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

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1、毕业设计（论文） 摘要毕业设计（论文）题 目 : 语 音 录 放 系 统英文题 Pronunciation Recording and Sending Out System 学生姓名 专 业 自动化班 级 指导教师 二零零六年 六月摘要随着信息多媒体信息的急剧增长，对信息处理和有效的存储成为了必要的手段。而对语音信息的存储，也有越来越多的需求。智能语音录放系统以实用性、方便性等性能得到人们的关注，此类设备广泛的应用于通信、交通、航空等领域，可以说此系统已经遍及了人们日常生活、工作中。语音录放的新型智能系统的应用，有效提高了人们的生活、工作、娱乐的便捷性、效率性和实用性。语音数字化纪录与模拟信号

2、羁勒相比具有的高可靠性，利用看见的高有效性的方便性等优点，所以应用数字录放系统已经成为了趋势。此系统大多都是采用了单片机控制一个语音芯片，再接一个FLASH存储器的结构。本文介绍了一种基于APR9600语音芯片并应用74LS138进行语音编码的语音录放系统，给出了实现的方案，并对相应的功能模块、电子器件的结构、工作原理作分析和说明。提出了对语音录放系统的要求，同时描述了语音录放系统的工作流程，并编写了相应的系统工作程序。为了提高系统的可行性和灵活性，采用了台湾公司退出的APR9600语音录放芯片为核心部件，配合A/D电路、D/A电路、控制电路和接口电路，实现录音、放音等功能，因此本文所提出的语

3、音录放系统具有较高的应用价值。关键字APR9600语音芯片；8051控制芯片；语音录放程序AbstractWith the rapid growth of the multimedia information of information , have become essential means to information processing and effective memory . And to the memory of pronunciation information, there are more and more demands. Intellectual pronunc

4、iation record , show system get concern of people with practicability , convenience performance, this kind of one that had an extensive equipment was applied to fields such as communication , traffic , aviation ,etc., we can say this system has already been spread all over in peoples daily life and

5、work. Pronunciation record new application of intelligence system that show, improve peoples life , convenient , efficiency and practicability worked , amused effectively. Pronunciation digitization note down with analog signal bridle tying high dependability had to compare tight, utilize high conve

6、nience of validity that see advantage, so Applied Digital record , show system become the trend.This system has mostly all adopted the one-chip computer to control a pronunciation chip, connect another structure of FLASH memory . This text introduce one on the basis of APR9600 pronunciation chip and

7、 employ 74LS138 carry on pronunciation pronunciation of code record the system of showing, provide scheme that realize , make analysis and prove to corresponding function module , structure , operation principle of electronic device. Put forward , record , set systematic requirement free to pronunci

8、ation , describe pronunciation record and put the systematic workflow at the same time, have written the corresponding systematic working routine . For improve systematic feasibility and flexibility , adopt Taiwan APR9600 pronunciation that Company withdraw from record , set the chip free for the ke

9、y part, cooperate with A/D circuit , D/A circuit , control circuit and interface circuit , realize recording , put transliteration function, so pronunciation this text put forward record , show system have higher using value. Key wordAPR9600 pronunciation chip ；8051 controls the chip； The pronunciat

10、ion records the procedure of showing 44毕业设计（论文） 目录目录摘要与关键词.I英文摘要与关键词.II绪论.11. 主要元器件功能介绍.21.1 APR9600语音芯片的结构及功能.21.2 MCS8051结构及功能.81.3 74LS138译码器相关介绍.141.4 键盘结构及功能.161.5 电源的结构及功能.181.6 其他器件介绍.192. 语音录放系统硬件介绍.202.1 语音录放系统介绍.212.2 硬件原理图设计.233. 语音录放系统软件设计部分.253.1 APR9600的分段及编码.253.2 系统键盘部分.253.2.1键盘扫描流程

11、图.263.2.2键盘扫描程序.273.3初始化程序.283.4 段语音录、放示例.283.4.1段语音录入示例.293.4.2 段语音播放示例.293.4.3语音播放举例.293.5 系统录音录音控制.31 3.5.1系统录音控制流程.313.5.2系统录控制音程序.323.6系统放音控制.34 3.6.1系统放音控制流程.34 3.6.2系统放音控制程序.35结论.38致谢.39参考文献.40附录一 系统硬件原理图 毕业设计（论文） 绪论绪论（1）语音技术的发展与现状传统的磁带语音录放系统因其体积大、使用不便,在电子与信息处理的使用中受到许多限制。体积小巧,功耗低的数字化语音存储与回放系统

