畢業(yè)設(shè)計(jì)--基于單片機(jī)的電子音樂門鈴的設(shè)計(jì)

1、<p>　　基于單片機(jī)的電子音樂門鈴的設(shè)計(jì)</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　隨著時(shí)代的前進(jìn)和發(fā)展，控制智能化、儀器小型化、功耗微小化得到廣泛關(guān)注。在這些領(lǐng)域中，單片機(jī)起到了舉足輕重的作用，這就把單片機(jī)的應(yīng)用提升到重要的地位，單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)就成為新的技術(shù)熱點(diǎn)。</p><p>　　近幾年來(lái)，隨著

2、市場(chǎng)上智能化樓宇的不斷升溫，門鈴系統(tǒng)已作為智能化辦公室和智能化住宅小區(qū)的一個(gè)重要組成部分，被各商家和用戶所接受。人們已開始習(xí)慣用門鈴系統(tǒng)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的鐵鑰匙去管理各通道門，這使門鈴系統(tǒng)得到了飛躍性的發(fā)展。隨著單片機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，通過單片機(jī)實(shí)現(xiàn)人們對(duì)物質(zhì)生活的滿足，這將會(huì)日益成為今后的一個(gè)重要發(fā)展的方向。</p><p>　　本設(shè)計(jì)是介紹了由AT89C51單片機(jī)來(lái)構(gòu)成電子音樂門鈴系統(tǒng)的工作過程，本系統(tǒng)主要完成該電子門

3、鈴不僅具有普通電子門鈴的功能，而且還具有一些擴(kuò)展功能。它的工作狀態(tài)能夠由用戶自行設(shè)定等常規(guī)功能，并給來(lái)訪者提供必要的語(yǔ)音和文字回應(yīng)信息，此外。這給人們生活提供了很大的便利。</p><p>　　關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)；電子門鈴；液晶顯示；語(yǔ)音錄放</p><p>　　The design of electronic music doorbell based on Single Chip Micro

4、processor</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　With the progress of the times and development of intelligent control,small machines, micro-power consumption get a wide concern. In these

5、 areas,Single chip microprocessor played a pivotal role,which the MCU applications important to enhance the status of Single Chip Microprocessor applications designed to become the new hot technology.</p><p>

6、;　　In recent years,with intelligent buildings on the market has been heating up,the doorbell system has been as intelligent office and intelligent residential quarters of an important component of the traders and users t

7、o accept. People have begun to use doorbell system used to replace the traditional iron keys to manage the access door, rang the doorbell so that this system has been leap of development. With the rapid development of Si

8、ngle Chip Microprocessor technology,people will increasingly be</p><p>　　It is introduced by the AT89C51 chip to a system of electronic music doorbell process. This system is mainly to complete the electroni

9、c doorbell rang the doorbell not only a common electronic features, but also has some extensions. Its work by the state to set its own users, such as conventional capabilities, and visitors to provide the necessary respo

10、nse to the voice and text information, in addition, users can also visit a wide range of information enquiries.</p><p>　　Key words: Single Chip Microprocessor;Electronic doorbell;LCD display;Voice record-pla

11、y</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　引 言1 </b></p><p><b>　　第1章 緒論2 </b></p><p><b>　　1.1 概述2 </b></p><p&

12、gt;　　1.2課題的總體設(shè)計(jì)及思路2 </p><p>　　第2章 硬件電路設(shè)計(jì)4 </p><p>　　2.1 硬件最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)4 </p><p>　　2.1.1 核心芯片AT89C51簡(jiǎn)介4 </p><p>　　2.1.2 復(fù)位電路的設(shè)計(jì)5 </p><p>　　2.1.3 時(shí)鐘電路的設(shè)計(jì)6 &l

13、t;/p><p>　　2.1.4 存儲(chǔ)器的分配7 </p><p>　　2.2 時(shí)鐘電路的設(shè)計(jì)8 </p><p>　　2.2.1 DS1302芯片簡(jiǎn)介8 </p><p>　　2.2.2 DS1302結(jié)構(gòu)框圖與引腳介紹8 </p><p>　　2.2.3 DS1302與單片機(jī)的硬件電路的設(shè)計(jì)10 </p&

14、gt;<p>　　2.3 顯示提示電路的設(shè)計(jì)11 </p><p>　　2.3.1 液晶顯示原理11 </p><p>　　2.3.2 SMC1602芯片簡(jiǎn)介12 </p><p>　　2.3.3顯示電路的設(shè)計(jì)14 </p><p>　　2.4 語(yǔ)音提示電路的設(shè)計(jì)14 </p><p>　　2.

15、4.1 ISD芯片簡(jiǎn)介14 </p><p>　　2.4.2 ISD1420芯片特點(diǎn)及引腳介紹15 </p><p>　　2.4.3 存儲(chǔ)芯片AT24C02簡(jiǎn)介18 </p><p>　　2.4.4 ISD1420與單片機(jī)連接電路的設(shè)計(jì)19 </p><p>　　2.5 按鍵電路的設(shè)計(jì)20 </p><p>

16、　　第3章 軟件部分設(shè)計(jì)21 </p><p>　　3.1 主程序設(shè)計(jì)21 </p><p>　　3.2 相應(yīng)子程序設(shè)計(jì)22 </p><p>　　3.2.1 按鍵掃描子程序設(shè)計(jì)22 </p><p>　　3.2.2 門鈴鍵子程序設(shè)計(jì)23 </p><p>　　3.3.3 錄音（RECORD）和播放（PLAY

17、）程序設(shè)計(jì)25 </p><p>　　第4章 調(diào) 試27 </p><p><b>　　結(jié)論與展望29 </b></p><p>　　致 謝30 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn)31 </b></p><p>　　附錄A：總圖32 </p&

18、gt;<p>　　附錄B：外文文獻(xiàn)及譯文33 </p><p>　　附錄C: 主要參考文獻(xiàn)及摘要40 </p><p>　　附錄D: 源程序42 </p><p><b>　　插圖清單</b></p><p>　　圖1-1 設(shè)計(jì)框圖…………………………………………………………………………………3<

19、;/p><p>　　圖2-1 AT89C51引腳圖………………………………………………………………………4</p><p>　　圖2-2 復(fù)位電路的設(shè)計(jì)…………………………………………………………………………6</p><p>　　圖2-3 時(shí)鐘電路的設(shè)計(jì)………………………………………………………………………6</p><p>　　圖2-4 內(nèi)部

20、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器…………………………………………………………………………7</p><p>　　圖2-5 DS1302結(jié)構(gòu)框圖………………………………………………………………………8</p><p>　　圖2-6 DS1302引腳排列圖……………………………………………………………………9</p><p>　　圖2-7 時(shí)鐘芯片電路……………………………………………………

21、………………………10</p><p>　　圖2-8 1602實(shí)物圖……………………………………………………………………………12</p><p>　　圖2-9 AT89C51與SMC1602顯示電路……………………………………………………14</p><p>　　圖2-10 ISD1420功能塊圖……………………………………………………………………16</p

22、><p>　　圖2-11 ISD1420管腳排列……………………………………………………………………17</p><p>　　圖2-12 AT24C02引腳圖………………………………………………………………………18</p><p>　　圖2-13 ISD1420與單片機(jī)的硬件電路……………………………………………………19</p><p>　　

23、圖3-1 主程序流程…………………………………………………………………………………………21</p><p>　　圖3-2 按鍵掃描子程序…………………………………………………………………………22</p><p>　　圖3-3 門鈴鍵子程序……………………………………………………………………………23</p><p>　　圖3-4 語(yǔ)音和顯示子程序1流程圖…………

24、…………………………………………………24</p><p>　　圖3-5 語(yǔ)音和顯示子程序2流程圖……………………………………………………………24</p><p>　　圖3-6 PLAY鍵子程序…………………………………………………………………………25</p><p><b>　　表格清單</b></p><p>　

