返回原來的程序繼續(xù)執(zhí)行。 at89c51 的中斷系統(tǒng)允許五個(gè)獨(dú)立的中斷源，即兩個(gè)外部中斷申請(qǐng)，兩個(gè)定時(shí)/計(jì)數(shù)器中斷以及一個(gè)串行口中斷。中斷允許軟件設(shè)計(jì)不需要關(guān)心系統(tǒng)其他部分定時(shí)要求，算術(shù)程序不需要考慮隔幾個(gè)指令檢查 i/

33、o 設(shè)備是否需要服務(wù)。相反，算術(shù)程序編寫時(shí)好像有無限時(shí)間作算術(shù)運(yùn)算而無其它工作在進(jìn)行。若其它事件需要服務(wù)時(shí)，則通過中斷告訴系統(tǒng)。 外部中斷申請(qǐng)通過 int0 和 int1(即 p3.2 和 p3.3)口輸入，輸入方式可以是電平觸發(fā)（低電平有效） ，也可以是邊沿觸發(fā)（下降沿有效） 。兩個(gè)定時(shí)器中斷請(qǐng)求是當(dāng)定時(shí)器溢出時(shí)向 cou 提出的，即當(dāng)定時(shí)器有狀態(tài) 1 轉(zhuǎn)為全是 0 時(shí)提出的。第二個(gè)中斷請(qǐng)求是由串口發(fā)出的，串口每發(fā)送完一個(gè)數(shù)據(jù)或者接受完一個(gè)數(shù)據(jù)，就可以提出一次中斷請(qǐng)求。3.1.33.1.3 at89c51at89c51 芯片引腳芯片引腳 智能儀表的語音報(bào)警功能硬件電路設(shè)計(jì) 9圖 3-2 at

34、89c51 芯片引腳（1）芯片引腳vcc: 提供電壓gnd: 接地p0 口： p0 口為一個(gè) 8 位漏極開路雙向 i/o 口。每角可以吸收 8ttl 門電流。當(dāng) p1 口的管腳第一次寫以時(shí)，被定為高阻輸入。p0 能夠用于外部程序存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在 fiash 編程時(shí)，p0 口作為為源碼輸入口，當(dāng) flash 進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，po 口輸出原碼，此時(shí) p0 必須被拉高。p1 口：p1 口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的 8 為雙向 i/o 口，p1 口能緩沖能接收輸出 4ttl 門電流。p1 口管腳寫入一后，被內(nèi)部上拉為高，可作為輸入，被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上

35、拉的原因。在 flash 編程和校驗(yàn)時(shí)，p1 口作為第八位有效地址接收。p2 口： p2 口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 i/o 口，p2 口緩沖器可接收，輸出 4 個(gè) ttl門電流，當(dāng) p2 口被寫“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。因此作為輸入時(shí)，p2 口的管腳被外部拉低，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。p2 口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或 16 位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，p2 口輸出地址為高八位。當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)，p2 口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。p2 口在flash 編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。p3 口： p3 口管腳是 8 個(gè)內(nèi)

36、部上拉電阻的雙向 i/o 口，可接收輸出 4 個(gè) ttl 門電流。當(dāng) p3口寫入“ 1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并作為輸入。p3.1 txd （并行輸出口）p3.2 /into (外部中斷 0)p3.3 /int1 (外部中斷 1)p3.4 t0 (計(jì)時(shí)器 0 外部輸入)p3.5 t1 (計(jì)時(shí)器 1 外部數(shù)入)p3.6 /wr (外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通)p3.7 /rd （外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通）rst: 復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位期間時(shí)，要保證 rst 腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。ale/prog:10 當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址所存允許的輸出電平用于所存地址的地位字節(jié)。在flash 編程期間，此

