智能留言电路设计 毕业论文正文.doc

毕业论文（设计）第一章 绪论1.1设计概述本设计是在指导老师给定课题的基础上经过思考创新而设计出来的基于单片机控制的语音录放器设计。内容丰富，运用灵活。课题运用ISD1420语音芯片，LM386音频功放，以及曾经学习过的AT89S51单片机芯片设计而成的经典电路。1.2 设计背景ISD1420 系列芯片是较为常用了语音录放集成电路，一般多用于语音电话，留言机等设备。更可于单片机实现接口，进行语音分段录放音的功能，可用于自动报时器，汽车自动报站器等设备，如果采用具有语音处理的16 位或32 位处理器实现同样的功能将会增大开发的周期和成本，会使本来简单的系统更加的复杂。1.3 设计要求1熟悉电路的工作原理；2掌握该电路中元器件的识别方法；3掌握电路的调试方法；4熟悉电路简单的故障分析方法；5论文符合其格式、字数的基本要求，内容要求充实、作图严谨规范等。1.4 设计意义1. 增加产品销售量；2. 提高公共服务档次，符合建设国际城市的目标；3. 可免除生意人口干舌燥的叫喊，非常实用等。21毕业论文（设计）第二章 系统方案设计与研究2.1设计过程整个电路设计可分为以下几个单元电路：按键指令输入电路、录音电路、语音处理电路、音频放大电路、数码管显示电路等。2.2方案设计方案一：采用基本的硬件电路，主芯片ISD1420直接控制整个语音电路，用LM386作为音频放大芯片，电路结构简单，一般较为常用。主要运用与简单语音报警器，温度报警器等等。方案二：在原来课题设计的基础上，利用单片机作为控制芯片实现分段录放功能，利用单片机控制的ISD1420芯片将会彻底发挥其优势，可以选择录放的起始段，清除等功能，是目前广泛爱好者语音电路的首选方案。2.3方案选定本设计采用方案二，处理器选择AT89S51单片机，语音芯片选择ISD1420，放大芯片为LM386，用微处理器对ISD 芯片的分段录放音控制时，才算是发挥了芯片的优势。第三章 AT89S51概述观图3-1 单片机(at89s51)外观3.1 AT89S51AT89S51（如图3-1）是一个低功耗，高性能CMOS 8位单片机，片内含4k Bytes ISP(In-system programmable)的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元，功能强大的微型计算机的AT89S51可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。 3.2AT89S51的特点特点：40个引脚，4k Bytes Flash片内程序存储器； 128 bytes的随机存取数据存储器（RAM）； 32个外部双向输入/输出（I/O）口； 5个中断优先级2层中断嵌套中断； 2个16位可编程定时计数器； 2个全双工串行通信口，看门狗（WDT）电路，片内时钟振荡器。 此外，AT89S51设计和配置了振荡频率可为0Hz并可通过软件设置省电模式。空闲模式下，CPU暂停工作，而RAM定时计数器，串行口，外中断系统可继续工作，掉电模式冻结振荡器而保存RAM的数据，停止芯片其它功能直至外中断激活或硬件复位。同时该芯片还具有PDIP、TQFP和PLCC等三种封装形式，以适应不同产品的需求。 3.3主要特性 8031 CPU与MCS-51 兼容 4K字节可编程FLASH存储器(寿命：1000写/擦循环) 全静态工作：0Hz-33MHz 三级程序存储器保密锁定 128*8位内部RAM 32条可编程I/O线 两个16位定时器/计数器 6个中断源 可编程串行通道 低功耗的闲置和掉电模式 片内振荡器和时钟电路 3.4 管脚说明如图3-2所示： 图3-2 单片机2AT89S51原理图 VCC：供电电压。 GND：接地。 P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。 P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。 P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。 P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。P3.0 RXD（串行输入口） P3.1 TXD（串行输出口）P3.2 /INT0（外部中断0）P3.3 /INT1（外部中断1）P3.4 T0（记时器0外部输入）P3.5 T1（记时器1外部输入）P3.6 /WR（外部数据存储器写选通）P3.7 /RD（外部数据存储器读选通）P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。