25、　表2-1 復(fù)位后寄存器態(tài)…………………………………………………………………………6</p><p>　　表2-2 DS1302的日歷、時(shí)鐘寄存器及其控制字……………………………………………10</p><p>　　表2-3 1602LCD的引腳功能表………………………………………………………………12</p><p>　　表2-4 1602液晶模塊內(nèi)部的控制器的1

26、1條控制指令………………………………………13</p><p>　　表2-5 基本時(shí)序表……………………………………………………………………………13</p><p><b>　　引 言</b></p><p>　　近幾年來(lái)，隨著市場(chǎng)上智能化樓宇的不斷升溫，門鈴系統(tǒng)已作為智能化辦公室和智能化住宅小區(qū)的一個(gè)重要組成部分，被各商家和用戶所接受

27、。人們已開始習(xí)慣用門鈴系統(tǒng)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的鐵鑰匙去管理各通道門，這使門鈴系統(tǒng)得到了飛躍性的發(fā)展。在2000年，全世界的門鈴系統(tǒng)銷量比1999增長(zhǎng)了接近10倍，占整個(gè)安防市場(chǎng)的40%。</p><p>　　從以前的“叮咚”門鈴，它價(jià)格便宜，性能可靠，耗電量少，安裝也簡(jiǎn)便；然后就有了音樂門鈴，按下再也不是“叮咚”聲，而是悅耳的音樂，讓客人可以耐心的等待；現(xiàn)在的門鈴已經(jīng)出現(xiàn)可視門鈴，在屋里屋外都有可視機(jī)，并且可以對(duì)話，通過對(duì)

28、話，主人可以在里屋按動(dòng)旋紐開門，這樣主人就不用親自出來(lái)開門了，很方便。</p><p>　　目前市場(chǎng)上的門鈴種類繁多，既有功能比較簡(jiǎn)單的，也有一些功能較強(qiáng)的，如可視對(duì)講門鈴等?？梢晫?duì)講門鈴在現(xiàn)在已經(jīng)很普遍，城市居民樓單元入口大多數(shù)是敞開著的，這方便了居民的進(jìn)出，但同時(shí)也給居民的生活帶來(lái)了諸多的不便。例如，由于任何人都可隨意進(jìn)入居民樓道內(nèi)，因此在居民樓道內(nèi)我們隨處都能看到貼于墻上或樓梯臺(tái)階上的各類紙質(zhì)廣告，也能看到

29、印刷于墻上或樓梯臺(tái)階上的各類廣告，這既影響了樓道內(nèi)的衛(wèi)生，更影響了樓道的美觀，樓宇防盜直按可視對(duì)講門鈴系統(tǒng)很好的解決了這些問題，特別適于居民樓單元入口處防盜門安裝使用。本文介紹的電子門鈴則主要從其它一些特殊功能的角度來(lái)設(shè)計(jì)。它通過對(duì)來(lái)訪者提供一些LCD文字和語(yǔ)音的提示，使它既能給來(lái)訪者一個(gè)較好的感覺，又能使主人(不在家時(shí))不錯(cuò)過一些來(lái)訪者。</p><p>　　本系統(tǒng)主要有語(yǔ)音提示，LCD顯示提示，以及響鈴，和外

30、機(jī)按鍵等功能，其中本設(shè)計(jì)的中心系統(tǒng)是由單片機(jī)AT89C51完成的，主要硬件電路有單片機(jī)、時(shí)鐘與復(fù)位電路、選擇按鍵輸入電路、存儲(chǔ)電路、音頻發(fā)生器、音頻放大器、揚(yáng)聲器、1602LCD顯示電路以及ISD1420語(yǔ)音提示電路。并給出了其完整的硬件電路和軟件的設(shè)計(jì)方案與實(shí)現(xiàn)方法。</p><p><b>　　第1章 緒論</b></p><p><b>　　1.1 概

31、述</b></p><p>　　微型計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)和大量使用將人類社會(huì)帶入一個(gè)新的時(shí)代，單片微型計(jì)算機(jī)（簡(jiǎn)稱單片機(jī)）在其中扮演著十分重要的角色。雖然它沒有常見的PC那樣大的體積和重量，不會(huì)在辦公桌和控制臺(tái)上占據(jù)一個(gè)顯要的位置，但它就像小小的螺絲釘一樣，鑲嵌在人們工作生活中需要計(jì)算、控制、測(cè)量等智能活動(dòng)的各個(gè)角落。由于單片機(jī)的控制功能強(qiáng)大、使用靈活、體積小、可靠性高、性價(jià)比高、用以產(chǎn)品化等特點(diǎn)，近年來(lái)在智

32、能儀器儀表、機(jī)電一體化、實(shí)時(shí)控制、分布式多機(jī)系統(tǒng)、家用電氣等各個(gè)領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用，對(duì)各個(gè)行業(yè)的技術(shù)改造和產(chǎn)品的更新?lián)Q代起著重要的推動(dòng)作用，對(duì)人們生活質(zhì)量的提高產(chǎn)生了深刻的影響。</p><p>　　傳統(tǒng)的門鈴都是叮咚聲，所具備的功能較少，也比較弱，而且結(jié)構(gòu)很復(fù)雜。根本不能滿足這個(gè)飛速發(fā)展的社會(huì)的需要。</p><p>　　而現(xiàn)在主要是一種無(wú)繩電話可視門鈴對(duì)講系統(tǒng)，包括門口機(jī)和室內(nèi)機(jī)，

33、所述門口機(jī)與所述室內(nèi)機(jī)相互連接，所述的門口機(jī)，包括攝像頭及音頻電路，所述室內(nèi)機(jī)，包括連接到電話線的第一通訊模塊；還包括與所述室內(nèi)機(jī)無(wú)線連接的移動(dòng)終端，所述室內(nèi)機(jī)還包括控制模塊、視頻發(fā)射模塊以及用于在第一通訊模塊和視頻發(fā)射模塊間切換的電話開關(guān)模塊，所述電話開關(guān)模塊分別與控制模塊和第一通訊模塊連接，所述移動(dòng)終端包括與第一通訊模塊無(wú)線連接的第二通訊模塊以及與所述視頻發(fā)射模塊無(wú)線連接的視頻接收模塊，其中所述第一通訊模塊與第二通訊模塊之間采用時(shí)分

34、雙工通訊。本發(fā)明通過采用移動(dòng)終端進(jìn)行對(duì)講和控制，使得可視門鈴對(duì)講可在任意位置進(jìn)行同時(shí)具備無(wú)繩電話功能。將來(lái)的門鈴將會(huì)更智能化，更人性化，滿足人類各種需要。</p><p>　　本設(shè)計(jì)主要是針對(duì)門鈴系統(tǒng)在語(yǔ)音提示中文、LCD顯示英文以及響鈴（主要是各種不同的音樂）功能的實(shí)現(xiàn)。</p><p>　　1.2 課題的總體設(shè)計(jì)及思路</p><p>　　本次設(shè)計(jì)的系統(tǒng)是屬于單

35、片機(jī)實(shí)現(xiàn)功能的典型應(yīng)用，通用性很強(qiáng)，在人們?nèi)粘Ｉ钪杏兄鴱V泛的應(yīng)用。</p><p>　　本系統(tǒng)以單片機(jī)89C51為核心，其硬件電路由單片機(jī)、時(shí)鐘與復(fù)位電路、選擇按鍵輸入電路、存儲(chǔ)電路、音頻發(fā)生器、音頻放大器、揚(yáng)聲器、LCD顯示電路以及語(yǔ)音電路。主要功能是當(dāng)主人在家時(shí)，將開關(guān)打在“IN”，來(lái)訪者來(lái)時(shí)按鈴，語(yǔ)音提示：“請(qǐng)稍后，馬上就來(lái)開門”，LCD顯示：“Please wait for a moment!”并且音樂