37、引腳用于輸入編程脈沖。/psen:當(dāng)/ea 保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（0000h-ffffh）,不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式為 1 時(shí)，/ea 將內(nèi)部鎖定為 reset，當(dāng)/ea 保持高電平時(shí)，此間為內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在 liash 編程期間，此引腳也用于施加 12v 編程電源。xtal1: 反相振蕩放大器的輸入以及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。xatal2: 來自反相振蕩器的輸出。（2）外接晶體引腳 xtal119 xtal218 xtal1 是片內(nèi)振蕩器的反相放大器輸入端，xtal2 則是輸出端，使用外部振蕩器時(shí)，外部振蕩信號(hào)應(yīng)直接加到 xtal1，而 xtal2 懸空。內(nèi)

38、部方式時(shí)，時(shí)鐘發(fā)生器對(duì)振蕩脈沖二分頻，如晶振為 12mhz，時(shí)鐘頻率就為 6mhz。晶振的頻率可以在 1mhz-24mhz 內(nèi)選擇。電容取 30pf 左右。型號(hào)同樣為 89c51 的芯片，在其后面還有頻率編號(hào)，有 12,16,20,24mhz 可選。大家在購買和選用時(shí)要注意了。如 89c51，24pc 就是最高振蕩頻率為 24mhz,40p6 封裝的普通商用芯片。 （3）復(fù)位 rst 在振蕩器運(yùn)行時(shí)，有兩個(gè)機(jī)器周期（24 個(gè)振蕩周期）的高電平出在此引腿時(shí)，將使單片機(jī)復(fù)位，只要這個(gè)腳保持高電平，51 芯片便循環(huán)復(fù)位。復(fù)位后 p0p3 口均置 1 引腳表現(xiàn)為高電平，程序計(jì)數(shù)器和特殊功能寄存器 sf

39、r 全部清零。當(dāng)復(fù)位腳由高電平變?yōu)榈碗娖綍r(shí)，芯片為 rom 的 00h 處開始運(yùn)行程序。（4）其它的控制或復(fù)位引腳1) ale/prog 30 訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，ale（地址鎖存允許）的輸出用于鎖存地址的低位字節(jié)。即使不訪問外部存儲(chǔ)器，ale 端仍以不變的頻率輸出脈沖信號(hào)(此頻率是振蕩器頻率的 1/6)。在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，出現(xiàn)一個(gè) ale 脈沖。對(duì) flash 存儲(chǔ)器編程時(shí)，這個(gè)引腳用于輸入編程脈沖 prog。 2) psen 29 該引是外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)輸出端。當(dāng) at89c51 由外部程序存儲(chǔ)器取指令或常數(shù)時(shí)，每個(gè)機(jī)器周期輸出 2 個(gè)脈沖即兩次有效。但訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將

40、不會(huì)有脈沖輸出。 3) ea/vpp31 外部訪問允許端。當(dāng)該引腳訪問外部程序存儲(chǔ)器時(shí)，應(yīng)輸入低電平。要使 at89c51 只訪問外部程序存儲(chǔ)器（地址為 0000h-ffffh）,這時(shí)該引腳必須保持低電 智能儀表的語音報(bào)警功能硬件電路設(shè)計(jì) 11平。對(duì) flash 存儲(chǔ)器編程時(shí)，用于施加 vpp 編程電壓。vpp 電壓有兩種，類似芯片最大頻率值要根據(jù)附加的編號(hào)或芯片內(nèi)的特征字決定。3.23.2 復(fù)位電路設(shè)計(jì)復(fù)位電路設(shè)計(jì) 單片機(jī)在啟動(dòng)運(yùn)行時(shí)都需要進(jìn)行復(fù)位操作，以便使 cpu 和系統(tǒng)中的其它部件都處于某一確定的初始狀態(tài)，并從這個(gè)狀態(tài)開始工作。at89c51 單片機(jī)有一個(gè)引腳 rst，它是施密特觸發(fā)器

