毕业设计（论文）-单片机控制的电话自动录放音系统.doc

福州大学本科毕业论文(设计) 第IV页目录摘要IIIABSTRACTIV前言1第一章 电话自动录放音统总体设计21.1 可行性分析21.2 设计思路21.3 总体方案选择21.4 总体方案设计31.5 原理方框图31.6 各单元电路的方按选择41.6.1 语音芯片选择41.6.2. 主控模块选择41.6.3 模拟摘机电路的方案选择51.6.4 铃流检测电路的方案选择51.6.5 忙音检测电路的方案比较6第二章 硬件系统设计72.1 电话网常用术语72.2 设计要求电话网技术指标82.3 AT89C52芯片简介82.3.1 AT89C52的功能描述82.3.2 AT89C52的主要功能92.3.3 AT89C52主要管脚说明102.4 单片机时钟电路的设计与工作原理分析122.4.1单片机振荡器特性122.4.2 单片机时钟电路的设计132.4.3 单片机的基本时序单位132.5 单片机复位电路的设计与分析142.5.1 单片机复位电路的设计142.5.2 单片机复位后的状态的分析152.6 语音芯片APR9600的介绍162.6.1 APR9600的功能简述162.6.2 APR9600管脚介绍162.6.3 APR9600控制模式介绍182.6.4 APR9600振荡电阻的选择202.7 LM386芯片的介绍：202.7.1 LM386芯片简介202.7.2 LM386的特性212.7.3 LM386引脚介绍212.7.4 LM386的典型电路：212.8 极性转换电路222.9 电源电路232.10铃流检测电路242.10.1 铃流检测电路技术指标242.10.2 铃流检测电路图242.10.3 铃流检测电路工作原理252.10.4 流检测电路中的参数252.11 忙音检测电路252.11.1 忙音检测电路技术指标252.11.2 忙音检测电路图262.11.3 忙音检测电路工作原理272.11.4忙音检测电路各参数272.12. 模拟摘机电路282.12.1 模拟摘机电路设计方案282.12.2 模拟摘机电路图282.12.3 模拟摘机电路工作原理282.12.4 模拟摘机电路参数292.13 语音录入电路与语音输出电路30第三章 软件系统设计3231程序流程图部分32311 电话监视子程序流程图32312按键处理子程序流程图3232 延时子程序33第四章 系统的电路板设计制作344.1 电路原理图和PCB的绘制344.2 PCB板的制作344.2.1 PCB的打印和转印344.2.2 PCB板的腐蚀354.2.3 PCB板的钻孔35第五章 系统的安装与调试365.1 元器件焊接方法365.2元件安装方法365.3系统的调试375.3.1 调试的目的375.3.2 调试的要点375.4 系统分析37设计总结39参考文献40致谢41附录42附录一 元件清单42附录二 原理图44附录三 PCB图45附录四 程序46单片机控制的电话自动录放音系统摘要近年来随着计算机在社会领域的渗透, 单片机的应用正在不断地走向深入，同时带动传统控制检测日新月益不断更新。在实时检测和自动控制的单片机应用系统中，单片机往往是作为一个核心部件来使用。但仅单片机方面知识是不够的，还应根据具体硬件结构，以及针对具体应用对象特点的软件相结合，才能完善，得到我们想要实现的功能。现在电话机已经深入千家万户和生产生活中的各个领域，电话录音系统也成为了一种最常用的仪器，被广泛应用于各个领域。目前，国内的家庭和单位等对电话录音系统的需求越来越高。因此自主研制电话录音系统成为必要。本设计详细介绍了此系统的研究意义及使用的开发环境，开发使用AT89S52单片机芯片。除此之外还介绍了模拟摘机，铃流检测，忙音检测，语音录放音，驱动放大等电路的设计过程。确定了技术指标及器件的选择,着重描述了系统硬件电路设计,剖析了软件设计的过程。