36、響起；當(dāng)主人不在家時(shí)，將開關(guān)打在“OUT”，來(lái)訪者來(lái)時(shí)按鈴，語(yǔ)音提示：“家里沒人，請(qǐng)留言姓名，謝謝！”LCD顯示：“Please visit me later!”此時(shí)不響音樂。本設(shè)計(jì)主要由單片機(jī)AT89C51構(gòu)成核心電路，由LM386構(gòu)成音頻放大，由1602LCD構(gòu)成顯示電路，由ISD1420構(gòu)成語(yǔ)音錄放電路。系統(tǒng)帶有選擇按鍵控制功能，對(duì)主人是否在家提供主觀上的選擇，當(dāng)主人在家，但不愿意別人的打擾，這時(shí)也可以將選擇按鍵控制為“OUT”，

37、這樣大大不僅具有控制方便簡(jiǎn)單和靈活性大的特點(diǎn)，而且提高了人性化的特點(diǎn)，從而大大提高了產(chǎn)品的質(zhì)量。</p><p>　　進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮如下問題：</p><p>　　1．由1602LCD構(gòu)成的顯示電路，將要顯示兩句話“Please wait for a moment!”“Please visit me later!”這兩句話的程序原代碼設(shè)計(jì)；</p><p>　

38、　2．由ISD1420語(yǔ)音芯片構(gòu)成語(yǔ)音提示電路中，錄音和放音的過程。</p><p>　　3．硬件電路的連接實(shí)現(xiàn)過程。</p><p>　　硬件電路的設(shè)計(jì)框圖如圖1-1所示。</p><p>　　第2章 硬件電路設(shè)計(jì)</p><p>　　2.1 硬件最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p>　　2.1.1 核心芯片AT89C51簡(jiǎn)

39、介</p><p>　　該設(shè)計(jì)所用主要芯片是AT89C51，現(xiàn)對(duì)各組成部分的情況介紹如下：中央處理器，內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，內(nèi)部程序存儲(chǔ)器，定時(shí)器，串行口，中斷控制系統(tǒng)，以及時(shí)鐘復(fù)位電路等等。</p><p>　　AT89C51芯片引腳圖如圖2-1所示，芯片引腳介紹：</p><p>　　圖2-1 AT89C51引腳圖</p><p>　　P0口：

40、P0口是開漏雙向口?？梢詫憺?，使其狀態(tài)為懸浮用作高阻輸入，P0也可以在訪問外部程序存儲(chǔ)器時(shí)作地址的低字節(jié)，在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)作數(shù)據(jù)總線。此時(shí)通過內(nèi)部強(qiáng)上拉輸出1。</p><p>　　P1口：P1口是帶內(nèi)部上拉的雙向I/O口，向P1口寫入1時(shí)P1口被內(nèi)部上拉為高電平，可用作輸入口，當(dāng)作為輸入腳時(shí)被外部拉低的P1口會(huì)因?yàn)閮?nèi)部上拉而輸出電流。</p><p>　　P1口第2功能：T2(P

41、1.0)定時(shí)/計(jì)數(shù)器2的外部計(jì)數(shù)輸入/時(shí)鐘輸出(見可編程輸出)。T2EX(P1.1)定時(shí)/計(jì)數(shù)器2重裝載控制。</p><p>　　P2口：P2口是帶內(nèi)部上拉的雙向I/O口，向P2口寫入1時(shí)P2口被內(nèi)部上拉為高電平，可用作輸入口，當(dāng)作為輸入腳時(shí)被外部拉低的P2口會(huì)因?yàn)閮?nèi)部上拉而輸出電流(見DC電氣特性)在訪問外部程序存儲(chǔ)器和外部數(shù)據(jù)時(shí)分別作為地址高位字節(jié)和16位地址(MOVX @DPTR)此時(shí)通過內(nèi)部強(qiáng)上拉傳送1

42、，當(dāng)使用8位尋址方式(MOV @Ri)訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，P2口發(fā)送P2特殊功能寄存器的內(nèi)容。</p><p>　　P3口：P3口是帶內(nèi)部上拉的雙向I/O口，向P3口寫入1時(shí)P3口被內(nèi)部上拉為高電平，可用作輸入口，當(dāng)作為輸入腳時(shí)被外部拉低的P3口會(huì)因?yàn)閮?nèi)部上拉而輸出電流(見DC電氣特性)P3口還具有以下特殊功能。</p><p>　　RXD(P3.0)串行輸入口</p>

43、<p>　　TXD(P3.1)串行輸出口</p><p>　　INT0(P3.2)外部中斷0</p><p>　　INT1(P3.3)外部中斷1</p><p>　　T0(P3.4)定時(shí)器0外部輸入</p><p>　　T1(P3.5)定時(shí)器1外部輸入</p><p>　　WR(P3.6)外部

44、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫信號(hào)</p><p>　　RD(P3.7)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀信號(hào)</p><p>　　ALE：地址鎖存使能。在訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)輸出脈沖鎖存地址的低字節(jié)，在正常情況ALE輸出信號(hào)恒定為1/6振蕩頻率并可用作外部時(shí)鐘或定時(shí)，注意每次訪問外部數(shù)據(jù)時(shí)一個(gè)ALE脈沖將被忽略ALE可以通過置位SFR的auxlilary0禁止置位后ALE只能在執(zhí)行MOVX指令時(shí)被激活。</p>

45、<p>　　PSEN：程序存儲(chǔ)使能。當(dāng)執(zhí)行外部程序存儲(chǔ)器代碼時(shí)，PSEN每個(gè)機(jī)器周期被激活兩次，在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)PSEN無(wú)效訪問內(nèi)部程序存儲(chǔ)器時(shí)PSEN無(wú)效。</p><p>　　EA：當(dāng)此腳為低電平時(shí)，對(duì)ROM的操作限定在外部程序存儲(chǔ)器，而它為高電平時(shí)，則對(duì)ROM的讀操作是從內(nèi)部程序存儲(chǔ)器開始，并可延續(xù)至外部程序存儲(chǔ)器。</p><p>　　XTAL1：晶體1反相振蕩放

46、大器輸入和內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生電路輸入。</p><p>　　XTAL2：晶體2反相振蕩放大器輸出【1】。</p><p>　　2.1.2 復(fù)位電路的設(shè)計(jì)</p><p>　　復(fù)位是單片機(jī)的初始化操作，其主要功能是把PC初始化為0000H，使單片機(jī)從0000H單元開始執(zhí)行程序。除了進(jìn)入系統(tǒng)的正常初始化之外，當(dāng)由于程序運(yùn)行出錯(cuò)或操作錯(cuò)誤使系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)時(shí)，為了擺脫困境，也需

47、要按復(fù)位鍵以重新啟動(dòng)。</p><p>　　在振蕩器工作時(shí)將RST腳保持至少兩個(gè)機(jī)器周期高電平，12時(shí)鐘模式為24個(gè)振蕩器周期，6時(shí)鐘模式為12振蕩器周期，可實(shí)現(xiàn)復(fù)位。為了保證上電復(fù)位的可靠RST保持高電平的時(shí)間至少為振蕩器啟動(dòng)時(shí)間通常為幾個(gè)毫秒再加上兩個(gè)機(jī)器周期復(fù)位后振蕩器以12時(shí)鐘模式運(yùn)行當(dāng)已通過并行編程器設(shè)置為6時(shí)鐘模式時(shí)除外。</p><p>　　單片機(jī)在RESET為高電平控制下，

48、程序計(jì)數(shù)器（PC）和特殊功能寄存器的復(fù)位如表2－1所示。單片機(jī)的復(fù)位并不影響芯片內(nèi)部RAM狀態(tài)，只要RESET引腳保持高電平，單片機(jī)將循環(huán)復(fù)位。在復(fù)位有效期間內(nèi)，ALE﹑PSEN將輸出高電平【1】。</p><p>　　表2-1 復(fù)位后寄存器狀態(tài)</p><p>　　本次設(shè)計(jì)復(fù)位電路，如圖2-2所示。</p><p><b>　　圖2-2 復(fù)位電路<