41、的輸入端，其輸出端接復(fù)位電路的輸入。復(fù)位信號(hào)是高電平有效，其有效時(shí)間應(yīng)持續(xù) 24 個(gè)振蕩脈沖周期（即二個(gè)機(jī)器周期）以上，若使用頻率為 6mhz 的晶振，則復(fù)位信號(hào)持續(xù)時(shí)間應(yīng)超過 4s 才能完成復(fù)位操作。復(fù)位之后，使ale、psen、p0、p1、p2 口的輸出均為高電平（即為輸入狀態(tài)） ，復(fù)位后，內(nèi)部復(fù)位電路圖（如圖 3-3 所示） 。rst 變?yōu)榈碗娖胶?，便又退出?fù)位狀態(tài)。cpu 從初始化工作，由狀態(tài)表可知，復(fù)位后：程序寄存器為 0000h 開始執(zhí)行程序，內(nèi)部 ram 不受復(fù)位影響。復(fù)位有電復(fù)位和按鍵手動(dòng)復(fù)位兩種。按鍵手動(dòng)復(fù)有電平方式和脈沖方式兩種。本次設(shè)計(jì)中，為方便人的操作，采用按鍵手動(dòng)復(fù)位

42、的按常用的復(fù)位電路。3.33.3 復(fù)位電路圖復(fù)位電路圖 圖 3-3 復(fù)位電路圖 看按鍵按下去之后 rst 是高還是低。按下去是高就是高有效，右邊按下去是低就是低有效。原理如圖 3-3，先不管按鍵，看上電復(fù)位的情況通電瞬間電容可以當(dāng)短路,所以rst 腳為高電平。隨著電容充電，穩(wěn)定后 vcc 的電壓實(shí)際上是加在電容上的。電容下極板也就是 rst 腳最終為 0v。這樣 rst 持續(xù)一段時(shí)間高電平后最終穩(wěn)定在低電平，高電平持續(xù)時(shí)間由 rc 時(shí)間常數(shù)決定。這就是上電高電平復(fù)位按鍵按下去就相當(dāng)于上電那一瞬，讓電容短路。3.43.4 時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)at89c51 的 xtal1、xtal2 引腳之

43、間跨接晶體振蕩器和微調(diào)電容構(gòu)成一個(gè)穩(wěn)定的自激振蕩器這就是組成里的時(shí)鐘電路。如圖 3-4 所示：12圖 3-4 時(shí)鐘電路 時(shí)鐘電路產(chǎn)生的振蕩脈沖經(jīng)過觸發(fā)器進(jìn)行二分頻之后，才能為單片機(jī)的時(shí)鐘脈沖信號(hào)。一般電容 c1 和 c2 取 30pf 左右。晶體的振蕩頻率范圍是 1.2 mhz12mhz。振蕩頻率高，則系統(tǒng)的時(shí)鐘頻率也高，單片機(jī)運(yùn)行也就快，但反過來運(yùn)行速度快對(duì)存儲(chǔ)器的速度要求就高，對(duì)印刷電路板的工藝要求也高（線間寄生電容要小） 。在本次設(shè)計(jì)中，選取晶振頻率為 60mhz,c1 和 c2 的值均為 30pf。3.53.5 語音錄放電路語音錄放電路利用語音錄放芯片 isd4000 的語音存儲(chǔ)功能，

44、預(yù)先將報(bào)警信息存入 isd4000 中，單片機(jī)控制摘/掛操作的同時(shí)，根據(jù)檢測(cè)到通話方的狀態(tài)，準(zhǔn)時(shí)合理的控制 isd4000 進(jìn)行語音錄放，實(shí)現(xiàn)語音報(bào)警功能。整個(gè)電路按功能分成兩部分來設(shè)計(jì)：語音重放電路部分和錄音部分。錄/放音狀態(tài)顯示“地址及狀態(tài)顯示”部分的數(shù)碼管右下角的3 個(gè)小數(shù)點(diǎn)從左到右依次分別顯示“試聽”、“拷貝1”、“拷貝2”的錄/放音狀態(tài)。在錄/放音過程中，如小數(shù)點(diǎn)連續(xù)閃動(dòng)，表明錄/放音狀態(tài)正常。如停止閃動(dòng)則表明錄/放音過程有誤，當(dāng)前語音數(shù)據(jù)丟失，應(yīng)重新錄制。錄音： 跳線插在rec一側(cè)是錄音狀態(tài)，按住“an”鍵不放，指示燈亮即可對(duì)著板上話筒講話錄音，松鍵時(shí)錄音停止并形成一段。在按則錄下