关键词: 单片机AT89S52， SPR9600语音芯片，自动录放音Based on MCU-controlled auto-reproducers of telephone systemABSTRACTIn recent years, With computers in the social sphere infiltration, MCU applications are constantly go deeper. Automatic control of the MCU application system, the microcontroller is often as a core component to use, MCU knowledge alone is not enough and should be based on specific hardware structure, and the specific characteristics of the target application software combination for perfect. With telephones in various areas of application, Telephone recording system has become the most popular used in various fields. At present ，Family and the companies require telephone recording system of the increasingly high demand. so, we must create our own telephone recording system. The detailed design of this system and the significance of the development environment, development and use of 89C52of the MCS-51 series micro controller unit. Also has introduced a simulation Abstract Machine, boll flow detection, busy tone detection, voice recording of the sound, the drive to enlarge circuit design process. Determine the technical indicators and focus on the choice of device description of the system hardware circuit design, analysis focused on the software design process. Keywords :MCU89C52, Voice Chip of SPR9600, Automatic control of the recording or playing 贵州大学本科毕业论文(设计) 第49页前言本文简单介绍了设计电话录音系统的基本思想、设计过程以及电路板的制作等。电话录音系统已成为一种使用简单，方便，快捷的通讯工具，已被人们广泛应用到生产生活中的各种领域，为人们的生活带去了很大的帮助。例如一些单位的部门在无人情况时电话能够自动接听，自动回复；个别家庭的留言回复等。自动录放音电话成了人们相互通讯之间的重要手段之一，在信息资源越来越重要的当今社会，可以很成功的避免无人接听情况时的信息不通畅等一系列问题，可以很好的避免资源的浪费和流失。本设计以电话机为基础，设计一个接在电话线上的语音智能录/放系统。通过软、硬件结合实现控制。其中主要是利用单片机对各部分进行控制。在设计中用铃流检测，忙音检测等硬件电路来检查是否有信号从而来使单片机获得指令来完成工作。第一章 电话自动录放音统总体设计1.1 可行性分析从国内电话机的发展状况来看，电话留言机在市场上品种很少，进口的电话留言机价格十分昂贵，不能被一般的电话用户所接受，而国内对电话留言机已有较大的需求，因此，研制电话留言机势在必行,是一件很有意义的研究。从技术角度来看，技术人员已经掌握了电话留言机的关键技术，其核心部件单片机和语音芯片在市场上面已经有了性能好，功能强，价格低的产品可供选择。所以，研制国产电话留言机是可以实行的。1.2 设计思路随着电子产品不断的发展，电话机已经进入我们千家万户，但是电话机的功能已不能满足当今电子产品的发展需求，因此需要开发一种适合现状的产品来弥补无人应答时电话机的所不能做到的功能，所以就开发了电话录音系统来达到这个目的。考虑到不浪费资源的条件下，采用了以AT89S52为控制芯片，SPR9600语音芯片为主的电话录音系统，其可以完成语音的录入和放送，以达到设计系统所要求的功能。1.3 总体方案选择常见的自动应答录音电话机有两种类型：一种为磁带式自动应答录音电话机；另一种为语音存储式自动应答录音电话机。