49、/b></p><p>　　2.1.3 時(shí)鐘電路的設(shè)計(jì)</p><p>　　時(shí)鐘電路產(chǎn)生與單片機(jī)工作所需要的時(shí)鐘信號(hào)，單片機(jī)本身就是一個(gè)復(fù)雜的同步時(shí)序電路，為了保證同步工作方式的實(shí)現(xiàn)，電路應(yīng)在唯一的時(shí)鐘信號(hào)控制下嚴(yán)格的按時(shí)序進(jìn)行工作。而時(shí)序所研究的則是指令執(zhí)行中各信號(hào)之間的相互時(shí)間的關(guān)系。</p><p>　　在51芯片內(nèi)部有一個(gè)高增益反向放大器，其輸入端為芯

50、片引腳XTAL1，輸出端引腳為XTAL2，在芯片的外部通過這兩個(gè)腳跨接晶體振蕩器和微調(diào)電容，形成反饋電路，就構(gòu)成一個(gè)穩(wěn)定的自激振蕩器[6]。如圖2-3所示：</p><p>　　圖2-3 時(shí)鐘電路的設(shè)計(jì)</p><p>　　內(nèi)部程序存振蕩晶體可在1.2MHz~12MHz之間選擇，電容值無(wú)嚴(yán)格要求，但在電容值取值對(duì)振蕩頻率輸出的穩(wěn)定性、大小、振蕩電路起振速度有少許影響，CX1、CX2可在20

51、pF~100pF之間取值，但在60pF~70pF時(shí)振蕩器有較高的頻率穩(wěn)定性。本設(shè)計(jì)選取晶振為12MHz，電容為30pH【2】。</p><p>　　2.1.4 存儲(chǔ)器的分配</p><p>　　AT89C51的內(nèi)部共有256個(gè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器單元，通常把著256個(gè)單元按其功能劃分為兩部分：低128單元和高128單元。</p><p>　　其中內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的分配情況如圖2

52、-4所示：</p><p>　　圖2-4 內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器</p><p>　　2.2 時(shí)鐘電路的設(shè)計(jì)</p><p>　　2.2.1 DS1302芯片簡(jiǎn)介</p><p>　　在以單片機(jī)為核心構(gòu)成的裝置中，經(jīng)常需要一個(gè)實(shí)時(shí)的時(shí)鐘和日歷，以便對(duì)一些實(shí)時(shí)發(fā)生事件記錄時(shí)給予時(shí)標(biāo)，實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片便可起到這一作用，過去多用并行接口的時(shí)鐘芯片，如MC146

53、818，DS12887等。它們已能完全滿足單片機(jī)系統(tǒng)對(duì)實(shí)時(shí)時(shí)鐘的要求，但是這些芯片與單片機(jī)接口復(fù)雜、占用地址，數(shù)據(jù)總線接線多、芯片體積大占用空間多，近年來(lái)串行接口的各種芯片在單片機(jī)系統(tǒng)中應(yīng)用愈來(lái)愈多，串行接口的實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片也出現(xiàn)了不少，DS1302是一個(gè)綜合性能較好且價(jià)格便宜的串行接口實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片。</p><p>　　2.2.2 DS1302結(jié)構(gòu)框圖與引腳介紹</p><p>　　圖2-

54、5 DS1302結(jié)構(gòu)框圖</p><p>　　1．結(jié)構(gòu)框圖與引腳介紹</p><p>　　DS1302原理框圖見圖2-5所示。DS1302是一種高性能、低功耗的實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片，附加有31字節(jié)靜態(tài)RAM，采用SPI三線接口與CPU進(jìn)行同步通信，并可以采用突發(fā)方式，一次傳送多個(gè)字節(jié)的時(shí)鐘信號(hào)或RAM數(shù)據(jù)。實(shí)時(shí)時(shí)鐘可以提供秒、分、時(shí)、日、星期、月和年，一個(gè)月小于31日時(shí)可自動(dòng)調(diào)整，包括閏年，有效至

55、2100年?？梢圆捎?2h或24h方式計(jì)時(shí)，采用雙電源供電，可設(shè)置備用電源充電方式，同時(shí)提供了對(duì)后備電源進(jìn)行涓流充電的能力。7個(gè)附加字節(jié)的暫存寄存器，包括移位寄存器、控制邏輯、振蕩器、實(shí)時(shí)時(shí)鐘和RAM。芯片為8引腳小型DIP封裝，引腳排列如圖2-6所示【3】。</p><p>　　圖2-6 DS1302引腳排列</p><p>　　DS1302具有一個(gè)可編程的涓流充電器，主電源和備份電源的

56、雙電源引腳，7個(gè)附加字節(jié)的暫存寄存器，包括移位寄存器、控制邏輯、振蕩器、實(shí)時(shí)時(shí)鐘和RAM。引腳描述如下：</p><p><b>　　GND——電源地；</b></p><p>　　VCC1——在單電源供電系統(tǒng)中的電源引腳，在雙電源系統(tǒng)中接備份電源；</p><p>　　VCC2——在雙電源供電系統(tǒng)中的主電源引腳，DS1302由VCC1和VCC

57、2兩者中較大者供電，當(dāng)VCC2小于VCC1時(shí)，VCC1給VCC2供電；</p><p>　　SCLK——串行接口的同步時(shí)鐘；</p><p>　　I/O——雙向數(shù)據(jù)線引腳；</p><p>　　/RST——復(fù)位信號(hào)，在一個(gè)讀寫期間必須保持高電平；</p><p>　　X1，X2——連接一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的32768HZ石英晶體。DS1302也可用外部振

58、蕩器驅(qū)動(dòng)，這時(shí)X1引腳連接外部振蕩器信號(hào)，X2懸浮。</p><p>　　2．DS1302功能：</p><p>　　命令字節(jié)——每次數(shù)據(jù)傳輸由命令字節(jié)開始，MSB(位7)必須是邏輯1，若該位是0，則禁止操作DS1302，位6為0時(shí)選擇實(shí)時(shí)時(shí)鐘/日歷數(shù)據(jù)，位6為l時(shí)選擇RAM數(shù)據(jù)，位5~l選擇操作的寄存器，LSB(位0)選擇寫操作(邏輯0)或讀操作(邏輯l)。</p><

59、;p>　　復(fù)位和時(shí)鐘控制——數(shù)據(jù)傳輸?shù)膯?dòng)是由RST置為高電平開始的，RST啟動(dòng)控制邏輯，允許地址/命令序列送入移位寄存器，一個(gè)時(shí)鐘周期是一個(gè)下降沿緊跟一個(gè)上升沿，數(shù)據(jù)輸入的時(shí)候，在時(shí)鐘上升沿?cái)?shù)據(jù)必須有效；如果RST變低，所有數(shù)據(jù)傳送即被終止，I/0引腳到一個(gè)高阻狀態(tài)。在電源上電過程中，RST必須保持邏輯0，直到VCC大于2.0V，在RST由0變1的過程中，SCLK必須是邏輯0。</p><p>　　數(shù)據(jù)輸

60、入——輸入命令字節(jié)8個(gè)時(shí)鐘周期之后，在下8個(gè)時(shí)鐘周期的上升沿輸人數(shù)據(jù)，若有額外的SCLK周期是不予理睬的，數(shù)據(jù)輸入開始位是位0。</p><p>　　數(shù)據(jù)輸出——輸入讀命令字節(jié)8個(gè)時(shí)鐘周期之后，在下8個(gè)時(shí)鐘周期的下降沿?cái)?shù)據(jù)被送出，注意：第一個(gè)數(shù)據(jù)位被送出發(fā)生在寫命令字節(jié)最后一位的第一個(gè)下降沿，數(shù)據(jù)輸出開始位為位0【4】。</p><p>　　3．DS1302的寄存器</p>