45、一段。按“stop”鍵為復(fù)位，錄音從第一段開始。放音：跳線插在“piay”一側(cè)是放音狀態(tài)，按住“an”鍵即播放一段，一段結(jié)束后自動(dòng)停止放音，在按則播放下一段。按“stop”鍵為復(fù)位，放音從第一段開始.3.63.6 功率放大器的選定功率放大器的選定音頻功率放大器選定要考慮電壓的要求；外圍元件的多少；功率的大??；電壓增益的調(diào)整范圍。lm386 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(fèi)類產(chǎn)品。為使外圍元件最少，電壓增益內(nèi)置為 20。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。輸入端以地位參考，同時(shí)輸出端被自動(dòng) 智能儀表的語音報(bào)警功能

46、硬件電路設(shè)計(jì) 13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 特別適用于電電池供電場(chǎng)合。3.6.13.6.1 功放電路設(shè)計(jì)功放電路設(shè)計(jì)（1）lm386 簡介 : lm386 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(fèi)類產(chǎn)品。為使外圍元件最少，電壓增益內(nèi)置為 20。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。輸入端以地位參考，同時(shí)輸出端被自動(dòng)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(chǎng)合。 lm386 的封裝形式有塑

47、封 8 引線雙列直插式和貼片式。（2）特性 (features):靜態(tài)功耗低，約為 4ma,可用于電池供電。 工作電壓范圍寬，4-12v or 5-18v。 外圍元件少。 電壓增益可調(diào)，20-200。 低失真度。（3）腳位排列圖如圖3-5 所示：圖 3-5 lm386 腳位排列圖（4） 功放電路圖如圖 3-6 所示:14圖 3-6 功放電路圖3.73.7 看門狗電路設(shè)計(jì)看門狗電路設(shè)計(jì)看門狗電路采用 max1232，它是一種集看門狗、電壓監(jiān)控和串行 eeprom 三種功能于一身的可編程電路。它內(nèi)部的 512 字節(jié)的 eeprom 用來存放無線探頭的編碼和一些系統(tǒng)設(shè)置參數(shù)。max1232 可提供

48、1,000,000 次擦寫. 和 100 年的數(shù)據(jù)保存期。無線編碼接收采用常見的超再生接收模塊，頻率 315mhz,ask 方式，不含解碼芯片 pt2272(采用軟件解碼)，與無線探頭端的編碼芯片 pt2262 對(duì)應(yīng)，有 312 種編碼，保證了有足夠的保密性。模塊的信號(hào)輸出端直接接到單片機(jī)的 p1.1 進(jìn)行軟件解碼。max232 是由美國 dallas 公司生產(chǎn)的微處理器監(jiān)控電路，采用 8 腳 dip 封裝，如圖3-7 所示。 圖 3-7 max1232 監(jiān)控器各引腳功能如下： pbrst：按鈕復(fù)位輸入端; td：看門狗定時(shí)器延時(shí)設(shè)置端； tol：5或 10電壓監(jiān)測(cè)選擇端； gnd：電源地；p