方案一： 磁带式自动应答录音电话机该电话机由电话机、录音机和控制电路三大部分组成。这类电话机即可无人值班，又可作普通电话机使用。当主人外出时，如有电话呼入，它就能自动接听，并插播主人离开前的留言，并处于在此应答状态，主人回来就可以重放记录的的信号。由于磁带录音不可多次使用，所以这样的系统现在几乎不用了。方案二： 语音存储式自动应答录音电话机语音存储式自动应答录音电话机用语言处理集成电路和动态存储器取代磁带控制方式录音。它由话音放大电路、模/数转换电路、存储器电路、数/模转换电路、时钟控制逻辑电路及外部读写控制电路等组成。方案三：用单片机控制自动应答录音电话机现在的AT89S52芯片内部有时钟控制、存储部分等，语音芯片SPR9600可以直接实现录音和放音功能，而不需要方案二中的模/数转换电路、数/模转换电路等，可使设计更加方便简洁。比较各种电路设计的特点，考虑到价格和电路复杂与简单等因素，我决定采用以AT89S52为控制中心，以SPR9600和LM386一起构成语音录放电路这一方案。1.4 总体方案设计按照系统设计要求和上面的系统原理图，设计出各个单元电路，并且要尽可能降低系统成本。总体方按围绕上述思想，初步确定如下：1） 用AT89S52芯片来存放固定程序和录音存放地址等。2） 使用SPR9600语音芯片来处理语音信号。3） 使用LM386芯片来完成音频的功放。4） 铃流检测采用的是以光电耦合为主的硬件电路。5） 模拟摘机使用的是相当于继电器作用的晶体管电路。6） 极性转换电路使用的是4个二极管桥接形成的全波整流电路.。7） 电源电路主要是降压后再通过一个稳压器得到+5V电压的简单电路。8） 忙音检测使用简单的晶体管电路构成。1.5 原理方框图根据设计要求和设计思路，确定该系统的设计方案。如图1.1为该系统设计方案的硬件设计框图。硬件电路主要由极性转换单元、铃流检测单元、忙音检测单元、模拟摘机单元、录放音部分等组成。原理图如下图所示：模拟摘机忙音检测铃流检测单片机音频功放语音芯片喇叭话筒极性转换图1.1 自动应答录音电话机控制框图1.6 各单元电路的方按选择 1.6.1 语音芯片选择 方案一：T6668芯片T6668语音合成芯片是日本东芝公司所生产的一种高级语音处理器。它不仅在外接存储器方面具有容量大的特性，且具有完善的手动控制逻辑和CPU驱动接口，有很强的语音采集、压缩、存储、回放功能、而且所有的功能由硬件电路完成，简化了语音的繁琐处理。方案二：APR9600APR9600芯片是台湾公司最新推出的语音录放芯片，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3260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、外围电路简单、便于与功放连接等特点，是DIP28双列直插塑料封装。考虑到芯片的性价比和我们所要实现的功能的特点，我们选择SPR9600芯片，虽然SPR9600的功能T6668也可以完成，但是SPR9600的性能价格比较优越,外围电路简单，便于和LM386连接，便于用单片机控制其录放音功能，所以采用方案二。1.6.2. 主控模块选择由于设计要求系统能独立完成语音信号的输入和输出，所以主控模块应当是以单片机为核心的控制系统。方案一： AT89S51AT89S51与AT89C52都是单片机，其使用方法基本上和AT89C52一致，唯一的区别是AT89C52拥有8K内存，而AT89S51只有4K内存，但是由于其片内的ROM大小无法满足本次设计所需要的指标，所以也要外接EPROM来完成目标，这就造成了不必要的浪费，所以不选择此方案。方案二：AT89C52AT89C52价格便宜，有开发环境，内部有8K内存，不需要在外部接EPROM等存储器都可以完成我们本次设计的需要，所以大大减少了电路的复杂程度，节约了资源，且AT89C52芯片扩展性强，考虑到这些特点，本设计采用AT89C52。1.6.3 模拟摘机电路的方案选择方案一：继电器模拟摘机挂机电路是可以用继电器来完成的，如果用继电器设计的话电路要简单一些，但是我们在调试的时候发现继电器也有一些弱点，比如耗电大，+5V的继电器吸合电流高达30多毫安，是我们使用的8031单片机静态电流的近3倍，体积和重量也比较大，另外继电器也容易产生火花干扰，价格也相对较昂贵。方案二：晶体管电路后来我们更换成晶体管模拟摘机、挂机电路了。整个电路的核心是2个三极管的导通与否，由此来完成模拟摘机的过程，更换后效果十分满意，而且成本也有所降低，一举两得，所以采用方案二。