61、<p>　　DS1302共有12個(gè)寄存器，其中有7個(gè)寄存器與日歷、時(shí)鐘相關(guān)，存放的數(shù)據(jù)位為BCD碼形式，其日歷、時(shí)間寄存器及其控制字如表2-2所列。</p><p>　　此外，DS1302還有年份寄存器、控制寄存器、充電寄存器、時(shí)鐘突發(fā)寄存器及與RAM相關(guān)的寄存器等。時(shí)鐘突發(fā)寄存器可一次性順序讀寫除充電寄存器外的所有寄存器內(nèi)容。DS1302與RAM相關(guān)的寄存器分為兩類，一類是單個(gè)RAM單元，共31個(gè)，每

62、個(gè)單元組態(tài)為一個(gè)8位的字節(jié)，其命令控制字為COH~FDH，其中奇數(shù)為讀操作，偶數(shù)為寫操作；另一類為突發(fā)方式下的RAM寄存器，此方式下可一次性讀寫所有的RAM的31個(gè)字節(jié)，命令控制字為FEH(寫)、FFH(讀)。</p><p>　　表2-2 DS1302的日歷、時(shí)鐘寄存器及其控制字</p><p>　　2.2.3 DS1302與單片機(jī)的硬件電路的設(shè)計(jì)</p><p>

63、;　　DS1302與單片機(jī)的連接僅需要3條線，即SCLK、I/O、RST。VCC2在單電源與電池供電的系統(tǒng)中提供低電源并能提供低功率的電池備份。VCC2在雙電源系統(tǒng)中提供電源，在這種運(yùn)行方式下VCC1連接到備份電源，以便在沒有主電源的情況下能保存時(shí)間信息以及數(shù)據(jù)。DS1302由兩者中的較大者供電。當(dāng)VCC2大于VCC1+0.2v時(shí)，VCC2給DS1302供電。當(dāng)VCC2小于在單片機(jī)系統(tǒng)中使用VCC1的時(shí)候，DSl302由VCC1供電。&

64、lt;/p><p>　　在本設(shè)計(jì)中，以AT89C51為主器件，DS1302為從器件，RST接在主器件P3.2上，此引腳為高位的時(shí)候，選中該芯片，對(duì)其進(jìn)行操作。串行數(shù)據(jù)線I/O與串行時(shí)鐘線SCLK分別接在P3.1和P3.0上，所有的單片機(jī)地址、命令及數(shù)據(jù)均通過這兩條線傳輸。在此設(shè)計(jì)中，主器件在總線上產(chǎn)生時(shí)鐘脈沖，尋址信號(hào)，數(shù)據(jù)信號(hào)，而從器件則相應(yīng)接受數(shù)據(jù)，送出數(shù)據(jù)。對(duì)DS1302的每一次讀寫都需要16個(gè)時(shí)鐘脈沖，前8個(gè)

65、脈沖輸入操作地址和讀寫命令。電路圖如圖2-7所示。</p><p>　　圖2-7 時(shí)鐘芯片電路</p><p>　　2.3 顯示提示電路的設(shè)計(jì)</p><p>　　2.3.1 液晶顯示原理</p><p><b>　　1．液晶顯示原理</b></p><p>　　液晶顯示器利用液晶的物理特性，通過

66、外加電壓對(duì)顯示區(qū)域進(jìn)行控制，可以顯示字符或圖形。液晶顯示器具有厚度薄、適用于大規(guī)模集成電路直接驅(qū)動(dòng)、易于實(shí)現(xiàn)全彩色顯示的特點(diǎn)，廣泛用于便攜式電腦、數(shù)字?jǐn)z像機(jī)、PDA移動(dòng)通信工具等領(lǐng)域。</p><p>　　2．液晶顯示器的分類</p><p>　　液晶顯示的分類方法很多，按顯示方式可分為段式、字符式、點(diǎn)陣式等。除了黑白顯示外，液晶顯示器還有多灰度、彩色顯示等。如果根據(jù)驅(qū)動(dòng)方式，可以分為靜態(tài)

67、驅(qū)動(dòng)(static)、單純矩陣驅(qū)動(dòng)(simple Matrix)和主動(dòng)矩陣驅(qū)動(dòng)(Active Matrix)等三種【5】。</p><p>　　3．液晶顯示器各種類形的顯示原理</p><p><b>　　(1)線段的顯示</b></p><p>　　點(diǎn)陣圖形式液晶由M*N個(gè)顯示單元組成，假設(shè)LCD顯示屏有64行，每行有128列，每8列對(duì)應(yīng)1字

68、節(jié)的8位，則每行由16字節(jié)，共16*8=128個(gè)點(diǎn)組成。屏上的64*l6個(gè)顯示單元與顯示RAM區(qū)1024個(gè)字節(jié)相對(duì)應(yīng)，每一字節(jié)的內(nèi)容和顯示屏上相應(yīng)位置的亮暗對(duì)應(yīng)。例如，屏的第一行的亮或暗，由R人M區(qū)的000H~00FH的16字節(jié)的內(nèi)容決定，當(dāng)(000H)=FFH時(shí)，屏幕的左上角顯示一條短亮線，長(zhǎng)度為8個(gè)點(diǎn)；當(dāng)(3FFH)=FFH時(shí)，屏幕的右下角顯示一條短亮線；當(dāng)（000H）=FFHF、(001H)=00H、(002H)=00H、(00E

69、H)=00H、(00FH)=00H時(shí)，在屏幕的頂部顯示一條由8段亮線和8條暗線組成的虛線。</p><p><b>　　(2)字符的顯示</b></p><p>　　用LCD顯示一個(gè)字符時(shí)，因?yàn)橐粋€(gè)字符由6*8或8*8點(diǎn)陣組成，既要找到和顯示屏幕上某幾個(gè)位置對(duì)應(yīng)的顯示RAM區(qū)的8字節(jié)，還要使每字節(jié)的不同位為“l(fā)”，其他的為”0”，(為“1”的點(diǎn)亮，為”0”的不亮)，這

70、樣就組成了某個(gè)字符。對(duì)于內(nèi)帶字符發(fā)器的控制器來(lái)說，顯示字符就比較簡(jiǎn)單了，可以讓控制器工作在文本方式，根據(jù)在LCD上開始顯示的行列號(hào)及每行的列數(shù)找出顯示RAM對(duì)應(yīng)的地址，設(shè)立光標(biāo)，并在此處送上該字符對(duì)應(yīng)的代碼即可。</p><p><b>　　(3)漢字的顯示</b></p><p>　　漢字的顯示一般采用圖形方式。事先從微機(jī)中提取要顯示的漢字的點(diǎn)陣碼，每個(gè)漢字占32B

71、，分左右兩半，各占16B，左邊為1、3、5……右邊為2、4、6……，根據(jù)在LCD上開始顯示的行列號(hào)及每行的列數(shù)可找出顯示RAM對(duì)應(yīng)的地址，設(shè)立光標(biāo)，送上要顯示的漢字的第一字節(jié)，光標(biāo)位置加1，送第二個(gè)字節(jié)，換行按列對(duì)齊，送第三個(gè)字節(jié)……，直到32B顯示完，就可以在LCD上得到一個(gè)完整漢字[16]。</p><p>　　2.3.2 SMC1602芯片簡(jiǎn)介</p><p>　　字符型液晶顯示模塊

72、是專門用于顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等的點(diǎn)陣式LCD，目前常用的有16*1、16*2、20*2和40*2行等。下面以1602字符型液晶顯示器為例，介紹其用法，實(shí)物如圖2-8所示【16】。</p><p>　　圖2-8 1602實(shí)物圖</p><p>　　1．1602LCD的引腳功能</p><p>　　表2-3 1602LCD的引腳功能表</p><p

73、>　　1602LCD采用標(biāo)準(zhǔn)14腳(無(wú)背光)或8腳(帶背光)接口，各引腳功能如表2-3所示。</p><p>　　VL為液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端，接電源正極時(shí)對(duì)比度最弱，接地時(shí)對(duì)比度最高。若對(duì)比度過高會(huì)產(chǎn)生“鬼影”，使用時(shí)可以通過一只10K電阻來(lái)調(diào)整對(duì)比度。</p><p>　　RS為寄存器選擇端，RS為高電平時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器，為低電平時(shí)選擇指令寄存器。</p><