49、brsttdtolgndvcc st rst1 rst2 智能儀表的語音報(bào)警功能硬件電路設(shè)計(jì) 15 rst1：高電平有效復(fù)位輸出端； rst2：低電平有效復(fù)位輸出端； st：周期輸入端; vcc：電源。3.83.8 智能語音報(bào)警電路圖智能語音報(bào)警電路圖及原理及原理利用語音錄放芯片 isd4000 的語音存儲(chǔ)功能，預(yù)先將火警信息存入 isd4 中，單片機(jī)控制摘/掛操作的同時(shí)，根據(jù)檢測(cè)到通話方的狀態(tài)，準(zhǔn)時(shí)合理的控制 isd4000 進(jìn)行語音錄放，實(shí)現(xiàn)語音報(bào)警功能。上述的報(bào)警語音信息，用戶須預(yù)先錄入語音芯片。錄入的方法很簡單：系統(tǒng)的面版上設(shè)有錄音鍵和麥克風(fēng)，在按下了錄音鍵后，用戶可直接對(duì)著麥克風(fēng)說出

50、報(bào)警信息，例如“請(qǐng)注意，家中有不明身份者闖入”等等。另外用戶還須預(yù)先通過鍵盤設(shè)置待撥電話號(hào)碼（既報(bào)警電話） 。 語音報(bào)警原理圖如圖 3-8 所示:圖 3-8 語音報(bào)警原理圖 利用以單片機(jī)at89c51 為主控單元的語音報(bào)警電路如圖3-10所示,在該電路中,主要有錄放音電路、報(bào)警信號(hào)采集電路、以及負(fù)位，功放電路等組成。3.5 錄放音電路設(shè)計(jì)在錄音電路中,錄音時(shí),用ana in+端錄音的音質(zhì)最佳,失真最小。首先應(yīng)將錄/放(play/rec)開關(guān)調(diào)為錄音(rec)位置,然后按下s3鍵不放即開始錄音,此時(shí),連接到p2.7口的led 燈被點(diǎn)亮, 對(duì)傳聲器說話, 當(dāng)按鍵松開時(shí)一段錄音結(jié)束,led 燈熄滅后

51、,一段錄音完成。再按下s3鍵即開始第二段錄音,如此錄音、分段,直到芯片錄滿溢出時(shí)自動(dòng)停止。如果在錄音過程中發(fā)現(xiàn)不滿意,按下s2鍵即可從頭重錄。當(dāng)全部錄音完畢后,按動(dòng)s2鍵一下(led 燈隨之閃爍一次)將錄/放開關(guān)調(diào)至放音(play)位置,即可開始模擬放音了。在放音電路中,輸出端選用低電壓通用集成功率放大器lm 386 的典型應(yīng)用電路作為揚(yáng)器件與16電路聲器的驅(qū)動(dòng)電路,該典型電路中,lm 386 的1,8 腳間外接10 f 的旁路電容可以使電路的放大倍數(shù)提高到200 倍。每按動(dòng)一下s3鍵即放音一段,從第一段開始逐段播放,到最后一段時(shí)停止,按下s2鍵復(fù)位后系統(tǒng)會(huì)在第一段重新播放。 智能儀表的語音報(bào)

52、警功能硬件電路設(shè)計(jì) 174 4 語音系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)語音系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.14.1 語音錄放電路軟件的實(shí)現(xiàn)語音錄放電路軟件的實(shí)現(xiàn)此部分電路是采用美國 isd4000 單片機(jī)語音錄放集成電路作為語音控制與錄放語音電路的核心部分。isd4000 的輸出端的信號(hào)送至音頻放大電路 lm386 進(jìn)行放大，再經(jīng)隔離變壓器偶和到電話電路，用戶可以從電話聽到系統(tǒng)控制語音芯片發(fā)出的提示進(jìn)行相應(yīng)的操作。isd4000 是工作于 spi 串行接口，因此應(yīng)遵循 spi 協(xié)議，spi 協(xié)議是一個(gè)同步串行數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，協(xié)議假定微控制器的 spi 移位寄存器在 sclk 的下降動(dòng)作，因此對(duì) isd4000而言，在時(shí)鐘上升沿鎖存