1.6.4 铃流检测电路的方案选择方案一：使用集成芯片用集成电路芯片可以大大简化电路的硬件部分的设计，例如使用：KA2418，UTC2411，TCA3385等集成芯片都可以完成铃流检测的功能。其中TCA3385是一种性能稳定的振铃信号转换、检测器件,常用于电话机、应答器等仪器仪表,它的PDO端是振铃检测输出端,在振铃信号稳定后,此端会变为高电平输出.RDO端可直接与8051单片机相连,作为8051的中断信号INT0。但由于成本过高，且发热量过大，不在此设计中运用。方案二：光电耦合驱动电路使用一个光电耦合电路，当有铃流时驱动电路工作，这样只使用了几个便宜的晶体管元器件就可以完成了对铃流的检测任务，电路简单一目了然，而且也避免了芯片过度发热的问题，所以采用方案二来做本次设计的铃流检测电路。1.6.5 忙音检测电路的方案比较方案一：使用集成芯片忙音检测电路的工作方式基本上与铃流检测电路的工作方式相同，市场上也有大量的检测芯片供大家选择，比如Teltone公司的M982，M983等。他们是一个专门用于电话呼叫进程检测的芯片。其作用是把峰音信号转换成高低电平的信号，使用本身的时钟，所以检测比较准确，且与单片机接口比较方便。方案二：晶体管电路通过对简单的晶体管电路输入高、低电平信号就可以完成对系统是否处于忙音状态进行判断，工作原理简单，而且避免了芯片散热量过大的问题，元器件的价格也相当的便宜。所以设计采用本方案。第二章 硬件系统设计该系统的硬件设计采用了模块化的设计方法。按实现的功能来分，可分为以下几个单元部分：极性转换电路，铃流检测电路，忙音检测，模拟摘机，语音录入和语音发送电路。整个电话录音系统的硬件就由上面所提及的部分组成。其中，AT89C52单片机是整个电路的核心，它控制其他模块来完成各种复杂的操作。在本章下面的几个小节中，我们根据附录二所示的硬件设计图，对各个模块的主要电路进行详细的设计和分析。2.1 电话网常用术语由于本此设计后面的文本中会涉及到电话机和电话线的一些术语，因此在这里稍微对常用的术语进行说明。 1）铃流： 简单的说，所谓铃流，就是电话机在铃响的时候电话线上的电流就是铃流。2）听筒： 所谓听筒，就是打电话时手拿着的那个部分，它的一端放在耳朵边，用来听取对方的声音，另一端放在嘴边，里面有个小话筒，因此叫听筒。3）待机状态： 所谓待机状态，就是电话机的听筒没有从电话机底座上拿起来，也就是既没有打电话，而且电话机也没有响铃，此时电话机处于等待使用的状态，因此叫“待机状态”。4）叉簧： 叉簧其实就是电话机的开关，每当拿起听筒时，开关就自动接通了，每当将听筒放下时，开关就自动断开了，这个开关就叫做叉簧。为什么叫“叉簧”呢，这是由于过去生产的老式电话机放听筒的那个架子就像个树杈一样，底下还有个弹簧，因此叫“叉簧”。“叉簧”这个名词一直沿用到现在，并且成了专用的术语。5）“摘机”和“挂机”： 所谓摘机，就是将听筒从电话底座上拿起来。摘机后，电话机的叉簧接通，电话机主板接通线路上的48V 电源，线路上就有了电流通过；所谓挂机，就是将听筒放回到电话机的底座上，此时电话机的叉簧断开，线路上就没有了电流通过。挂机状态也叫待机状态，但是我们通常将听筒放回到底座上的瞬间叫做“挂机”，挂机以后的状态叫待机状态。相应的，拿起听筒的瞬间叫做摘机，摘机后或电话铃响时的状态叫占线状态。在待机状态下，线路上的48V 直流电压是由电话机房送来的，是供电话机线路板使用的工作电压。由于电话线是非常细的导线，电话线路的距离又很远，因此电话线的线路电阻通常都很大，从电话机房送出的48V 直流电压大部分都要降落在线路电阻上，只有少量的电压供给电话机线路板使用，因此实际上摘机后电话机两端的电压只有612V 左右。6）占线： 当电话已经摘机，正在拨打或通话，或者虽然没有摘机，但是电话正在响铃，电话线此时的状态就叫占线。7）铃流电压： 电话机铃响时，是因为电话机房对电话机送来了高达90V左右的交流电压，这个电压就是铃流电压，该电压只有在电话机铃响的时候才会存在，摘机以后就没有了。2.2 设计要求电话网技术指标1） 无铃流时：话路提供40伏的直流电压。2） 铃流时：话路提供电压有效值为（9015）伏，频率为（233）HZ的交留信号，以5秒为周期（1秒送4秒断），规定3次响铃为准，不低于3次响铃为提机，3次铃响为无人提机。3） 忙音时（表示占线或对方挂机）：话机提供电压有晓值为（9015）伏，频率为（45025）HZ的交流信号，以0.7秒为周期（0.35秒送，0.35秒断），规定4次忙音便自动挂机。