74、p>　　R/W為讀寫信號(hào)線，為高電平時(shí)進(jìn)行讀操作，為低電平時(shí)為寫操作。當(dāng)Rs和R/W同為低電平時(shí)可以寫人指令或者顯示地址；當(dāng)RS為低電平、R/W為高電平時(shí)可以讀忙信號(hào)；當(dāng)RS為高電平、R/W為低電平時(shí)可以寫人數(shù)據(jù)。</p><p>　　E為使能端，當(dāng)E端由高電平跳變成低電平時(shí)，液晶模塊執(zhí)行命令。</p><p>　　D0~D7為8位雙向數(shù)據(jù)線。</p><p>

75、;　　2．1602LCD的指令說明及時(shí)序</p><p>　　1602液晶模塊內(nèi)部的控制器共有11條控制指令，如表2-4所示。</p><p>　　表2-4 1602液晶模塊內(nèi)部的控制器的11條控制指令</p><p>　　1602液晶模塊的讀寫操作、屏幕和光標(biāo)的操作都是通過指令編程來(lái)實(shí)現(xiàn)的。</p><p>　　指令1：清顯示，指令碼01H

76、，光標(biāo)復(fù)位到地址00H位置。</p><p>　　指令2：光標(biāo)復(fù)位，光標(biāo)返回到地址00H。</p><p>　　指令3：光標(biāo)和顯示模式設(shè)置。</p><p>　　I/D：光標(biāo)移動(dòng)方向，高電平右移，低電平左移。</p><p>　　S：屏幕上所有文字是否左移或者右移，高電平表示有效，低電平則無(wú)效。</p><p>　　指

77、令4：顯示開關(guān)控制。</p><p>　　D：控制整體顯示的開與關(guān)，高電平表示開顯示，低電平表示關(guān)顯示；C：控制光標(biāo)的開與關(guān)，高電平表示有光標(biāo)，低電平表示無(wú)光標(biāo)；B：控制光標(biāo)是否閃爍，高電平閃爍，低電平不閃爍。</p><p>　　指令5：光標(biāo)或顯示移位。</p><p>　　S/C：高電平時(shí)移動(dòng)顯示的文字，低電平時(shí)移動(dòng)光標(biāo)。</p><p>

78、;　　指令6：功能設(shè)置命令。</p><p>　　DL：高電平時(shí)為4位總線，低電平時(shí)為8位總線；N：低電平時(shí)為單行顯示，高電平時(shí)雙行顯示；F：低電平時(shí)顯示5*7的點(diǎn)陣字符，高電平時(shí)顯示5*10的點(diǎn)陣字符。</p><p>　　指令7：字符發(fā)生器RAM地址設(shè)置。</p><p>　　指令8：DDRAM地址設(shè)置。</p><p>　　指令9：讀忙

79、信號(hào)和光標(biāo)地址。</p><p>　　BF：忙標(biāo)志位，高電平表示忙，此時(shí)模塊不能接收命令或者數(shù)據(jù)；低電平表示不忙。</p><p><b>　　指令10：寫數(shù)據(jù)。</b></p><p><b>　　指令11：讀數(shù)據(jù)。</b></p><p>　　與SMC1602芯片的時(shí)序如表2-5所示。</

80、p><p>　　表2-5 基本時(shí)序表</p><p>　　2.3.3顯示電路的設(shè)計(jì)</p><p>　　如圖2-9所示，單片機(jī)AT89C51與芯片SMC1602的顯示電路。在本設(shè)計(jì)中，SMC1602芯片主要是顯示主人所要傳達(dá)給來(lái)訪者的信息，當(dāng)來(lái)訪者按下門鈴按鈕時(shí)，芯片自動(dòng)提取信息英文提示來(lái)訪者，主人在/不在家的信息，并且告知來(lái)訪者是否繼續(xù)等待【10】。</p>

81、;<p>　　圖2-9 AT89C51與SMC1602的顯示電路</p><p>　　2.4 語(yǔ)音提示電路的設(shè)計(jì)</p><p>　　2.4.1 ISD芯片簡(jiǎn)介</p><p>　　單片機(jī)控制系統(tǒng)通常使用發(fā)光二極管LED、數(shù)碼管、液晶顯示器、蜂鳴器等進(jìn)行狀態(tài)/結(jié)果顯示、故障報(bào)警。近年來(lái)隨著語(yǔ)音電路的迅速發(fā)展，語(yǔ)音芯片已經(jīng)以其直觀、生動(dòng)、與單片機(jī)接口方便

82、等優(yōu)勢(shì)，越來(lái)越廣泛的應(yīng)用于單片機(jī)控制系統(tǒng)中了。</p><p>　　ISD1420為美國(guó)ISD公司出品的優(yōu)質(zhì)單片語(yǔ)音錄放電路，由振蕩器、語(yǔ)音存儲(chǔ)單元、前置放大器、自動(dòng)增益控制電路、抗干擾濾波器、輸出放大器組成。一個(gè)最小的錄放系統(tǒng)僅由一個(gè)麥克風(fēng)、一個(gè)喇叭、兩個(gè)按鈕、一個(gè)電源、少數(shù)電阻電容組成。錄音內(nèi)容存入永久存儲(chǔ)單元，提供零功率信息存儲(chǔ)，這個(gè)獨(dú)一無(wú)二的方法是借助于美國(guó)ISD公司的專利--直接模擬存儲(chǔ)技術(shù)（DAST

83、TM）實(shí)現(xiàn)的。利用它，語(yǔ)音和音頻信號(hào)被直接存儲(chǔ)，以其原本的模擬形式進(jìn)入EEPROM存儲(chǔ)器。直接模擬存儲(chǔ)允許使用一種單片固體電路方法完成其原本語(yǔ)音的再現(xiàn)。不僅語(yǔ)音質(zhì)量?jī)?yōu)勝，而且斷電語(yǔ)音保護(hù)。</p><p>　　在本設(shè)計(jì)中，ISD1420語(yǔ)音芯片主要承當(dāng)提示的作用，主人在提示語(yǔ)錄入芯片中，當(dāng)來(lái)訪者按下門鈴按鈕時(shí)，芯片自動(dòng)提取信息提示來(lái)訪者，主人在/不在家的信息。下面詳細(xì)介紹了ISD1420語(yǔ)音芯片與單片機(jī)的接口，給

84、出了具體的電路圖和驅(qū)動(dòng)軟件及芯片外圍的驅(qū)動(dòng)電路和具體參數(shù)[14]。</p><p>　　2.4.2 ISD1420芯片特點(diǎn)及引腳介紹</p><p><b>　　芯片特點(diǎn)及結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖</b></p><p>　　ISD1420芯片采用直接模擬存儲(chǔ)技術(shù)，且錄放音質(zhì)極好，并有一定的混響效果；它的外圍元件簡(jiǎn)單，僅需簡(jiǎn)單的阻、容元件即可組成簡(jiǎn)單的錄、放電

85、路；單電源供電，典型電壓+5V。待機(jī)時(shí)低功耗(0.5μA)，放音電流15mA；放音時(shí)間20s，可擴(kuò)充級(jí)聯(lián)；可持續(xù)放音，也可分段錄放，最小分段：205/160段=0.1255/段，可分段160段；錄、放次數(shù)達(dá)10萬(wàn)次；斷電信息存儲(chǔ)，無(wú)需后備電池，信息可存儲(chǔ)100年；不需要專用的編程器及語(yǔ)音開發(fā)器；高優(yōu)先級(jí)錄音，低電平或負(fù)邊沿放音。</p><p>　　◎使用方便的單片錄放系統(tǒng)，外部元件最少</p>&