53、mosi 引腳的數(shù)據(jù)，在下降沿將數(shù)據(jù)送至 msio 引腳。4.24.2 程序主框圖程序主框圖isd4000 語音軟件工作程序主框圖如圖 4-1 所示：圖 4-1 isd4000 工作程序框圖中斷服務(wù)等待測(cè)試錄放音系統(tǒng)復(fù)位停止錄音開始錄音結(jié)束端口初始化初始化18部分語音程序:ss bit p3.4 ;片選sclk bit p3.5 ;isd4000 時(shí)鐘mosi bit p3.3 ;數(shù)據(jù)輸入int bit p1.7 ;中斷busy bit p3.7 ;忙信號(hào)work bit p3.2 ;執(zhí)行;初始化 org 0000h ; ajmp main ; org 0003h; ljmp intser o

54、rg 0030h main: mov sp,#60h ; mov p1,#0ffh mov p3,#0ffh ; setb p3.7 clr ea mov 20h,#00h ;isd 低位地址 mov 21h,#00h ;isd 高位地址maii: acall dstop ;isd 掉電mas1: setb p1.6 clr p1.6 jb work, mas1 lcall dey jb work, mas1mas2: setb p1.6 clr p1.6 jnb work, mas2 lcall dey jnb work, mas2 lcall up ;isd 上電 mov a, p1 an

55、l a, #3fh mov r3, a lcall setmc 智能儀表的語音報(bào)警功能硬件電路設(shè)計(jì) 19 lcall mc cjne r3, #00h, remc ljmp zer0 ； if r3=0remc: lcall mc djnz r3, remczero: clr busy lcall play setb busy ljmp mas1 setplay 16 位從指定地址放音 11100 發(fā) setplay: mov a,20h ；發(fā)地址 a7-a0 acall isdx ； mov a,21h ；發(fā)地址 a9-a8 acall isdx ； mov a,#0e0h ；發(fā) 11100

56、 xxxxxxxx acall isdx setb ss ；關(guān)片選setp2: setb p1.6 clr p1.6 jnb p3.1, rstt jb int, setp2 rstt: lcall stopp retplay 8 位從當(dāng)前地址放音 11110 play: mov a,#0f0h ；發(fā) 11110 xxxxxxxx acall isdx ；發(fā) setb ss ；關(guān)片選play2: setb p1.6 clr p1.6 jnb p3.1, rst jb int, play2 rst: lcall stopp ret20isd 上電 up: mov a,#20h ；發(fā) 00100

57、xxxxxxxxxxx acall isdx ； setb ss ；關(guān)片選 lcalldelay ret ；停止當(dāng)前操作 8 位stopp: mov a,#30h ；發(fā) 0x11 0xxx lcall isdx ； setb ss ；關(guān)片選 lcall delay ret ；停止當(dāng)前操作掉電 8 位dstop: mov a,#10h ；發(fā) 0x010 xxxxxxxxxx acall isdx ； setb ss ；關(guān)片選 ret ；;isd3300,4003 spi 寫入程序 8 位 數(shù)據(jù)在 aisdx: clr ss ；開片選 mov r6, #8 ； clr sclk ；時(shí)鐘 sclk=

58、0isd1: mov c, acc.0 ； mov mosi,c ；數(shù)據(jù)寫 mosi nop nop nop setb sclk ；時(shí)鐘 sclk=1 rr a nop nop nop ； clr sclk ；時(shí)鐘 sclk=0 djnz r6, isd1 ； ret ； 智能儀表的語音報(bào)警功能硬件電路設(shè)計(jì) 21;從指定地址快進(jìn) 11101xxx 發(fā) setmc: mov a,20h ;發(fā)地址 a7-a0 acall isdx ; mov a,21h ;發(fā)地址 a15-a8 acall isdx ; mov a,#0e8h ;發(fā) 11101 xxxxxxxx acall isdx setb ss ;關(guān)片選 ret;mc 8 位;從當(dāng)前地址快進(jìn) 11111xxx mc: mov a,#0f8h ;發(fā) 11111 xxxxxxxx acall isdx ;發(fā) setb ss ;關(guān)片選 mc2: setb p1.6 clr p1.6 jb int, mc2 r