基于51单片机录音笔设计_毕业论文设计(编辑修改稿)

基于51单片机录音笔设计_毕业论文设计(编辑修改稿)内容摘要：

益取决于 AGC 端的电平。 模拟输入（ ANA IN）此端即芯片录音的输入信号。 对话筒输入来说， ANA OUT 端应通过外接电容 连至本端。 该电容和本端的 3KΩ输入阻抗给出了芯片频带的附加低端截止频率。 其它音源可通过交流耦合直接连至本端。 喇叭输出（ SP+、 SP）这对输出端能驱动 16Ω以上的喇叭。 单端使用时必须在输出端和喇叭间接 耦合电容，而双端输出既不用电容又能将功率提高 4 倍。 录音时，它们都呈高阻态；节电模式下，它们保持为低电平。 外部时钟（ XCLK）此端内部有下拉元件，不用时应接地。 芯片内部的 采样时钟在出厂前已调校， 7 保证了标称的最小录音时间。 商业级芯片在整个温度各电压范围内，频率变化在 +%内 ,并保证最小录放时间，所以有些芯片的录放时间比标称的值稍大。 工业级芯片在整个温度和电压范围内， 频率变化在 +5%内，建议使用稳压电源。 若要求更高精度或系统同步，可从本端输入外部时钟，频率如表 21“外部钟频”所示。 由于内部的防混淆及平滑滤波器已设定，帮上述持荐的时钟频率不应改变。 输入时钟的占空比无关紧要，因为内部首先进行了分频。 地址（ A0~A7）地址端有两个作用，取决于最高（ MSB）两位 A A6 的状态。 当 A7 或 A6 有一个 为 0 时，所有输入均释放为地址位，作为当前录放操作的起始地址。 地址端只用输入，不输出操作过程的内部地址信息。 地址在 /PLAYE、 /PLAYL、或 /REC 的下降沿锁存。 ISD1420 的操作模式 由于 ISD1420 内置了若干种操作模式，因而可用最少的外围器件实现最多的功能。 操作模式也由地址端控制，当最高两位（ A A9）都为 1 时，其它地址端置高可选择某个（或某几个）特定模式。 因此操作模式和直接寻址相互排斥。 具体操作模式如表 12 所示。 操作模式可由微控制器也可由硬件实现。 表 12 模式控制说明表 模式控制 功能 典型应用 A0/M0 信息检索 快速检索信息 A1/M1 删除 EOM标志 在全部语音录放结束时，给出 EOM标志 A2/M2 未用 当工作模式 操作时，此端应接低电平 A3/M3 循环放音 从 0地址开始连续重复放音 A4/M4 连续寻址 可录放连续的多段信息 A5/M5 CE电平触发 允许信号中止 A6/M6 按钮控制 简化器件接口 使用操作模式时需要注意两点： (1) 所有操作模式下的操作都是从 0 地址开始，以后的操作根据模式的不同，而从相应的地址 开始工作。 当电路中录音转放音或进入省电状态时，地址计数器复位为 0。 当 CE 变低且最高两地址位同为高时，执行操作模式。 这种操作模式将一直有效，直到 CE 再次由高变低，芯片重新锁存当前的地址／模式端电平并执行相应的操作为止。 (2) 操作模式位不加锁定，可以在 MSB（ A A9）地址位为高电平时， CE 电平变低的任何时间执行操作模式操作。 如果下一片选周期 MSB（ A A9）地址位中有一个 (或两个 )变为低电平，则执行信息地址，即从该地址录音或放音，原来设定的操作模式状态丢失。 8 ISD1420 的应用电路 ISD1420 集成度较高，内部包括前置放大器、内部时钟、定时器、采样时钟、滤波器、自动增益控制、逻辑控制、模拟收发器、解码器和 480KB 的 EEPROM 等。 内部 EEPROM 存储单元，均匀分为 600 行，具有 600 个地址单元，每个地址单元指向其中一行，每一个地址单元的地址分辨率为 100ms。 ISD1420 控制电平与 TTL 电平兼容。 接口简单，使用方便。 图13 是 ISD1420 基本电路原理。 录音时按下录音键 S S3 接地，使节电控制键 PD 端、录放模式键 RP/ 端为低电平。 此时启动录 音；结束时松开按键，单片机又让录放模式键 RP/ 端回到高电平，即完成一段语音的录制。 同样的，按下录放模式键 RP/ 接高电平，使节电控制键 PD 端为低电平启动放音功能；结束时，松开按键，即完成一段语音的播放。 图 13 ISD1420 基本电路原理 LM386 集成功率放大器芯片说明 LM386 是美国国家半导体公司生产的音频功率放大器，主要应用于低电压消费类产品。 为使外围元件最少，电压增益内置为 20。 但在 1 脚和 8 脚之间增加一只外 接电阻和电容，便可将电压增益调为任意值，直至 200。 LM386 电子特性 LM386 芯片的电子特性如表 13 所示。 输入端以地位参考，同时输出端被自动偏置到电源电压的一半，在 6V 电源电压下，它的静态功耗仅为 24mW，使得 LM386 特别适用于电池供电的场合。 