4） 电话挂机时：话机的负载电阻约为300欧。2.3 AT89C52芯片简介2.3.1 AT89C52的功能描述AT89C52是一种低损耗、高性能CMOS八位微处理器，片内有8k字节的在线可重复编程、快速擦除快速写入程序的存储器，能重复写入/擦除1000次，数据保存时间为十年。它与MCS-51系列单片机在指令系统和引脚上完全兼容，不仅可完全代替MCS-51系列单片机，而且能使系统具有许多MCS-51系列产品没有的功能。它的片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash，使得AT89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。AT89C52可构成真正的单片机最小应用系统，缩小系统体积，增加系统的可靠性，降低系统的成本。只要程序长度小于8K，四个I/O口全部提供给用户。可用12V电压编程,而且擦写时间仅需10毫秒，仅为8751/87C51的擦除时间的百分之一,与8751/87C51的擦写相比，不易损坏器件，没有两种电源的要求，改写时不拔下芯片，适合许多嵌入式控制领域。工作电压范围宽（2.7V6V），全静态工作，工作频率宽在0Hz24MHz之间，比8751/87C51等51系列的6MHz12MHz更具有灵活性,系统能快能慢。AT89C52芯片提供三级程序存储器加密，提供了方便灵活而可靠的硬加密手段，能完全保证程序或系统不被仿制。P0口是三态双向口,通称数据总线口,因为只有该口能直接用于对外部存储器的读/写操作。AT89C52单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。2.3.2 AT89C52的主要功能AT89C52具有以下标准功能：8K字节Flash，256字节RAM，32位I/O口线，看门狗定时器，2个数据指针，三个16位定时器/计数器，一个6向量2级终端结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。另外，AT89C52可降至0Hz静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。AT89C52主要具有以下几个特点： 1) AT89C52与MCS-51系列的单片机在指令系统和引脚上完全兼容；2) 8k字节在系统可编程Flash存储器；3) 1000次擦写周期；4) 全静态操作： 0Hz33Hz；5) 三级加密程序存储器；6) 32个可编程I/O口线；7) 三个16位定时器/计数器；8) 八个中断源；9) 全双工UART串行通道；10) 低功耗空闲和掉电模式；11) 掉电后中断可唤醒；12) 看门狗定时器；13) 双数据指针；14) 掉电标识符；2.3.3 AT89C52主要管脚说明 外形及引脚排列如图2.1所示:图2.1AT89C52引脚排列AT89C52的主要管脚说明如下：1）VCC：电源。2）GND：地。3）P0口：P0口是一个8位漏级开路双向I/O口，作为输出口，每位能驱动8个TTL逻辑电平。对P0端口写“1”时，引脚用作高阻抗输入。当访问外部程序和数据存储器时，P0口也被作为低8位地址/数据复用。在这种模式下，P0具有内部上拉电阻。在Flash编程时，P0口也用来接收指令字节，在程序校验时，输出指令字节。程序校验时需要外部上拉电阻。4）P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平。P1口管脚写入1时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可用作输入口。作为输入使用时，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。此外，P1.0和P1.2分别作定时器/计数器2的外部计数输入（P1.0/T2）和定时器/计数器2的触发输入（P1.1/T2EX），具体如表2.1所示。在FLASH编程和校验时，P1口接收低8位地址字节。表2.1 P1口中的特殊口线引脚号第二功能P1.0T2(定时器/计数器T2的外部计数输入)，时钟输出P1.1T2EX（定时器/计数器T2的捕捉/重载触发信号和方向控制）P1.5MOSI(在系统编程用)P1.6MISO(在系统编程用)P1.7SCK（在系统编程用）5）P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2输出能驱动4个TTL逻辑电平。