一种基于apr9600语音芯片并应用74ls138进行语音编码的语音录放系统

一种基于apr9600语音芯片并应用74ls138进行语音编码的语音录放系统内容摘要：

接口、 串行接口和中断系统等几大单元及数据总线、地址总线和控制总线等三大总线，现在我们分别加以说明： 中央处理器： 中央处理器 (CPU)是整 个单片机的核心部件，是 8 位数据宽度的处理器，能处理毕业设计（论文） 主要元器件功能介绍 9 8 位二进制数据或代码， CPU负责控制、指挥和调度整个单元系统协调的工作，完成运算和控制输入输出功能等操作。 数据存储器 (RAM) 8051 内部有 128 个 8 位用户数据存储单元和 128 个专用寄存器单元，它们是统一编址的，专用寄存器只能用于存放控制指令数据，用户只能访问，而不能用于存放用户数据，所以，用户能使用的 RAM 只有 128 个，可存放读写的数据，运算的中间结果或用户定义的字型表。 图 17 8051内部结构 程序存储器 (ROM)： 8051 共有 4096 个 8 位掩膜 ROM，用于存放用户程序，原始数据或表格。 定时 /计数器 (ROM)： 8051 有两个 16 位的可编程定时 /计数器，以实现定时或计数产生中断用于控制程序转向。 并行输入输出 (I/O)口： 8051 共有 4 组 8 位 I/O 口 (P0、 P P2 或 P3)，用于对外部数据的传输。 全双工串行口： 8051 内置一个全双工串行通信口，用于与其它设备间的串行数据传送，该串行口既可以用作异步通信收发器，也可以当同步移位器使用。 中断系统： 8051 具备较完善的中断功能，有两个外中断、两个定时 /计数器中断和一 个串行中断，可满足不同的控制要求，并具有 2 级的优先级别选择。 时钟电路： 8051 内置最高频率达 12MHz的时钟电路，用于产生整个单片机运行的脉冲时序，但 8051 单片机需外置振荡电容。 单片机的结构有两种类型，一种是程序存储器和数据存储器分开的形式，即哈佛毕业设计（论文） 主要元器件功能介绍 10 (Harvard)结构，另一种是采用通用计算机广泛使用的程序存储器与数据存储器合二为一的结构，即普林斯顿 (Princeton)结构。 INTEL 的 MCS51 系列单片机采用的是哈佛结构的形式，而后续产品 16 位的 MCS96 系列单片机则采用普林斯顿结构。 图 110 图 18 MCS51系列单片机的内部结构 MCS51 的引脚说明： MCS51 系列单片机中的 803 8051 及 8751 均采用 40Pin 封装的双列直接 DIP结构，右图是它们的引脚配置， 40 个引脚中，正电源和地线两根，外置石英振荡器的时钟线两根， 4 组 8 位共 32 个 I/O 口，中断口线与 P3 口线复用。 现在我们对这些引脚的功能加以说明： 如图 18 Pin9:RESET/Vpd复位信号复用脚，当 8051 通电，时钟电路开始工作，在 RESET引脚上出现 24 个时钟周期以上的 高电平，系统即初始复位。 初始化后，程序计数器PC 指向 0000H， P0P3 输出口全部为高电平，堆栈指 针 写入 07H，其它专用寄存器被清 “0”。 RESET 由高电平下降为低电平后，系统即从 0000H 地址开始执行程序。 然而，初始复位不改变 RAM（包括工作寄存器 R0R7）的状态， 8051 的初始态。 8051 的复位方式可以是自动复位，也可以是手动复位，见下图。 此外， RESET/Vpd还是一复用脚， Vcc 掉电其间，此脚可接上备用电源，以保证单片机内部 RAM 的数据不丢失。 毕业设计（论文） 主要元器件功能介绍 11 图 19 复位与时钟电路 Pin30:ALE/ 当访问外部程序器时， ALE(地址锁存 )的输出用于锁存地址的低位字节。 而访问内部程序存储器时， ALE 端将有一个 1/6 时钟频率的正脉冲信号，这个信号可以用于识别单 片机是否工作，也可以当作一个时钟向外输出。 更有一个特点，当访问外部程序存储器， ALE 会跳过一个脉冲。 