输入电压范围可由 4V~12V，无作动时仅消耗 4mA 电流，且失真低。 9 表 13 LM386 电子特性表 项目 测试环境 规格 工作电压 Vs（ V） 4~5 输入电压 Vin（ V） ~+ 输入阻抗 Ri（ kΩ） 50 静电流 Iq（ mA） Vs=6V,Vin=0V 4~8 输出功率 Pout（ mW） Vs=6V， Rl=8Ω， THD=10% 250~325 电压增益 (dB) Pin 8开路 26 Pin 8以 10μF连接 46 频宽（ kHz） Pin 8开路 300 Pin 8以 10μF连接 60 LM386 的引脚说明 LM386 的引脚排列见附录 1。 引脚 2 为反相输入端， 3 为同相输入端，引脚 5 为输出端，引脚 6 和 4 分别为电源和地，引脚 1 和 8 为电压增益设定端。 使用时在引脚 7 和地之间接旁路电容，通常取 10μF。 LM386 的电源电压为 4~12V；静态消耗电流为 4mA；电压增益为 20200dB；在 8 脚开路时，带宽为 300KHz；输入阻抗为 50K；音频功率。 尽管 LM386 的应用非常简单，但稍不注意，特别是器件上电、断电瞬间，甚至工作稳定后，一些操作（如插拔音频插头、旋音量调节钮）都会带来的瞬态冲击，在输出喇叭上会产生非常讨厌的噪声。 各引脚外围电路的接法介绍如下： (1) 通过接在 1 脚、 8 脚间的电容（ 1 脚接电容 “+”极）来改变增益，断开时增益为 20dB。 (2) 选好调节音量的电位器。 阻值不要太大， 10K 最合适，太大也会影响音质。 (3) 尽可能采用双音频输入 /输出。 好处是： “＋ ”、 “－ ”输出端可以很好地抵消共模信号，故能有效抑制共模噪声。 (4) 第 7 脚（ BYPASS）的旁路电容不可少。 实际应用时， BYPASS 端必须外接一个电解电容到地，起滤除噪声的作用。 工作稳定后，该管脚电压值约等于电源电压的一半。 增大这个电容的容值，减缓直流基准电压的上升、下降速度，有效抑制噪声。 在器件上电、掉电时的噪声就是由该偏置电压的瞬间跳变所致。 (5) 减少输出耦合电容。 此电容的作用有二：隔直与耦合。 隔断直流电压，直流电 压过大有可能会损坏喇叭线圈；耦合音频的交流信号。 它与扬声器负载构成了一阶高通滤波器。 减 小 该 电 容 值 ， 可 使 噪 声 能 量 冲 击 的 幅 度 变 小 、 宽 度 变 窄 ； 太 低 还 会 使 截 止 频 率 10 （ )2/(1 C o u tRLf c   ）提高。 分别测试，发现 10uF/ 最为合适。 2 硬件电路设计 系统硬件电路总体设计 本系统主要可分为三个部分：单片机控制部分、语音录放部分、功放部分。 采用 51 单片机作为主控制芯片，利用 ISD1420 实现语音录放，采用 LM386 集成功放使声音放大，简单易行且控制方便。 系统采用的微控制器是美国 STC 公司生产的低电压，高性能 CMOS 8 位单片机，片内含4k bytes 的可反复擦写的 Flash 只读程序存储器和 128 bytes 的随机存取数据存储器（ RAM）。 器件采用 STC 公司的高密度、非易失性存技术生产，与标准 MCS51 指令系统及 8051 产品引脚兼容，片内置通用 8 位中央处理器（ CPU）和 Flash 存储单元，功能强大。 AT89C51 单片机适合于许多较为复杂控制应用场合。 数码语音芯片选用的是 ISD1400 系列单片语音录放集成电路 ISD1420，它具有抗断电、音质好，使用方便，无须专用的开发系统等优点。 功放采用 LM386 音频集成功放，具有自身功耗低、电压增益可调整、电源电压范围大、外接元件少和总谐波失真小等优点。 ISD1420 与单片机 AT89C51 的接口电路以及外围电路见附录 1。 单片机的 P1 口、 和 分别与 ISD1420 的地址线相连，用以设置语音段的起始地址和控制操作模式；~ 以控制录放音状态； 、 连接按键，供录放音使用； ~ 接发光二极管，用以提示当前录放音状态。 STC89C52 的外围电路设计 晶振电路设计 单片机是一种时序电路 ，必须给它提供时钟脉冲信号才能正常工作。 系统时钟信号是单片机内部各种操作的时间基准，为各种指令的执行提供时钟节拍。 通常单片机可通过内部振荡或外部振荡两种方式得到系统时钟信号。 本系统采用的是 12MHz 的晶振，电容采用 22pF 的陶瓷电容，具体设计如图 21 所示。 11 图 21 晶振电路设计图 复位电路设计 当任何一个复位信号产生时， C51 的所有 I/O 端口都会立即复位成它们的初始值，并不需要时钟源处于运行状态。 在复位信号撤消后，硬件系统将调用一个计数延时过程，经过一定的。