对P2端口写1时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流。在访问外部程序存储器或用16位地址读取外部数据存储器（例如执行MOVX DPTR）时，P2口送出高八位地址。在这种应用中，P2口使用很强的内部上拉发送1.在使用8为地址（如MOVXR1）访问外部数据存储器时，P2口输出P2锁存器的内容。在Flash编程和校验时，P2口也接收高8位地址字节和一些控制信号。6）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，此时可用作输入口。作为输入使用时，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流，这是由于上拉的缘故。P3口也可作为AT89C52的一些特殊功能口使用，如表2.2所示。表2.2 P3口中的特殊口线的用法端口引脚各个端口功能P3.0RXD (串行口输入端)P3.1TXD (串行口输出端)P3.2TNT0 (外部中断0请求输入端，低电平有效)P3.3TNT1 （外部中断1请求输入端，低电平有效）P3.4T0 （定时器/计数器0脉冲输入端）P3.5T1 （定时器/计数器1脉冲输入端）P3.6WR （外部数据存储器写选通信号输出端，低电平有效）P3.7RD （外部数据存储器读选通信号输出端，低电平有效）7）RST：复位输入。晶振工作时，RST脚持续2个机器周期电平将使单片机复位。看门狗计时完成后，RST脚输出96个晶振周期的高电平。特殊寄存器AUXR（地址8EH）上的DISRTO位可以使此功能无效。DISRTO默认状态下，复位高电平有效。8）：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。在一般情况下，ALE以晶振六分之一的固定频率输出脉冲，可用来作为外部定时器或时钟使用。然而，特别强调，在每次访问外部数据存储器时，ALE脉冲将会跳过。如果需要，通过将地址为8EH的SFR的第0位置“1”，ALE操作将无效。这一位置“1”，ALE仅在执行MOVX或MOVC指令时有效。否则，ALE将被微弱拉高。这个ALE使能标志位（地址为8EH的SFR的第0位）的设置对微控制器处于外部执行模式下无效。9）：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。10）：访问外部程序存储器控制信号。当保持低电平时，此时不管是否有内部程序存储器。则在此期间可读取地址为（0000H-FFFFH）的外部程序存储器指令。注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET；当端保持高电平时，此间可读取内部程序存储器。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。11）XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。12）XTAL2：振荡器反相放大器的输出端。2.4 单片机时钟电路的设计与工作原理分析2.4.1单片机振荡器特性XTAL1和XTAL2分别为反相放大器的输入和输出。该反相放大器可以配置为片内振荡器,石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。如采用外部时钟源驱动器件，XTAL2应悬空不接。有余输入至内部时钟信号要通过一个二分频触发器，因此对外部时钟信号的脉宽无任何要求，但必须保证脉冲的高低电平要求的宽度。2.4.2 单片机时钟电路的设计AT89C52单片机的时钟信号通常用两种电路形式得到：内部振荡方式和外部振荡方式。在引脚XTAL1和XTAL2外接晶体振荡器(简称晶振)或陶瓷谐振器，就构成了内部振荡方式。由于单片机内部有一个高增益反相放大器，当外接晶振后，就构成了自激振荡器并产生振荡时钟脉冲。内部振荡方式的外部电路如下图2.2所示。图中，电容器C1，C2起稳定振荡频率、快速起振的作用，其电容值一般在3050pF。晶振频率的典型值为12MHz，采用6MHz的情况也比较多。内部振荡方式所得的时钟信号比较稳定，实用电路中使用较多。外部振荡方式是把外部已有的时钟信号引入单片机内。这种方式适宜用来使单片机的时钟与外部信号保持同步。外部振荡方式的外部电路如下图2.2所示.图2.2 单片机外部振荡电路由上图可见，XTAL1接地，外部振荡信号由XTAL2引入。