I/O口作为输入口时有两种工作方式，即所谓的读端口与读引脚。读端口时实际上并不从外部读入数据，而是把端口锁存器的内容读入到内部总线，经过某种运算或变换后再写回到端口锁存器。只有读端口时才真正地把外部的数据读入到内部总线。上面图中的两个三角形表示的就是输入缓冲器CPU将根据不同的指令分别发出读端口或读引脚信号以完成不同的操作。这是由硬件自动完成的，不需要我们操心，1然后再实行读引脚操作，否则就可能读入出错，为什么看上面的图，如果不对端口置1端口锁存器原来的状态有可能为0Q端为0Q为1加到场效应管栅极的信号为1，该场效应管就导通对地呈现低阻抗，此时即使引脚上输入的信号为1，也会因端口的低阻抗而使信号变低使得外加的1信号读入后不一定是1。若先执行置1操作，则可以使场效应管截止引脚信号直接加到三态缓冲器中实现正确的读入，由于在输入操作时还必须附加一个准备动作，所以这类I/O口被称为准双向口。89C51的P0/P1/P2/P3口作为输入时都是准双向口。接下来让我们再看另一个问题，从图中可以看出这四个端口还有一个差别，除了P1口外P0P2P3口都还有其他的功能。 RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。 ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时， ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。 /PSEN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。 /EA/VPP：当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET；当/EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。 XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。 XTAL2：来自反向振荡器的输出。第四章 ISD1420芯片4.1概述ISD1420 系列芯片是较为常用了语音录放集成电路，一般多用于语音电话、留言机等设备。更可于单片机实现接口，进行语音分段录放音的功能，可用于自动报时器，汽车自动报站器等设备，如果采用具有语音处理的16 位或32 位处理器实现同样的功能将会增大开发的周期和成本，会使本来简单的系统更加的复杂。开发简单的语音录放系统时，ISD 的芯片将成为开发工程师的不二选择。4.2了解ISD1420ISD1420 为美国ISD 公司出品的优质单片语音录放集成电路，由振荡器、语音存储单元、前置放大器、自动增益控制电路、抗干扰滤波器、输出放大器组成。一个最小的录放系统仅由一个麦克风、一个喇叭、两个按钮、一个电源、少数电阻电容组成。录音内容存入永久存储单元，提供零功率信息存储，这个独一无二的方法是借助于美国ISD 公司的专利直接模拟存储技术（DAST TM）实现的。利用它，语音和音频信号被直接存储，以其原本的模拟形式进入EEPROM存储器。直接模拟存储允许使用一种单片固体电路方法完成其原本语音的再现。不仅语音质量优胜，而且断电语音保护。目前，ISD1400 系列有下列型号：ISD1408、ISD1410、ISD1412、ISD1416、ISD1420。录放时间分别为：8秒、10秒、12秒、16秒、20 秒。（ISD14XX其中型号的后两位表示其录音的时间长度，单位是秒）4.3 芯片特点所需外围元件少，电路简单，操作方便。采用直接模拟量存贮技术DAST（Direct Analog Strorage Technology），再现优质原声。零功率信息存贮，省掉备用电源。信息可保存10 年以上，可反复录放达10万次之多。语音固化无需专用编程或开发装置。较强的选址能力，可把存储器分成160段来进行管理。具有自动省电模式，此时仅需0.5A 的保持电流。单一电源供电。4.4电气特性如图4-1工作电压VDD：5V.静态电流ISTB：典型值0.85A，最大值为2A.工作电流IOP：典型值15mA,最大值30mA.A0A7：地址输入端；VCCD：数字电路电源；VCCA：模拟电路电源；VSSD：数字地；VSSA：模拟地；SP+:喇叭（+）；SP-：喇叭（-）；SCLK：外接时钟（可选）；ANA IN：模拟量输入；ANA OUT：模拟量输出；AGC：自动增益控制；MIC：驻极体话筒输入；MIC REF：驻极体话筒参考输入；PLAYE：边沿触发放音；图4-1 ISD1420芯片原理图PLAYL：电平触发放音；REC：录音触发；RECLED：发光二极管接口；NC：空脚4.5 ISD1420经典电路ISD1400芯片可以和少量的外围元件构成一个最小化的录放音电路。下面是经