12、将完全可以替代它。数字化语音存储与回放系统的基本原理是对语音的录音与放音的数字控制。主要包括为了增加语音存储时间,提高存储器的利用率,采用了非失真压缩算法对语音信号进行压缩后再存储,而在回放时再进行解压缩;同时,对输入语音信号进行数字滤波以抑制杂音和干扰,从而确保了语音回放的可靠质量。 80年代以来，美、日等国的数字语音技术的研究工作进入了应用阶段，相继研制的大规模集成电路语音芯片已经供应市场，并不断推出新的品种。数字语音技术的应用领域十分广泛，首先是数字通信系统。当通过数字通信系统传送语音信号时，语音数字化技术就是必不可少的了。发送端实际上即为语音编码，接收端为语音合成。在我们的日常生活中，

13、数字化语音存储与回放技术得到了广泛的应用，诸如公交车报站器，采访笔，MP3播放器，手机等，使得产品的功能强大，淘汰了磁带录音的传统方式，方便了人们的生活，推动了社会的进步。近年来单片式语音集成电路发展迅速，ISD公司已经推出语音容量为6秒至16分钟的芯片，预计未来两年将推出单片3264分钟的芯片。这样，大多数的语音电路设计都能很方便地实现，更复杂的功能控制也可通过单片机或微电脑的软件配合来完成。目前，十几分钟到几个小时的数码语音电路设计是亟待解决的问题，如沙盘模型的自动语音讲解、广告播放、列车指挥黑匣子、119电话录音系统、会议录音系统等， 从我们自身专业与现阶段的知识构成出发，我们选择了以单

14、片机为核心来实现语音采集与回放。本课题多功能信号发生器是利用单片机，通过自主编写汇编程序，来实现语音数据的传递。（2）单片机的发展及应用作为课题的核心部分，了解一下单片机。电子计算机的发展经历了从电子管、晶体管、集成电路到大（超大）规模集成电路共四个阶段，通常我们称为第一代、第二代、第三代和第四代计算机。现在的微型计算机就是第四代计算机，而单片机则是微型计算机的一个分支。单片机将中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、中断系统、定时器/计数器以及I/O（Input/Output）口电路等主要微型机部件，集成在了一块芯片上，因此得名。1976年Intel公司推出了8位的MCS48系

15、列单片机，它以其体积小、控制功能全、成本低而得到了广泛应用。本文研究是的基于APR9600芯片的语音系统 毕业设计（论文） 主要元器件功能介绍1. 主要元器件功能介绍1.1 APR9600语音芯片的结构及功能台湾公司最新推出的APR9600语音录放芯片，是继美国ISD公司以后采用模拟存储技术的又一款音质好、噪音低、不怕断电、可反复录放的新型语音电路，单片电路可录放32-60秒，串行控制时可分256段以上，并行控制时最大可分8段。与ISD同类芯片相比它具有：价格便宜，有多种手动控制方式，分段管理方便、多段控制时电路简单、采样速度及录放音时间可调、每个单键均有开始停止循环多种功能等特点，同时保留了

16、ISD2500芯片的一些特点，都是DIP28双列直插塑料封装，在管脚排列上也基本相同。 图1-1 APR9600实物图图1-2 APR9600的全功能应用电路图 图1-3 APR9600的管脚排列图内部时钟分时采样时钟滤波自动增益控制 内部存储器滤波电源调整地址缓冲器控制输入模式控制 图1-4 APR9600内部结构图图1-5 APR9600时图序表1-1 管脚功能说明管脚功能管脚功能1、/M1第一段控制或连续录放控制（低电平有效）15、SP-外接喇叭负端2、/M2第二段控制或快进选段控制（低电平有效）16、VCCA模拟电路正电源3、/M3第三段控制（低电平有效）17、MICIN话筒输入端4、