如果单片机是 EPROM，在编程其间， 将用于输入编程脉冲。 Pin29: 当访问外部程序存储器时，此脚输出负脉冲选通信 号， PC 的 16 位地址数据将出现在 P0 和 P2 口上，外部程序存储器则把指令数据放到 P0口上，由 CPU读入并执行。 Pin31:EA/Vpp程序存储器的内外部选通线， 8051 和 8751 单片机，内置有 4kB的程序存储器，当 EA 为高电平并且程序地址小于 4kB 时，读取内部程序存储器指令数据，而超过 4kB 地址则读取外部指令数据。 如 EA 为低电平，则不管地址大小，一律读取外部程序存储器指令。 显然，对内部无程序存储器的 8031,EA 端必须接地。 图 110 MCS51系列单片机芯片引脚图 毕业设计（论文） 主要元器件功能介绍 12 引脚功能： MCS51 是标 准的 40 引脚双列直插式集成电路芯片，引脚分布请参照 单片机引脚图： l ~ P0 口 8 位双向口线（在引脚的 39~32 号端子）。 l P1 .0~ P1 口 8 位双向口线（在引脚的 1~8 号端子）。 l ~ P2 口 8 位双向口线（在引脚的 21~28 号端子）。 l ~ P2 口 8 位双向口线（在引脚的 10~17 号端子）。 这 4 个 I/O 口具有不完全相同的功能，大家可得学好了，其它书本里虽然有，但写的太深，初学者很难理解，这里都是按我自已的表达方式来写的，相 信你也能够理解。 P0 口有三个功能： 外部扩展存储器时，当做数据总线（如图 1 中的 D0~D7 为数据总线接口） 外部扩展存储器时，当作地址总线（如图 1 中的 A0~A7 为地址总线接口） 不扩展时，可做一般的 I/O 使用，但内部无上拉电阻，作为输入或输出时应在外部接上拉电阻。 P1 口只做 I/O 口使用：其内部有上拉电阻。 P2 口有两个功能： 扩展外部存储器时，当作地址总线使用 做一般 I/O 口使用，其内部有上拉电阻； P3 口有两个功能： 除了作为 I/O 使用外（其内部有上拉电阻），还有一些特殊功能，由特殊 寄存器来设置，具体功能请参考我们后面的引脚说明。 有内部 EPROM 的单片机芯片（例如 8751），为写入程序需提供专门的编程脉冲和编程电源，这些信号也是由信号引脚的形式提供的， 即：编程脉冲： 30 脚（ ALE/PROG） 编程电压（ 25V）： 31 脚（ EA/Vpp） 接触过工业设备的兄弟可能会看到有些印刷线路板上会有一个电池，这个电池是干什么用的呢。 这就是单片机的备用电源，当外接电源下降到下限值时，备用电源就会经第二功能的方式由第 9 脚（即 RST/VPD）引入，以保护内部 RAM 中的信息不会丢失。 （注：这 些引脚的功能应用，除 9 脚的第二功能外，在 “新动力 2020 版 ”学习套件中都有应用到。 ） 在介绍这四个 I/O口时提到了一个 “上拉电阻 ”那么上拉电阻又是一个什么 东西 呢。 他起什么作用呢。 都说了是电阻那当然就是一个电阻啦，当作为输入时，上拉电阻将其电位拉高，若输入为低电平则可提供电流源；所以如果 P0 口如果作为输入时，处在高阻抗状态，只有外接一个上拉电阻才能有效。 毕业设计（论文） 主要元器件功能介绍 13 ALE/PROG 地址锁存控制信号：在系统扩展 时， ALE 用于控制把 P0 口的输出低 8位地址送锁存器锁存起来，以实现低位地址和数据的隔离。 （在后面关于扩展的课 程中我们就会看到 8051 扩展 EEPROM 电路，在图中 ALE 与 74LS373 锁存器的 G 相连接，当 CPU 对外部进行存取时，用以锁住地址的低位地址，即 P0 口输出。 ALE有可能是高电平也有可能是低电平，当 ALE 是高电平时，允许地址锁存信号，当访问外部存储器时， ALE 信号负跳变（即由正变负）将 P0 口上低 8 位地址信号送入锁存器。 当 ALE 是低电平时， P0 口上的内容和锁存器输出一致。 关于锁存器的内容，我们稍后也会介绍。 在没有访问外部存储器期间， ALE 以 1/6 振荡周期频率输出（即 6 分频），当访问外部存储器以 1/12 振荡周 期输出（ 12 分频）。 