86、lt;p>　　◎重現(xiàn)優(yōu)質(zhì)原聲，沒有常見的背景噪音</p><p>　　◎放音可由邊沿或電平觸發(fā)</p><p>　　◎無(wú)耗電信息存儲(chǔ)，省掉備用電池</p><p>　　◎信息可保存100年，可反復(fù)錄放10萬(wàn)次</p><p>　　◎無(wú)需專用編程或開發(fā)系統(tǒng)</p><p>　　◎較強(qiáng)的分段選址能力可處理多達(dá)160段

87、信息</p><p><b>　　◎具有自動(dòng)節(jié)電模式</b></p><p>　　◎錄或放后立即進(jìn)入維持狀態(tài)，僅需0.5μA電流</p><p><b>　　◎單一5伏電源供電</b></p><p>　　ISD1420功能塊圖如圖2-10所示。</p><p><b&

88、gt;　　引腳介紹</b></p><p>　　ISD142O芯片封裝有DIP硬封裝和COB軟封裝兩種形式，均為28引腳(如圖2-11)。</p><p>　　VCCA，VCCD(電源)——為了減小片內(nèi)噪聲，模擬電路和數(shù)字電路在ISD1400內(nèi)部是分開的，這些電源總線在封裝上也是分開的。為了減小噪聲，提高聲音質(zhì)量，這兩個(gè)電源引腳應(yīng)離電源盡可能的近，而且電源的去耦電容應(yīng)離引腳越近

89、越好。</p><p>　　VSSA，VSSD(地線)——與電源相類似，模擬電路和數(shù)字電路在芯片內(nèi)部使用分離的地線以減小噪聲。這兩個(gè)引腳的連接線應(yīng)盡可能地靠近芯片；此外，地線應(yīng)盡可能的粗。</p><p>　　REC(錄音)——REC是低電平有效信號(hào)輸入。無(wú)論REC何時(shí)變低管子都開始錄音，且在錄音期間REC應(yīng)始終保持低電平。與回放輸入信號(hào)(PLAYE或PLAYL)相比，REC有優(yōu)先權(quán)，即在

90、放音過程中，如果REC變低，則電路馬上由放音過程轉(zhuǎn)為錄音過程，反之則不行。當(dāng)REC變高或存儲(chǔ)空間變滿時(shí)錄音過程結(jié)束。一個(gè)信息結(jié)束標(biāo)記(EOM)會(huì)出現(xiàn)在錄音截止的地方，這樣就能保證以后的放音有正確的結(jié)束點(diǎn)。</p><p>　　PLAYE(回放，邊緣觸發(fā))——當(dāng)一個(gè)低電平跳變出現(xiàn)在這個(gè)引腳時(shí)，回放過程開始。當(dāng)遇到信息結(jié)束標(biāo)記(EOM)或存儲(chǔ)空間的末尾時(shí)，回放過程結(jié)束。在回放過程中PLAYE變高并不能中斷回放過程。&

91、lt;/p><p>　　圖2-10 ISD1420功能塊圖</p><p>　　PLAYL(回放，電平觸發(fā))——當(dāng)這個(gè)引腳的電平由高變低時(shí)，回放過程開始，回放過程持續(xù)到PLAYL由高變低或遇到EOM。</p><p>　　RECLED(錄音LED輸出)——在錄音過程中RECLED輸出變低，該輸出可用于驅(qū)動(dòng)一個(gè)LED以提供正在錄音的提示信息。</p><

92、;p>　　MIC(話筒輸入)——MIC把其輸入信號(hào)傳給片上預(yù)放大器，片上自動(dòng)增益控制(AGC)電路控制片上預(yù)放大器的增益從-15至24之間變化。外部話筒輸入應(yīng)通過電容交流耦合至本引腳，電容值和本引腳上的片內(nèi)10kΩ電阻決定了芯片的低頻截止頻率。</p><p>　　MIC REF(話筒基準(zhǔn))——MIC REF輸入是話筒預(yù)放大器的反相端輸入，它提供了較好的噪聲抑制比和較高的共模抑制比。</p>

93、<p>　　AGC(自動(dòng)增益控制)——AGC動(dòng)態(tài)地調(diào)整預(yù)放大器的放大倍數(shù)以擴(kuò)大話筒輸入的范圍。AGC功能允許更大范圍的聲音輸入，從小聲耳語(yǔ)到很大的聲音都能得到很好的錄音效果，并在整個(gè)范圍內(nèi)保持小的失真率。</p><p>　　ANA OUT(模擬輸出)——本引腳向用戶提供預(yù)放大器的輸出，預(yù)放大器的電壓放大倍數(shù)由AGC引腳的電壓所決定。</p><p>　　ANA IN(模擬輸入)

94、——ANA IN引腳把輸入信號(hào)傳給片內(nèi)以便錄音，對(duì)于話筒輸入模式，ANA IN引腳應(yīng)通過外部電容連接到ANA OUT引腳。如果外部輸入信號(hào)的來(lái)源不是話筒，則輸入信號(hào)可通過電容直接耦合給ANA IN。</p><p>　　圖2-11 ISD1420管腳排列圖</p><p>　　XCLK——ISD1400系列對(duì)外部的時(shí)鐘輸入，其內(nèi)部有下拉元件，一旦接入外部時(shí)鐘，內(nèi)部時(shí)鐘自動(dòng)失去作用。如果沒有

95、用則該引腳應(yīng)當(dāng)接地，另外，如不是要求時(shí)鐘信號(hào)特別精確，一般不推薦使用外部時(shí)鐘輸入，內(nèi)部時(shí)鐘已經(jīng)能使芯片很好地工作。</p><p>　　SP+，SP-(揚(yáng)聲器輸出)——SP+和SP-引腳提供了揚(yáng)聲器的直接驅(qū)動(dòng)功能，而輸出電阻只有16Ω。對(duì)于直接驅(qū)動(dòng)的揚(yáng)聲器來(lái)說，也可以只用一個(gè)輸出端，但是雙端極性的輸出比單端輸出的功率高了4倍。此外，當(dāng)使用SP+和SP-時(shí)，揚(yáng)聲器耦合電容就沒有必要了，單端連接則需要在SP+端和揚(yáng)聲

96、器之間連接交流耦合電容。在錄音期間揚(yáng)聲器輸出端保持高阻狀態(tài)。A0~A7(地址輸入)——地址輸入用于芯片有分段錄音時(shí)，不同的地址端口對(duì)應(yīng)不同的錄音片斷，這是分段錄音和選擇段落回放的保證。</p><p>　　2.4.2 分段錄音和放音簡(jiǎn)介</p><p>　　由于分段錄音和放音涉及到芯片的一些參數(shù)設(shè)定和查表，系統(tǒng)介紹需較多篇幅，因此本文不再給出詳盡的解釋，而只用一些簡(jiǎn)單的例子加以說明。例子中

97、所涉及到的參數(shù)不作詳細(xì)的說明，只求能說明問題即可。首先說明，地址并不是存儲(chǔ)信息的序號(hào)，它是芯片存儲(chǔ)區(qū)的指針，實(shí)際上，它和單片機(jī)的存儲(chǔ)區(qū)地址是類似的。以ISD1420為例，此芯片的存儲(chǔ)時(shí)間為20秒，最小錄音時(shí)間為100ms，因此可以分段的總數(shù)為20÷0.1=200段。如果想從第10秒處開始錄音，則所需地址為10÷0.1=100，換算為二進(jìn)制地址1100100，因此只要按上述給定地址配置芯片地址引腳(A0~A6)的狀態(tài)，

98、然后按一般情況進(jìn)行錄音即可。放音與錄音類似，重要的是配置好地址狀態(tài)。</p><p>　　ISD1420的地址線有7根，很多情況下用不了這么多根地址線，而且單片機(jī)輸出端口也提供不了如此多的地址線。為了解決這個(gè)問題，我們可以簡(jiǎn)單地把一些低位地址線接地而只用高位地址線，這樣我們就可以得到大片的而且很實(shí)用的錄音區(qū)域，并且減小了對(duì)單片機(jī)的控制線需求。以ISD1420為例，如果我們把A0~A3全部接地，那末我們得到的最小分