17、/M4第四段控制（低电平有效）18、MICREF话筒输入基准端5、/M5第五段控制（低电平有效）19、AGC自动增益控制端6、/M6第六段控制（低电平有效）20、ANA-IN线路输入端7、OSCR振荡电阻21、ANA-OUT线路输出端（话筒放大器输出端）8、/M7第七段控制及片溢出指示（低电平有效）22、STROBE工作期间闪烁指示灯输出端 （低电平有效）9、/M8第八段控制（低电平有效）及操作模式选项23、CE复位/停止键或启动/停止键 (高电平有效)10、/BUSY忙信号输出（工作时出0，平时为1）24、MSEL1模式设置端11、BE键声选择（接1为有键声，0则无）25、MSEL2模式设置

18、端12、VSSD数字电路电源地26、EXTCLK外接振荡频率端（用内部时钟时接地）13、VSSA模拟电路电源地27、/RE录放选择端（0为录音、1为放音）14、SP+外接喇叭正端28、VCCD数字电路正电源在APR9600芯片的内部，录音时外部音频信号通过话筒输入和线路输入方式进入，话筒可采用普通的驻极体话筒，在芯片内话筒放大器（Pre-Amp ）中自带自动增益调节（AGC），可由外接阻容件设定响应速度和增益范围。如果信号幅度在100mV左右即可直接进入线路输入端，音频信号由内部滤波器、采样电路处理后以模拟量方式存入专用快闪存储器FLASHRAM中。由于FLASHRAM是非易失器件，断电等因素

19、不会使存储的语音丢失。放音时芯片内读逻辑电路从FLASHRAM中取出信号，经过一个低通滤波器送到功率放大器中，然后直接推动外部的喇叭放音。厂家要求外接喇叭为16欧姆，实际试验用8-16欧姆均可，一般音量下输出功率12.2mW(16欧）。 这是我们开发的APR9600的全功能应用电路板模块，模块的右下角为电源接线柱，采用720伏直流电压供电，板上有78L05稳压芯片。左上角为CE复位按钮。APR9600的录放控制有多种操作模式，为普通用户使用提供了极大的方便。总的来说分为串行控制和并行控制两种，由芯片MSEL1（24脚）、MSEL2（25脚）、/M8（9脚）的设置来实现，模块上有一个红色的4位拨

20、码开关，它是用来设置各种工作模式的，拨码开关向上拨后为“0”，向下拨为“1”。拨码开关的第“1”位是RE录放选择端，进行录音时需要把它向上拨，放音时向下拨。拨码开关的第“2”位是M8工作模式选择端，向上拨后为“0”，向下拨为“1”。拨码开关的第“3”位是MSEL2工作模式选择端，向上拨后为“0”，向下拨为“1”。拨码开关的第“4”位是MSEL1工作模式选择端，向上拨后为“0”，向下拨为“1”。表1-2 工作模式设置功能表APR9600操作模式表MSEL1(24脚MSEL2(25脚/M8(9脚有效键/M1-8为段控制键/CE多为停止、复位键功能（以60秒计）010/1/M1、/M2、CE并行控制

21、，分二段，每段最大30秒100/1/M1、/M2、/M3、/M4、CE并行控制，分四段，每段最大15秒111/M1/M8、CE并行控制，分八段，每段最大7.5秒110CE单键控制，单段7.5秒循环。CE为启动/停止键001/M1、CE串行顺序控制，可分一至任意多段000/M 1、/M2、CE串行选段控制，/M2系选段快进键。（录音时/M8=1时可录一至任意多段，/M8=0时只能录两段。注1、RE=0（置低电平）为录音状态；RE=1（置高电平）为放音状态。注2、/M1/M8键在有效段控放音时，按一下键即开始放音一段，放音期间再按一下即停止；如按键不放即循环放音注3、/M1/M8键在有效段控录音时

22、，按住不放为录音，松键即停止。APR9600的每种操作模式都有对应的有效键，而且同一个键在不同操作模式下可能有不同的功能。因此在芯片设计、使用前用户应详尽了解芯片的各种操作模式，选择最合适自己的方式设计，电路也会变得非常简单。 （1）并行控制模式在ISD芯片中要实现某键对某段的多段并行控制是十分复杂的，一般需要大量的二极管译码阵或单片机来辅助实现，另外在分段录音时也存在很多困难。而在APR9300芯片中却十分简单，每段都有对应的键控制，按哪一键就录、放哪一段，而且可以方便地对任意一段重新录音不影响其它段、对任意一段循环放音等。只是每段录音的最大时间是等分的，而且最多只能分八段。下面以需要分四段