为了提高输入电路的驱动能力，通常将外部信号经过一个带有上拉电阻的TTL反相门后接入XTAL2。2.4.3 单片机的基本时序单位单片机以晶体振荡器的振荡周期(或外部引入的时钟周期)为最小的时序单位，片内的各种微操作都以此周期为时序基准。振荡频率二分频后形成状态周期或称S周期，所以，1个状态周期包含有2个振荡周期。振荡频率fosc l2分频后形成机器周期MC。所以，1个机器周期包含有6个状态周期或12个振荡周期。1个到4个机器周期确定一条指令的执行时间，这个时间就是指令周期。MCS-51系列单片机指令系统中，各条指令的执行时间都在1个到4个机器周期之间。4种时序单位中，振荡周期和机器周期是单片机内计算其它时间值(例如，波特率、定时器的定时时间等)的基本时序单位。单片机外接晶振频率12MHZ时的时序单位的大小：振荡周期1/fosc=1/12MHZ=0.0833us2.5 单片机复位电路的设计与分析2.5.1 单片机复位电路的设计在51系列单片机中，在振荡器运行时，RST引脚上保持至少两个机器周期的高电平输入信号，复位过程才可完成。为响应这一不定期程，CPU发出内部复位信号。内部复位操作是在发现RST为高电平后的第二个周期进行的，并且此后每个周期都重复进行复位操作，直到RST变成低电平为止。针对复位电路对时间的需要，我们对上电复位电路进行设计。单片机的复位电路有三种方式：上电自动复位、按键电平复位、外部脉冲复位。为了方便我们选用上电自动复位电路。一般来讲，Vcc电源的上升时间不超过1ms，片内振荡器启动时间在10ms之内。在这种情况下，把RST引脚通10uF电容接到Vcc并同时经过8.3K电阻和地相连，就可获得上电自动复位的结果。其具体的复位电路如图2.3所示。 图2.3上电自动复位电路接通电源后，Vcc便对电容通过电阻进行充电。RST脚的电压等于Vcc与电容两端电压之差。在充电过程中，随着电容电压逐步趋于Vcc，RST引脚上之电压最终将接近于0。此过渡过程之长短取决于电阻和电容值的大小。10uF电容足可使RST脚上的电压在振荡器启振后尚有两个机器周期以上的时间保持高于施密特触发器的低门槛电平，从而使整个复位过程得以完成。2.5.2 单片机复位后的状态的分析单片机的复位操作使单片机进入初始化状态，其中包括使程序计数器PC0000H，这表明程序从0000H地址单元开始执行。单片机冷启动后，片内RAM为随机值，运行中的复位操作不改变片内RAM区中的内容，21个特殊功能寄存器复位后的状态为确定值，见下表2.3。值得指出的是，记住一些特殊功能寄存器复位后的主要状态，对于了解单片机的初态，减少应用程序中的初始化部分是十分必要的。说明：表中符号*为随机状态；表2.3 特殊功能寄存器与初始状态表特殊功能寄存器初始状态特殊功能寄存器初始状态PSW00HTH000HP0P3FFHSBUF不定IP*00000BSCON00HIE0*00000BPCON0*BA00HTMOD00HB00HTCON00HSP07HTL000HDPL00HTH100HDPH00HTL100HPSW=00H，表明选寄存器0组为工作寄存器组；SP07H，表明堆栈指针指向片内RAM 07H字节单元，根据堆栈操作的先加后进法则，第一个被压入的内容写入到08H单元中；PoP3FFH，表明已向各端口线写入1，此时，各端口既可用于输入又可用于输出；IP*00000B，表明各个中断源处于低优先级；IE0*00000B，表明各个中断均被关断；A00H，表明累加器已被清零；单片机的复位是由RESET引脚来控制的，此引脚与高电平相接超过24个振荡周期后，单片机即进入芯片内部复位状态，而且一直在此状态下等待，直到RESET引脚转成低电平后，才检查EA引脚是高电平或低电平，若为高电平则执行芯片内部的程序代码，若为低电平便会执行外部程序。单片机在系统复位时，将其内部的一些重要寄存器设置为特定的值，至于内部RAM内部的数据则不变。AT89C52是由美国Atmel 公司生产的高性能八位单片机。该芯片采用FLASH存储技术，内部具有4KB字节快闪存存储器，采用DIP封装，是目前在中小系统中应用最为普及的单片机。 2.6 语音芯片APR9600的介绍2.6.1 APR9600的功能简述APR9600是台湾公司最新推出的语音录放芯片，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3260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。