99、段間隔為2秒，而且只需4根地址線即可選完這幾個(gè)區(qū)域。如果把A4也接地，分段間隔則為4秒。</p><p>　　當(dāng)系統(tǒng)上電時(shí)有時(shí)會(huì)出現(xiàn)意料之外的錄音過程，而這個(gè)意外的錄音過程會(huì)妨礙以前</p><p>　　的聲音進(jìn)行回放，一個(gè)偽EOM標(biāo)記會(huì)出現(xiàn)在存儲(chǔ)空間的開始部分。為了防止這種現(xiàn)象的發(fā)生，在控制端(REC和VCC)之間并聯(lián)一個(gè)電容(大約為0.001μF)即可。它使控制端的電壓同步拉起，一旦電

100、壓變高，電壓上拉部分將保持高電平直到人為地使電壓變低，從而防止偽EOM標(biāo)記的產(chǎn)生。既然這種異常現(xiàn)象與使用者的印刷線路板的電容有關(guān)，因此不是每個(gè)人都會(huì)遇到這種情況。但為了使電路穩(wěn)定工作，這個(gè)電容是必須的。</p><p><b>　　(1)錄音</b></p><p>　　把REC端信號(hào)置低電平，就開始了一個(gè)從芯片的開始存儲(chǔ)空間錄音的過程，如果保持低電平，錄音過程會(huì)一直

101、保持到存儲(chǔ)空間滿為止。</p><p>　　(2)邊緣觸發(fā)形式的放音PLAYE置低電平就開始了一個(gè)回放過程，放音從存儲(chǔ)空間的開始部分或選定的段開始放音。PLAYE變高電平對(duì)放音過程沒有影響，放音會(huì)持續(xù)到遇到EOM信號(hào)為止。</p><p>　　(3)電平觸發(fā)形式的放音PLAYL置低開始了一個(gè)回放過程，但在放音過程中，PLAYL要一直保持低電平，放音過程會(huì)持續(xù)到遇到EOM信號(hào)為止。如果在遇到

102、EOM信號(hào)之前變高，放音即結(jié)束[12]。</p><p>　　2.4.3 存儲(chǔ)芯片AT24C02簡(jiǎn)介</p><p>　　在本設(shè)計(jì)中，AT24C02存儲(chǔ)芯片主要用于保存來(lái)訪者的人數(shù)。AT24C02串行EZPROM以其體積小、性能優(yōu)、使用靈活和方便而受到人們的青睞，廣泛應(yīng)用在測(cè)控系統(tǒng)以及各類智能儀表中用于保存特征參數(shù)和各種檢測(cè)數(shù)據(jù)，使數(shù)據(jù)得到可靠保護(hù)而不會(huì)由于停電、干擾等原因使其丟失。同時(shí)，

103、在各種便攜式智能儀表中使用，因此有著廣泛的應(yīng)用前景。</p><p>　　存儲(chǔ)芯片AT24C02的引腳圖及性能</p><p>　　DS1302引腳如圖2-12所示。AT24C02是一種串行CMOSEPROM電擦除只讀存儲(chǔ)器，采用總線結(jié)構(gòu)，其只要主要指標(biāo)如下：</p><p>　　工作電壓：2.5~6V</p><p><b>　　

104、工作電流：3mA</b></p><p>　　存貯容量：256*8bit</p><p><b>　　靜態(tài)電流：70μA</b></p><p>　　自同步頁(yè)寫周期：<10ms </p><p>　　數(shù)據(jù)保持時(shí)間：100年</p><p>　　圖2-12 AT24C02引腳圖&l

105、t;/p><p><b>　　2．?dāng)?shù)據(jù)的傳送</b></p><p>　　EPROM用兩根線連接到單片機(jī)的PC總線接口或普通I/O口線上，使單片機(jī)與EPROM兩者之間構(gòu)成了主從關(guān)系，數(shù)據(jù)傳送所需的時(shí)鐘信號(hào)和各種控制信號(hào)均由單片機(jī)產(chǎn)生。在傳送過程中，每個(gè)動(dòng)作的執(zhí)行都是在SCL為高電平期間進(jìn)行。因此，在此期間SDA線上的數(shù)據(jù)必須保持穩(wěn)定。數(shù)據(jù)的更迭必須在SCL為低電平時(shí)進(jìn)行。

106、SCL高電平期間SDA線上的任何變化信號(hào)均被理解為控制信號(hào)：SDA由高變低意味著讀/寫操作的開始，SDA由低變高則表示讀/寫工作的結(jié)束。啟動(dòng)信號(hào)發(fā)出后，E2PROM收到的第一個(gè)字節(jié)為指令代碼。其中高4位D7~D4為器件標(biāo)志AT24C02固定為1010；D3~Dl用于器件尋址；D0指出數(shù)據(jù)傳送的方向。D0=1為讀模式，D0=0為寫模式，并由此決定后面的數(shù)據(jù)是由單片機(jī)發(fā)出還是由E2PROM發(fā)出；如果是寫模式，還需再發(fā)送片內(nèi)地址字節(jié)。在數(shù)據(jù)傳

107、送過程中，每一個(gè)字節(jié)均是從高位到低位順序發(fā)送，在每個(gè)字節(jié)的結(jié)尾，數(shù)據(jù)接收方應(yīng)向數(shù)據(jù)發(fā)送方回送一個(gè)應(yīng)答信號(hào)，以表示讀/寫的繼續(xù)，肯定應(yīng)答為低電平。如果此時(shí)單片機(jī)回送高電平，并且緊接著發(fā)生停止信號(hào)，則表示整個(gè)過程結(jié)束。</p><p>　　2.4.4 ISD1420與單片機(jī)連接電路的設(shè)計(jì)</p><p>　　由于本設(shè)計(jì)只需要錄音和放音，故ISD1420電路只需要工作在地址模式，A7為低電平，A

108、0～A7 全部為地址輸入引腳。本設(shè)計(jì)設(shè)置三段錄音，錄音時(shí)間分別為4s、5s、11s，對(duì)應(yīng)的地址單元分別是：00H～1FH、20H～47H、48H～A0H，故只需要三條地址線就可以了，連接方式是P2.6對(duì)應(yīng)A6、P2.5對(duì)應(yīng)A5、P2.3對(duì)應(yīng)A3。ISD1420的REC錄音引腳為低電平時(shí)，開始錄音，該電平信號(hào)由單片機(jī)的P2.4引腳控制。錄音時(shí)，先通過單片機(jī)送出地址00H或20H或48H，選好錄音段，然后置P2.4引腳為低電平即可錄音。用戶

109、錄制的語(yǔ)音每一段結(jié)束后，芯片自動(dòng)設(shè)有段結(jié)束標(biāo)志(EOM)，芯片錄滿后設(shè)有溢出標(biāo)志(OVF)。利用ISD1420的錄音指示端RECLED并接發(fā)光二極管可顯示錄音狀態(tài)。平時(shí)呈高電平，錄音時(shí)呈低電平，二極管發(fā)光；錄音完成后燈熄滅表示錄音結(jié)束。</p><p>　　硬件電路如圖2-13，它主要包括三大部分：響鈴電路、錄音放音電路和存儲(chǔ)電路。圖2-13 ISD1420與單片機(jī)的硬件電路</p><p&g

110、t;　　2.5 按鍵電路的設(shè)計(jì)</p><p>　　在本設(shè)計(jì)中，將有室內(nèi)機(jī)和室外機(jī)，其中室內(nèi)機(jī)一共有三個(gè)功能，一、選擇旋鈕，主人選擇“IN”或是“OUT”；二、錄音按鈕，主人可以事先錄制語(yǔ)言提示，更人性化；三、播放按鈕，主人播放來(lái)訪者留言；室外機(jī)有一個(gè)按鈴按鈕、揚(yáng)聲器（語(yǔ)音提示來(lái)訪者主人的信息）以及LCD顯示提示來(lái)訪者主人的英文信息。按鍵圖如圖2-14所示。</p><p><b&g