23、为例说明：并行四段控制需要将全功能应用电路板上拨码开关的第3位开关向上拨，第4位开关向下拨，第2位开关位置任意。模式置好后开始录音，将拨码开关的第1位置向上拨，压住/M1即听嘀一声，板上红色的LED指示灯亮起即开始录音第一段，松键时又听到嘀一声，LED指示灯熄灭即录音停止。/M2、/M3、/M4分别录其他三段。录音时可以不按顺序，先录任意一段均可，不满意可重新录音。每段的最大时间为15秒（以全片60秒录音计），录满时指示灯熄灭并响嘀嘀两声，当然实际每段录音可以长短不一。将拨码开关的第1位置向下拨即是放音状态，按一下M1即放音第一段，放音期间再按一下/M1即停止放音，如果压住/M1键不放即循环放

24、音第一段直到松键。/M2、/M3、/M4均分别控制第二、三、四段。/CE键为停止键，放音期间按一下它也能停止放音。其它并行二段、八段的控制使用方式相同。（2）串行控制模式串行控制方式用到的键要少得多，它仅需要一、二个键来控制所有的语音段录放，而且段数可以足够多，每段也没有时间限制。只是在选段上没有并行控制模式方便。将全功能应用电路板上拨码开关的第2位开关向下拨，第3位开关向上拨，第4位开关向上拨，将拨码开关的第1位置向上拨进入录音模式，按住/M1即开始录第一段，松键即停止。再按住/M1即录第二段，如此一直分段录音，直到芯片溢出。在放音时（/RE=1）有两种状态，/M8置1为串行顺序控制方式，按

25、一下/M1即放音第一段，再按一下即放第二段，如此顺序逐段放音，到最后一段结束时即停止放音，必须按一下CE键复位，然后再按/M1键就可以又从第一段放音。这种方式下的段不可选择只能按录音的顺序播放，适合走马灯、流程控制等电路使用；/M8置0为串行选段控制方式，按一下/M1只能放音第一段，再按还是放音第一段。这时的/M2有效成为快进选段键，每按一下/M2即向后移动一段，例如现在按了三下/M2，再按/M1就放音第四段。因此可以实现选段放音。按/CE键复位为第一段。APR9600芯片的其它几种控制方式，用户可根据需要自行实验设计。APR9600的电性能参数：电源电压4.5-6.5V，静态电流1uA ，工

26、作电流25mA。其外接振荡电阻与采样率、语音频带、录放时间的关系见表（三），该电阻可以根据用户需要的时间和音质效果无级调节。 表1-3 外接振荡电阻与采样率、语音频带、录放时间的关系振荡电阻（7脚OSCR）采样频率录放音频带录放音时间44K4.2KHZ2.1KHZ60s38K6.4KHZ3.2KHZ40s24K8.0KHZ4.0KHZ32s由于APR9600具有高品质的语音录放特性，同时又具备多种手动控制方式，外围电路设计简单，价格也十分低廉，其在工业控制、家电、电化教育、游艺等产品、系统中将会有广泛的应用前景。 1.2 MCS8051结构及功能微机主要是由输入设备、运算器、控制器、存储器以及

27、输出设备组成。其中运算器、控制器存储器这三部分合称计算机主机，而输入/输出设备则成为计算机的外围设备。运算器和控制器又称为中央处理器（CPU）。计算机内所有的信息都是以二进制代码的形式表示的。计算机的基本结构下如图： 图1-6 计算机结构图MCS-51单片机内部结构8051是MCS-51系列单片机的典型产品，我们以这一代表性的机型进行系统的讲解。 8051单片机包含中央处理器、程序存储器(ROM)、数据存储器(RAM)、定时/计数器、并行接口、 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

28、8位数据宽度的处理器，能处理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1-7 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

29、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、 P1、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