在APR9600芯片的内部，录音时外部音频信号可以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。一般要求外接喇叭为16欧姆，实际试验用816欧姆均可，输出功率约12.2mW(16欧）。 2.6.2 APR9600管脚介绍图2.4为APR9600的引脚排列图，表2.4为APR9600管脚功能说明表，图2.5 是APR9600的全功能应用电路图。图2.4 APR9600的引脚排列图表2.4 APR9600管脚功能说明表管脚功能管脚功能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、/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）表2.4 续 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 图2.5 是APR9600的全功能应用电路图2.6.3 APR9600控制模式介绍APR9600有多种控制模式，总的来说分为串行控制和并行控制两种，由芯片的MSEL1(24脚)、MSEL2(25脚)、/M8（9脚）的设置来实现。APR9600的工作模式设置功能如表2.5：表2.5 APR9600的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，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秒表2.5续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/M1、/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，按住不放为录音，松键即停止。下面分别介绍APR9600的并行控制模式和串行控制模式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。下面以并行8段为例说明：并行8段控制需要将全功能应用电路板上拨码开关的的第2、3、4开关全部向下拨，模式置好后准备录音，将拨码开关的第1位置向上拨，压住/M1即听嘀一声，即开始录音第一段，松键时又听到嘀一声即录音停止。M2M8分别录其他7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7.5秒（以全片60秒录音计），录满时会嘀嘀响两声，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键不放即循环放音第一段直到松键。M2M8均分别控制第28段。CE键为停止键，放音期间按一下它也能停止放音。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。2.6.4 APR9600振荡电阻的选择APR9600芯片的工作电压为 3.55V，静态电流1uA ，工作电流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2.4.3，该电阻可以根据用户需要的时间和音质效果进行调节。 表2.6 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44K4.2KHZ2.1KHZ60s38K6.4KHZ6.4KHZ40s24K8.0KHZ4.0KHZ32s2.7 LM386芯片的介绍：2.7.1 LM386芯片简介 LM386是一种音频集成功放，具有自身功耗低、电压增益可调整、电源电压范围大、外接元件少和总谐失真小等优点，广泛录音机和收音机中。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。输入端以地为参考,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。 2.7.2 LM386的特性 静态功耗低，约为4mA，可用于电池供电。工作电压范围宽，4到12V或5到18V。外围元件少。电压增益可调到20到200之间，且失真度低。 2.7.3 LM386引脚介绍 LM386的引脚如下图2.6所示，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，使用该芯片时在引脚7和地之间接一个10uF左右的电容。LM386的封装形式有塑封8引线双列直插式和贴