从这里我们可以看到，当系统没有进行扩展时 ALE 会以 1/6 振荡周期的固定频率输出，因此可以 作 为外部时钟，或者外部定时脉冲使用。 PORG 为编程脉冲的输入端：在第五课 单片机的内部结构及其组成中，我们已知道，在 8051 单片机内部有一个 4KB 或 8KB 的程序存储器（ ROM）， ROM 的作用就是用来存放用户需要执行的程序的，那么我们是怎样把编写好的程序存入进这个 ROM 中的呢。 实际上是通过编程脉冲输入才能写进去的，这个脉冲的输入端口就是 PROG。 PSEN 外部程序存储器读选通信号：在读外部 ROM 时 PSEN 低电平有效，以实现外部 ROM 单 元的读操作。 内部 ROM 读取时， PSEN 不动作； 外部 ROM 读取时，在每个机器周期会动作两次； 外部 RAM 读取时，两个 PSEN 脉冲被跳过不会输出； 外接 ROM 时，与 ROM 的 OE 脚相接。 （ 8051 扩展 2KB EEPROM 电路，在图中 PSEN 与扩展 ROM 的 OE 脚相接） EA/VPP 访问和序存储器控制信号 （ 1） 接高电平时： CPU读取内部程序存储器（ ROM） 扩展外部 ROM：当读取内部程序存储器超过 0FFFH（ 8051） 1FFFH（ 8052）时自动读取外部 ROM。 （ 2） 接低电平时： CPU读取外部程序存储器（ ROM）。 在前面的学习中我们已知道，8031 单片机内部是没有 ROM 的，那么在应用 8031 单片机时，这个脚是一直接低电平的。 （ 3） 8751 烧写内部 EPROM 时，利用此脚输入 21V的烧写电压。 RST 复位信号：当输入的信号连续 2 个机器周期以上高电平时即为有效，用以完成单片机的复位初始化操作，当复位后程序计数器 PC=0000H，即复位后将从程序存储器的 0000H 单元读取第一条指令码。 毕业设计（论文） 主要元器件功能介绍 14 XTAL1 和 XTAL2 ：外接晶振引脚。 当使用芯片内部时钟时，此二引 脚用于外接石英晶体和微调电容；当使用外部时钟时，用于接外部时钟脉冲信号。 VCC：电源 +5V输入 VSS： GND 接地。 74LS138 译码器相关介绍 74LS138 译码器引脚图，逻辑图及功能如下： 图 111 74LD138的引脚图 表 13 3线 8译码器 74LS138的功能表 毕业设计（论文） 主要元器件功能介绍 15 无论从逻辑图还是功能表我们都可以看到 74LS138 的八个输出引脚/Y0…… /Y7，任何时刻要么全是高电平 1— 芯片处于不工作状态，要么只有一个低电平 0，其余 7 个输出引脚全为高电平 1。 如果出现两个输出引脚 同时为 0 的情况，说明该芯片已经损坏。 当附加控制门的输出为高电平（ S=1）时，可由逻辑图写出： 毕业设计（论文） 主要元器件功能介绍 16 由上式可以看出 /Y0…… /Y7 同时又是 A A A0 这三个变量的全部最小项的译码输出，所以也把这译码器叫做最小译码器。 71LS138 有三个附加的控制端 S /S2 和 /S3。 当 S1= /S2+/S3=0 时， Gs 输出为高电平（ S=1），译码器处于工作状态。 否则，译码器禁止，所以的输出段被封锁在高电平。 这三个控制端也叫“片选”输入端，利用片选的作用可以将多篇连接起来以扩展译码器的功能。 带控制端输入 端的译码器又是一个完整的数据分配器。 键盘结构及功能 一个单一的按键开关，其结构、原理与具体应用和按钮是十分相似的。 然而常见的将是许多按键开关组合在一起、成为一个“键盘”来四用。 它是人与计算机联系的重要手段，借以可向计算机系统输入（常称键入）程序、置数、送操命令、控制程序的执行走向等，所以使用非常广泛。 应用键盘时，要经常查看有未按键；若有按键，则要辨别是按的那一键，并转去执行与赋予的功能相应的处理程序。 （ 1）键盘的工作原理 按键组合成键盘后常排列成矩陈的形式，称为矩阵式键盘或行列式键盘，例如。