30、哈佛(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MCS-51系列单片机采用的是哈佛结构的形式，而后续产品16位的MCS-96系列单片机则采用普林斯顿结构。图1-10图1-8 MCS-51系列单片机的内部结构MCS-51的引脚说明：MCS-51系列单片机中的8031、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1-

31、8Pin9: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，P0-P3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R0-R7）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。 图1-9 复位与

32、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

33、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1-10 MCS-51系列单片机芯片引脚图引脚功能：MCS-51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 P0.0P0.7 P0口8位双向口线（在引脚的3932号端子）。 l P1 .0P1.7 P1口8位双向口线（在引脚的18号端子）。 l P2.0P2.7 P2口8位双向口线（在引脚的2128号端子）。 l P3.0P3.7 P2口8

34、位双向口线（在引脚的1017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D0D7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A0A7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

35、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

36、，在“新动力2004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。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

37、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

38、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/V

39、PP 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

40、元读取第一条指令码。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。1.3 74LS138译码器相关介绍74LS138译码器引脚图，逻辑图及功能如下：图 1-11 74LD138的引脚图表1-3 3线8译码器74LS138的功能表 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。

41、当附加控制门的输出为高电平（S=1）时，可由逻辑图写出： 由上式可以看出/Y0/Y7同时又是A2、A1、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S1、/S2和/S3。当S1=1、/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。1.4 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

42、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2*8键盘、4*4键盘、4*8键盘、8*8键盘等，以2*8键盘为例，它工有2*8=16个按键；若以2为行，8为列，每个行、列交叉处跨接以一个按键，则刚好16个按键。可采用“扫描”的办法查看键盘中有无按键按下以及是哪一个键。先对各行线都送以低电平（称

43、为“全扫描”），若读回各列线的电平全为1，便说明未曾按过按键；若某列出现底电平，则说明跨接到该列的按键已按下，因此使行线上的底电平印入到列线。要辨别是该列的哪一个按键被按，需要进一步通过“逐行扫描”（逐行送底电平）、查看各列电平来鉴别。应用键盘的单片机系统为了能及时的响应键盘的的操作，需要经常对键盘进行扫描。究竟在何时扫描。可以有不同的安排；有的按时间定时（用定时器/计数器定时）进行；也有的在键盘按下的同时将申请外部中断，而只在CPU响应并进入这一外部中断服务程序后才进行的。（2）键盘应用示例键盘的应用想多多样。除安排在何时扫描偶不同外，如何解决按合“一键多功能（较普遍的是一键担两种功能）、以

44、至如何编键号、如何防止“两键同按”或“数键同按”、,考虑的问题较多，采用的方法也不一。如下图所举只是5*5的键盘应用的一个示例，根据要求恰当地选定营建电路并编制相应的程序。图1-12 键盘工作原理图图1-13 用6个I/O口实现5*5键盘矩阵的原理图图1-13所示为用6个I/O口来实现25个按键的示意图。具体的物理实现电路如图2所示。由图1-12可见，硬件部分分为两块：一块是普通键盘矩阵，另外一块是中断和接口电路，主要由相应数目的二极管和电阻组成。具体对6个I/O口的情况，实现55的按键矩阵的中断和接口电路共需要10只二极管、12只电阻和1只三极管。10只二极管按其在电路中所起的作用可分为两组

45、：第一组包括D6、D7、D8、D9和D10，用于保证按键信息的单一流向；第二组包括D1、D2、D3、D4和D5，它们在电路上对NPN三极管的基极构成或的逻辑关系，对单片机进行初始化。除了PORT6（其要求具有中断功能）以外，其余的I/O口均被置成高电平，这样当有键按下时，三极管的基极由低变高，三极管导通；集电极由高电平跳变成低电平，向单片机发出中断信号，从而启动键盘扫描程序。1.5 电源的结构及功能图1-14 电源结构图电源电路是由三个部分所组成,首先是由变压器将220V的交流电通过变压转变成5V的交流电.可符合单片机使用电压.然后是整流器将交流电变成直流电.最后是通过稳压器将电压进一步的稳定

46、.输出给单片机. 电源电路用于为整个系统提供安全可靠的电源。确保系统稳定的工作。1.6 其他器件介绍(1)扬声器、话筒等扬声器俗称为喇叭，应该是大家熟悉不过的器件了，它是收音机、录音机、音响设备中的重要元件。常见的扬声器有动圈式、舌簧式、压电式等好几种，但最常用的是动圈式扬声器（又称电动式）。而动圈式扬声器又分为内磁式和外磁式，因为外磁式便宜，通常外磁式用得多。当音频电流通过音圈时，音圈产生随音频电流而变化的磁场，在永久磁铁的磁场中时而吸引时而排斥，带动纸盆振动发出声音。 扬声器在电路图中的符号很形象。音响用的扬声器大多要求大功率、高保真。为完美再现声响，扬声器又被分为专用的低音、中音、高音，

47、以各司其职。低音扬声器的纸盆不再由单一的材料构成，出现了布边、尼龙边和橡皮边等扬声器，使纸盆更有弹性，低音更加丰富。号筒式扬声器、球顶高音扬声器使高音更加清晰。另外还有一种全频扬声器，它将高、低音扬声器做在了一起。 扬声器上一般都标有标称功率和标称阻抗值，例如025W8。一般认为扬声器的口径大，标称功率也大。 在使用时，输入功率最好不要超过标称功率太多，以防损坏。万用表R1电阻档测试扬声器，若有咯咯声发出说明基本上能用。测出的电阻值是直流电阻值，比标称阻抗值要小，是正常现象。 还有一种压电陶瓷片，也是一种发声元件，它利用压电效应工作，既可以作发声元件又可以作接收声音的元件。而且它很便宜，生日卡

48、上的发声元件就是它。压电陶瓷片是在园形铜底板上涂覆了一层厚约1mm的压电陶瓷，再在陶瓷表面沉积一层涂银层，涂银层和铜底板就是它的两个电极。压电陶瓷有一个奇妙的特性压电效应：如将它弯曲，它的表面就会出现异种电荷， 如反向弯曲，电荷的极性也会相反。奇妙的是如果在压电陶瓷片的两个电极上施加一定的电压，它就会发生弯曲，当电压方向改变时，弯曲的方向也随之改变。 利用压电效应，有了一种声电，电声转换的两用器件，可以当话筒用：对压电陶瓷片讲话，使它受到声波的振动而发生前后弯曲，当然人的眼睛分辨不出这种弯曲，在压电陶瓷片的两电极就会有音频电压输出。相反地，把一定的音频电压加在压电陶瓷片的两极，由于音频电压的极

49、性和大小不断变化，压电陶瓷片就会产生相应的弯曲运动，推动空气形成声音，这时候，它又成了喇叭。 (2)语音集成电路电子制作中经常用到音乐集成电路和语言集成电路，一般称为语言片和音乐片。它们一般都是软包封，即芯片直接用黑胶封装在一小块电路板上。语音IC一般还需要少量外围元件才能工作，它们可直接焊到这块电路板上。别看语音IC应用电路很简单，但是它确确实实是一片含有成千上万个晶体管芯的集成电路。其内部含有振荡器、节拍器、音色发生器、ROM、地址计算器和控制输出电路等。 音乐片内可存储一首或多首世界名曲，价格很便宜，几角钱一片。音乐门铃都是用这种音乐片装的，其实成本很低。不同的语言片内存储了各种动物的叫

50、声，简短语言等，价格要比音乐片贵些。但因为有趣，其应用越来越多。 会说话的计算器、倒车告警器、报时钟表等。语音电路尽管品种不少，但不能根据用户随时的要求发出声音， 因为商品化的语音产品采用掩膜工艺，发声的语音是做死的，使成本得到了控制。一般语音集成电路的生产厂家都可以特别定制语音的内容，但因为要掩模，要求数量千片以上。近年来出现的OTP语音电路解决了这一问题。OTP就是一次性可编程的意思，就是厂家生产出来的芯片，里面是空的，内容由用户写入（需开发设备），一旦固化好，再也不能擦除，信息也就不会丢失。它的出现为开发人员试制样机提供了方便，特别适合于小批量生产。业余制作采用可录放的语言电路是十分方便

51、的，UM5506、ISD1400、ISD2500等，外围元件极少。bitbaby第一次知道可录放语音集成电路，是在九几年的无线电杂志上，记得那时是UM5101和T6668，都是用41256等DRAM的。那时多想有那么一套，不用磁带就可以录音的怪物，还能在放音时随意变调呢。早期的数码留言机也用它们，由于使用DRAM，如果没有后备电池，一旦断电后，所有的信息都会丢失。现在采用EEPROM的语音电路大大方便了电子爱好者，它随录随放，不怕掉电，使用方便，外围元件少。只是价格较贵些，每秒钟成本约1元人民币。这类语音录放集成电路首推（美国）ISD公司的ISD系列。国内、都有厂家生产兼容的芯片及软包封的芯片

52、、模块。 毕业设计（论文） 语音录放系统硬件介绍2. 语音录放系统硬件介绍此系统为智能自动化的语音录放系统,具有语音信息存储时间长的特点。且有键盘控制段放音功能,录音最长时间可以达到120S,且可分为16段录,放音。且有上一段,下一段.及返回等功能。在段录,放音时可以进行模式调节。2.1 语音录放系统介绍此系统有:控制模块,语音模块,输入模块,电源电路模块,复位电路模块等。几大模块所组成。各模块之间有相应的连线,进行数据的交换，和控制线的控制指令的传送。键盘电路8255A8051APR9600两片录放电路部分复位电路电源电路 图2-1 语音录放系统硬件模块图语音模块是有两片APR9600所组成

53、,两片芯片相连接.共同实现录放音的作用。控制模块的主体是8051芯片,对整个系统起到控制的作用。通过74LS373,74LS138及8255A等芯片对8051的引脚进行扩展.复位电路可以实现上电复位及手动复位功能。以确保复位功能的良好实现.电源电路是由变压器,整流器,及稳压器三大器件所组成。当系统调整到录音状态时,用手按下录音键.语音信号可以存储到,APR9600的FLASHROM中该存储器可以对,语音信号,进行保存。当第一片语音芯片录满后。会有一个溢出信号通过74LS138译码器传送给8051.8051作出判断进行第二片的录音指令。通过74LS138译码器传送给地二片语音芯片。以实现第二片语

54、音芯片的录音功能.录音功能完毕。当想实现系统方音时,只需用手按下所希望.方音的按键,及可实现该段的放音。再此简述其过程为:首先是键盘的扫描过程。当键盘,检测到有某一具体的按键按下时,将其电瓶信号通过8255A传送给8051芯片。8051芯片对信息进行判断.并做出指令,传送给APR9600语音芯片.语音芯片,根据指令对自身内部的地址进行寻址。决定是对那一段地址的内容实现放音。其中录音及方音电路都有。功率放大器件.和增益调节器件,以实现声音的完美。 语音芯片的右上方有,四个模式控制开关,其中第一个为P/R选择按键.即:是录音,放音选择按键。下面三个为模式控制按键.在语音模块以有具体的介绍,不在赘述

55、.该系统的录音,放音全都有相应的,发光二极管作为指示灯。例如:当第一片语音芯片录音时,有第一片的录音指示灯亮。放音有相应的放音指示灯亮。此系统且有按键发音提示。当有按键按下时,会发出”嘀”的一声以提示有键按下。放音电路由LM386功率放大器实现放音功率的放大。（1）语音模块此系统采用台湾公司的APR9600作为主要语音芯片。且是采用两片并联的方式进行语音录放,每片都有益处标志引脚,当其中的一片录完(所占内存以满)可向CPU发出中断指令,且CPU自动切换到第二片芯片录放.两片语音芯片都有语音录入引脚和发音引脚。但从系统实际考虑,两片芯片只有一个话筒和一个扬声器。该语音芯片含有增益调节引脚,该引脚外接滑动变阻器,以达到增益调节的目的。两片APR9600最多可段录放16段,每一片可最多录放8段。每段的控制引脚分别通过译码器74LS138与中央芯片8051相连,由8051控制。主芯片8051的引脚还通过8255A进行扩展,可连接键盘。（2）控制模块引脚功能：MCS-51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 P0.0P0.7 P0口8位双向口线（在引脚的3932号端子）。 l P1 .0P1.7 P1口8位双向口线（在引脚的18号端子）。 l P2.0P2.7 P2口8位双向口线（在引脚的2128号端子